neutralizaÇÃo da acidez do perfil do solo por material vegetal

NEUTRALIZAÇÃO DA NEUTRALIZAÇÃO DA ACIDEZ DO PERFIL ACIDEZ DO PERFIL

DO SOLO PORDO SOLO POR MATERIAL VEGETALMATERIAL VEGETAL

MARIO MIYAZAWAMARIO MIYAZAWAMARCOS A. PAVANMARCOS A. PAVANJÚLIO CESAR FRANCHINI JÚLIO CESAR FRANCHINI

IAPAR - 2001IAPAR - 2001

COBERTURA do SOLOCOBERTURA do SOLO por MATERIAL ORGÂNICOMATERIAL ORGÂNICO

QUÍMICOSQUÍMICOS - nutrientes (N, P, nutrientes (N, P, K, Ca, S); CTC; solubilidade P; K, Ca, S); CTC; solubilidade P; adsorção de cátionsadsorção de cátions

FÍSICOSFÍSICOS - erosão, evaporação, erosão, evaporação, umidade, permeabilidade, umidade, permeabilidade, temperaturatemperatura

MICROBIOLÓGICOS - MICROBIOLÓGICOS - atividade, diversidadeatividade, diversidade

ALTERAÇÕES ALTERAÇÕES QUÍMICAS DO SOLO QUÍMICAS DO SOLO

• pH pH - - Neutralização da acidezNeutralização da acidez• Al Al - - Hidrólise, complexaçãoHidrólise, complexação• Transporte de cátions Transporte de cátions - - KK++, Ca, Ca2+2+, ,

MgMg2+2+, Al, Al3+3+

• Métodos de avaliações - Métodos de avaliações - resíduos resíduos

vegetaisvegetais

I) NEUTRALIZAÇÃO NEUTRALIZAÇÃO DA ACIDEZ DO DA ACIDEZ DO

SOLO POR SOLO POR RESÍDUOS VEGETAISRESÍDUOS VEGETAIS

Neutralização da acidez Neutralização da acidez por grupos funcionais por grupos funcionais

Solo ácido (aumento de pH)

R-COOM + H+ R-COOH + Mn+ (M = Ca, Mg, K)

Solo alcalino (diminuição de pH)-OH + OH- -O- + H2O

CAPACIDADE DE CAPACIDADE DE NEUTRALIZAÇÃO DE NEUTRALIZAÇÃO DE HH++ E E OHOH--

0

2

4

6

8

10

12

14

12 10 8 6 4 2 0 2 4 6 8 10 12

[HCl] x 10-2 N

pH

-Su

spen

são

Branco

Feijão CearáColza

Aveia preta

Trigo

[NaOH] x 10-2 N

Miyazawa et al. (1993)

Capacidade de Neutralização Capacidade de Neutralização de Hde H++ dos dos Resíduos Resíduos

VegetaisVegetais

0

2

4

6

8

10

Tri

go

Milh

o

Gu

and

u

Ave

ia P

reta

Gir

asso

l

Nab

o F

orra

geir

o

Mu

cun

a C

inza

Tre

meç

o B

ran

co

Fei

jão

de

Por

co

Cas

ca d

e C

afé

Erv

ilhac

a C

omu

m

Fei

jão

do

Cea

rá

(mm

olc k

g-1)

Miyazawa et al. (1993)

Material vegetal

NEUTRALIZAÇÃO DA ACIDEZ NEUTRALIZAÇÃO DA ACIDEZ POTENCIAL DO SOLO POTENCIAL DO SOLO

Na

bo

Tre

mo

ço b

.

Tre

mo

ço a

zul

Ave

ia

Cro

tala

ria

b.

Cro

tala

ria

s.

Mu

cun

a a

nã

Mu

cun

a c

.

Arr

oz

Gu

an

du

Tri

go

Mil

he

to

0

0,5

1

1,5

2

2,5

H +

Al

(cm

ol c

dm

-3)

Cassiolato et al., 1999

MATERIAL VEGETAL

Incubação do solo por Incubação do solo por material vegetal - material vegetal - pHpH

4,2

4,6

5,0

5,4

5,8

0 15 30 45 60 75 90 105

Controle

Lupinus luteus

Leucena

Colonião

Trigo

Tempo (dias)

pH

Miyazawa et al. (1993)

Densidade do cafeeiroDensidade do cafeeiroPavan et al.,

1994

pH

3

4

5

6

893 1786 7143

pH

C orgânico

10

12

14

16

893 1786 7143

C g

/kg

II) NEUTRALIZAÇÃO NEUTRALIZAÇÃO

DA TOXIDEZ DE DA TOXIDEZ DE AlAl3+ 3+ PORPOR

MATERIAL VEGETALMATERIAL VEGETAL

Neutralização da Neutralização da toxidez de Altoxidez de Al3+3+

por por resíduos orgânicosresíduos orgânicos

Hidrólise do Al

Al3+ + n(OH)- Al(OH)2+; Al(OH)2

+; Al(OH)3; Al(OH)4

Complexação orgânica do Al

Al3+ + L AlL0; AlL2n-

(L = ligante orgânico)

Estrutura molecular de Estrutura molecular de complexos Al-orgânicocomplexos Al-orgânico

M

CH2 COO-C O CO

C O CO

OO

CH2-OOC

COO-

CH2

CH2

COO-

M

OH

C O CHO

HC O CO

O

O

COO-

CH

HC

-OOC

OH

M

C O CO

HC OH CHHO

O

O

CH2OH

(HC OH)4

CH2OH

(HC OH)4

CITRATO

GLUCONATO

TARTARATO

ÁCIDOS ORGÂNICOS ÁCIDOS ORGÂNICOS DO DO MATERIAL MATERIAL

VEGETALVEGETAL ALIFÁTICOS:

cítrico, malônico, maleico, tartárico, oxálico, butílico, succínico, fumárico

AROMÁTICOS:salicílico, caféico, vanílico,

cumárico, protocatéico, gálico, hidroxibenzóico

Ácidos alifáticos: Ácidos alifáticos: parte parte aéreaaérea e raiz das e raiz das plantasplantas

50

0

50

100

150

200

BN2 MT1 MT2 MC MP MV CEA POR SOJ SOR

fumáricoaconíticomalônicomálicocítrico

Parte aérea

Raiz

mM

kg-1

0

20

40

60

80

100

120

60 75 90 120 60 75 90 120 60 75 90 120

Dias após plantio

Áci

dos

org

ânic

os (

mM

kg-1

)

fumárico

aconítico

málico

cítrico

Ácidos alifáticos: Ácidos alifáticos: estádios estádios da plantada planta

Aveia Preta Tremoço AzulNabo

0

1

2

3

4

5

6

7

8

60 75 90 120

Dias após plantioDias após plantio

Áci

dos

org

ânic

os (

mM

.kg-1

)

caféico

cumárico

ferúlico

Ácidos aromáticos: idade Ácidos aromáticos: idade do do nabo forrageironabo forrageiro

TOXIDEZ DE TOXIDEZ DE AlAl3+3+, µM, µM

0,0 2,0 5,0 10,0 15,0

0

15

5

10

Com

pri

men

to

(cm

)

Al (µM)Al (µM)

REDUÇÃO DE REDUÇÃO DE 20 µM Al20 µM Al3+3+ COM ÁCIDOS COM ÁCIDOS ORGÂNICOSORGÂNICOS

O

0

15

5

10

Com

pri

men

to

(cm

)

30 60 90

ÁC. CÍTRICO

O 30 60 90

ÁC. MALÔNICOL (µM)L (µM)

Densidade do cafeeiroDensidade do cafeeiroPavan et al.,

1994

C orgânico

10

12

14

16

893 1786 7143

C g

/kg

Alumínio

0

7

14

21

893 1786 7143

Al m

mol/k

g

III)III) TRANSPORTE TRANSPORTE

DE CÁTIONS NO DE CÁTIONS NO

SOLO POR SOLO POR

LIGANTES LIGANTES

ORGÂNICOSORGÂNICOS

Cálcio

Magnésio ControleCaCO3

CaCO3 + AveiaCaCO3 + Trigo

Potássio

0

1

2

3

4

0

1

2

3

4

0

1

2

3

0 1 2 3 4 5 6 7

Poros

mm

ol L

-1Lixiviação de Lixiviação de Ca, Mg e KCa, Mg e K após após

aplicação de aplicação de resíduos vegetaisresíduos vegetaisZiglio et al. (1999)

Alteração na [Ca] e [Mg] da solução pela percolação do

solo

Nabo

0

2

4

6

8

60 d 90 d 120 d

idade

Mg

mm

ol/L

Aveia

60 d 90 d 120 d

idade

Tremoço

60 d 90 d 120 d

idade

Nabo

0

5

10

15

20

25

60 d 90 d 120 d

idade

Ca

mm

ol/L

Tremoço

60 d 90 d 120 d

idade

Aveia Preta

60 d 90 d 120 d

Extrato Percolado

Alteração na [K] e [Al] da solução pela percolação no

soloNabo

0

10

20

30

40

60 d 90 d 120 d

idade

K m

mo

l/L

Aveia Preta

60 d 90 d 120 d

Extrato Percolado

Tremoço

60 d 90 d 120 d

idade

Aveia Preta

60 d 90 d 120 d

idade

Extrato Percolado

Nabo

0

2

4

6

60 d 90 d 120 d

idade

Al

mm

ol/

L

Tremoço

60 d 90 d 120 d

idade

Potássio

0

2,5

5

7,5

10

Nabo Aveia Tremoço Testem

K m

mo

l/k

g

60d 90d 120d

Cálcio

0

2,5

5

7,5

10

Nabo Aveia Tremoço Testem

Ca

mm

ol/

kg

60d 90d 120d

Alteração do Ca e K do solo pelapercolação da solução (0-5 cm)

pH

4

4,5

5

Nabo Aveia Tremoço Testem

pH

60d 90d 120d

Alumínio

0

2,5

5

7,5

10

Nabo Aveia Tremoço Testem

Al m

mo

l/k

g

60d 90d 120d

Alteração de pH e Al do solo pela

percolação da solução (0-5 cm)

25

15

5

5

15

25

35

con

trol

e

calc

ário

cord

ãofr

ade

agri

ãozi

nho

carr

apix

oca

rnei

ro

mam

ona

trap

oera

ba

caru

ruro

xo

losn

abr

anca

picã

obr

anco

mm

olc L

-1

CálcioMagnésio

PotássioAlúminio

Extrato

Percolado

Lixiviação de cátions em Lixiviação de cátions em extratos deextratos de plantas plantas daninhasdaninhas (Meda et al., 2001)

Plantas nativasPlantas nativas na na mobilidade de cátions do solomobilidade de cátions do solo (Meda

et al., 2001)pHpH

4

5

6

5-10 10-15 15-20 20-25

controle

calcário

cordão de frade

caruru roxo

picão brancopH

CaCa

0

5

10

15

20

25

5-10 10-15 15-20 20-25

caruru roxopicão brancomamona

mm

olc d

m-3

KK

0

2

4

6

8

10

12

5-10 10-15 15-20 20-25

mamonaagriãzinhocaruru roxo

mm

olc d

m-3

AlAl

0

2

4

6

8

10

12

5-10 10-15 15-20 20-25

cordão de fradecaruru roxotrapoeraba

Mm

olc (

dm

-3)

Camadas (cm) Camadas (cm)

Densidade de Densidade de cafeeirocafeeiro

Cálcio

0

20

40

60

893 1786 7143

Ca m

mol/k

g

Potássio

0,1

0,4

0,7

1

893 1786 7143

K m

mol/k

gPavan et al., 1994

Ordem da lixiviação de Ordem da lixiviação de cátions no solocátions no solo

Solos minerais: K+ > Mg2+ > Ca2+ > Al3+

Complexos orgânicos:AlL > CaL > MgL > K+

H2OH2O

H2O

CaL MgLHL KL

MgL CaL KL HL

CaCO3 + H2O Ca2+ + CO2 + 2OH-

OH- + H+ H2O3OH- + Al3+ Al(OH)3

2K+L- + Ca2+ Ca2+(L-)2 + 2K+

K+L- + H+ H+L + K+

3K+L- + Al3+ Al3+(L-)3 + K+

SUPERFÍCIE DO SOLO

pH K Ca Al

[Ca2+(L-)2]0 (H+L-)0 [Al3+(L-)3]0

SUBSUPERFÍCIE DO SOLOCa2+(L-)2 + 2H+ 2H+L- + Ca2+

3[Ca2+(L-)2] + 2Al3+ 2Al3+(L-)3 + 3Ca2+pH Ca Al

MOBILIDADE MOBILIDADE ORGÂNICAORGÂNICA DO CALCÁRIO DO CALCÁRIO

LIX

IVIA

ÇÃ

O

DETERMINAÇÃODETERMINAÇÃO

do PODER de do PODER de

NEUTRALIZAÇÃONEUTRALIZAÇÃO

I)I) de Ca, Mg, K de Ca, Mg, K

II)II) TITULAÇÃO POTENCIOM.TITULAÇÃO POTENCIOM.

pH 3,0 a 7,0pH 3,0 a 7,0

III) III) CONDUTIV. ELÉTRICACONDUTIV. ELÉTRICA

IV) IV) CROMATOGRAFIA CROMATOGRAFIA

V) V) INCUBAÇÃO DO SOLOINCUBAÇÃO DO SOLO

VI) VI) PLANTA INDICADORAPLANTA INDICADORA

CONCLUSÕESCONCLUSÕES

A acidez do subsolo pode ser neutralizada com material vegetal

Maiores teores de ácidos orgânicos estão presentes antes da maturação dos tecidos vegetais

O efeito dos ácidos orgânicos é imediato

O efeito sobre pH e Al é transiente

Propostas para Propostas para pesquisaspesquisas

•Cálculo da necessidade de Cálculo da necessidade de calagemcalagem

•Manejo de resíduos vegetaisManejo de resíduos vegetais•Fatores que alteram a movi-Fatores que alteram a movi-

mentação de cátions no solomentação de cátions no solo•Método de determinação de Método de determinação de

ácidos das plantas e dos ácidos das plantas e dos solossolos

Microrganismos do Microrganismos do solosolo

•Cinética da decomposição Cinética da decomposição dos ácidos orgânicosdos ácidos orgânicos

•Síntese de compostos Síntese de compostos orgânicosorgânicos

•Manejo de resíduos Manejo de resíduos vegetais- microrganismosvegetais- microrganismos

•Determinação de Determinação de compostos orgânicoscompostos orgânicos

EQUIPEMARCOS A. PAVANMARIO MIYAZAWAJÚLIO CESAR FRANCHINIEDSON L. DE OLIVEIRAJÚLIO CESAR D. CHAVESARNALDO COLOZZI FILHOADEMIR CAREGALIELIR DE OLIVEIRA