Disponibilidade do nitrogênio e qualidade do solo em sistemas agrícolas

Abstract

A disponibilidade de nitrogênio (N) para as plantas é complexa devido à sua natureza dinâmica que envolve transformações químicas e biológicas, o que destaca a necessidade de métodos para sua estimativa e para aprimorar os atuais sistemas de recomendação de adubação nitrogenada. Embora existam métodos biológicos e químicos para estimar a disponibilidade de N, eles apresentam limitações, como a falta de características analíticas confiáveis para adaptação em procedimentos de rotina. Assim, esse estudo objetivou desenvolver critérios para o diagnóstico da responsividade dos solos a N, para orientar a recomendação da adubação nitrogenada em diferentes sistemas de cultivo, com base em métodos com operacionalidade adequada a laboratórios de análise para fins de avaliação da fertilidade dos solos. Para tanto, foram utilizados 14 amostras de solos das regiões dos biomas mineiros Cerrado e Mata Atlântica com ampla variação na caracterização química e granulométrica. Nestas amostras foram determinados os tores de N potencialmente mineralizável e constante de mineralização (k), pela incubação aeróbica, teores de carbono da matéria orgânica particulada (tC_MOP), teores das frações orgânicas de N, atividade das enzimas arilsulfatase e β-glicosidase e Índices de Qualidade do Solo (iQS) pela metodologia da Bioanálise e teores de N pelo Illinois Soil Nitrogen Test (tN-ISNT). Foi conduzido um experimento em casa de vegetação com cultivo de milho em função de cinco doses crescentes de N, para a obtenção de índices de produção de matéria seca (prMS) conteúdo de N (arN) relativos e aos índices de resposta à adubação com base na produção (ranMS_PAM) e conteúdo de N (ranN_PAM). Os solos foram categorizados em função das classes de responsividade à adubação nitrogenada, definidas de acordo com a prMS, arN, ranMS_PAM e ranN_PAM. Os resultados indicam que os solos mostraram ampla variação quanto a capacidade de suprimento de N. A constante de mineralização foi adequada para caracterizar a labilidade das frações orgânicas N, mostrando correlações significativas com a fração N-hexosamina (tN_hexos). As atividades das enzimas arilsulfatase e β-glicosidase indicaram sensibilidade aos diferentes manejos dos solos, assim como o IQS biológico. Os teores de N-ISNT correlacionaram-se significativamente com os teores de tC_MOP e tN_hexos, indicando sua sensibilidade com as frações mais lábeis de matéria orgânica e N orgânico. A correlação significativa entre o tN_ISNT com o índice de ranMS_PAM possibilitou definir limites dos tN_ISNT (mg kg-1) para as quatro classes de responsividade a N em função do índice ranMS_PAM. Este estudo indicou que os solos analisados ofereceram uma variabilidade adequada em relação à labilidade das formas orgânicas de N e sua responsividade à adubação nitrogenada. Foi possível diagnosticar a labilidade das formas orgânicas de N por meio de indicadores como o carbono da matéria orgânica particulada, a constante de mineralização, os teores de aminoaçúcares, e o índice de qualidade biológica. O Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) revelou-se um método eficaz para detectar variações na labilidade do nitrogênio orgânico e estabelecer limites para classificar a responsividade dos solos à adubação nitrogenada. Palavras-chave: ISNT; Bioanálise; frações orgânicas de nitrogênio; mineralização de nitrogênio; labilidade das formas orgânicas de nitrogênio.The availability of nitrogen (N) to plants is complex due to its dynamic nature that involves chemical and biological transformations, which highlights the need for methods for its estimation and to improve current nitrogen fertilizer recommendation systems. Although there are biological and chemical methods to estimate N availability, they have limitations, such as the lack of reliable analytical characteristics for adaptation in routine procedures. Thus, this study aimed to develop criteria for the diagnosis of soil responsiveness to N, to guide the recommendation of nitrogen fertilization in different cropping systems, based on methods with adequate operability to soil testing laboratories for evaluating soil fertility. For this purpose, 14 soil samples from the Brazilian Savannas (Cerrado) and Atlantic Forest (Mata Atlântica) biomes of Minas Gerais State were utilized, with wide variation in chemical and granulometric characterization. In these samples, the potentially mineralizable N and mineralization constant (k) were determined by aerobic incubation, carbon contents of particulate organic matter (tC_MOP), organic fractions of N, activity of the enzymes arylsulfatase and β-glucosidase and Soil Quality Indices (iQS) by the Bioanalysis methodology and N contents by the Illinois Soil Nitrogen Test (tN-ISNT). An experiment was carried out in a greenhouse with corn cultivation as a function of five increasing N rates to obtain dry matter yield indices (prMS), relative N content (arN) and fertilization response indices based on yield (ranMS_PAM) and N content (ranN_PAM). The soils were categorized according to the classes of responsiveness to nitrogen fertilization, defined according to prMS, arN, ranMS_PAM and ranN_PAM. The results indicate that the soils showed wide variation in N supply capacity. The mineralization constant was adequate to characterize the lability of N organic fractions, showing significant correlations with the N-hexosamine fraction (tN_hexos). The activity of the enzymes arylsulfatase and β- glucosidase indicated sensitivity to different soil management, as well as the biological IQS. The N-ISNT contents were significantly correlated with the tC_MOP and tN_hexos contents, indicating their sensitivity to more labile fractions of organic matter and organic N. The significant correlation between the tN_ISNT and the ranMS_PAM index made it possible to define the limits of tN_ISNT (mg kg-1) for the four classes of responsiveness to N as a function of the ranMS_PAM index. This study indicated that the soils analyzed offered adequate variability in relation to the lability of organic N forms and their responsiveness to N fertilization. It was possible to diagnose the lability of organic N forms by means of indicators such as the carbon content of particulate organic matter, mineralization constant, amino sugar contents, and the biological quality index. The Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) proved to be an effective method to detect variations in organic nitrogen lability and establish thresholds to classify soil responsiveness to nitrogen fertilization. Keywords: ISNT; Bioanalysis; organic nitrogen fractions; nitrogen mineralization; lability of organic forms of nitrogen.