Silicate rock remineralizers sustain soil potassium availability and irrigated rice yield in subtropical agroecosystems

Resumo Técnico: Remineralizadores de Rocha Silicática em Sistemas de Arroz Irrigado Subtropical

Problema
A produção de arroz irrigado brasileira, um componente crítico da segurança alimentar nacional, enfrenta desafios significativos no manejo do potássio (K). Os solos hidromórficos do sul do Brasil, predominantemente Albaqualfs, possuem baixa capacidade de troca catiônica (CTC) e reservas nativas de K insuficientes para sustentar altos rendimentos (frequentemente superiores a 8 Mg ha⁻¹). Consequentemente, o sistema agrícola depende fortemente da fertilização mineral. Atualmente, aproximadamente 80% dos fertilizantes utilizados no Brasil são importados, sendo o cloreto de potássio (KCl) a principal fonte de K. Essa dependência cria vulnerabilidade econômica devido ao aumento dos custos internacionais e preocupações ambientais associadas a fertilizantes altamente solúveis, como as perdas por lixiviação. Embora os pós de rochas silicatadas (remineralizadores) ofereçam uma alternativa potencial ao fornecer K juntamente com outros nutrientes e melhorar a química do solo, dados de campo que validem sua eficácia como substituto direto do KCl em sistemas de arroz irrigado subtropical permanecem escassos.

Metodologia
Para abordar essa lacuna de conhecimento, um experimento de campo foi conduzido durante a safra 2023/24 em quatro locais no sul do Brasil (Capão do Leão, Rio Grande e Camaquã, Rio Grande do Sul). O estudo utilizou um delineamento de blocos completos casualizados com quatro repetições para avaliar seis tratamentos de fertilização potássica:

1. T1: Sem fertilização com K (Controle).
2. T2: Cloreto de Potássio (KCl) (Manejo convencional).
3. T3: Fonolito.
4. T4: Sienito.
5. T5: Nefelina sienito.
6. T6: Xisto micáceo.

Os tratamentos com rochas silicatadas (T3–T6) foram aplicados em taxas equivalentes a três vezes a dose recomendada de KCl baseada no conteúdo total de K, considerando sua baixa solubilidade em água (<1%) em comparação com a solubilidade de 100% do KCl. O tempo de aplicação diferiu: o KCl foi aplicado no estágio de desenvolvimento V4, enquanto os remineralizadores silicatados foram incorporados 15 dias antes da semeadura de uma cultura de cobertura de inverno (trevo persa) para estender a interação com o solo e o tempo de intemperismo.

As principais avaliações incluíram:

• Análise de Solo: Quantificação de K trocável (via Mehlich-1 e Acetato de Amônio) e K total (via Fluorescência de Raios-X) na profundidade de 0–0,20 m. A composição mineralógica das rochas foi determinada via Difração de Raios-X (DRX).
• Análise de Planta: Medição das concentrações de Nitrogênio (N) e K na biomassa acima do solo (BSA), altura da planta e índice de clorofila (SPAD) em estágios fenológicos específicos.
• Produtividade e Balanço: O rendimento de grãos (RG) foi medido na maturidade fisiológica. Um balanço de K no solo foi calculado comparando os aportes de K (fertilizante) contra as saídas de K (exportação de grãos) e as mudanças nos estoques de K trocável do solo.

Principais Resultados

• Disponibilidade de Potássio no Solo: A aplicação de remineralizadores silicatados aumentou significativamente as concentrações de K trocável no solo (Mehlich-1) em uma média de 128% em relação ao KCl entre os locais. Embora o K total do solo não tenha sido afetado pelos tratamentos, as fontes alternativas conseguiram manter ou aumentar a fração de K lábil.
• Nutrição e Fisiologia Vegetal: As concentrações de Nitrogênio na biomassa não foram afetadas pela fonte de K. No entanto, as concentrações de K na BSA foram significativamente maiores nos tratamentos KCl (T2) e Xisto Micáceo (T6) (aprox. 34 g kg⁻¹), representando um aumento de 55% sobre os outros tratamentos. A altura da planta e o índice de clorofila mostraram respostas específicas por local; notadamente, T5 e T6 aumentaram a altura da planta em L1, e o T6 resultou no maior índice de clorofila em L2 e L4.
• Rendimento de Grãos: O rendimento de grãos de arroz foi mantido em níveis comparáveis à fertilização convencional com KCl (~8,5 Mg ha⁻¹) na maioria dos locais. Embora o desempenho tenha variado por localização (ex: T5 apresentou maior rendimento em L2 e L3, enquanto T6 apresentou maior rendimento em L4), as fontes alternativas geralmente não comprometeram a produtividade em relação ao controle ou ao KCl.
• Balanço de Potássio: O sistema exibiu um balanço positivo de K (19–40 kg ha⁻¹) em todos os locais. Os remineralizadores contribuíram para um balanço de K trocável no solo mais favorável (>100% de melhoria sobre o KCl em algumas métricas), sugerindo um acúmulo eficaz de K disponível no perfil do solo.

Significância e Alegações
Os autores concluem que os pós de rochas silicatadas — especificamente fonolito, nefelina sienito e xisto micáceo — constituem alternativas viáveis à fertilização convencional com KCl em sistemas de arroz irrigado subtropical. O estudo demonstra que esses materiais podem sustentar a produtividade da cultura e o status nutricional, oferecendo simultaneamente distinções agronômicas:

1. Balanço de K no Solo Aprimorado: Diferente do KCl altamente solúvel, que é propenso à lixiviação, a liberação gradual de K dos minerais silicatados parece sincronizar o suprimento de nutrientes com a demanda da cultura, levando a um maior acúmulo de K trocável no solo.
2. Sustentabilidade e Resiliência: A utilização de resíduos de rochas localmente disponíveis reduz a dependência de fertilizantes importados, diminui os custos de produção e promove a valorização de subprodutos da mineração.
3. Estabilidade do Sistema: Os resultados sugerem que esses remineralizadores podem apoiar a fertilidade do solo a longo prazo, atuando como um reservatório para o K estrutural, particularmente em sistemas onde as condições de redox (alagamento) podem facilitar o intemperismo mineral.

O artigo mantém um tom modesto quanto às implicações de longo prazo, observando que, embora os resultados de uma única safra sejam promissores, os benefícios totais do intemperismo mineral e das melhorias cumulativas da fertilidade do solo podem exigir avaliação ao longo de sucessivos ciclos de cultivo. As descobertas destacam o potencial dessas fontes para contribuir com sistemas agroalimentares mais resilientes e sustentáveis em regiões dependentes de nutrientes importados.