ABORDANDO O SOLO NA ESCOLA: PARA PROFESSORES DO ENSINO FUNDAMENTAL E MÉDIO
UNIDADE
FERTILIDADE DO SOLO E CICLO DOS NUTRIENTES
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SUMÁRIO 1 APRESENTAÇÃO �������������������������������������������������1 2 INTRODUÇÃO ������������������������������������������������������2 3 NUTRIENTES ESSENCIAIS PARA AS PLANTAS ���3 4 CICLO DO CARBONO �������������������������������������������4 5 NUTRIENTES NO SOLO ����������������������������������������9
7 ORIGEM DOS ADUBOS �������������������������������������17 8 ADUBAÇÃO E PROBLEMAS AMBIENTAIS ��������22 9 SÍNTESE DA UNIDADE ���������������������������������������27 10 REFERÊNCIAS ��������������������������������������������������29
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6 ACIDIFICAÇÃO E PERDA DE NUTRIENTES DO SOLO ���������������������������������������������������������������������11
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FERTILIDADE DO SOLO E CICLO DOS NUTRIENTES Antônio Carlos Vargas Motta Milena Barcellos Marcos Vinícius Martins Bassaco
1 APRESENTAÇÃO
Pouco se sabe ou se discute sobre a importância da fertilidade do solo na sociedade moderna, em que um pequeno número de pessoas no campo mantém um grande número na cidade. Isso só é possível devido ao uso de máquinas, à melhoria na genética das plantas, ao uso de produtos que combatem pragas e doenças (fungicidas, inseticidas, acaricidas e outros), a herbicidas e, finalmente, ao uso de produtos que modificam a fertilidade do solo. Assim, o objetivo desta unidade é discutir, de modo geral, a fertilidade do solo, apresentando as vantagens e os riscos associados aos produtos utilizados na mudança da fertilidade, e o ciclo dos nutrientes envolvendo o campo e a cidade. Para isso, primeiramente, será desmentida a ideia de que nossos solos são férteis, ou seja, “nesta terra, em se plantando, tudo dá”, indicado por de Pero Vaz de Caminha, só é válido para uma pequena percentagem de nossos solos. Também serão abordadas as características necessárias para definir um solo fértil; os nutrientes essenciais aos crescimentos das plantas e dos animais; o ciclo do carbono e efeito estufa; o comportamento dos nutrientes no solo; a origem dos adubos utilizados; e as vantagens e os problemas do uso de adubos ou fertilizantes na agricultura. Esperamos que, ao final desta unidade, vocês possam entender um pouco mais sobre a relação do homem com o solo, mais especificamente, sobre a fertilidade do solo e como esta interage com a nossa sociedade.
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Prezados professores,
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2 INTRODUÇÃO A fertilidade do solo consiste na capacidade do solo em suprir os nutrientes necessários ao desenvolvimento das plantas e, indiretamente, dos animais. Na natureza, os nutrientes fazem parte de ciclos, ou seja, são reutilizados na cadeia alimentar dos seres vivos. O solo fornece os nutrientes para as plantas, que são utilizadas como alimentos pelos animais e seres humanos. Assim, os nutrientes que estavam no solo passam a fazer parte do crescimento e desenvolvimento de todos os seres vivos. Por exemplo, o cálcio que está no solo é absorvido pelos vegetais, fazendo parte das células da folha, do caule, etc. Quando nos alimentamos de uma salada, estamos reutilizando o cálcio que a planta absorveu do solo. Em nosso organismo, este cálcio vai fazer parte de diversos metabolismos, como a formação dos ossos. Outros exemplos são o nitrogênio (N), que forma os tecidos, a proteína e os aminoácidos das plantas e dos seres humanos, e o potássio (K), que atua na regulação osmótica das plantas e dos animais. Na produção rural, os agricultores podem modificar os teores de nutrientes do solo para aumentar a produtividade das culturas. Para isso, eles utilizam calcários, adubos químicos e orgânicos, assim os vegetais se desenvolvem adequadamente, sem que no solo exista “falta” ou deficiência dos nutrientes. É neste caso, que o solo é considerado “fértil”. Um solo fértil sempre apresenta algumas características, como: a) grande reserva de nutrientes que garante o adequado crescimento das plantas durante um longo período de tempo (vários anos, por exemplo); b) não possuir elementos tóxicos em quantidades que diminuam o crescimento das plantas. Um exemplo de elemento tóxico é o alumínio, que quando existe no solo em altas quantidades prejudica o desenvolvimento das raízes das plantas; c) ter quantidade equilibrada de nutrientes, de modo a evitar desproporção nutricional das plantas.
É importante observar que as palavras-chave quantidade de nutrientes (reserva) e balanço não são muito diferentes do que se ouve dos médicos e nutricionistas.
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3 NUTRIENTES ESSENCIAIS PARA AS PLANTAS
Cabe destacar que esses não são os únicos elementos que existem nas plantas. Estas podem conter algumas dezenas de outros elementos, como o alumínio, que, como indicado anteriormente, é tóxico quando encontrado em quantidade elevada; e o chumbo, o cádmio e o cromo, encontrados em pequenas quantidades no geral, ou em elevada quantidade devido a locais naturalmente ricos ou poluídos pela atividade humana. Existe ainda o elemento sódio (Na), mas ele é considerado essencial apenas para algumas plantas adaptadas a ambientes salinos, em que existe muito sal, cloreto de sódio (NaCl), como, por exemplo, próximo ao mar e em áreas de manguezais. Assim como o Na, outros elementos, tais como selênio (Se), silício (Si) e cobalto (Co), podem melhorar o crescimento das plantas em algumas situações de solo. Isso pode explicar a ideia popular de que a planta de coco melhora seu crescimento com a aplicação de sal de cozinha (NaCl). Os nutrientes mais abundantes nas plantas são C, O, H, N, P, K, Ca, Mg e S, e, por isso, os seis últimos são frequentemente aplicados na agricultura com adubos e calcários. Essas informações são muito específicas para serem transmitidas aos estudantes do ensino fundamental, assim deve-se chamar a atenção para fatos do cotidiano que relacionam os nutrientes do solo à saúde de animais e seres humanos. Como exemplo, pode-se citar o N como elemento constituinte de todas as proteínas e aminoácidos encontrados nos alimentos (carne, soja, feijão, etc.), o Ca na formação dos ossos (dentes), o Fe no controle da anemia, o P na formação dos ossos, etc.
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Dos elementos químicos que a planta absorve, 17 são essenciais: carbono (C), oxigênio (O), hidrogênio (H), nitrogênio (N), fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), enxofre (S), boro (B), cloro (Cl), cobre (Cu), ferro (Fe), manganês (Mn), molibdênio (Mo), níquel (Ni) e zinco (Zn). A falta de um ou mais desses elementos interfere no desenvolvimento da planta, que não cresce saudável nem se multiplica.
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Fonte: Motta e Barcelos (2007).
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O carbono (C), oxigênio (O) e hidrogênio (H) são fornecidos às plantas através do ar [gás carbônico (CO2) e oxigênio (O2)] e da água (H2O). Dessa forma, o ser humano praticamente não tem controle sobre o fornecimento de C, O e H. Entretanto, isso não significa que esses três nutrientes não são importantes, pois eles formam, aproximadamente, 94% de toda a matéria vegetal. Apenas o restante, 6%, é formado pelos demais elementos minerais, conforme a imagem a seguir.
Principais constituintes da planta e fontes dos elementos absorvidos. Para mostrar de forma simples a composição das plantas, coloque um pedaço de madeira em uma fogueira e observe o produto de sua queima. De modo simplificado, teremos o calor, a liberação de CO2 e a cinza (6% da parte mineral). Os 94% do volume total do pedaço de madeira voltam para o ar. Lembre-se também dos hidratos de carbono ou carboidratos – substâncias que contêm água (o termo “carbo” vem do carbono e “hidrato” por conter H e O). A base da pirâmide alimentar está repleta de carboidratos, ou seja, COH.
4 CICLO DO CARBONO A atmosfera terrestre é formada por diversos gases. Os dois mais conhecidos por são o gás carbônico (CO2) e o oxigênio (O2), que fazem parte de importantes processos, como a fotossíntese dos vegetais e a respiração dos seres vivos.
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Atualmente, existe uma grande preocupação com o chamado “efeito estufa”. Esse efeito está relacionado com o aumento dos níveis de CO2 na atmosfera do planeta. Qualquer atividade que emita (libere) CO2 para a atmosfera pode estar contribuindo para o efeito estufa. No mundo, a principal responsável por essa emissão é a queima de combustíveis fósseis que libera grandes quantidades de CO2, aumentando em muito os seus teores na atmosfera. No Brasil, a maior responsável por esses aumentos são as queimadas de pastagens e florestas.
Fonte: Motta e Barcelos (2007).
do ciclo das águas, através da evaporação. Outra parte desses raios é refletida pela terra, voltando para o “espaço”. Quando os níveis de CO2 de nossa atmosfera estão muito elevados, esses raios que deveriam voltar para o espaço “batem” nas moléculas de CO2 e novamente são refletidos para a terra. O que acontece é um efeito acumulativo, porque o Sol não para de emitir raios solares que são incididos constantemente à Terra. E os raios, que deveriam sair da atmosfera terrestre, não conseguem, e são novamente refletidos, conforme a imagem a seguir.
Representação esquemática do efeito estufa.
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Quando a luz chega a uma superfície, parte dela é absorvida e parte é refletida. Os raios solares que chegam ao nosso planeta são absorvidos para o aquecimento da terra, para a fotossíntese dos vegetais e, também, para a regulação
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Os vegetais podem ajudar o ser humano a diminuir o teor de CO2 na atmosfera, processo chamado de “sequestro de carbono”. O carbono (C), além de fazer parte da molécula de CO2, representa a maior parte do tecido vegetal. As florestas, as pastagens e os cultivos podem retirar o C do ar, através da absorção de CO2 no processo de fotossíntese, diminuindo, assim, o efeito estufa. Neste caso, o efeito nocivo da queima de combustíveis e das queimadas de pastagens e florestas pode ser revertido quando a mesma quantidade de CO2 liberado na atmosfera for fixada através das plantas.
Fonte: Motta e Barcelos (2007).
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As consequências ambientais do efeito estufa são sentidas principalmente sobre o clima, pois o efeito estufa ocasiona o aquecimento do planeta. Contudo, o CO2 atmosférico não causa apenas efeitos prejudiciais, pois sua presença é necessária para que as plantas realizem a fotossíntese, conforme a imagem a seguir.
Principais constituintes da planta e fontes dos elementos absorvidos.
Todo esse processo pode ser estudado do ponto de vista de energia, através de um ciclo. As plantas e outros organismos vivos que fazem a fotossíntese absorvem a energia do sol. Esta transforma a água absorvida do solo pelas raízes e o CO2 absorvido da atmosfera pelas folhas em carboidratos, proteínas, óleos e muitos outros compostos, que serão armazenados no tecido vegetal. Então, quando nos alimentamos dos vegetais, estamos consumindo diretamente a energia que estes armazenaram, ou quando nos alimentamos de outros seres vivos que consumiram os
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vegetais, estamos consumindo indiretamente a energia armazenada na fotossíntese.
Representação esquemática do ciclo do carbono Outra forma do ser humano utilizar a energia acumulada pelas plantas é através da queima de lenha e carvão vegetal, para assar um churrasco ou pão, por exemplo. Essa energia acumulada é chamada de biomassa, e por se tratar de uma queima, também libera CO2 para a atmosfera. Ou seja, qualquer queima representa o processo inverso do sequestro de C. Assim, quando se utiliza derivados de petróleo, gás natural e carvão mineral, que foram formados há milhões de anos através da morte e acumulação de microrganismos, por isso chamado combustíveis fósseis, também é liberado o C. Como a grande maioria deste C preso no interior dos sedimentos é formando de material resistente, que só voltaria à atmosfera ao longo de milhões de anos, não se tem ainda um meio de retornar o C para uma forma pouco ativa no interior da terra, inativando o efeito do uso. No entanto,
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Fonte: Motta e Barcelos (2007).
Essa energia, primeiramente, é utilizada no metabolismo de vegetais e organismos autótrofos (que produzem seu próprio alimento através da fotossíntese); posteriormente, torna-se fonte de energia para os demais organismos da terra que se alimentam desses seres vivos, conforme a imagem a seguir.
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por exemplo, quando se planta a cana-de-açúcar (fixar carbono), produz-se álcool (etanol – contém CHO) e o utiliza como combustível de carro, coloca-se de volta um C tirado a menos de um ano da atmosfera. Embora não se tenha um carro na imagem anterior, basta substituir o carneiro pelo carro, e substituir o dejeto por CO2 para se ter a retirada e a volta do C em curto espaço de tempo - por isso o etanol (biocombustível) é visto como mais sustentável.
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Os resíduos de planta que caem no solo e são utilizados pelos microrganismos também fazem com que uma grande parte do C volte rapidamente para a atmosfera. No entanto, uma parte do resíduo que resta, gruda nas partículas do solo (argila) na forma de matéria orgânica, formando uma substância de cor escura chamada húmus. Uma vez presa ou grudada na argila, o C contido no húmus continua sendo utilizado pelos microrganismos, mas numa velocidade muito menor, que pode demorar dezenas, até centenas de anos para retornar à atmosfera. Outra forma de preservar o C, é mantê-lo como parte viva, como na Floresta Amazônica, onde a planta viva mantém o C na forma de madeira, folha e galho. Ao substituir a floresta por pasto, geralmente via queima, com menor quantidade de massa e C, coloca-se esse carbono na atmosfera. No entanto, se a retirada de árvores for de modo racional, deixando outras crescerem no mesmo local, e a utilização da madeira for para construir casas, por exemplo, é possível manter o C preso e assim diminuir o retorno para atmosfera. A utilização de madeira de reflorestamento também ajuda a manter o C por mais tempo fora da atmosfera. Na figura anterior, tem-se representado o C preso aos combustíveis fósseis, que foram depositados a centenas de milhões de anos, e cobertos por centenas de metros ou quilometros de lama e rocha, ou seja, o C está preso ou inerte no interior da superficie da terra e não atua praticamente como fonte de C para a atmosfera. Entretanto, quebra-se esta inércia do C quando se escava e utiliza esses combustíveis fósseis, o que permite um grande aumento de C na atmosfera. Assim, é importante informar aos alunos que todo ser
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5 NUTRIENTES NO SOLO Recordando um pouco as aulas de Química... Quando se adiciona sal de cozinha (NaCl) na água, o sódio (Na) e o cloro (Cl) se separam nos íons Na+ e Cl-, isto é, se dissociam em elementos com carga positiva (Na+), chamados de “cátions”, e elementos com carga negativa (Cl-), chamados de “ânions”. É nessa perspectiva que tem-se a famosa frase: “cargas opostas se atraem”. Um exemplo disso é o sal de cozinha, em que o Na+ (positivo) e o Cl- (negativo) se ligam para formar a molécula do sal (NaCl). Outro exemplo, são os experimentos com eletricidade, em que um fio ligado a um polo positivo e outro em um polo negativo de uma bateria, quando colocados em água contendo Na+ e Cl-, atraem cargas opostas, ou seja, o polo positivo atrai o Cl-, e o negativo, o Na+. Reação similar ocorre com a maioria dos adubos adicionados no solo. O solo contém água, que é chamada de “solução do solo”. Quando um adubo entra em contato com a solução do solo (água), dissolve-se formando cátions (íons com cargas positivas) e ânions (íons com cargas negativas). Uma parte desses cátions e ânions do adubo fica na solução do solo, da mesma forma que o sal de cozinha fica dissolvido num copo com água. Conforme visto na unidade 2, “Composição do Solo”, as partículas minerais e orgânicas do solo apresentam cargas negativas e positivas que retêm em sua superfície os nutrientes que foram adicionados no solo, como o adubo.
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humano é parte da cadeia do carbono e que está sempre intervindo no ciclo do mesmo. Conhecendo esse ciclo, o aluno terá condições de entender os problemas de poluição (efeito estufa), a importância ambiental das florestas e de sua preservação, o sol como fonte primária de energia ao planeta, e a planta como transformadora de luz e minerais de alimento para todos os seres vivos (fotossíntese). Também compreenderá que a decomposição possibilita a reutilização dos nutrientes e que no caso específico do CO2 significa a renovação do seu ciclo, através da reutilização no processo de fotossíntese.
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Fonte: Motta e Barcelos (2007).
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No entanto, esses nutrientes não ficam retidos para sempre. Normalmente, as plantas absorvem os nutrientes que estão dissolvidos na solução do solo, de forma que, com o passar do tempo, os nutrientes da solução vão se acabando. Então, os nutrientes retidos pelos minerais e pela matéria orgânica vão sendo liberados aos poucos para a solução do solo, tornando-se disponíveis para as plantas, conforme a imagem a seguir.
Representação esquemática do efeito estufa. Representação esquemática dos movimentos dos nutrientes no solo e sua absorção pelas raízes.
A quantidade de cargas varia de solo para solo. Solos que possuem alta quantidade de cargas retêm maior quantidade de nutrientes, que servirão de reserva para as plantas. Dessa forma, quanto mais cargas o solo possui, maior será a sua capacidade de reter os nutrientes aplicados como fertilizantes. Além disso, quanto mais o solo reter, menores serão as perdas de nutrientes através da lixiviação, que é a lavagem (perda) dos nutrientes do solo através da água, que infiltra até alcançar o lençol freático. É importante saber que a força com que os nutrientes são retidos no solo, pode variar de muito fracamente retido a muito fortemente retido. Os elementos que são muito fortemente retidos no solo podem acumular ao longo dos anos quando aplicados. Já os elementos fracamente retidos não se acumulam e são perdidos por lixiviação.
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6 ACIDIFICAÇÃO E PERDA DE NUTRIENTES DO SOLO
SAIBA MAIS: A maioria das plantas cultivadas cresce melhor em solos levemente ácidos, com pH entre 5,5 a 6,5. Quando o solo é ácido, com pH inferior a 5,5, a produtividade das culturas cai acentuadamente.
Uma forma de adicionar íons H+ no solo é através da água da chuva. Lembre-se que a molécula de água (H2O) contém 2 H. No item anterior desta unidade, foi tratado sobre as cargas do solo, e também sobre a lixiviação (perda) dos nutrientes. Quando a água (H2O) da chuva infiltra, está havendo adição de íons H+ no solo, uma vez que o pH da água da chuva normalmente é inferior a 7,0. Esses íons H+ podem “retirar” os nutrientes que estão retidos nas cargas do solo (existentes nos minerais e matéria orgânica), “trocando” de lugar com eles, ou seja, deslocando os nutrientes para a solução do solo. Quando os nutrientes da solução do solo não são absorvidos pelas plantas, e como eles não estão retidos por nenhuma carga (estão “livres”), eles podem ser perdidos através da lixiviação (“lavagem”). A lixiviação é simplesmente a perda dos nutrientes junto com a água que infiltra no solo. Essa água é aquela que vai até os lençóis freáticos, que formarão lagos e rios, que chegarão até o oceano. Então, os nutrientes perdidos são levados pela água da chuva, podendo se acumular em mares e lagos. Uma prova disso é a composição química da água mineral (Tabela 1), que contém os nutrientes lavados do solo.
Tabela 1 - Composição de água mineral com diferente composição química contrastantes no Brasil. Nome comercial
Ca
Mg
Na
K
pH
----------------- g/1000 L ------------
Ouro Fino
32,1
12,1
1
0,8
7,8
Lindoya
3,8
0,1
2
1,8
6,4
Indaiá
0,3
1,2
5
1,5
5,4
Fonte: Rebelo e Araujo (1999).
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Quando se fala sobre acidez, deve-se lembrar de pH. A acidez é representada pela concentração de íons hidrogênio (H+) existente em uma solução, ou seja, seu pH. Quando um solo é ácido, significa que seu pH é menor que 7, e quando é alcalino, seu pH é maior que 7. Solos muito ácidos podem conter poucos nutrientes e grandes quantidades de elementos tóxicos às plantas, sendo o alumínio (Al+3) o mais frequente, prejudicando o crescimento das plantas.
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Cada água mineral tem composição variada dependendo do solo da região. Deve-se também considerar que a água que passa pelo solo entra em contato com as rochas e os sedimentos do subsolo e estes também contribuem com a disponibilização de elementos químicos para a água. Logo, a composição da água mineral sofre influencia do solo e subsolo.
Fonte: Motta e Barcelos (2007).
Milho sem calcário em Pinhais (PR)
Fonte: Motta e Barcelos (2007).
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Para corrigir a acidez excessiva do solo, aplicam-se corretivos como o calcário. Assim, é possível atingir o pH ideal para o crescimento das plantas e também eliminar o alumínio para não causar toxidez às mesmas. A imagem a seguir mostra o efeito da correção da acidez através da aplicação de um corretivo (calcário) sobre o crescimento do milho.
Milho com calcário em Pinhais (PR)
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É importante saber que nossas florestas e campos estão cheios de plantas que são resistentes à acidez e conseguem crescer normalmente ou sobreviver em tais condições. Algumas plantas mantém esta característica mesmo quando selecionadas pelo homem, um exemplo são as plantas de chá (China ou Índia) e a erva mate (nativa do sul da América do Sul), que conseguem sobreviver em solo muito ácido.
A Tabela 2 mostra alguns dados de uma análise química de um solo muito “lavado” e acidificado (solo velho) e de um solo menos “lavado” (solo jovem), vindo de uma mesma rocha (basalto). Observa-se que o Ca++, Mg++ e o K+ são bem menores no solo velho (muito intemperizado) do que no solo jovem (pouco intemperizado). Ao contrário, o pH e os teores de Al+3 são maiores no solo velho (muito intemperizado), do que no solo jovem (pouco intemperizado). Isso ocorre justamente porque o solo velho passou durante um tempo maior pelo processo de intemperismo (“envelhecimento”), ou seja, o tempo de acidificação e perda de nutrientes foi maior. No solo jovem, como esse tempo de envelhecimento (intemperismo) é menor, ainda existem nutrientes, e sua acidificação é menor.
Tabela 2 - Fertilidade de dois solos do sudeste do Paraná em função do intemperismo Parâmetros químicos do solo Amostra
pH
Al+3
H+
Ca++
Mg++
K+
cmolc/kg
Solo pouco intemperizado (“jovem”)
7,1
0,0
1,2
22,1
5,5
1,00
Solo muito intemperizado (“antigo”)
4,3
5,3
16,6
1,2
0,2
0,03
cmolc = c - centi (ou a centésima parte), mol = 6,02 x 1023. c = carga. Referência 1 cmolc : Al = 0,09 g, Ca = 0,20 g, Mg = 0,12 g, K = 0,39 g. Fonte: Lima, Lima e Hochmuller (1984).
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Nas áreas urbanas, os restos de construção, que possuem resíduos de cimento e cal, também podem contribuir para reduzir a acidez do solo. Assim, pode-se encontrar solos cuja fertilidade química foi melhorada na área urbana, embora as condições físicas estejam piores devido à compactação de máquinas e dos operários da construção civil.
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Como se pode observar o Ca++ e Mg++ são elementos que formam compostos pouco solúveis em água e, quando chegam aos oceanos, se acumulam no fundo (depositam), ou são absorvidos pelos organismos formando conchas e corais. Um bom exemplo destes compostos são os carbonatos de Ca e Mg (CaCO3, MgCO3), parentes dos bicarbonatos de Na (NaHCO3), usados contra a acidez do estômago. Esses compostos se acumularam no decorrer de milhões de anos no fundo de mares e lagos, formando os depósitos de calcários e mármores. Essas rochas, depois de moídas, são novamente utilizadas no solo para a correção da acidez.
Foto: Antônio Carlos Vargas Motta
Retirada do solo que cobre a rocha calcária, em Almirante Tamandaré (PR)
Foto: Antônio Carlos Vargas Motta
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Observa-se, nas imagens a seguir, a exploração de calcário em Almirante Tamandaré (PR), da mina até o produto final. Este produto será aplicado no solo para reduzir sua acidez.
Quebra da rocha com esfera de metal, em Almirante Tamandaré (PR)
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Foto: Antônio Carlos Vargas Motta
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Foto: Antônio Carlos Vargas Motta
Carregamento do caminhão com rocha calcária, em Almirante Tamandaré (PR)
Descarga da rocha calcária no moinho para ser triturada, em Almirante Tamandaré (PR)
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Foto: Antônio Carlos Vargas Motta
Vista geral do depósito de rocha calcária, em Almirante Tamandaré (PR)
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Foto: Antônio Carlos Vargas Motta
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Estocagem do calcário moído, em Almirante Tamandaré (PR)
Calcário pronto para ser aplicado no campo
É possível, então, verificar que na natureza os elementos fazem parte de ciclos, onde são perdidos e retornam ao solo. O Ca++ perdido do solo há milhares de anos, retorna na forma de corretivo da acidez. Esse Ca++ será absorvido pela planta, onde irá fazer parte de seus tecidos. Quando os seres humanos se alimentam da planta, o Ca++ passa a fazer parte do seu metabolismo, como, por exemplo, na formação dos ossos. Assim, na natureza nada é perdido, e todos os elementos são reaproveitados.
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7 ORIGEM DOS ADUBOS Ao contrário do que se imagina, os solos do Brasil têm, em geral, uma baixa fertilidade.
Assim para produzir mais, é necessário melhorar a fertilidade do solo através da adição de adubos e corretivos, conforme as imagens a seguir.
Alguns adubos potássicos, fosfatados e nitrogenados
Aplicação de adubo em plantio de pêssego em Balsa Nova (PR)
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Todavia, existem regiões no Brasil com solos de média a alta fertilidade natural, como em parte do Centro-Sul, com solos originados de basalto, e no interior da região Nordeste, onde o clima seco com poucas chuvas resulta em menor lixiviação de nutrientes (perda) e pouca acidificação.
Foto: Antônio Carlos Vargas Motta
Os solos brasileiros são solos muito intemperizados, ou seja, solos velhos, que sofreram lixiviação de nutrientes e acúmulo de elementos tóxicos.
Foto: Antônio Carlos Vargas Motta
SAIBA MAIS:
Contudo, tem-se boas condições de clima na maior parte do território, onde se pode cultivar mais de uma cultura por ano a céu aberto, fato impossível em clima temperado, onde o intenso frio mata as plantas ou inibe o crescimento.
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Muitas pessoas acham que não é conveniente utilizar fertilizantes (adubos químicos) no solo, por se tratarem de compostos não naturais, que diminuem a qualidade dos alimentos e poluem a natureza. Assim, cabe aqui a discussão sobre os adubos e os possíveis problemas decorrentes de seu uso.
usados na agricultura em todo o mundo. Os adubos contendo fósforo também são em sua maioria originados da deposição desse elemento em sedimentos, lagos e mares, assim como ocorre com o calcário. Atualmente existem, no mercado de adubos, rochas sedimentares apenas moídas chamadas de fosfatos naturais [Ca3(PO4)2], que vêm sendo muito empregadas na agricultura orgânica e convencional. As imagens a seguir ilustram a exploração de uma mina de fosfato no município de Tapira (MG) até produto final.
Foto: Antônio Carlos Vargas Motta
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O que acontece com o Na+, K+, Ca++ e Mg++ perdidos através da lixiviação? A alta concentração de sódio (Na+) nos mares e oceanos tem relação com essas perdas. O Na+ hoje existente nos oceanos e mares veio, em sua maior parte, do solo. Sabe-se também que o K+ e Na+ precipitam com o Cl- quando ocorre a secagem de lagos e mares, formando depósitos de KCl e NaCl, atualmente explorados na fabricação do adubo cloreto de potássio (KCl), que é um dos mais
Vista geral da mina de extração de fosfato, em Tapira (MG)
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Foto: Antônio Carlos Vargas Motta
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Foto: Antônio Carlos Vargas Motta
Explosão para obtenção da matéria prima em mina de extração de fosfato, em Tapira (MG)
Moagem da matéria prima para produção de adubo fosfatado, em Tapira (MG)
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Foto: Antônio Carlos Vargas Motta
Separação do fosfato dos outros componentes da rocha, em Tapira (MG) Estas rochas são simplesmente moídas ou tratadas quimicamente para a produção dos adubos. Desta forma, é possível concluir que a maioria dos adubos (K e P) e dos corretivos da acidez (que também são fonte de Ca e Mg) tem origem em rochas sedimentares, ou seja, fontes naturais. Os adubos nitrogenados (N) são produzidos de maneira diferente, sendo, em sua maioria, sintetizados a partir do N2 (do ar), H2 (do gás natural ou carvão) e CO2 (subproduto da indústria do petróleo).
Foto: Antônio Carlos Vargas Motta
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A imagem ao lado e as a seguir ilustram a produção industrial de ureia (adubos com nitrogênio) em Araucária (PR).
Torre de produção de ureia, em Araucária (PR)
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Foto: Antônio Carlos Vargas Motta
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Estocagem da ureia produzida em Araucária (PR) A ureia sintetizada é o adubo mais comum de N utilizado pelos agricultores. Contudo, a ureia também é uma das formas de excreção do N pelos animais, sendo encontrada em abundância nos resíduos orgânicos, reforçando mais uma vez que grande parte dos adubos utilizados na agricultura são compostos encontrados na natureza ou semelhantes. Cabe destacar que, na natureza, não apenas a aplicação de adubos fornece nutrientes às plantas. Existem também alguns organismos “auxiliares” na captação e absorção de nutrientes, do ar ou mesmo das rochas que formam o solo (conforme será visto na unidade 6, “Biologia do Solo”). Esse fato é bom tanto para as plantas quanto para as bactérias, pois ao mesmo tempo em que as plantas recebem o nitrogênio que as bactérias retiram do ar, as bactérias recebem compostos orgânicos que as plantas produzem. É uma troca de nutrientes, em que ambos os organismos se beneficiam. Esse processo é chamado de “fixação biológica do N”.
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Foto: Antônio Carlos Vargas Motta
Sala de controle na fábrica de produção de ureia, em Araucária (PR)
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A simbiose com bactérias fixadoras de N é tão importante para algumas plantas, que no caso da soja, por exemplo, não se faz mais adubações nitrogenadas (adubos com N), de forma que todo o N que a cultura necessita é fornecido pelas bactérias. Assim, é necessário que antes de se plantar a cultura da soja, as bactérias (conhecidas por Rhizobium) sejam inoculadas na semente, através de um produto chamado inoculante. Atualmente, o agricultor aproveita essa fixação de N, pensando também na próxima cultura. Assim, existem algumas plantas leguminosas de inverno (como o trevo, a ervilhaca, etc.), que também fixam N através de simbiose com bactérias. Essas plantas são cultivadas no inverno, e em seu resíduo de cultura (palha, raízes, restos vegetais), fica parte do N que as bactérias fixaram. Esse N que fica no resíduo da cultura será liberado aos poucos para o solo, podendo ser aproveitado pela próxima cultura, a que será plantada no verão, como, por exemplo, o milho, que não faz simbiose com bactérias fixadoras de N. Esse processo é chamado de “adubação verde”, pois são aproveitados os nutrientes (“adubação”) que ficam nos resíduos de uma cultura (“verde”).
8 ADUBAÇÃO E PROBLEMAS AMBIENTAIS Os adubos são as principais fontes de nutrientes para que as plantas cresçam adequadamente. Mas isso não quer dizer que não existam limites para a aplicação de adubos, sejam orgânicos ou minerais, ou que, quanto mais se aplicar adubos, mais fértil será o solo e maior será a produtividade. Um dos maiores problemas do uso excessivo de adubos está no descontrole do crescimento das plantas, devido, principalmente, ao uso de N. Com muito N as plantas crescem demais, ficando mais tenras (tecido mais “mole”) e menos resistentes ao ataque de pragas e doenças, obrigando os produtores a intervirem frequentemente com o uso de agrotóxicos. Outro efeito negativo do uso excessivo de fertilizantes está relacionado com a qualidade da água. Quando são utilizadas altas doses de adubos, o N e o P podem ser perdidos do solo, por exemplo, por erosão, se acumulando em rios, lagos,
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O uso de adubos orgânicos em altas quantidades também provoca contaminação nas águas. Atualmente, muitos países europeus têm grandes problemas com a produção em larga escala de suínos, bovinos e aves, sendo impostas por lei, limitações ao uso de resíduos aplicados ao solo. Problemas com resíduos orgânicos também têm sido constatados com maior frequência nos estados brasileiros, onde a produção de suínos é grande e, em muitos casos, o resíduo é despejado diretamente nos rios. Diante de possíveis problemas ambientais causados pelo uso de adubos químicos e orgânicos, surge uma pergunta: seria possível cultivar os solos sem aplicação de adubos? Pode-se responder esta questão com um exemplo bem brasileiro e importante de nossa história: muitos índios da região amazônica têm por hábito mudar a aldeia de local frequentemente. Mas, após alguns anos, eles voltam a se instalar no mesmo local e, continuamente, adicionam resíduos orgânicos que se transformam em húmus, dando ao solo uma cor escura (rico em matéria orgânica e N) e muito fértil (Tabela 3), conhecido na região como “terra preta de índio”. Tabela 3 - Fertilidade do solo de áreas de terra preta de índio e de floresta na mesma região. Parâmetros químicos do solo pH
P mg/L
Ca
Mg
K
---------cmolc/L ------------
MO*
N
------ % ------
Terra preta de índio
4,3
581
8,20
2,30
0,12
4,9
0,19
Solo de floresta
4,1
4
0,03
0,04
0,03
2,1
0,03
MO = Matéria orgânica. Fonte: Moreira (2007).
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baías e mares. Esse acúmulo gera um excesso de nutrientes em ambientes aquáticos, favorecendo o crescimento de algas, no processo conhecido como eutrofização. Como a população de algas aumenta muito, sua morte ocasiona consumo do oxigênio da água através da decomposição por microrganismos. Assim, animais aquáticos, como os peixes, não sobrevivem devido a essa falta de oxigênio na água. Além disso, a proliferação dessas algas pode interferir na qualidade da água, com cheiro e sabor desagradáveis, ou até mesmo a formação de compostos tóxicos em alguns casos.
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Descobriu-se que a adição sucessiva de nutrientes vindos com as frutas, os animais (ossos e outros resíduos de peixes, aves e utros animais), a palha, a madeira da construção das ocas etc., foram os responsáveis pelo aumento da fertilidade do solo das florestas da região amazônica. Além disso, por os índios fazerem suas necessidades próximas da aldeia, os nutrientes ficavam na aldeia, ou seja, os nutrientes foram transportados na forma de alimento e outros e acumulados na aldeia.
A população urbana continua fazendo a mesma coisa que os índios, porém em larga escala e de forma contínua. Assim, por meio do consumo de alimentos, os nutrientes se acumulam e são descartados como resíduos humanos, não voltando para o solo de origem, enriquecendo os ambientes próximos às grandes cidades (rios e aterros sanitários) e empobrecendo as áreas agrícolas, conforme a imagem a seguir.
Fonte: Motta e Barcelos (2007).
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No litoral do Brasil também é possível encontrar os sambaquis que são depósitos de conchas e outros resíduos. Os animais também atuam de maneira semelhante quando depositam suas fezes em ilhas (pássaros) e cavernas (morcego), formando o guano.
Representação esquemática do empobrecimento das áreas agrícolas e enriquecimento das áreas urbanas com os nutrientes.
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Os mesmos princípios devem ser considerados na criação de animais, sendo necessário o retorno do esterco ao local de produção dos grãos que os alimentaram. Observa-se que uma parcela de nutrientes que vai para os centros urbanos chegam na forma de leite, ovos, carne e derivados. Usualmente, os pecuaristas também importam alimentos de outras regiões para a criação de animais. Esses animais são criados confinados, isto é, em pequenos espaços cercados, fazendo com que exista um excedente de esterco e nutrientes. Quando a área para aplicação dos dejetos é muito pequena na propriedade, ou mesmo quando a região tem um grande número de propriedades que fazem a mesma atividade, não é possível que os dejetos sejam utilizados em áreas vizinhas, o que também gera acumulação de nutrientes. Já existem leis, e outras estão sendo adotadas, a fim de regulamentar o uso de dejetos de animais na agricultura e também para restringir a implantação de novas criações, proibindo uma concentração maior da atividade do que a capacidade de uso de dejetos na propriedade ou região. Em muitas partes do mundo, criadores de animais confinados vêm sendo obrigados a encerrar suas atividades, pois não existem mais locais onde possam ser aplicados os resíduos gerados. Em outras palavras, o ser humano quebra o ciclo natural dos nutrientes. Esse ciclo natural é tão importante, que é capaz de manter, por exemplo, as florestas Amazônica ou Atlântica em solos extremamente pobres. Muitos desses ambientes estão praticamente em equilíbrio quanto aos nutrientes, pois o que é perdido por lixiviação é adicionado
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O lógico seria retornar os nutrientes ao local de origem, fazendo com que não ocorra empobrecimento dos solos agrícolas e enriquecimento dos centros urbanos em nutrientes. Bastaria pegar os resíduos de esgoto tratado (onde são eliminados os agentes patogênicos aos seres humanos e animais), chamado de biossólido, e retorná-lo às áreas agrícolas de onde veio o alimento. O mesmo teria que ser feito com o resíduo orgânico contido no lixo urbano, através da compostagem desses resíduos. No entanto, há dificuldade (custo e logística) de retornar os nutrientes exatamente ao mesmo local de onde foram retirados.
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via atmosfera (chuva e sedimentos) e pelo próprio solo, através da decomposição da matéria orgânica e do intemperismo das rochas. Se comparado aos pequenos grupos indígenas do passado, a extração e o acúmulo de nutrientes tinham pouco impacto nos ambientes em que viviam, pois correspondiam a pequenas áreas. No entanto, não se pode dizer o mesmo da sociedade urbana de hoje.
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IMPORTANTE: As altas produtividades obtidas na agricultura, com o uso de adubos, permitem que o agricultor sustente um maior número de pessoas na cidade. Logo, a sociedade atual depende desta alta produtividade agrícola para viver em cidades cada vez maiores. Por exemplo, um hectare (10.000 m2 de área) pode produzir hoje 9.000 kg de grãos, ou equivalente para alimentar mais de 180 pessoas com arroz durante um ano.
Assim, caso não ocorra o aumento da produtividade agrícola com o uso de adubos e calcários, pode existir a necessidade de se utilizar muito mais áreas para manter uma população de, por exemplo, 180 pessoas. Hoje, para a exploração de novas áreas para a agricultura há necessidade de remoção de florestas ou outros ambientes naturais, o que provocaria danos ao meio ambiente, acentuando ainda mais a degradação ambiental. Mas não é possível pensar na adubação apenas para o aumento da produção de alimentos, fibras (algodão e juta), madeira e papel (eucalipto). Deve-se lembrar que uma planta que cresce em um solo que é pobre em um determinado nutriente, como o fósforo, tende a produzir um alimento pobre em fósforo, que, por consequência, não vai atender à necessidade do animal ou do ser humano que vai se alimentar deste alimento. Por esta razão, muitos pecuaristas no Brasil têm que fornecer um sal com fósforo para que os animais cresçam sem carência desse elemento. Muitos médicos também recomendam a suplementação com P na alimentação de crianças e adolescentes.
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Comer muito não significa boa nutrição. A carência em nutriente ou má nutrição em muitas partes do mundo, especialmente em locais onde os solos são pobres, vem se mostrando comum e pode ser combatida com uma adubação equilibrada. Desse modo, comer alimento rico em nutrientes, vindo de solos naturalmente férteis ou enriquecidos com nutrientes, via fertilização, diminuiria a necessidade de consumo de suplementação mineral. Mesmo em um país de solo predominantemente pobre, a visão da população em geral sobre o uso de fertilizante é ambígua e gera desconfiança. Um exemplo: um médico ou nutricionista ao verificar a carência de Zn e P em exames de seu filho recomenda suplementação mineral com Zn e P via pílulas, para que ele possa crescer “bonito, forte e com saúde”. Na maioria dos casos as pessoas aceitam com naturalidade esta suplementação. Contudo, se um agricultor familiar, seguindo uma recomendação técnica, planeja adubar para “suplementar” com minerais de P e Zn e produzir alimentos, isto é considerada uma forma de forçar as plantas a crescer, ou seja, não é aceita com naturalidade. Então, fica claro que existe uma urgência da sociedade discutir melhor a adubação, a produção de alimentos, a qualidade de nutrientes e a poluição ambiental, principalmente devido à importância da qualidade da água para a manutenção da vida no planeta.
9 SÍNTESE DA UNIDADE Nesta unidade, foi abordado que a planta é formada por vários elementos, sendo que apenas alguns deles são considerados essenciais, como o carbono, hidrogênio e oxigênio, que são fornecidos pela água e atmosfera; também, aqueles fornecidos pelo solo, macronutrientes (N, P, K, Ca, Mg e S) e
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Assim como o P, a carência de Zn é muito comum nas crianças na América do Sul e África e sua aplicação pode resolver problemas relacionados ao crescimento físico e mental. Além disso, existem pesquisadores que buscam maneiras de enriquecer os alimentos em minerais de importância para o homem e os animais, ao que se chama biofortificação.
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micronutrientes (B, Cl, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni e Zn), sendo estes nutrientes importantes para a fertilidade do solo.
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Destacou-se que no Brasil, devido à predominância de solos intemperizados (velhos), intensamente lixiviados (lavados), com alta concentração de alumínio e ácidos, a utilização de adubos (NPK) e corretivos (calcários - Ca e Mg) são fundamentais para o desenvolvimento das atividades rurais. Vale lembrar, ainda, que esses adubos, na sua maioria, são de fontes naturais, como, por exemplo, P, K, Ca e Mg, originários de rochas sedimentares, e o N sintetizado industrialmente através do N2 atmosférico. No solo, esses nutrientes estão como íons (cargas) positivos (catiônicos) e negativos (aniônicos). A própria partícula de solo (argila) também possuidora de carga (positiva ou negativa) garante a reserva de nutrientes no solo, onde as cargas contrárias se atraem, fazendo com que fiquem retidas no solo e sejam gradualmente disponibilizadas para as plantas. Dessa forma, após a aplicação do adubo o nutriente tem dois caminhos: sair através das plantas ou da água (lixiviação), fazendo-se necessário nova aplicação de adubos e corretivos para uma nova produção. Em um ambiente sem ou com baixa interferência do homem, como em uma floresta, os nutrientes são retirados do solo e retornam ao mesmo, ou próximo do local onde foram extraídos, via deposição de folhas, galhos, frutos e outras partes da planta. Os nutrientes que vem pela chuva somados ao que são liberados pelas rochas, são suficientes para compensar as perdas e manter as plantas, mesmo em solo muito pobres, por longo período. Já em uma sociedade onde 80% da população vive na cidade e utiliza alimentos vindos do campo, existe a necessidade de transporte dos alimentos, e dos nutrientes neles contidos, em alguns casos, a centenas de quilômetros, ou seja, o nutriente é retirado de um local e depositado em outro local, tendo como destino final os aterros ou esgotos sanitários. Dessa forma, a natureza não consegue repor os nutrientes na mesma proporção com que é utilizada, especialmente quando a produtividade das culturas agrícolas é alta.
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Dizer que não é necessário fertilizantes para sobreviver na sociedade atual, seria a mesma coisa que dizer que não é preciso ter carro, computador e satélite. Entretanto, deve ficar claro que as quantidades de fertilizantes, seja “industrial” ou orgânica, a serem aplicadas, devem estar de acordo com a demanda nutricional da planta e/ou para qual finalidade ela se destinará (alimentação dos animais ou humanos), para, assim, se evitar os problemas ambientais.
10 REFERÊNCIAS LIMA, J. M. J. C.; LIMA, V. C.; HOCHMULLER, D. P. Toposequência de solos no sudoeste do Paraná I. Características morfológicas, granulométricas e químicas. Revista do Setor de Ciências Agrárias, Curitiba, v. 6, p. 51-61, 1984. MOREIRA, A. Fertilidade, matéria orgânica e substâncias húmicas em solos antropogênicos da Amazônia ocidental. Bragantia, Campinas, v. 66, n. 2, p. 307-315, 2007. MOTTA, A. C. V.; BARCELOS, M. Fertilidade do solo e ciclo dos nutrientes. In: LIMA, V. C.; LIMA, M. R.; MELO, V. F. (Eds.). O solo no meio ambiente: abordagem para professores do ensino fundamental e médio. Curitiba: UFPR/DSEA, 2007. p. 49-64. REBELO, M. A. P; ARAUJO, N. C. Águas minerais de algumas fontes naturais brasileiras. Revista da Associação Médica Brasileira, São Paulo, v. 45, n. 3, p. 255-260, 1999.
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No entanto, algumas soluções para isso já vêm acontecendo, como a utilização de biossólidos (esgoto tratado) utilizado como fertilizante, que representa tirar os nutrientes do meio urbano e devolver para o meio rural. Em outras situações, o próprio meio rural, pela produção de aves, suínos e bovinos, pode aproveitar os dejetos tratados como adubo para as plantas. Além da própria adubação verde, a utilização de plantas fixadoras de N2 atmosférico em associação com bactéria (Rhizobium) podem ser utilizadas para enriquecer o solo com nitrogênio e diminuir o consumo de adubos industrializados. Pode-se, também, utilizar os adubos como forma de enriquecer em nutrientes os alimentos produzidos, para levar benefício à saúde dos consumidores, visto que a má nutrição é tão prejudicial quanto à falta de alimento.
