Relação entre a adubação nitrogenada e as condições hídricas do solo para um cafezal de Piracicaba, SP

Although the management of the coffee crop is well established in Brazil, there is still room for its improvement in relation natural resources available in each region, aiming the increase in productivity. Here are presented results regarding the fate of the fertilizer nitrogen (N) applied to a coffee plantation related to the prevailing soil water conditions. Soil water balances are discussed, which allowed evaluation of the root distribution, determinations of the crop coefficient and of the soil water conditions during the development of the crop. Approximately, 60% of the root system was distributed in the 0-0.3 m soil layer and the average crop coefficient was 1.1 for 3 to 5 year old plants. Using an N label, the 15N, it was possible to study the distribution of N in the plant and in the soil and establishes general N balances, which also include losses like leaching and volatilization. After two years of ammonium sulfate application, at rates of 280 (1st year) and 350 (2nd year) kg.ha-1 of N, in four equal application performed during the period of positive growth rate, the recuperation of fertilizer N were 19.1% by the aerial plant part and 9.4% by the roots, 12.6% remained in the soil and 11.2% in the litter; 0.9% was lost by volatilization and 2.3% by leaching; 26.3% was exported through harvesting and 18.2% remained in non evaluated compartments. From the applied 630 kg.ha-1 of N during the two years, 180 kg.ha-1 of N were found in the plant (shoot and root), which corresponds to 28.6%; 150 kg.ha-1 of N remained available for the next years (soil and litter), and only 20 kg.ha-1 of N were effectively lost (volatilization and leaching). Apesar do manejo da cultura do café já estar bem estabelecido no Brasil, ainda existe espaço para sua melhoria no que se refere ao uso dos recursos naturais disponíveis em cada região produtora, visando ao aumento de produtividade. Aqui são apresentados resultados sobre o destino do nitrogênio (N) do fertilizante aplicado a um cafezal, relacionados às condições hídricas prevalecentes. São discutidos balanços hídricos que permitiram avaliações da distribuição radicular, do coeficiente de cultura e das condições hídricas do solo durante o desenvolvimento da cultura. Cerca de 60% do sistema radicular se distribui na camada 0-0,3 m e o coeficiente médio de cultura foi de 1,1 para plantas de 3 a 5 anos de idade. Pelo uso do marcador de nitrogênio -15N - pôde-se estudar a distribuição do N do fertilizante dentro da planta e do solo, bem como estabelecer balanços gerais de N que também incluem as perdas, como a lixiviação e a volatilização. Após dois anos de aplicação de sulfato de amônio, em doses de 280 (1º ano) e 350 (2º ano) kg.ha-1 de N, em quatro aplicações iguais realizadas no período de taxas de crescimento positivo, as recuperações do N do fertilizante foram 19,1% pela parte aérea e 9,7% pelas raízes, restando 12,6% no solo e 11,2% na serrapilheira; 0,9% foi perdido por volatilização e 2,3% por lixiviação; 26,3% foram exportados pela colheita e 18,2% permaneceram em compartimentos não avaliados. Dos 630 kg.ha-1 de N aplicados nos dois anos, ao final 180 se encontravam na planta (parte aérea mais raiz), o que equivale a 28,5%; 150 kg.ha-1 de N ficaram disponíveis para os próximos anos (solo e serrapilheira) e apenas 20 kg.ha-1 de N foram efetivamente perdidos (volatilização e lixiviação).

Comparação entre balanços hídricos climatológicos e de campo para uma cultura de café

The use of climatological water balances in substitution to complete water balances directly measured in the field allows a more practical crop management, since the climatological water balances are based on data monitored as a routine. This study makes a comparison between these methods in terms of estimatives of evapotranspiration, soil water storage, soil available water, runoff losses, and drainage below root zone, during a two year period, taking as an example a coffee crop of the variety Catuaí, three to five years old. Climatological water balances based on the estimation of the evapotranspiration through the methods of Thornthwaite and Penman-Monteith, can reasonably substitute field measured balances, however underestimating the above mentioned variables.A utilização de balanços hídricos climatológicos em substituição aos balanços hídricos completos e medidos diretamente no campo permite um manejo da cultura de forma mais prática, pois os balanços hídricos climatológicos se baseiam em dados coletados rotineiramente. Foi feita comparação entre estes balanços em termos de estimativas de evapotranspiração, armazenamento de água no solo, capacidade de água disponível, perdas por escoamento superficial e drenagem profunda, por um período de dois anos, tomando como exemplo a cultura de café, variedade Catuaí, de três a cinco anos de idade. Os balanços hídricos climatológicos baseados na estimativa da evapotranspiração pelos métodos de Thornthwaite e Penman-Monteith substituem razoavelmente as medidas de campo, porém subestimando as variáveis mencionadas.215220Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Uso excessivo de nitrogênio gera perda monetária para cafeicultores do cerrado baiano

Fertilizers used in excess may harm the environment and increase the costs of crop production. The present study aimed to predict the monetary expenditure related to nitrogen (N) losses by leaching, volatilization and denitrification in a fertigated coffee plantation in the Cerrado, and also to bring up the advantages of reducing N rates applied in such an agroecosystem. SWAP and ANIMO models were used to simulate the N balances for a simulated area of coffee cultivation managed with rates of 200, 300, 400 and 600 kg ha-1 y-1 of N. The average annual investment for coffee production varied from 36.1 to 65.3 thousand BR-Real per pivot, and the expenses with soil and canopy N storage were 13.6 to 85.3 thousand BR-Real. The average annual expenses with N leaching by pivot were between 7.5 to 25.4 thousand BR-Real, and with volatilization and denitrification between 4.4 to 8.8 thousand BR-Real. Reducing the N rate employed for coffee plants from 600 kg ha-1 y-1 of N to 400 kg ha-1 y-1 of N, would diminished by 33% the costs of N fertilizer application, by 46% the expenses with N leaching and by 26% the expenses with nitrogenous compoundsloss to the atmosphere.Fertilizantes aplicados em excesso podem ser prejudiciais ao ambiente e encarecer os custos de produção agrícola de uma fazenda. Este estudo tem por objetivo estimar os dispêndios associados às perdas de nitrogênio (N) por lixiviação, volatilização e desnitrificação em um cafezal fertirrigado do Cerrado, e apresentar as vantagens econômicas da redução da quantidade de N no manejo de adubação para tal agroescossistema. Balanços de N simulados com os modelos SWAP e ANIMO foram obtidos para um cafezal simulado empregando-se as doses de 200, 300, 400 e 600 kg ha-1 ano-1 de N. Os investimentos anuais médios para produção do cafezal variaram de 36,1 a 65,3 mil reais por pivô, e os gastos com armazenamento de N no solo e serrapilheira foram de 13,6 a 85,3 mil reais. As perdas anuais médias com lixiviação por pivô foram de 7,5 a 25,4 mil reais, e com volatilização e desnitrificação somadas de 4,4 a 8,8 mil reais. A redução da dose de N para o cafezal do Cerrado de 600 kg ha-1 ano-1 de N para 400 kg ha-1 ano-1 de N, além de diminuir em 33% os gastos de aplicação de fertilizantes, sem reduzir a produtividade, reduziria em 46% as perdas por lixiviação e em 26% as perdas das emissões de compostos nitrogenados para a atmosfera

Variability of water balance components in a coffee crop in Brazil

Establishing field water balances is difficult and costly, the variability of their components being the major problem to obtain reliable results. This component variability is presented herein for a coffee crop grown in the Southern Hemisphere, on a tropical soil with 10% slope. It was observed that: rainfall has to be measured with an appropriate number of replicates; irrigation can introduce great variability into calculations; evapotranspiration, calculated as a remainder of the water balance equation, has exceedingly high coefficients of variation; the soil water storage component is the major contributor in error propagation calculations to estimate evapotranspiration; and that runoff can be satisfactorily controlled on the 10% slope through crop management practices.O estabelecimento de balanços hídricos no campo é difícil e dispendioso, sendo a variabilidade de seus componentes o maior problema para se obter resultados confiáveis. Esta variabilidade dos componentes é aqui apresentada para uma cultura de café desenvolvida no hemisfério sul, em um solo tropical com 10% de declividade. Foi observado que a chuva deve ser medida com número apropriado de repetições; a irrigação pode introduzir grande variabilidade dos cálculos; a evapotranspiração calculada a partir da equação do balanço hídrico tem coeficientes de variação muito altos; o componente armazenamento de água no solo é o que mais contribui na propagação dos erros; e que a enxurrada pode ser satisfatoriamente controlada nesse declive de 10% por meio de práticas de manejo

Efficiency of urea applied by pivot central fertigation to coffee plants, using 15N tracer

A cultura do cafeeiro é muito importante para a economia agrícola brasileira e em anos recentes tem avançado para o cerrado do oeste da Bahia. Esta região apresenta condições de solo e clima diferentes daquelas onde a cafeicultura já está estabelecida e, portanto, necessita de reavaliações no seu manejo, principalmente quanto à adubação nitrogenada, visto que vem sendo aplicadas doses muito maiores do que aquelas usuais em outras zonas cafeicultoras. A fertirrigação é muito usada nessa região, permitindo a divisão da dose de nitrogênio (N) em várias parcelas, o que comumente diminui as perdas para o ambiente, principalmente via lixiviação. Entretanto, a redução nas perdas pode não estar ocorrendo devido às altas doses de N aplicadas, à negligência quanto ao momento de maior necessidade de N pelas plantas e às altas taxas de irrigação, o que é indesejável tanto do ponto de vista ambiental quanto do financeiro. A eficiência na absorção do N pelos cafeeiros varia no tempo dependendo das necessidades nos diferentes estádios fisiológicos, o que torna o estudo da evolução de sua absorção essencial para identificar a fase na qual as plantas mais necessitam deste nutriente. Através deste conhecimento é possível planejar melhor o parcelamento das aplicações, melhorando a eficiência do uso deste nutriente. Do mesmo modo, é importante encontrar a dose de N que seja simultaneamente mais eficiente em termos de quantidade de N absorvido do fertilizante pelos cafeeiros e de produção de grãos de café. Dentro desta perspectiva um experimento foi desenvolvido para estudar a eficiência da fertilização do N e avaliar momento e dose mais adequados para sua aplicação, no município de Barreiras, Bahia na safra 2008/2009. Os tratamentos escolhidos foram: 0, 200, 400, 600 e 800 kg ha-1 de N, em delineamento inteiramente casualisado com quatro repetições. Foi usada ureia enriquecida em 1,035 átomos % de 15N via fertirrigação a cada 14 dias, dividindo-se cada dose em 26 partes iguais. A concentração de N e abundância de 15N foram avaliadas ao longo do tempo nos diferentes compartimentos do sistema solo-planta para descobrir o momento de maior necessidade deste elemento pela planta. Também foi realizado o balanço de N ao final do ano agrícola para se encontrar o destino do N aplicado como ureia. Estes estudos mostraram que é possível diminuir as doses comumente utilizadas em cafeeiros adultos no oeste baiano de 600 a 800 kg ha-1 de N para 400 kg ha-1 de N sem perda de produtividade. Esta menor dose deve privilegiar o estádio anterior ao de enchimento de grãos, que é o de maior consumo de N por folhas e frutos. A dose de 800 kg ha-1 de N apresentou absorção de luxo e a maior perda de N por lixiviação.The coffee crop is very important for the Brazilian agribusiness and in recent years the coffee cultivation has been shifted to other non traditional growing areas as the cerrado plains of the Bahia state, which presents different soil-climate conditions in relation to other traditional coffee growing areas. The management procedures have to be re-evaluated, mainly those of nitrogen (N) application since high rates have up to now been used without any scientific support. Fertigation is very much used in this region and allows a high number of splitting, decreasing losses to the environment. However, the use of rates much higher than those applied in traditional growing areas and the high irrigation rates can be leading to expressive leaching losses, which are malefic from both economic and environmental points of view. The N absorption efficiency of the coffee plant varies in time depending on the physiological stage of the crop, so that the study of the evolution of the N absorption becomes essential to identify the moment at which the plant needs more nutrient and so better plan the partitioning of the application to avoid possible losses. In the same way it is important to find out the rates that are simultaneously more efficient in terms of the quantity of absorbed fertilizer N in relation to productivity. Within this perspective an experiment was carried out to study the efficiency of the nitrogen fertilization and evaluate the most adequate time and dose for its application, in Barreiras, BA, Brazil. Chosen treatments were: without N application, 200, 400, 600 and 800 kg ha-1 of N, distributed in a randomized design with four replicates. Urea solutions enriched to 1.035 atom % 15N were applied via fertigation in 14 day intervals, splitting the above mentioned doses in 26 equal parts. The N concentration and 15N abundance data were evaluated along time for the different compartments of soil-plant system to discover the moment of major N need by plant, and a complete N balance was made at harvest time. These studies showed that it is possible to decrease the commonly used fertilization rate of 600-800 kg ha-1 of N applied to adults coffee plants, to 400 kg ha-1 of N. This lower rate should be privileged up to fruit filling, that was found to be the moment of greatest N consumption by leaves and fruits. The rate of 800 kg ha-1 year-1 N presented luxury absorption and presented a major quantity of N lost by leaching

Water balance and rainfall evaluation in a coffee crop

O cafeeiro é uma planta que tem seu crescimento e desenvolvimento fortemente afetado pelo regime hídrico, ora prejudicando, ora favorecendo a produção final, dependendo do estádio fenológico em que este se encontra durante uma possível seca. Para ter um conhecimento mais aprofundado do consumo de água do cafeeiro, assim como para um manejo da irrigação mais eficiente, uma ferramenta muito útil é o balanço hídrico, que pode ser medido no campo ou estimado através de modelos. O balanço hídrico de campo é demasiado trabalhoso, por isso os modelos são mais usados em virtude de sua rapidez e facilidade. No entanto, os modelos são frequentemente aplicados em condições agronômicas e ambientais diferentes das em que foram concebidos, necessitando de testes regionais. Um dos principais elementos de entrada para o cálculo do balanço hídrico é a precipitação pluviométrica, e o rigor em sua medida pode determinar se este será ou não condizente com a realidade, devendo sua variabilidade espacial ser levada em conta, o que não ocorre na maioria dos casos. O presente trabalho traz um estudo entre balanço hídrico medido no campo com café e os balanços hídricos climatológicos baseados na estimativa da evapotranspiração pelos métodos de Thornthwaite e Penman-Monteith, confeccionados em um programa computacional. Uma segunda parte trata do número ideal de pluviômetros a serem utilizados em uma área pequena, além das comparações destas medidas com duas estações meteorológicas. Ambos os estudos foram feitos para o município de Piracicaba - SP, com dados meteorológicos do período de 2003 a 2005.The coffee plant has its growth and development strongly influenced by the water regime, either in favor or depressing the final yield, all depending on phonological stage. In order to have a better knowledge of the water requirement of the coffee crop, and also to have a more efficient irrigation management, a very useful tool is the water balance, which can be obtained through direct field measurements or through model estimation. The first are laborious and costly, while the second are simple and fast to be obtained. However, models are frequently applied to agronomic or environmental conditions that differ from those in which they were developed. One of the most important components for the calculation of water balances is the rainfall, and the precision of its measurement determines the confidence of the balances, indicating the need of taking into account rainfall variability, which is neglected in most cases. This study makes a comparison between climatologic water balances, based on the estimation of the evapotranspiration through the methods of Thornthwaite and Penman-Monteith, obtained though a computational program, and field water balances of a coffee crop. A second part of this study deals with the ideal number of pluviometers to be used in small areas, and the comparison of these measurements with two automatic meteorological stations. Both studies were carried out in Piracicaba, SP, Brazil, with data collected during 2003 - 2005

<b>Phosphorus uptake and use efficiency of different cotton cultivars in savannah soil (Acrisol)

Low soil phosphorus (P) is a limiting factor for plant growth in the Brazilian savannah, where P diffuses slowly and has a high fixation rate in soil (as Al-P and Fe-P). In this study, we investigated the variation in P uptake by different cotton cultivars grown in savannah soil. We conducted a greenhouse experiment using a fully factorial 2 x 17 randomized design with two P treatments (low P = 20 mg kg-1 and high P = 120 mg kg-1) and 17 cotton cultivars. The plants were potted in Acrisol soil labeled with radioisotope 32P. There was genetic variation in the P use efficiency among the cotton cultivars. The P treatments significantly influenced the dry weight of shoots (DWS), P accumulation, the specific activity of 32P, and the L-value (both the standardized and L-values discounted the P present in the cottonseed). Hierarchical clustering analysis classified the cotton cultivars into distinct, internally homogeneous clusters. Our results suggest that cotton cultivars could be selected to maximize P absorption efficiency in conditions of low plant-available P. The cultivars FMT 523, FM 910 and CNPA GO 2043 were the most responsive to P fertilization, while Barbadense 01, FM 966LL, IPR Jataí, BRS Aroeira and BRS Buriti were most efficient at absorbing plant-available P.  

Soil profile internal drainage for a central pivot fertigated coffee crop

Coffee cultivation via central-pivot fertigation can lead to fertilizer losses by soil profile internal drainage when water application is excessive and soils have low water retention and cation adsorption capacities. This study analyses the deep water losses from the top 1 m sandy soil layer of east Bahia, Brazil, cultivated with coffee at a high technology level (central-pivot fertigation), using above normal N fertilizer rates. The deep drainage (Q) estimation is made through the application of a climatologic water balance (CWB) program having as input direct measures of irrigation and rainfall, climatological data from weather stations, and measured soil water retention characteristics. The aim of the study is to contribute to the understanding of the hydric regime of coffee crops managed by central-pivot irrigation, analyzing three scenarios (Sc): i) rainfall only, ii) rainfall and irrigation full year, and iii) rainfall and irrigation dry season only. Annual Q values for the 2008/2009 agricultural year were: Sc i = 811.5 mm; Sc ii = 1010.5 mm; and Sc iii = 873.1 mm, so that the irrigation interruption in the wet season reduced Q by 15.7%, without the appearance of water deficit periods. Results show that the use of the CWB program is a convenient tool for the evaluation of Q under the cited conditions