UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSOFACULDADE DE AGRONOMIA E MEDICINA VETERINÁRIA

Departamento de Solos e Engenharia RuralDisciplina Solos II - 401.1193-8

CAPÍTULO 1

CONCEITOS SOBRE FERTILIDADE E PRODUTIVIDADE

Profa Responsável: Sânia Lúcia Camargos

Cuiabá – MT2005

1. INTRODUÇÃOO crescimento vegetal não é função de um único fator, mas da ação interativa de muitos. Os

fatores que controlam o crescimento das plantas podem ser: a) Genéticos: a seleção de variedades mais resistentes ao ataque de pragas e doenças é fato conhecido e

de grande importância no processo produtivo. b) Ambientais: a umidade, a aeração, a energia solar, a temperatura, o solo, as pragas e doenças, os

microorganismos do solo e as práticas culturais.Estes fatores estão estritamente relacionados, mas podem ser agrupados em Clima, Solo,

Vegetal e também o Homem que engloba nele todos os fatores que manejados são capazes de modificar aprodução.

Cada fator afeta diretamente o crescimento das plantas e cada um está relacionado aos outros.Exemplificando: a água e o ar ocupam o espaço poroso do solo, e os fatores que afetam as relações deágua necessariamente influenciam o ar do solo. Por sua vez, mudanças no teor de umidade afetam atemperatura do solo. O crescimento de raízes é influenciado pela temperatura, água e ar.

2. CONCEITOS BÁSICOS DE FERTILIDADE DO SOLOA fertilidade do solo é parte da ciência do solo que estuda a capacidade em suprir (ter e

fornecer) nutrientes às plantas. Ela estuda quais os elementos essenciais, como, quando e quanto elespodem interagir com o vegetal; o que limita sua disponibilidade e como corrigir deficiências e excessos. Cadanutriente é estudado profundamente para entender melhor as transformações, a mobilidade e a“disponibilidade” de cada um às plantas.

Em decorrência à necessidade de se avaliar a fertilidade do solo sob uma visão integral edinâmica, tem-se empregado os termos:a) Fertilidade natural: é a fertilidade decorrente do processo de formação do solo (material de origem x

ambiente).b) Fertilidade atual: é a fertilidade do solo após ter sofrido a ação do homem. É a fertilidade que o solo

apresenta após receber práticas de manejo para satisfazer as necessidades das culturas; dá a idéia dafertilidade de um solo já trabalhado.

c) Fertilidade potencial: é aquela que pode ser manifestada sob determinadas condições. Nestes casos,evidencia-se a existência de algum elemento ou característica que impede o solo de mostrar suacapacidade real de ceder nutrientes. Ex: c.1) solos ácidos, onde o Alumínio (Al) é alto e Cálcio (Ca),Magnésio (Mg) e Fósforo (P) é baixa.

Alguns outros conceitos importantes em fertilidade são:Solo fértil: é aquele que contêm todos os nutrientes em quantidades suficientes e balanceadas em formasassimiláveis; possui boas características físicas e microbiológicas e é livre de elementos tóxicos.Solo produtivo: é um solo fértil situado em regiões com condições favoráveis. Ex: clima, declividade,pedregosidade, alta compactação.

Importante:Um solo fértil não é necessariamente um solo produtivo, mas todo solo produtivo é um solo fértil. Porquê?Alguns fatores como drenagem (umidade), insetos, doenças dentre outros, limitam a produção mesmo comfertilidade adequada.Vale destacar que:

Cerca de 70% dos solos cultivados no Brasil, apresentam alguma limitação séria de fertilidade.Portanto, através dos conhecimentos gerados pela pesquisa em fertilidade, solos aparentementeimprodutivos podem se tornar grandes produtores de alimentos. A aplicação dos conhecimentos defertilidade do solo pode conciliar a economicidade da atividade agrícola com a preservação do meioambiente.

Fertilidade do solo x outras disciplinas:Para melhor compreensão dos fenômenos que ocorrem na área de fertilidade do solo, é

necessário o conhecimento de gênese, morfologia, física e classificação de solos, além de conhecimentosbásicos de química, biologia, estatística e fisiologia de plantas, principalmente nutrição e microbiologia dosolo.

3. NUTRIENTES ESSENCIAIS PARA AS PLANTASPara que uma planta se desenvolva normalmente, ela necessita de alguns requisitos

indispensáveis: local favorável à fixação de suas raízes. Temperatura adequada, luz solar, ar, água,quantidade suficiente de elementos nutrientes, etc. Essas necessidades são atendidas, em maior ou menorproporção, pelas condições de clima e solo do local onde se encontra a planta.

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Atendida as necessidades básicas acima mencionadas, as plantas superiores providos declorofila, partindo do carbono, oxigênio e hidrogênio, retirados do ar e da água e de diversos elementosprovenientes do solo, conseguem, com o auxílio da energia fornecida pela luz solar, sintetizar a matériaorgânica necessária à sua própria formação.Resumidamente, temos:

Planta ⇒ H2O + luz + nutrientesAssim, através da FOTOSSÍNTESE, as plantas têm a capacidade de formar em suas células

clorofiladas, inicialmente compostos orgânicos de estrutura simples, depois partem daí para compostos deestrutura mais complexa, como celulose, amido, açúcares diversos, ácidos orgânicos, gorduras, proteínas,enzimas, vitaminas, etc.Vale lembrar a equação geral da fotossíntese:

6 CO2 + 6 H2O + luz ⇒ 6 O2 + 6 (CH2O) + ATP (energia)

Figura. Nutrientes essenciais às plantas.

Para sintetizar todas estas substâncias, as plantas utilizam 18 elementos consideradosindispensáveis ao seu metabolismo e que são denominados, nutrientes de plantas, e são agrupados ouclassificados da seguinte forma: a) Orgânicos : carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O), que são elementos originados da água e ar.

São responsáveis pela formação de cerca de 90 a 96% dos tecidos vegetais.b) Minerais : Macronutrientes (primários e secundários) e Micronutrientes, que são elementos originados do

solo e responsáveis por cerca de 10 a 4% dos tecidos vegetais. Os macronutrientes são requeridos emmaiores quantidades pela planta, e os micronutrientes são aqueles requeridos em menores quantidades.É importante ressaltar que embora sejam requeridos em menor quantidade, os micronutrientes são tãonecessários à planta quanto os macronutrientes, sendo esta separação meramente quantitativa (pelosteores encontrados nas plantas), podendo variar entre as diferentes espécies.• Macronutrientes primários: nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K).• Macronutrientes secundários: cálcio (Ca), magnésio (Mg) e enxofre (S).• Micronutrientes: boro (B), cloro (Cl), cobalto (Co), cobre (Cu), ferro (Fe), manganês

(Mn), molibdênio (Mo), silício (Si) e zinco (Zn).A separação entre macronutrientes primários e secundários é apenas didática, uma vez que eles

são igualmente essenciais.No estudo da fertilidade do solo, os elementos C, H e O não são considerados, pois o solo não é

a maior fonte destes, conforme visto acima.Na análise da matéria seca de uma planta de milho, por exemplo, encontra-se cerca de 43,5%

de carbono, 44,5% de oxigênio e 6,2% de hidrogênio. Os macronutrientes primários respondem por cercade 2,7% do total analisado, isto é, 1,5% de nitrogênio, 0,2% de fósforo e 1,0% de potássio. Osmacronutrientes secundários totalizam perto de 0,6% de matéria seca, sendo 0,23% de cálcio, 0,2% demagnésio e 0,2% de enxofre; os micronutrientes entram com porcentagens bem reduzidas que variam de0,0001 a 0,08% do material analisado.

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Os macronutrientes são expressos em % ou g kg-1, sendo esta última a unidade adotadaatualmente pelo Sistema Internacional de Unidades, e os micronutrientes expressos em ppm ou mg kg-1,sendo também esta última mais utilizada.

As principais funções dos nutrientes como o N, S e P, são como constituintes de proteínas eácidos nucléicos. Outros nutrientes como o Mg e os micronutrientes, são constituintes de estruturasorgânicas, principalmente de enzimas moleculares, onde existe envolvimento direto ou indireto na funçãocatalítica das enzimas. O K e possivelmente o Cl, são os únicos nutrientes que não são constituintes deestruturas orgânicas. Estes funcionam principalmente na osmorregulação, ou seja, na manutenção doequilíbrio eletroquímico nas células e na regulação das atividades enzimáticas.

O Co é tido como elemento importante na síntese de vitamina B12 a qual, provavelmente, énecessária para a síntese da leghemoglobina, uma proteína que possui papel primordial na manutenção doambiente redutor nos nódulos, necessário à fixação do N2 pelas bactérias do gênero Rhizobium. Sendoportanto, essencial para leguminosas em associação simbiótica com bactérias fixadoras de N2 atmosférico.

O Si possui grande diversidade de efeitos benéficos para diferentes espécies. A resistência à infecçãopor fungos, a ataques de insetos, e à toxidez de Mn são exemplos clássicos. A deposição de SiO2 na paredecelular de folhas e do caule de cana-de-açúcar, de arroz e de sorgo, parece conferir considerável rigidez aessas estruturas.

CRITÉRIOS DE ESSENCIALIDADE:Muitos elementos podem ser encontrados na amostra de um solo, quando se faz a análise química

deste, e de modo semelhante, o mesmo pode ser observado nas plantas superiores. De modo geral,qualquer elemento que se encontre na forma “disponível” pode ser absorvido. No entanto, a presença de umelemento químico no tecido vegetal não implica que este seja fundamental para a nutrição da planta. Combase nisto, foi necessário separar os elementos que são essenciais para o crescimento e desenvolvimentodas plantas, daqueles que podem ser benéficos ou ainda não são nem benéficos. Para tanto, foram definidosos critérios de essencialidade dos nutrientes.1. Na ausência do elemento químico a planta não é capaz de completar o seu ciclo de vida, ou seja,

germina, mas não chega a se desenvolver e reproduzir.2. O elemento químico é insubstituível, ou seja, na sua ausência a deficiência só pode ser corrigida através

do seu fornecimento.3. O elemento químico faz parte de molécula de um constituinte ou reação bioquímica essencial à planta.RESSALTANDO:

TODOS ELEMENTOS ESSENCIAIS DEVEM ESTAR PRESENTES NA PLANTA, MAS NEM TODOSQUE ESTÃO PRESENTES SÃO ESSENCIAIS.

Tabela. Funções e compostos de macronutrientes.Nutrientes Função CompostosN Importante no metabolismo como

composto.Aminoácidos e proteínas, aminas,amidas, aminoaçúcares, purinas epirimidinas, alcalóides, coenzimas,vitaminas e pigmentos.

P Armazenamento e transferência deenergia; estrutural.

Ésteres de carboidratos, nucleotídios eácidos nucléicos, coenzimas,fosfolipídios.

K Abertura e fechamento de estômatos,síntese e estabilidade de proteínas,relações osmóticas, síntese decarboidratos.

Pedromina em forma iônica,compostos desconhecidos.

Ca Ativação enzimática, parede celular,permeabilidade.

Pectato de cálcio, fitato, carbonato eoxalato.

Mg Ativação enzimática, estabilidade deribossomos, fotossíntese.

Clorofila.

S Grupo ativo de enzimas e coenzimas. Cisteína, cistina, metiorina e taurina,Glutatione, glicosídios e sulfolipídeos,coenzimas.

Fonte: Malavolta, 1980, 1982; modificada de Hewitt & Smith, 1975.

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Tabela. Funções e compostos de micronutrientes.Nutriente Função CompostosB Transporte de carboidratos,

coordenação com fenóis.BoratoCompostos desconhecidos.

Cl Fotossíntese CloretoCompostos desconhecidos.

Co Fixação de N2. Vitamina B12.Cu Enzimas e fotossíntese. Polifenolixidades, plastocianina, azurina,

estelacianina, umecianina.Fe Grupo ativo em enzimas e em

transportadores de elétrons.Citocromos, ferredozina, catálise,peroxidades, reductase de nitrato,nitrogenase, reductase de sulfito.

Mn FotossínteseMetabolismo de ácidos orgânicos.

Manganina.

Mo Fixação de N2

Redução de NO3.Redutase do nitrato, nitrogenase.

Zn Enzimas. Anidrase carbônica, aldolase.Fonte: Malavolta, 1982; modificada de Hewitt & Smith, 1975.

4. ELEMENTOS BENÉFICOSCom a evolução das pesquisas na área de nutrição de plantas, foram identificados alguns

elementos que podem ser considerados essenciais para algumas espécies de plantas ou mesmo substituirparcialmente a função dos elementos essenciais. Outros, quando em concentrações muito baixas, estimulamo crescimento de plantas, porém sua essencialidade não é demonstrada ou, apenas demonstrada sobdeterminadas condições especiais. Esses elementos têm sido classificados como elementos benéficos.

O efeito desses elementos no crescimento da planta decorre em alguns casos, de aumento daresistência a pragas e doenças, ou favorecem a absorção de outros elementos essenciais. Entre estes seencontram o Al, Ni, Se, Na e V.

O Al é reconhecidamente um elemento tóxico para muitas espécies de plantas, embora algunstrabalhos têm mostrado que em baixas concentrações ele tem efeito benéfico. O Ni tem sido capaz de prevenir e reduzir a infecção de plantas por fungos que promovem aferrugem em trigo. Alguns autores propuseram a inclusão na lista dos elementos essenciais, devido àdetecção desse elemento na urease contida nos tecidos vegetais, embora não seja necessário a presençadele para a síntese da proteína, mas como um componente metálico essencial para a estrutura efuncionamento da enzima.

O Se não é importante para plantas, mas é essencial para animais, que o requerem emquantidades muito pequenas. Por outro lado, ele pode tornar-se tóxico se os teores forem elevados nasforrageiras. Quanto aos seus efeitos benéficos, existem poucos casos na literatura com relatos de respostaspositivas, os quais se restringem a poucas espécies e em concentrações muito baixas.

O Na é considerado essencial para algumas espécies do gênero Atriplex encontrados naAustrália e no Chile. O íon Na+ tem se mostrado capaz de substituir o K+ em algumas funções relacionadascom o equilíbrio iônico interno das plantas.

O V tem sido citado como tendo efeitos benéficos apenas para vegetais inferiores.Tabela – Elementos encontrados nas plantas

ELEMENTOSS Cr PbP N As (arsênio)Cl Mg AuBr Ca Se (?)I Sr MnF Ba FeB Zn Co (?)Sb (antimônio) Hg (mercúrio) Ni (?)K Al CuNa (?) Th (tório) AgLi Ti CsRb Sn (estanho) RaBe Sc (escândio) MoLa V Si Fonte: PALLADIN (1911) ciatado por Malavolta (1976)

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5. ALGUMAS CONSIDERAÇÕES FINAIS SOBRE OS CONCEITOS DE FERTILIDADE DO SOLO EPRODUTIVIDADE:

Muitas tentativas foram feitas ao longo do tempo, para se conceituar a fertilidade do solo. E, sempreexistiu a tendência de se expressar a fertilidade do solo em termos de produtividade (produção por unidadede área), ou seja, fertilidade e produtividade como sinônimos. Entretanto, com o desenvolvimento detécnicas analíticas, o homem adquiriu maior facilidade e capacidade para entender sobre a disponibilidadedos nutrientes, o que lhe permitiu desvincular parcialmente a produção da planta da fertilidade do solo comoúnico e verdadeiro índice da quantidade de nutrientes passíveis de serem absorvidos.

Para esclarecer a diferença entre produtividade e fertilidade, imagine um solo fértil que gere altasproduções de algodão na época de verão, quando as temperaturas são elevadas, existe água suficiente e osdias são mais longos. Sem dúvida, no inverno sucederá o contrário e os rendimentos cairãosubstancialmente. Qual o motivo desta queda de produção, uma vez que a fertilidade permanece adequada?Conclui-se então que o uso de um solo fértil nem sempre implica na obtenção de alta produtividade, poistêm-se casos de solos férteis com impedimentos físicos, com altos teores de argila, de declividadepronunciada, com alta pedregosidade, de alta compactação, etc.

O conceito sobre fertilidade do solo apresenta algumas limitações importantes em sua interpretação.Assim, a resposta em produção de uma planta pode ser diferente quando se aplicam doses crescentes deum nutriente em solos de diferente fertilidade. Ex: um Latossolo vermelho escuro (LE) tem maiorprodutividade do que uma Areia Quartzosa (AQ) quando se mede a produção de matéria seca do capimjaraguá (Hyparrhenia rufa) em resposta à aplicação de diferentes doses de enxofre. Portanto, o LE temmaior produtividade refletindo a sua maior capacidade para ceder elementos essenciais.

Figura. Produção de matéria seca de capim jaraguá (Hyparrehenia rufa) em resposta à aplicação de cinco doses deenxofre em um latossolo vermelho escuro (LE) e uma areia quartzosa(AQ).

Da mesma forma, um solo fértil pode ser aproveitado de forma diferente por espécies de plantasdistintas, uma vez que as plantas variam em sua capacidade de absorção e utilização de um mesmonutriente. Um exemplo disso pode ser observado na figura abaixo a braquiaria mostra maior capacidade deabsorção e produção em relação ao Jaraguá. Portanto, o conceito de fertilidade deve considerar também aespécie a ser cultivada.

Figura. Produção de matéria seca de duas espécies de gramíneas forrageiras, braquiária (Braquiaria decumbens) ejaraguá (Hyparrehenia rufa) em resposta à aplicação de cinco doses de enxofre em um latossolo vermelho escuro (LE).

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Com a evolução das pesquisas na área das relações solo-planta, o conceito estático de que afertilidade do solo é sua capacidade de ceder nutrientes, tem sido revisto. Espécies leguminosas emassociação simbiótica com rizóbio, podem apresentar maior capacidade de acidificação na região darizosfera, trazendo reflexos importantes para sua nutrição, ou seja, a planta tem a capacidade em alterar oambiente radicular, interferindo, assim, na capacidade do solo em ceder nutrientes.

Por outro lado, essas respostas poderiam ser diferentes em outro solo, devido à diferentescaracterísticas entre solos, mostrando que o produto final resulta de um interação solo-planta. Um exemplodisso pode ser visualizado nas figuras abaixo.

Figura. Produção de matéria seca da parte aérea de capim andropogon (Andropogon gayanus) e jaraguá (Hyparreheniarufa) em resposta à aplicação de diferentes doses de P em um latossolo vermelho amarelo de Minas Novas.

Figura. Produção de matéria seca da parte aérea de capim andropogon (Andropogon gayanus) e jaraguá (Hyparreheniarufa) em resposta à aplicação de diferentes doses de P em um latossolo vermelho amarelo de Sete Lagoas.

Sob o ponto de vista de um determinado nutriente o solo pode ser fértil, porém, em relação à outronutriente não. O mesmo pode ser observado em relação à espécie a ser cultivada, ou ainda para diferentesvariedades de uma mesma espécie.

6. DISPONIBILIDADE DE NUTRIENTESA fertilidade do solo tem sido conceituada, como visto acima, como a capacidade do solo ceder

nutrientes essenciais às plantas, ou seja, como a “disponibilidade” de nutrientes essenciais. O termo“disponibilidade” está associado com valores fornecidos por métodos de extração química, que apenasraramente extraem dos solos os teores disponíveis; eles fornecem valores que apresentam correlaçõessignificativas com o que seriam os teores disponíveis. Portanto, o termo “disponível” é um conceito globalque nem sempre pode ser traduzido diretamente por um número.

O teor disponível de um nutriente em uma determinada condição depende, além das formasquímicas em que o mesmo se encontra no solo (Ex: micronutrientes quelatizados a radicais orgânicos sãomais disponíveis do que na forma iônica; da umidade do solo (condições climáticas); da presença de outrosnutrientes e/ou elementos (Al3+, por exemplo); da capacidade de absorção da cultura; do desenvolvimentodo sistema radicular; do tempo de crescimento e do pH.

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Figura. Fe quelatizado com EDTA (Ácido-etileno-diamino-tretacético)

Figura. Cu quelatizado com EDTA (Ácido-etileno-diamino-tretacético) e a ordem de estabilidade dos quelatos.

Figura. Representação do Quelato Fe-EDTA

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Figura. Disponibilidade de nutrientes em função do pH.

De forma simplificada, a disponibilidade é uma resultante da inter-relação entre os fatoresIntensidade(I), Capacidade ou Poder Tampão (C) e Quantidade (Q). O fator I se refere aquela parte donutriente que se encontra na solução do solo; o fator Q se refere a parte que se encontra na fase sólida e ofator C se refere aquele nutriente que se encontra na fase sólida, mas em condições de ser transferido paraa fase líquida (solução do solo), ou seja, Q/I. Vejamos um esquema simplificado:

M+ (sólida) (Q) ⇔ M+ (solução) (I) ⇔ M+ (raiz) ⇔ M+ (parte aérea)Onde: M+ é um elemento qualquer.

O conceito de fertilidade poderia ficar restrito à fase sólida e líquida, e tem como limite a solução dosolo perto da fase sólida, a partir de onde são efetuados os processos de transporte (difusão e fluxo demassa), interceptação radicular e absorção. Esses processos que serão discutidos mais a frente, não devemser considerados como parte integrante do fator fertilidade do solo, porque são dependentes da águadisponível, compactação, volume do solo explorado pelas raízes, capacidade de absorção pelas plantas, etc.

6.1.FATORES QUE AFETAM A DISPONIBILIDADE:a) Fator Capacidade (C=Q/I) ou Poder Tampão:

A quantidade do nutriente na solução representa o fator intensidade (I), mas a concentração dequalquer nutriente em solução é normalmente muito pequena, de forma que as plantas, apesar de apenasabsorverem os nutrientes da solução, ficam quase totalmente na dependência da fração do nutriente retidona fase sólida capaz de ressuprir a solução do solo. O nutriente existente na fase sólida em forma disponívelrepresenta o fator quantidade (Q). Assim sendo, o fator capacidade (C) ou poder tampão do nutriente X édado pela relação Q/I. Então este é que determina a capacidade do solo em suprir o nutriente à solução, ouseja, representa o poder tampão para o nutriente.

Figura. Representação esquemática dos fatores (Q) Quantidade, (C) Capacidade e (I) Intensidade.

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b) Fator transporte:O nutriente para ser absorvido pela raiz necessita ser transportado até a superfície radicular. Assim, o

teor disponível de um dado nutriente, em função do fator transporte, depende de aspectos físicos do solotais como textura, compactação e teor de água. Por exemplo, para o P a falta de umidade afeta em muito otransporte (⇒ difusão).

c) Fator interação:A presença de outro elemento (nutriente ou não) pode afetar seriamente a disponibilidade de algum

nutriente. A interação pode se dar em nível de solução do solo e em nível de raiz (superfície radicular) ondeo elemento compete com o nutriente pelos sítios de absorção na raiz (antagonismos e sinergismos). Emnível de solução, pode-se ter as reações de precipitação dos íons fosfatos com os íons Fe e Al: Al3+ x H2PO4- ⇔ Al(OH)+

2 + H2PO4- ⇔ AlPO4.2H2O (Variscita)Fe2+ x H2PO4- ⇔ Fe(OH+

2 + H2PO4- ⇔ FePO4.2H2O (Estrengita)OBS: Estas reações são controladas pelo pH.

A absorção de um determinado elemento pode ou não ser influenciada (aumentada ou diminuída) pelapresença de outro. Os seguintes casos são mais comuns:

A. ANTAGONISMO: diz-se que ocorre antagonismo quando a presença de um elemento no meiodiminui a absorção de outro de modo que a toxidez do segundo não se manifesta na planta. Umexemplo clássico de antagonismo é o que se verifica entre cálcio e cobre, ou seja, o efeito prejudicialdo cobre pode ser evitado, às vezes, graças à presença do cálcio. O antagonismo é um casoparticular de inibição;

B. INIBIÇÃO: trata-se da diminuição na quantidade de um elemento absorvido devido à presença deoutro. A inibição pode ser competitiva ou não competitiva. Inibição competitiva : quando os dois elementos, por exemplo, M e I (I= inibidor) se combinam

com o mesmo sítio ativo do carregador R. Neste caso, pode ser desfeita aumentando-se aconcentração de M.

Ex: a inibição competitiva é dada por altas concentrações de potássio no meio e no seu efeito naabsorção do Ca e Mg que pode causar deficiência dos últimos e queda na produção, como aconteceem culturas mais exigentes em K na adubação, como o algodoeiro, batatinha, bananeira, cafeeiro,laranjeira. Inibição não competitiva : é quando a ligação se faz com sítios diferentes, ou seja, quando I

combina-se com sítio não ativo do carregador. Neste caso não pode ser anulada pelo aumentona concentração de M.

Ex: P x Zn; B x ZnC. SINERGISMO: a presença de um dado elemento aumenta a absorção de outro. Ex: o cálcio, em concentrações não muito elevadas, aumenta a absorção de cátions e ânions por seupapel na manutenção da integridade funcional da plasmalema, o que tem conseqüência na prática daadubação; o magnésio aumenta a absorção do fósforo.

Alguns aspectos práticos das interações entre íons: A inibição pode induzir deficiência de um dado elemento, assim o excesso de potássio no meio

pode causar carência de cálcio e magnésio; o mesmo diga-se com respeito à adubaçãofosfatada, que pode provocar carência de zinco; a presença de cobre ou de boro junto com zincoem uma solução destinada a corrigir deficiência de zinco e de boro e a controlar a ferrugem docafeeiro pode comprometer o efeito do zinco, cuja absorção é muito reduzida. Têm-se aqui asduas inibições: o cobre inibe competitivamente a absorção do zinco, já o boro o faz nãocompetitivamente; aumentando-se a concentração do sulfato de zinco na solução, a inibiçãopelo cobre fica compensada. Porém, para diminuir o efeito depressivo do boro há que se usaroutro meio, como introduzir baixa concentração de KCl na solução: a presença de cloro vaiaumentar a absorção de zinco pelo efeito do íon acompanhante.

O aumento do pH causa maior disponibilidade de molibdênio e menor de cobre. Com isto, o Mopode inibir a absorção do cobre a tal ponto que o seu nível na forrageira caia muito, emconseqüência, o gado poderá sofrer deficiência de cobre.

O efeito sinergístico pode significar economia ou maior aproveitamento do adubo: a calagemcom calcário magnesiano ou dolomítico, além de aumentar a disponibilidade do fósforo, tambémtorna maior a absorção do mesmo, devido à introdução de magnésio na solução do solo.

d) Fator planta:

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A morfologia (maior capacidade de emitir pêlos radiculares) e o crescimento radicular exercempapel muito importante em alterar a disponibilidade de nutrientes. Tem-se que as micorrizas aumentam aárea de absorção, promovendo maior aquisição de nutrientes, principalmente o P ⇒ as hifas minimizam oefeito do fator transporte.

A rizosfera é um ambiente próprio de 1-4 mm ao redor das raízes, com condições muitas vezes,bastante distintas do solo adjacente. Alterações de pH (1 a 2 unidades) em volta da raiz e de reações de oxi-redução promovidas pelas plantas na rizosfera, ou a exudação dos mais variados compostos orgânicos(enzimas como a fosfatase podem liberar o P de compostos orgânicos transformando-o em P inorgânico),podem alterar a disponibilidade dos nutrientes. Ex: as leguminosas tendem a ser mais eficientes emabsorver o P de fosfatos naturais, de baixa solubilidade do que as gramíneas, pois a maior absorção decátions que de ânions, libera H+, e com isso o pH diminui. Vale ressaltar que, a alteração de apenas umaunidade de pH pode afetar a disponibilidade em cerca de mil vezes. E LEMBRE-SE: por isso foi dito anteriormente que as leguminosas tendem a acidificar o solo.

AUMENTO DA ACIDEZ DA RIZOFERA COM ABSORÇÃO DIFERENCIADA DE CÁTIONS E ÂNIONSPor que a absorção diferenciada de NO3

- e NH4+, causa variações no pH?

Quando se fornece um sal amoniacal há uma exsorção de H+ proveniente, por exemplo, da dissociação doH2CO3 respiratório;No caso da absorção do nitrato, há exsorção de OH-, originados na redução do mesmo: NO3

- + 8 H+ → NH3+ 2H2O + OH-

Tem-se aqui, pois, um motivo adicional para o aumento na acidez do solo quando a cultura recebe Nna forma amoniacal (N-NH4

+) como fertilizante, pois na própria absorção de NH4+ está ligada à liberação de

prótons (H+) no meio.Finalizando, tem-se que considerar além da capacidade do solo em suprir é necessário considerar a

capacidade da planta em adquirir o nutriente, ou seja, o que a planta pode fazer para alterar adisponibilidade dos nutrientes. E conforme comentado anteriormente, a planta tem a capacidade de alterar oambiente radicular, interferindo, assim, na capacidade do solo em ceder nutrientes. É importante considerar a relação solo-planta-microorganismos.

7. TRANSPORTES DE NUTRIENTES PARA AS RAÍZESAs plantas obtêm os nutrientes que necessitam através da absorção pelas raízes dos elementos

existentes na solução do solo. O transporte de íons se dá por três processos: Interceptação radicular, Fluxode massa e Difusão.

Figura. Transporte de nutrientes.

7.1. Interceptação radicular: É o contato direto entre raiz e colóide havendo a troca do elemento. É umaconseqüência do crescimento radicular apenas, e facilita a difusão por diminuir as distâncias entre oselementos e a raiz. A contribuição por esse processo é pequena, a não ser que o teor disponível no solo sejaelevado, e na verdade não é considerado como transporte. As raízes das plantas apresentam capacidade de troca de cátions e ânions (CTC e CTA) da mesma forma queo solo. A CTC das raízes varia conforme a espécie, sendo maior nas leguminosas do que nas gramíneas. As

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leguminosas (dicotiledôneas) apresentam maior absorção de cátions bivalentes (2+), portanto, maior CTC doque as gramíneas (monocotiledôneas).7.2. Fluxo de massa: consiste no transporte de nutrientes com o fluxo de água (solução do solo) até asuperfície das raízes em função da transpiração. A quantidade do nutriente que pode atingir as raízes dessemodo é proporcional ao volume de H2O absorvido e à concentração do elemento na solução do solo. É maisimportante para o nitrogênio.

7.3. Difusão: É o movimento do nutriente de um ponto mais concentrado para um ponto de baixaconcentração, através da água. Por causa da absorção de nutrientes, cria-se um gradiente de concentraçãona solução do solo próximo à superfície das raízes. É mais importante para fósforo e potássio. A difusãopode ser aumentada através da adubação e/ou irrigação.Os coeficientes de difusão, em m2. s-1, em água e solo são, respectivamente:NO3

- = 1,9 x 10-9 e 10-10 a 10-11

K+ = 2,0 x 10-9 e 10-11 a 10-12

H2PO4- = 0,9 x10-9 e 10-12 a 10-15

Calcula-se que, no solo, o nitrato se difunde apenas 3 mm por dia; o K+ caminharia 0,9 mm e o H2PO4-

alcançaria 0,13 mm.

Figura. Transporte de nutrientes. (1) Interceptação radicular; (2) Fluxo de massa; (3) Difusão

Aspectos práticos do transporte de nutrientes:a) Época de aplicação e localização de fertilizantes ⇒ N aplicação parcelada; P sem parcelamento e

aplicado próximo às raízes; K parcelado em solos arenosos, sujeitos a lixiviação e aplicação localizada.b) Micorrizas (importante para elementos imóveis no solo, como o P).

Tabela. Contribuição da interceptação radicular, fluxo de massa e da difusão no estabelecimento do contatoíon-raiz.

Elemento % fornecida porInterceptação Fluxo de massa Difusão

N (NO3-) 1.2 98.8 0.0

P (H2PO-4) 2.9 5.7 91.4

K (K+) 2.3 20.0 77.7Ca (Ca ++) 171.4 428.6 0.0Mg (Mg ++) 37.5 250.0 0.0S (SO-

4) 5.0 95.0 0.0B (H3BO3) 10.0 350.0 0.0Cu (Cu ++) 10.0 200.0 0.0Fe (Fe ++) 10.5 52.6 36.9Mn (Mn ++) 33.3 133.3 0.0Mo (HMoO-

4) 10.0 400.0 0.0Zn (Zn ++) 33.3 33.3 33.3Fonte: Adaptado de Barber & Olson (1968). Resultados superiores a 100% indicam que a contribuição do processo decontato superou as necessidades da planta.

Na tabela acima, nota-se, de imediato, as diferenças que existem para cada um deles. Muito dissotem a ver com as concentrações dos nutrientes na solução do solo e com sua mobilidade.

12

Algumas considerações importantes:O N, por ser absorvido na forma de NO-

3, que é uma forma livre não adsorvida ao solo, praticamenteacompanha a água que entra na planta, daí porque o fluxo de massa é responsável pelo atendimento quaseque total das necessidades da cultura, o mesmo acontece com SO=

4.O cálcio e o magnésio, existem em teores altos na solução do solo e, assim, a interceptação

radicular atende parte considerável da demanda da planta. Pela mesma razão, o fluxo de massa supre amaior parte dos dois nutrientes. É comum quantidades maiores que as necessárias atingirem as raízes; éque se chama de “difusão para trás”.

O P, pelas baixas concentrações existentes em solução, chega às raízes, principalmente por difusão.O mesmo acontece com o K, apesar de ocorrer em maiores concentrações na solução do solo, além de sermais móvel. Isso, porque na presença considerável de sais, parte do K fica no interior da solução do soloneutralizando os coíons (-), escapando assim, da atração direta das cargas negativas da superfície daspartículas, o que aumenta sua mobilidade.Coíons= ânions que estão mais distantes da superfície coloidal, e cujas cargas são contrabalançadas porcátions (+).

8. LEIS DA FERTILIDADE DO SOLO OU DAS ADUBAÇÕES:Para a maximização da produtividade vegetal, há necessidade de uma adequada disponibilidade de

N, P, K, Ca, Mg, S, B, Cl, Cu, Fe, Mn, Mo e Zn. Senão, a produção será limitada pelo nutriente que estiver emmenor disponibilidade.

Diversos princípios ou leis tem sido propostos para o estabelecimento matemático das relação entrecrescimento de uma planta e da qualidade e proporção dos elementos essenciais a ela fornecidos. Aimportância do conhecimento dessas leis está na recomendação equilibrada, em termos quantitativos equalitativos, pois afetam o uso eficiente de fertilizantes.

Os princípios da adubação são provenientes de três leis fundamentais: lei da restituição, lei domínimo e lei do máximo e, duas derivações da lei do mínimo: lei dos incrementos decrescentes e lei dainteração e uma derivada da lei do máximo: lei da qualidade biológica.8.1.Lei da Restituição:

Baseia-se na necessidade de restituir ao solo aqueles nutrientes absorvidos pelas plantas eexportados com as colheitas, ou seja, aqueles que não foram reciclados. Essa lei considera o esgotamentodos solos em decorrência de cultivos sucessivos, como uma das origens da redução da produtividade. “Éindispensável, para manter a fertilidade do solo, fazer a restituição, não só dos nutrientes exportados pelascolheitas, mas, também daqueles perdidos do solo, por erosão, lixiviação, fixação, volatilização,etc.”(VOISIN, 1973).Algumas limitações desta lei: - Muitos solos são naturalmente pobres em um ou mais nutrientes, ou apresentam problemas de acidez

ou salinidade, portanto, o primeiro objetivo seria corrigir as deficiências ou excessos existentes.- Os solos estão submetidos à perda de nutrientes por lixiviação e mesmo por erosão, perdas que muitas

vezes são intensificadas pela adição de corretivos e fertilizantes, por exemplo, pelo uso do gesso, queaumenta a mobilidade de cátions em profundidade, no perfil do solo. Em geral, essas perdas sãoinsignificantes para P, mas para N, K, S, Ca e Mg podem ser muito importantes.

8.2. Lei do mínimo ou de Liebig (1862): "O crescimento e a produção da planta são limitados pelo nutriente que se encontra em menor

quantidade no meio". Esta lei estabelece uma proporcionalidade direta entre a quantidade do fator deprodução, em nível mais limitante e a colheita (Y= a+ bX). RESUMINDO: o nutriente que regula a produçãoé o que estiver no mínimo, ou menos disponível para as plantas. Esta proposição é de importância universalno manejo da fertilidade do solo, visando uma recomendação equilibrada de fertilizantes, sendo que oconceito de equilíbrio de nutrientes é vital em fertilidade do solo, quando se pensa na produção das culturas.Nos sistemas de exploração agrícola objetivando elevadas produtividades, a lei do mínimo torna-se de maiorimportância. Inclusive, devendo-se considerar a disponibilidade de nutrientes tais como S, Mg emicronutrientes. Infelizmente, os princípios básicos da proposição secular de Liebig são muitas vezesesquecidos pelos técnicos.

Esta lei tem sido ilustrada, tradicionalmente, por um barril, tendo algumas tábuas com diferentesalturas, sendo a tábua com menor altura a que representa o elemento mais limitante. O aumento dessatábua permitirá aumentar o nível de líquido no barril até o limite de outra tábua, agora a de menor altura.Atualmente, a lei do mínimo se exprime, com mais freqüência, considerando seu aspecto qualitativo, ou seja,a insuficiência de um nutriente no solo reduz a eficácia dos outros elementos e, por conseguinte, diminui orendimento das colheitas, e não pela eliminação completa dos efeitos de outros nutrientes.

13

Figura. Lei do Mínimo ou de Liebig.

8.2.1. Lei de Mitscherlich ou dos rendimentos não proporcionais (incrementos decrescentes): "Quando se aplica doses crescentes de um nutriente, os aumentos de produção são elevados

inicialmente, mas decrescem sucessivamente". Mitscherlich, observou que, com o aumento progressivo dasdoses do nutriente deficiente no solo, a produtividade aumentava rapidamente no início (tendendo a umaresposta linear) e estes aumentos tornavam-se cada vez menores até atingir um "plateau", quando nãohavia mais respostas a novas adições. Os fundamentos dessa lei são básicos para a análise econômica deexperimentos de adubação, ou seja, no cálculo da dose econômica. Produtividade máxima econômica=produtividade que proporciona maior lucro, ou seja, produzir mais unidades (Kg ou t)/ hectare, com menorescustos de produção por unidade. Normalmente, a nível prático, a dose econômica é de 80-90% da produçãomáxima.

Figura. Curva de resposta à adição de um nutriente

14

Figura. Resposta em produtividade de acordo com doses de nitrogênio aplicado.

Figura. Relação entre a eficiência das adubações e a Produtividade Máxima Econômica (PME). PM = ProdutividadeMáxima. Fonte: Alcarde et al (1998)

8.2.2. Lei da Interação: Variante moderna da lei do mínimo, considerando-se o aspecto qualitativo. “Cada fator de produção é

tanto mais eficaz quando os outros estão mais perto do seu ótimo”. Esta lei exprime que é ilusório estudar,isoladamente, um fator de produção, e que pelo contrário, cada fator deve ser considerado como parte deum conjunto, dentro do qual ele está relacionado com outros por efeitos recíprocos, pois eles se interagem.Muitos experimentos tem mostrado que existem interações entre os elementos e outros fatores de produção,isto é, um ou mais elementos exercem influência mútua ou recíproca. Essa influência pode ser positiva ousinérgica, ou ao contrária ser negativa ou antagônica (Tabela abaixo).Tabela. Exemplos de interação entre íons.

Íon Segundo íon presente Efeito do segundo sobre oprimeiro

Cu ++ Ca ++ AntagonismoMg ++, Ca ++ K + Inibição competitivaH2PO4

- Al 3+ Inibição não competitiva

K+, Ca ++, Mg ++ Al 3+ Inibição competitiva

H2BO3- NO3

-, NH4+ Inibição não competitiva

K + Ca ++ ( alta concentração) Inibição competitivaSO4

= SeO42- Inibição competitiva

SO4= Cl - Inibição competitiva

MoO42= SO4

= Inibição competitivaZn ++ Mg ++ Inibição competitivaZn ++ Ca ++ Inibição competitivaZn ++ H2BO3

- Inibição não competitivaFe ++ Mn ++ Inibição competitiva

15

Zn ++ H2PO4- Inibição não competitiva

K+ Ca ++ (baixa concentração) SinergismoMoO4

2= H2PO4- Sinergismo

Cu ++ MoO42= Inibição não competitiva

8.3.Lei do Máximo: “O excesso de um nutriente no solo reduz a eficácia de outros e, por conseguinte, pode diminuir o

rendimento das colheitas.”(Voisin). Nesse caso, é o excesso que limita ou prejudica a produção. “A dose faz o veneno”(Paracelso).

8.3.1. Lei da Qualidade Biológica: “A aplicação de fertilizantes deve ter como primeiro objetivo a melhoria da qualidade do produto, a qual

tem prioridade sobre a produtividade” (Voisin). Este pesquisador propôs esta lei considerando os efeitosnegativos na alimentação animal pela produção de pastagem com teores desequilibrados de nutrientes, pelaadição exagerada de certos corretivos ou adubos. Embora seja importante, esta lei é de aplicação práticadifícil. Um exemplo: na cultura do fumo não se deve usar adubação potássica com cloreto potássico, pois oíon Cl-, prejudica a combustão do fumo. Da mesma forma, fontes nitrogenadas à base de NO3

- deve serevitadas em culturas como a alface, devido a este íon ser tóxico ao ser humano.

OBS: Somente a adubação não é responsável pela produção; a contribuição dos adubos no aumento daprodutividade das culturas é de 30-50%; de 50-70% depende de variedades, sementes selecionadas,práticas culturais, pragas e doenças, etc. O calcário não deve ser esquecido: a relação ideal é de 4:1 e noBrasil hoje é de 1:1 ⇒ baixo uso de calcário e fertilizantes. Outras interações importantes: água x adubação;variedades x adubação. E lembrando que: de nada adianta água e variedade de alto potencial produtivo seadubação não acompanha.

9. PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DO SOLO – UMA REVISÃO:9.1. COMPOSIÇÃO DO SOLO (FASES DO SOLO):

O solo é composto por três fases: líquida, gasosa e sólida.

Figura. As fases e os componentes do solo.

a) Fase líquida: ocupa 25% dos espaços porosos do solo; é a solução do solo, ou seja, é o compartimentode onde as raízes retiram os nutrientes solúveis ⇒ "fonte imediata de nutrientes". É o fator intensidade (I). Na solução do solo, os nutrientes se encontram em concentrações muito baixas, e esta está sujeita avariações de concentração, mesmo a curtas distâncias, e, além disso, apresenta-se irregularmentedistribuídas nos poros do solo. Por isso, é difícil determinar a concentração de nutrientes, e as avaliações dedisponibilidade não envolvem análise da solução do solo.As principais formas que os nutrientes se apresentam na solução são:Formas de cátions: H3O+; NH4+; K+; Ca++, Mg ++; Cu++; Fe++; Mn++; Zn++; Al3+; Al(OH) 2+; Al(OH)2

+, Na +

(solos salinos). Formas de ânions: HCO3

-; NO3-; H2PO4-; HPO4

=; SO4=, Cl-

16

Além do baixo teor em solução, esta está sujeita a variações de concentração, mesmo a curtasdistâncias, e apresenta-se irregularmente distribuída nos poros do solo. Por isso, é difícil determinar aconcentração de nutrientes, e as avaliações de disponibilidade não envolvem análise da solução do solo.Mobilidade:Refere-se à facilidade com que um nutriente ou determinada forma do nutriente se desloca no solo.A maior ou menor mobilidade depende do grau de interação do nutriente com a fase sólida do solo: maiorinteração ⇒ menor mobilidade:Baixíssima Mobilidade H2PO4

-, HPO42-, MoO4

=

Baixa Mobilidade Fe ++, Cu ++, Mn ++, Zn ++

Móveis NH4+, K +, Ca ++, Mg ++, SO4

=, H2BO3-

Muito Móveis NO3- , Cl -

- Os ânions H2PO4-, HPO4

2- e MoO4= sofrem forte adsorção específica, principalmente os fosfatos.

- Os cátions metálicos Fe++, Cu++, Mn++ e Zn++ são fortemente adsorvidos às cargas negativas do solo ousão complexados pela matéria orgânica.

- Os cátions NH4+, K+, Ca++ e Mg++ são adsorvidos às cargas negativas por forças não muito elevadas,

sendo trocáveis.- O SO4

= e o H2BO3- sofrem pequena adsorção específica.

- O NO3- e o Cl– não apresentam nenhuma interação, exceto se houver cargas elétricas positivas no solo.

Portanto, estes íons deslocam-se junto com a água.

A mobilidade influi diretamente no aproveitamento do nutriente pela planta por duas razões:- As raízes das plantas exploram somente 1 a 3% do volume do solo, dificultando a absorção dos

nutrientes pouco móveis, como o P, cuja difusão em direção às raízes é baixa, significando que plantaspodem se mostrar deficientes, embora o solo possua quantidades elevadas dos nutrientes. Os nutrientesmóveis, ao contrário, têm sua absorção facilitada pela difusão.

- Nutrientes excessivamente móveis, contudo, podem ter a absorção prejudicada em condições quefavoreçam a lixiviação (chuvas intensas, solo muito arenoso, etc.). Podem aparecer deficiênciasinesperadas destes nutrientes em épocas de muita chuva.

Figura. Composição do solo.

b) Fase Gasosa: ocupa 25% dos espaços porosos do solo (ar do solo). É importante na respiração dasraízes e, através da respiração gera-se energia (ATP) que é fundamental no processo de absorção denutrientes. O ar do solo possui os mesmos componentes que a atmosfera.

Em condições de inundação do solo, ocorrem várias transformações químicas, que afetam a dinâmicade nutrientes, aumentando ou diminuindo a disponibilidade. O predomínio de condições redutoras no solo,devido à redução crescente na concentração de oxigênio, promove mudança no metabolismo microbiano,passando de aeróbico para anaeróbico. Sendo aeróbico, o receptor de elétrons é o oxigênio que é reduzido à

17

água. Na ausência crescente de oxigênio, outras substâncias ou íons, passarão a ser receptores de elétrons,sofrendo redução.

Tabela. Componentes do ar atmosférico e do ar do solo.Fase Gasosa O2 % CO2 % N2 %Atmosfera 21 0,03 72Solo 20 0,3 – 1,0* 72Fonte: MALAVOLTA (1980).* O CO2 produzido no solo é maior do que o da atmosfera, devido à respiração e decomposição das raízes.

Ex: Fumo é planta sensível a anaerobiose, enquanto que o arroz é planta tolerante (presença deaêrenquima, que é um tecido de reserva).

Principais transformações em solos inundados:- Diminuição do O2 molecular;- Aumento de pH em solos ácidos e diminuição em solos alcalinos;- Os cátions são deslocados dos sítios de troca;- Aumento da solubilidade de p com formação de fosfatos de fe2+, de maior solubilidade;- Podem aparecer sintomas de deficiência de Zn e Cu;- Podem aparecer sintomas de toxidez de Fe++.Lembrando que reações de oxi-redução:

Redução ⇒ ganho de e- ⇒ Fe3+ + e- → Fe2+

Oxidação ⇒ perda de e- ⇒ Fe2+ → Fe3+ + e-

Tabela 4. Algumas reações de oxi- redução em solos.REAÇÕES

O2 + 4 H+ + 4 e- ⇔ 2 H2O2NO3

- + 12 H+ + 10 e- ⇔ N2 + 6 H2OMnO2 + 4 H+ + 2 e- ⇔ Mn ++ + 2 H2OFe (OH)3 + 3 H+ + e- ⇔ Fe ++ + 3 H2OSO4= + 10 H+ + 8 e- ⇔ H2S + 4 H2OCO2 + 8 H+ + 8 e- ⇔ CH4 + 2 H2O2 H+ + 2 e- ⇔ H2

EFEITOS DA ANAEROBIOSE:

Sem O2 não há Paralisa a Não há degradação

18

difusão de O2 respiração oxidativa dos carboidratos

1 Glicólise

Produção de etanol O etanol é tóxico para1 Fermentação alcoólica. plantas, principalmenteDetectado no exudato na fase reprodutiva do xilema. 1 aborto de flores.

A síntese de fitohormônios ficaextremamente reduzida 1 citocianina,giberelina que são responsáveis pelotransporte de N 1 amarelecimento (sintoma).

Produtos do metabolismo de microrganismos anaeróbicossão extremamente tóxicos paraas plantas 1 Etileno, Metano, Ácido Sulfúrico e Ácido Cianídrico1 causa a murcha (sintoma).

c) Fase sólida: ocupa os 50% restantes, sendo 45% mineral e 5% orgânica (M.O.). É o reservatório denutrientes, e representa o fator quantidade(Q).

9.2. COMPONENTES SÓLIDOS DO SOLO:A fase sólida é formada por frações de partículas.

9.2.1. Frações da fase sólida (Integrantes da fase sólida):a) Fração orgânica: composta pela matéria orgânicab) Fração inorgânica ou mineral - é composta por (Tabela abaixo):Minerais primários [frações mais grosseiras do solo (> que 0,002 mm) = quartzo, feldspatos, micas, óxidos,etc.];Minerais secundários (frações < que 0,002 mm - argilas silicatadas e óxidos e hidróxidos de ferro ealumínio).Tabela. Tamanho das frações da fase sólida do solo.

FRAÇÕES DIMENSÕES (mm)PEDRAS 1 > 20CASCALHO1 20 – 2AREIA1 2 – 0,02SILTE1 0,02 – 0,002ARGILA2 < 0,002 (2µ)1 Minerais primários2 Minerais de argila (minerais secundários e óxidos de Fe e Al), principais responsáveis por muitas propriedades físico-químicas dossolos.

19

Algumas definições:• Fração argila: partículas menores que 2 µ ⇒ minerais secundários (argilas silicatadas e óxidos de Fe e

Al);• Minerais de argila: grupo de minerais;• Argilo-minerais: 2 lâminas, uma de tetraedro (sílica) e uma octaédrica (alumina);• Alofanas (minerais amorfos): solos derivados de cinzas vulcânicas (regiões andinas, América Central,

Havaí e Japão); não apresenta estrutura cristalina definida.

9.2.2. Argilas silicatadas: São silicatos de alumínio hidratados que apresentam estruturas laminares. As estruturas básicas são

lâminas de tetraedro de sílicio e lâminas de octaedro de alumínio. Principais argilas silicatas:A) Argilas do tipo 1:1 - Caulinita:

A unidade cristalográfica é composta por uma lâmina de tetraedro de silício e um octaedro dealumínio. Não são expansivas, pois suas unidades cristalográficas são unidas por pontes de H.

TetraedroTetraedro

Oxigênio (ânion)

Silício (cátion)

Lâmina Tetraedral Lâmina Tetraedral

basal O’s

apical O’s

cations

20

CamadasCamadas

tetraedral

octaedral

Caulinita Caulinita –– 1:11:1

H-ponte

CaulinitaCaulinita

21

OctaedroOctaedro

Oxigênio ou Hidróxido(anion)

Alumínio (cation)

Lâmina Octaedral Lâmina Octaedral

O ou OH

O ou OH

cation

B) Argilas do tipo 2:1 - Montmorilonita: A unidade é um "sanduíche" de duas camadas de tetraedros de silício com um octaedro de alumínio.

São expansivas e as unidades são unidas por oxigênio e outros íons, apresentando dessa forma, superfíciesinternas.

22

CamadasCamadas

tetraedral

tetraedral

octaedral

Mica, Vermiculita, Smectita Mica, Vermiculita, Smectita –– 2:12:1

Entre camadas

cations

camada

camada

9.2.3. Óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio: O silício é removido do sistema mais rapidamente que alumínio e ferro, devido a menor solubilidade

destes. São chamados livres, pois apresentam um único número de coordenação. Além disso, possuemelevada estabilidade no solo, sendo comum a sua presença em solos tropicais argilosos muito velhos.A) Óxidos e hidróxidos de alumínio: Gibsita é a mais abundante - AlOH3.

B) Óxidos e hidróxidos de ferro: • Hematita: Fe2O3 → cor vermelha• Goetita: FeOOH → cor parda • Magnetita: Fe3O4 → magnético; geralmente ocorre na fração areia; tem cor escura; comum em LR e

TRE.

23

Hidróxido de Ferro

ALGUNS COMENTÁRIOS GERAIS SOBRE Ki:ÍNDICE Ki: é a relação entre Si e Al dos minerais secundários do solo, isto é, daqueles existentes na fraçãoargila. Permite avaliar a composição mineralógica da fração argila do solo. Além disso, indica o seu grau deintemperização do solo.

OCORRE PERDA DE SÍLICA A MEDIDA QUE AUMENTA O INTEMPERISMO:KAlSi3O8 + 2H+ + 9 H2O → H4Al2SiO9 + 4H4SiO4 + 2 K+

Ortoclásio Caulinita

Matematicamente, temos:Ki = % SiO2/ %Al2O3 x 1,7

QUANTO MENOR Ki MAIOR GRAU DE INTEMPERISMODE UM SOLO

MAIOR A PERDA DE SÍLICA

ALGUMAS SUPOSIÇÕES:

Ki= 0,4 Ki = 2,6CTC BAIXA CTC ALTAARGILA 1:1 E ÓXIDOS ARGILA 2:1 (MONTMORILONITA)GRAU FRACO DE ESTRUTURA GRAU FORTE DE ESTRUTURA

Tabela. Alguns minerais de solo e índice Ki.

MINERAIS SiO2 % Al2O3 % KiGIBSITA 0,0 65,4 0CAULINITA (1:1) 45,8 39,5 ~ 2,0VERMICULITA (2:1) 34,0 15,4 ~ 4,0MONTMORILONITA (2:1) 51,1 19,8 4,4ILITA (2:1) 56,9 18,5 5,2

9.3. COLÓIDES:Os minerais secundários e o húmus apresentam-se, normalmente, como colóides e, como tal, são os

principais responsáveis pela atividade química dos solos.Sistema coloidal: o solo é um sistema disperso, pois é constituído de mais de uma fase; refere-se a umsistema de duas fases em que os minerais ou húmus estão dispersos em um segundo meio de dispersão(fase sólida, solução ou ar do solo). Ex: sangue (plasma e glóbulos) e o leite (soro e gordura).9.3.1. Propriedades do complexo coloidal:a) Superfície específica elevada :

S.E.= área pela unidade de peso = m2/g ⇒ Quanto mais subdividido > a S.E.!! Ex.: Caulinita S.E. = 10-30 m2/g.; Montmorilonita S.E. = 700-800 m2/g.;

Matéria Orgânica > 700 m2/g..b) Presença de cargas elétricas :

As partículas coloidais do solo, as argilas de modo geral, são eletronegativas. Embora possam,também, possuir cargas positivas, estas são, normalmente, em menor número que as negativas. Essascargas elétricas proporcionam a adsorção de íons de cargas opostas, retendo-as no solo, a semelhança deum ímã. Cátions são íons com cargas positivas, e ânions são íons com cargas negativas.

24

Cátions(C+): H3O+; NH4+; K+; Ca++, Mg ++; Cu++; Fe++; Mn++; Zn++; Al3+; Al(OH) 2+; Al(OH)2+, Na + Ânions

(An - ) : HCO3-; NO3

-; H2PO4-; HPO4=; SO4

=, Cl-

9.4. DESENVOLVIMENTO DE CARGAS ELÉTRICAS EM SOLOSOs colóides do solo podem desenvolver tanto cargas negativas quanto positivas. Entretanto há o

predomínio de cargas negativas, as quais podem ser permanentes ou variáveis (dependentes de pH).

Cargas elétricas das argilasCargas elétricas das argilas

PARTICULA PARTICULA ARGILAARGILA

nutrientes

-

--

-

--

- - -

- - -H2O

H2O

H2O

pesticidas

metais

a) Cargas elétricas permanentes:

Aparecem devido ao processo de intemperismo do mineral; são predominantemente negativas;

ocorrem com maior freqüência nos minerais de argila 2:1; resultam da substituição isomórfica (substituição

de um íon por outro de mesmo tamanho, porém com carga diferente) que ocorre no mineral de argila. Nos

tetraedros, o silício (Si+4) é substituído por Al+3, e nos octaedros o Al+3 é substituído por Mg+2 ou Fe+2,

produzindo um déficit de carga positiva ou um excesso de carga negativa.

SubstituiçãoSubstituiçãoIsomórfica

-4 O+4 Si

0

-4 O+3 Al

-1

+4

-1

-1

-1-1

+3

-1

-1

-1

-1

TetraedroTetraedro

25

SubstituiçãoSubstituiçãoIsomórficaIsomórfica

-6 O, OH+6 Mg

0-½

-½ -½-½

-½-½

-½

-½-½

-½-½

-½

+2+2 +2

-½-½ -½

-½-½

-½

-½

-½-½

-½-½

-½

+2 +3

-6 O, OH+5 Mg, Al

-1

OctaedrosOctaedros

b)Cargas elétricas dependentes de pH:

São influenciadas pelo pH do solo e são mais importantes na matéria orgânica, caulinita e óxidos de

ferro e alumínio.

Carga dependente de pH Carga dependente de pH

OH OH

OH

Al

O

Al

O

Si

O

O

H+

H+

H+

Extremidade cristal

b.1) Óxido de alumínio e de Ferro:

Os óxidos de Fe e Al apresentam cargas variáveis, em função do pH do solo. Todavia esses minerais

secundários podem desenvolver tanto cargas (-) como (+). Com a elevação do pH ocorre dissociação das

hidroxilas e, conseqüentemente, o desenvolvimento de cargas negativas. Por outro lado, com a acidificação

do solo, ocorre a protonação das oxidrilas com o conseqüente desenvolvimento de cargas positivas.

Os óxidos de Fe e Al são abundantes na fração argila de solos brasileiros. Todavia, a densidade de

carga por eles desenvolvidas é muito baixa. Portanto, como apenas estes colóides é que desenvolvem carga

positiva, conclui-se que a retenção de ânions em solos, via adsorção a cargas positivas, é muito menos

expressiva que a retenção de cátions.

26

Figura. Desenvolvimento de cargas elétricas em Hidróxido de Alumínio.

Estes óxidos além de contribuírem muito pouco para o desenvolvimento de cargas elétricas no solo

podem, na verdade, reduzir a densidade de cargas negativas de minerais de argila, através do bloqueio de

cargas negativas. O desbloqueio de cargas negativas ocupadas por óxidos pode ser conseguido com a

elevação do pH do solo (Figura):

27

b.2) Matéria Orgânica:

Sempre gera cargas negativas; é originada pela dissociação das OH da superfície. Os principais

grupos são:

1o.) Carboxílicos: (contribuem com 55% das cargas (-))

2o.) Fenólicos: (contribuem com mais de 35%).

3o.) Alcoólicos:

Carga dependente de pH Carga dependente de pH Matéria orgânicaMatéria orgânica

H+

H+

H+

Coloide (Humus)

COO-

COO-

COO-

COO-

O-

O-

O-

O-

Mg++

Ca++

NH4+

K+

Cargas negativas Cations adsorvidos

OBS.: A M.O. forma complexos com outros elementos como o Fe e Al. A precipitação desse Al, dada pelo

aumento de pH gera cargas (-).

b.3) Caulinita:

Mineral de argila de ocorrência mais generalizada nos solos brasileiros. As cargas negativas são

originadas pelas faces quebradas do cristal de argila (quando se quebra, alguns grupos hidroxílicos podem

ficar expostos e o H+ destes radicais OH-, frouxamente retido, pode ser facilmente trocado por outro C+) e

pela dissociação do grupo OH- localizada na borda do cristal.

28

pHpH

OH

OH

OH

Si

Al

(+1/2)

(+1/2)

OH

OH

OH

Si

Al(+1/2)

(-1/2)

OH

O

O

Si

Al(-1/2)

(-1/2)

(-1)

Extremidade caulinita

baixo pH alto pH

pH neutro

9.5. RETENÇÃO E TROCA DE ÍONS NO SOLO:

As propriedades de adsorção iônica são devidas, quase que totalmente, aos minerais secundários e à

matéria orgânica coloidal do solo. Essas partículas coloidais do solo apresentam cargas elétricas (-) e (+),

podendo adsorver ou "reter", por diferença de carga, tanto C+ como An- , presentes na solução do solo.

Ex.: Adsorção ou troca catiônica: cargas (-) são neutralizadas por íons (+) (C+):

Figura. Adsorção de cátions.

Adsorção ou troca Aniônica: cargas (+) são neutralizadas por íons (-) (An-):

Figura. Adsorção de ânions.

Na solução do solo, que envolve as partículas coloidais, os íons estão se deslocando constantemente, à

semelhança de abelhas de uma colméia, mas se distanciam de tempo em tempo para depois retornar. Os

íons em movimento representam os elementos em estado trocável ou disponível.

RETENÇÃO E TROCA IÔNICA

29

Figura. Representação esquemática da solução do solo adjacente à superfície negativa. Nota-se que, além dos cátionstrocáveis ou contraíons, existem na solução mais distante da superfície ânions ou coíons, cujas cargas também sãocontrabalançadas por cátions.

9.5.1. CAPACIDADE DE TROCA DE ÂNIONS (C.T.A)

Para os ânions SO4--, NO3

- e Cl- adsorção às cargas positivas dos colóides é direta, ocorrendo apenas

ligações eletrostáticas, e neste caso, esses ânions são trocáveis com outros da solução, num processo

reversível e estequiométrico, definindo a C.T.A do solo.

No caso HMoO4- e H2PO4

-, ligam-se fortemente à superfície dos colóides por ligação covalente, sendo

dificilmente trocados por outros ânions normalmente existentes na solução do solo.

Nos solos ricos em óxidos de Fe e Al, independente da existência de carga positiva, o íon fosfato é

retido por troca por hidroxilas. Portanto, no caso de ânions, em função da pouca existência de cargas

positivas no solo e ao grande domínio do fosfato sobre os demais ânions, quanto à capacidade de retenção

às superfícies dos colóides, torna-se quase irrelevante falar-se em troca de ânions no solo, da forma

dinâmica como ocorre para os cátions.

O ânion que pode deslocar o P da fase sólida do solo com maior eficiência é o silicato (H3SiO4-); em 2o

lugar vem o sulfato. O nitrato e o cloreto praticamente não tem poder de substituir o fosfato.

As cargas (+) dos colóides do solo, responsáveis pela adsorção aniônica, são normalmente,

dependentes do pH do meio. Diminuindo o pH, aumentam as cargas (+) do solo e a adsorção aniônica

também aumenta.

30

Figura. Adsorção de fosfato por hidróxido de Fe.

9.5.2. CAPACIDADE DE TROCA DE CÁTIONS (C.T.C) OU CAPACIDADE TOTAL DE TROCA (T):

Definição: característica físico-química do solo e indica a capacidade que o solo tem de adsorver cátions e

trocá-los por quantidades equivalentes de outros C+.

TrocaTroca de de cátioncátion

colóide colóideH+

H+

Ca2+ 2H+Ca2+++

A C.T.C de um solo é dada pela quantidade de cátions retidos por unidade de peso ou volume de solo e

é representada por equivalente miligrama por 100 gramas de solo (meq/100 g ou meq/100 cm3) ou cmolc /

dm3.

1 meq de um C+ = 1mg de H+ ou seu equivalente.

Ex.: Qual é o equivalente miligrama do Ca em relação ao H+, ou seja, qual a quantidade de Ca necessária

para deslocar 1 mg de H+?

1 meq H+ = P.A. = 1 = 1 mg H+

valência 11 meq Ca++ = P.A. = 40 = 20 mg Ca

valência 2Então 20 mg de Ca deslocam 1 mg de H+ e vice-versa.

1 meq K+= 39 = 39 mg K 1

1 meq Al+++ = 27 = 9 mg Al 3

1 meq Mg++ = 24,3 = 12 mg Mg 2

31

EquivalênciaEquivalência químicaquímica

• cátions são adsorvidos e trocados poruma base química equivalente

• Ex: 1 cmol/kg de carga negativa atrai– 1 cmol carga +(K+, H+, NH4

+, Na+)– ½ cmol carga ++(Ca++, Mg++)– 1/3 cmol carga +++(Al+++, Fe+++)

• A quantidade de cátions que um solo pode reter

• expresso em centimol de carga positivapor kilograma de solo(cmolc/kg)

• comumente expresso como meq/100 g

CapacidadeCapacidade de de TrocaTroca de de CátionsCátions

Ca2+

Ca2+

Ca2+K+

Mg2+Al3+

K+

H+

H+ NH4+

H+

Figura. A CTC pode ser visualizada como a capacidade de um reservatório, ligado à escala de pH, que indica o nível já

atingido pelas bases do solo. Se a acidez do solo for neutralizada, o nível de bases sobe.

32

Figura. Visão esquemática da CTC.

TiposTipos de de cátionscátions

Cations básicosCa++, Mg++, K+, Na+

Cations ácidosAl3+, H+

9.5.3. CARACTERÍSTICAS DO FENÔMENO DE TROCA:

a) É reversível

b) É estequiométrico - os C+ se substituem em quantidades equivalentes.

c) É rápido (instantâneo).

9.5.4. CONTRIBUIÇÃO DE ALGUNS MATERIAIS DE SOLO PARA A C.T.C:

MATERIAL C.T.C aproximada (cmolc/dm3)MontmorilonitaCaulinitaÓxido de Fe e AlMatéria Orgânica (Húmus)

80 – 150 (S.E.1= 700-800)5 – 15 (S.E.= 10-30)2 – 5 (S.E. = 1-30) 2

150 – 250 (S.E. = 700) 1S.E. = Superfície específica = m2 g –1

2 Gibsita: S.E. = 1 a 1,25 e Goetita: S.E. = 30

OBS.:

• Solos tropicais com teores médios a baixo de M.O., a C.T.C é baixa;

33

• Solos com argilas 2:1 e M.O mais alta, a C.T.C pode ser mais alta;

• Solos argilosos com C.T.C alta retém grande quantidade de C+ e diminui a perda por lixiviação;

• Solos arenosos com baixa C.T.C retém pequenas quantidades de C+: importante no parcelamento

das doses de fertilizantes, pois o que o solo não conseguir reter será lixiviado e perdido.

9.5.5. SÉRIE PREFERENCIAL DE TROCA OU SÉRIE LIOTRÓPICA:

Apesar do processo ser estequiométrico, os C+ trocáveis não são retidos com a mesma força pelos

colóides. A ordem preferencial de retenção é dada por:

H+ >> Al+++ > Ca++ > Mg++ > K+ > Na+.

Para cada tipo de solo e em cada situação há uma série preferencial, mas no geral, a energia de ligação

aumenta com a valência, raio iônico do C+ e menor grau de hidratação do C+ e pela variação da

concentração dos cátions na solução do solo.

* H+ é exceção, pois apresenta ligação covalente e eletrostática, pois não sai por troca direta, só com OH-,

ou seja, com a neutralização.

9.5.6. FATORES QUE AFETAM A C.T.C

A C.T.C reflete o poder de adsorção que tem o solo. Os fatores que alteram o poder de adsorção de C+

também altera a C.T.C.

a) Matéria orgânica

b) Tipo e quantidade de argila; Mineralogia do solo.

c) S.E.: aumento da área de reação das argilas.

d) pH: a C.T.C é fortemente alterada pela variação do pH do meio.

Tabela 7: Variação da C.T.C em função do pH do meio:

Tipo de argila pH 2,5 a 6,0 pH 7,0 Aumento % AumentoCaulinita

Montmorilonita

4

95

10

100

6

5

150

1,4

Com elevação do pH a níveis maiores houve liberação das cargas dependentes de pH.

9.6. CONCEITOS BÁSICOS SOBRE C.T.C. DE IMPORTÂNCIA NO MANEJO DA FERTILIDADE DO

SOLO

Informações sobre os valores de T, SB e V, podem indicar o tipo de mineral presente na fração argila, o

pH do solo, possíveis problemas na sua utilização, bem como sobre o procedimento adequado a ser tomado

para sua utilização ótima.

a) C.T.C efetiva (t): e reflete a capacidade de troca de C+ efetiva do solo, ou melhor, a capacidade do solo

em reter C+ em seu pH natural. Qualquer que seja o valor de pH do solo, as cargas (-) ocupadas pelo H+ não

estão disponíveis para retenção de outro C+ por troca.

Supondo-se o cultivo do solo ao valor do pH natural, a correta interpretação do valor da C.T.C

efetiva fornece uma idéia das possibilidades de perdas de C+ por lixiviação, do potencial de salinidade e

necessidade de parcelamento das adubações potássicas.

34

Um valor de t < 2,5 cmolc dm-3 é baixo, segundo o PROFERT-MG, sendo indicativo de solo arenoso,

com baixo teor de M.O e, mesmo se mais argiloso, com predomínio de argilas de baixa atividade. Nesta

condição, se for feita uma adubação pesada poderá ocorrer perdas de C+ por lixiviação e elevada salinidade

para as sementes ou plântulas. A C.T.C efetiva pode ser calculada pela fórmula:

t (cmolc dm-3) = SB + Al

b) Soma de bases (SB): reflete a soma de cálcio, magnésio e potássio trocáveis. Para cada uma das

bases, além dos teores absolutos, pode-se calcular a fração da C.T.C efetiva ocupada por cada uma.

OBS.: A determinação da % de saturação de cada uma das bases, em relação a C.T.C efetiva, perde o

sentido quando se faz a calagem, pois haverá alteração da C.T.C. A soma de bases pode ser calculada pela

fórmula:

SB (cmolc dm-3) = Ca2+ + Mg2+ + K+ + (Na+)

c) Porcentagem de saturação de alumínio (m %): expressa a fração da C.T.C efetiva que é ocupada

por Al trocável.

Al+++ trocável > 1,0 meq/cm3 é alto e será prejudicial ao crescimento da maioria das espécies

vegetais.

m% é o parâmetro que melhor expressa o potencial fitotóxico do Al, considerando a variação da

C.T.C entre os solo. Quando m for > 60% há um grande aumento na atividade do Al em solução; e para a

grande maioria das espécies vegetais, o crescimento das raízes é praticamente paralisado. A porcentagem

de saturação de alumínio é calculada pela fórmula:

m (%) = Al x 100

t

d) C.T.C a pH 7,0 (T): reflete a capacidade do solo em reter C+ a pH 7,0. Sob o ponto de vista prático, é o

valor da CTC de um solo, caso a calagem deste solo fosse feita para elevar o pH a 7,0. Partindo-se de um

solo ácido, a elevação do pH para 7,0 promove a neutralização de C+ H+ que se encontram em ligações

covalentes com o oxigênio de colóides orgânicos e óxidos de Fe e Al. Com isto, são desenvolvidas cargas

negativas que existiam apenas em potencial. Finalmente, deve-se destacar que o ganho em C.T.C pela

neutralização de H+ adsorvidos será tanto > quanto mais baixo for o pH natural do solo e quanto > for o

teor de M.O e de óxido de Fe e Al do solo. Os colóides orgânicos são os principais responsáveis por tal

ganho. A C.T.C a pH 7,0 pode ser calculada pela fórmula:

C.T.C ou T (cmolc dm-3) = SB + (H + Al)

35

e) Porcentagem de saturação de bases (V): reflete quantos por cento da C.T.C a pH 7,0, estão

ocupados pelas bases existentes no solo. Em nível de manejo da fertilidade do solo, o aumento do pH do

solo tem de ser feito com corretivos que adicionem bases ao solo, de forma a elevar também a saturação de

bases. Esta é uma das razões do uso do calcário, pois, além de elevar o pH do solo, este corretivo adicionará

Ca++ e Mg++ ao solo. Assim sendo, o V é um parâmetro muito usado para recomendação de calagem. A

porcentagem de saturação de bases pode ser calculada pela fórmula:

V (%) = SB x 100

T

f) Acidez trocável: é representada pelo Al+++ mais o H+ que faz parte da C.T.C efetiva. Como, em geral, a

participação do H+ é pequena em relação ao Al+++, este valor é também chamado de Al+++. O Al+++ é

considerado como acidez porque, em solução, por hidrólise, gera acidez, de acordo com a seguinte equação

simplificada:

Al 3+ + 3 H2O ⇔ Al (OH)3 ↓ + 3H+

Precipitado

g) Acidez potencial ou total: inclui H + Al (H+ trocável, H de ligações covalentes que é dissociado com a

elevação do pH, Al+++ trocável e outras formas de Al). A maior parte do H+ provém das cargas negativas

dependentes do pH. Esta fração é chamada acidez dependente do pH. A participação do H+ em geral é

maior do que a do Al3+ trocável.

Tabela. Classes de interpretação de fertilidade do solo para o complexo de troca catiônica.

CaracterísticaUnidade Classificação

Muito baixo Baixo Médio Bom Muito bom

Acidez trocável (Al+3) cmolcdm-3 ≤ 0,20 0,21-0,50 0,51-1,00 1,01-2,003 > 2,003

Soma de bases (SB) cmolcdm-3 ≤ 0,60 0,61-1,80 1,81-3,60 3,61-6,00 > 6,00

Acidez potencial (H+Al) cmolcdm-3 ≤ 1,00 1,01-2,50 2,51-5,00 5,01-9,003 > 9,003

CTC efetiva cmolcdm-3 ≤ 0,80 0,81-2,30 2,31-4,60 4,61-8,00 > 8,00

CTC pH 7 (T) cmolcdm-3 ≤ 1,60 1,61-4,30 4,31-8,60 8,61-15,0 > 15,0

Saturação por Al+3 (m) % ≤ 15,0 15,1-30,0 30,1-50,0 50,1-75,03 > 75,03

Saturação por bases (V) % ≤ 20,0 20,1-40,0 40,1-60,0 60,1-80,0 > 80,01Método Walkley & Black; 2Método KCl 1mol/L; 3A interpretação destas classes deve ser alta e muito alta em lugar de bom e muito bom

Fonte : RIBEIRO et al, 1999

36

10. UNIDADES ANTIGAS E NOVAS

Tabela 8. Unidades Antigas e Unidades do Sistema Internacional

UNIDADE ANTIGA SISTEMA INTERNACIONAL% g/kg; g/dm3; g/l

ppm mg/kg; mg/dm3; mg/lmeq/100 cm3 mmolc /dm3; cmolc/dm3

meq/100g ou meq/100 ml mmolc /kg; cmolc/kgmeq/l mmolc/l; cmolc/l

Algumas transformações, ou seja, como converter os resultados antigos para o sistema novo:

1. Solo: - Teor de carbono, matéria orgânica e textura do solo (areia, silte e argila) ⇒ % x 10= g/dm3 = g/kg- Fósforo, enxofre e micronutrientes: ppm x 1 = mg/kg = mg/dm3

- Cátions trocáveis (K, Ca, Mg, Al), Acidez potencial (H+Al), Soma de Bases (SB) e Capacidade de Trocade Cátions (CTC): meq/100 cm3 = 10 mmoc/dm3 = 1 cmolc/dm3

- Saturação de bases (V%) e Saturação de alumínio (m%): continuam expressos em %

2. Planta (folha):- Macronutrientes: % x 10 = g/kg- Micronutrientes: ppm = mg/kg

VALE LEMBRAR QUE:1 ppm = 1 µg/ml = 1 mg/dm3

1 cmolc/dm3 = 1 cmolc/kg = 1 meq/100 ml = 1 meq/100 cm3 = 10 mmolc/dm3 = 10 mmolc/kg

11. TRANSFORMAÇÕES DE UNIDADES

Muitas vezes, os resultados das análises de solos, expressos em meq/100 cm3, ppm ou % nãotransmitem ao técnico, que interpreta os mesmos, uma idéia "quantitativa relativa" da disponibilidade de umnutriente. Um resultado de análise de fósforo em ppm passa a ter mais sentido quando se transforma esteresultado em quantos Kg de P2O5 estão disponíveis por hectare, por exemplo. Da mesma forma pode ser

interessante saber quantos quantos meq Ca2+/100cm3 correspondem ao uso de 3 t/há de um determinadocalcário.

Para facilitar estes tipos de cálculos e uma série de outros de cunho extremamente prático, existemtabelas de transformação de unidades (abaixo), que quando operadas adequadamente, permitem reduzirconsideravelmente o tempo gasto na solução destes problemas.

Alguns exemplos adicionais de cálculos utilizando estas tabelas são apresentados a seguir.

a. meq/100 cm3 para ppm:

meq = peso equivalente expresso em mg = Peso atômico (g): valência: 1000;Ex.: 1 meq de K = 39: 1: 1000 = 0,039g = 39 mg

ppm = 1 parte em 1 milhão de partes; = 1 g em 1.000.000 g ou 1.000.000 ml; = mg/ Kg;

1 meq de K equivale a 39 g de K em 1.000.000 ml;1 meq K/ 1000 ml = 39 ppm de K;

ppm = meq x peso equivalente x 10

b. ppm em Kg/ ha (profundidade = 20 cm e densidade do solo = 1,0 g/cm3)

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1 ha x 20 cm = 10.000 m2 x 0,20 m = 2.000 m3 = 2.000.000 Kg

Ex.: 10 ppm de K+ ===> Kg K+/ ha

10 mg K+ ===> Kg X ===> 2.000.000 Kg solo (1 ha)

X = 20 kg K+/ haResumindo:Kg/ ha = ppm x 2

c. Kg de P em Kg de P2O5

Peso molecular do P2O5: P2 = 2x31=62 O5 = 5x16=80 Total =142 62 Kg P ===> 142 Kg P2O5

1 Kg P ===> x Kg P2O5

x = 2,29 Kg P2O5

Resumindo: 2,29 Kg P = Kg P2O5 ou kg P = kg P2O5/ 2,29

Tabela. Fatores de conversãoPRODUTO A FATOR MULTIPLICADOR PRODUTO B

P2O5 x 0,44 = PP x 2,29 = P2O5

K2O x 0,83 = KK x 1,20 = K2OCa x 1,40 = CaOCa x 2,50 = CaCO3

CaO x 0,714 = CaCaO x 1,78 = CaCO3

Mg x 1,66 = MgOMg x 3,47 = MgCO3

MgO x 0,60 = MgMgO x 2,09 = MgCO3

Tabela. Peso equivalente, peso molecular e valência de alguns elementos e/ou compostos:Elemento/Composto Peso molecular Valência Peso Equivalente

N 14 1 14,0NO3

- 62 1 62,0NH4

+ 18 1 18,0P 31 3 10,3

P2O5 142 6 23,7PO4

3- 95 3 31,7S 32 2 16,0

SO4= 96 2 48,0

K+ 39 1 39,0K2O 94 2 47,0Ca2+ 40 2 20,0CaO 56 2 28,0

CaCO3 100 2 50,0Mg++ 24 2 12,0MgO 40 2 20,0

MgCO3 84 2 42,0Al3+ 27 3 9,0Al2O3 102 6 17,0

Tabela. Equivalência de unidades

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meq.100cm-3

cmolc . dm-3mmolc.dm-3 mg . dm-3

(ppm)Elemento(kg . ha-1)

Óxidos(kg . ha-1)

Carbonatos(kg . ha-1)

1 Ca 10 200 400 560 CaO 1000 CaCO3

1 Mg 10 120 240 400 MgO 840 MgCO3

1 K 10 400 800 960 K2O -

1 Al 10 90 180 - -1 P - 100 200 460 P2O5 -

Tabela. Equivalência de unidades1 ppm de P 1 meq de K/100 cm3

1 1g.g-1 de P 391 ppm de K1 mg.kg-1 de P 10 mmolc K.dm-3

2 kg.ha-1 de P 782 kg.ha-1 de K4,5 kg.ha-1 de P2O5 942 kg.ha-1 de K2O

1 cmolc/dm3

1 meq de Ca/100 cm3 1 meq de Mg/100 cm3

1 cmolc/dm3 1 cmolc/dm3

10 mmolc Ca.dm-3 10 mmolc Mg.dm-3

400 kg.ha-1 de Ca 243 kg.ha-1 de Mg

Tabela. Correlação entre resultados de análises de solos e a quantidade de nutrientes por hectare (Camada0-20 cm).

ELEMENTOS UNIDADES QUANTIDADE/haMatéria Orgânica 1% peso/vol. ou 1 g.dm-3 20.000 kgFósforo (P) 1 mg.dm-3 2 kg de PEnxofre (S-SO4) 1mg.dm-3 2 kg de S-SO4

Potássio (K)1mg.dm-3 2 kg de K1 mmolc.dm-3 78 kg de K1 meq.100 cm-3 ou 1 cmolc.dm-3

780 kg de K

Cálcio (Ca)1 mg.dm-3 2 kg de Ca1 mmolc.dm-3 40 kg de Ca1 meq.100cm-3 ou 1 cmolc.dm-3

400 kg de Ca

Magnésio (Mg)1 mg.dm-3 2 kg de Mg1 mmolc.dm-3 24 kg de Mg1 meq.100cm-3 ou 1 cmolc.dm-3

240 kg de Mg

Alumínio (Al)1 mmolc.dm-3 18 kg de Al1 meq.100cm-3 ou 1 cmolc.dm-3

180 kg de Al

Tabela. Fatores multiplicativos de transformação dos resultados analíticos do solo, quando expressos emg/100g (percentagem), mg/100g, ppm e kg ou t/ha.

Expressões atransformar

g/100g mg/100g ppm Kg/há* t/ha*

g/100g 1 1.000 10.000 20.000 20mg/100g 0,001 1 10 20 0,02ppm 0,0001 0,1 1 2 0,002Kg/ha* 0,00005 0,05 0,5 1 0,001t/ha* 0,05 50 500 1.000 1* considerando-se um hectare de 2.000 t ou 2.000.000 dm3 na profundidade de 0 - 20 cm e densidade igual a 1.

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12. Exercícios sobre transformação de unidades:

a) 20 ppm de K correspondem a quantos cmolc/dm3 de solo?

b) Uma análise de solo apresentou o resultado de 0,45 meq K/100 cm3. Pergunta-se:

1º. Este resultado equivale a quantos ppm de K?

2º. A quantos kg/ha de KCl (60% de K2O) este resultado equivale?

c) Admitindo-se que cerca de 80% do fósforo aplicado ao solo seria "fixado" a curto prazo (embora este

índice seja dependente de uma série de fatores: cultura, solo e manejo), e desejando atingir um nível de 10

ppm na análise pelo método Mehlich, após a ocorrência deste fenômeno, que dose de superfosfato simples

(18% P2O5) seria recomendável para aplicação a lanço e incorporação na camada de 0-20 cm, como

adubação fosfatada corretiva? OBS.: a análise do solo revelou 1 ppm de P.

d) Transformar 10 eqmg P/100g em % de P.

e) Transformar 10% de P em % de P2O5.

f) Transformar 160 ppm de K em meq K2O/100g.

g) Completar o quadro abaixo corretamente:

Elemento ppm % Kg/ha mmolc/dm3 µg/dm3 meq/100g mg/dm3 cmolc/dm3

K 97,5 0,25P 10 20Ca 10 1,0Mg 15Al 0,5

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13. Exercícios sobre SB, t, T, V e m:

Tabela. Resultados de amostras de terra do Estado de Mato Grosso

Solos Local pH Al H+Al Ca+Mg Ca Mgcmolc/dm3

K

mg/dm3

CO

g/Kg

Argila

g/Kg1. Plintossolo distrófico N.S.Livramento 5,4 1,8 6,7 1,1 - - 14 82 2602. Latossolo amarelo

distrófico

Cangas – Poconé 5,4 0,5 3,3 3,1 2,0 1,1 16 84 160

3. Nesossolo distrófico Poconé 5,7 0,5 9,6 8,1 3,5 4,6 16 60 2604. Gleissolo eutrófico Cáceres 7,1 0,0 2,4 7,9 6,5 1,4 46 69 1205. Latossolo Amarelo

eutrófico

Cáceres 6,1 0,3 3,3 5,1 4,0 1,1 30 41 90

6. Argilossolo eutrófico S. J. Dos Quatro

Marcos

6,3 0,0 3,3 5,8 3,8 2,0 144 143 160

7. Latossolo Vermelho

Eutrófico

S. J. Dos Quatro

Marcos

6,5 0,0 0,7 3,7 3,0 0,7 12 79 290

8. Nitossolo Vermelho

eutrófico latossólico

Mirassol D’Oeste 6,1 0,0 5,2 15,8 13,7 2,1 82 159 220

9. Nitossolo Vermelho

distrófico latossólico

Salto do Céu 4,9 0,4 3,6 1,9 - - 18 18 460

10. Chernossolo Cáceres 7,8 0,0 0,7 30,0 24,3 5,7 78 157 160

“FELIZ AQUELE QUE TRANSFERE O QUE SABE E APRENDE O QUE ENSINA”.Cora Coralina

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