O movimento do nitrogênio do estande de forragem não é o que você pensa
O autor é professor e especialista em forragem da Divisão de Agricultura da Universidade do Arkansas.
As leguminosas têm sido usadas como pastagens e culturas de feno ao longo da história. São forrageiras de alta qualidade que melhoram o ganho de peso do gado, reduzem os problemas de endófitos das festucas, prolongam a estação de pastejo e reduzem os aportes de fertilizantes nitrogenados devido à fixação de nitrogênio (N). A associação única de leguminosas com bactérias de rizóbios para fixar N é um processo frequentemente promovido, mas também amplamente incompreendido.
A quantidade total de N fixada depende das espécies de leguminosas e da população no campo. A quantidade relatada de N fixado de povoamentos completos por diferentes espécies de leguminosas varia amplamente. Por exemplo, o N fixado por ervilhaca peluda varia de 50 a 150 libras por acre e para alfafa o intervalo relatado é de 128 a 250 libras por acre (Tabela 1). Leguminosas anuais, como o carmesim ou o trevo-de-flecha, fixam N a uma taxa mais alta do que as leguminosas perenes, mas as estações de crescimento mais longas permitem que as leguminosas perenes fixem uma quantidade total maior de N.
Devido à alta quantidade potencial de N disponível a partir da fixação, as leguminosas são promovidas como fonte de fertilizante livre de N. O trabalho feito no Arkansas mostrou que em povoamentos de festuca-trevo, o rendimento de forragem foi semelhante em várias doses de N de fertilizante (Tabela 2). Resultados como este e estudos semelhantes levaram à crença comumente equivocada de que as leguminosas fixam nitrogênio e o liberam no solo para uso por gramíneas companheiras na mistura. No entanto, as leguminosas não compartilham livremente o N com as gramíneas, porque isso criaria mais competição que ameaçaria a sobrevivência da planta leguminosa.
Um processo caro
A fixação simbiótica de N permite que as leguminosas cresçam em um ambiente deficiente em N. A fixação de nitrogênio é um processo biologicamente caro tanto para as leguminosas quanto para as bactérias rizóbias responsáveis pela fixação do nitrogênio. A bactéria infecta as raízes das leguminosas, o que faz com que a raiz forme um nódulo onde os rizóbios vivem e fazem seu trabalho.
As bactérias do rizóbio fixam o N do ar que está no solo e a leguminosa se beneficia do N fixado. Por sua vez, a leguminosa fornece carboidratos e açúcares da fotossíntese ao rizóbio. Cada organismo ganha os nutrientes necessários da associação. A fixação de nitrogênio promove diretamente o crescimento de leguminosas sem a necessidade de adubação nitrogenada. O aumento do crescimento da grama é apenas um efeito indireto da fixação de N.
As plantas usam N de várias fontes, incluindo neve ou chuva, que podem contribuir com 5 a 10 libras de N por acre anualmente; matéria orgânica do solo (MO), que pode contribuir com 10 a 30 libras de N por acre anualmente para cada unidade percentual de MO no solo; fertilizante ou esterco animal, que varia de acordo com a taxa de aplicação; e N fixado por leguminosas.
Quando o N é aplicado através de esterco animal ou fertilizante, a fixação de N é interrompida porque as leguminosas usarão N livre de outras fontes, assim como as gramíneas. No entanto, gramíneas são mais competitivas para N do que leguminosas. As leguminosas geralmente têm folhas orientadas horizontalmente, enquanto as gramíneas são mais orientadas verticalmente. À medida que as gramíneas crescem mais altas resultantes da adição de N, elas sombreiam as plantas de leguminosas. A sombra pesada também reduz as taxas de fixação de N.
Assim, a adição de N não tem um impacto negativo direto na planta de leguminosas, mas o efeito líquido é uma maior competição das gramíneas, que expulsa as leguminosas do pasto. Um estudo do Arkansas mostrou que a porcentagem de trevo em um gramado de trevo-bermuda caiu pela metade para cada incremento adicional de fertilizante de N usado (Tabela 3).
A maioria está no topo do crescimento
É importante notar que os nódulos de raiz são a fábrica, mas não o armazém N. Pesquisa feita no Texas por Gerald Evers mostrou que até 90% do N está no topo do crescimento das leguminosas anuais. Em leguminosas perenes, cerca de 70% a 80% do N está no topo do crescimento da planta. O crescimento do topo das leguminosas contém tipicamente cerca de 2,5% a 4% de N, o que equivale a cerca de 50 a 80 libras de N por tonelada de matéria seca (MS) da forragem.
O trabalho feito na Virgínia mostrou que um estande de 53% de trevo vermelho ou 59% de alfafa cultivada com festuca alta fixou N suficiente para um rendimento total de MS de 4,7 e 5,8 toneladas por acre, respectivamente. O maior crescimento das leguminosas continha 2,8% a 2,9% N.
Três modos de transferência
Se o N fixo está no crescimento do topo da planta e não é compartilhado livremente com gramíneas companheiras no estande, como ele atinge gramíneas e outras plantas no pasto?
Existem três mecanismos primários para a transferência de N. A menor dessas três vias é através do contato raiz a raiz e associações de fungos micorrízicos. As outras duas vias primárias são pelo ciclo planta-animal através do pastoreio e pela decomposição das plantas. De longe, a maior via de transferência é o ciclo do material vegetal através de animais de pasto, principalmente acima do solo, mas também por herbívoros subterrâneos.
Apenas uma pequena quantidade proporcional do N é retida no corpo do animal em pastejo. Até 80% a 90% do N ingerido é excretado na urina e nas fezes. Cerca de 50% do N na urina é perdido por volatilização.
Claramente, o sistema é um pouco permeável e nem todo o N fixo é capturado no solo. Além disso, o uso do N excretado pelas gramíneas depende da distribuição dos excrementos pelo pasto. Pesquisadores mostraram que apenas cerca de 14% a 22% da área de pastagem é coberta por essa transferência anualmente.
O manejo do pastejo e a taxa de lotação influenciam a distribuição. Mais estrume e urina tendem a ser concentrados perto de água e sombra em baixas taxas de lotação e em sistemas de pastoreio contínuo. Mais do N é distribuído pelo pasto em altas taxas de lotação e em sistemas rotacionais.
É diferente nos campos de feno
Em sistemas de feno, a maior parte do crescimento superior contendo N é removida, de modo que um mecanismo de transferência secundário entra em ação. A segunda maior via de transferência de N após o pastejo é através da decomposição das plantas. À medida que as plantas são pastadas ou colhidas para o feno, as raízes morrem, resultando em nódulos soltos. A maturação e os danos normais da planta também resultam em coroas, folhas e caules mortos. Essas partes da planta devem se decompor pela ação de bactérias e fungos para liberar N ao longo do tempo.
Essa via pode ser uma fonte significativa de N em sistemas de grama de estação quente, onde uma grama, como a grama bermuda, é superada com leguminosas anuais. À medida que a leguminosa anual amadurece e morre no final da primavera, o resíduo da planta se decompõe, liberando N para uso pela grama de estação quente durante o verão. Um estudo do Texas mostrou que uma combinação de trevos anuais de inverno sobrepostos em grama bermuda rendeu tanto MS quanto grama bermuda fertilizada com o equivalente a 113 a 142 libras por acre de N.
A fixação do nitrogênio leva tempo
Há uma defasagem após o plantio para que a nodulação e a fixação do N sejam iniciadas. Este período é cerca de três semanas após a emergência das plantas. A fixação de nitrogênio é mais baixa durante o ano de estabelecimento para plantas perenes e atinge mais de 90% no segundo ou terceiro ano.
Um estudo do Arkansas mostrou que a porcentagem de trevo ou alfafa aumentou ao longo de quatro anos quando essas leguminosas foram intercaladas em pastagens de grama-bermuda. O ganho de peso corporal do bezerro por acre tendeu a melhorar à medida que a porcentagem de leguminosas cresceu ao longo do estudo de quatro anos, especialmente para alfafa, mas os ganhos foram geralmente menores em tratamentos sem leguminosas onde o fertilizante N foi aplicado. Curiosamente, os ganhos de bezerros por acre caíram drasticamente durante um ano de seca severa para os tratamentos com fertilizantes nitrogenados, mas permaneceram mais estáveis ao longo dos anos nos tratamentos com capim leguminoso (Figuras 1 e 2).
As leguminosas são forrageiras importantes e reduzem a necessidade de insumos de N. Saber como funciona a ciclagem do N em sistemas forrageiros é fundamental para o uso efetivo dessas forrageiras. Um conceito importante a ser entendido é o seguinte:o cultivo de forragem a partir da fixação de N é um processo, enquanto o cultivo de forragem a partir da fertilização com N é um evento único. Este artigo foi publicado na edição de abril/maio de 2020 da Hay &Forage Grower nas páginas 6 a 8.
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