claudia ctn mendonca.pdf

Energ. Agric., Botucatu, vol. 20, n. 3, 2005, p.63-75 63

SOLUBILIZAÇÃO E NEOFORMAÇÃO DE ÓXIDOS DE FERRO, ZINCO, COBRE E

MANGANÊS EM LATOSSOLO VERMELHO DISTRÓFICO COM ADIÇÃO DE

SACAROSE.1

Cláudia Cristina Teixeira Nicolau Mendonça2 e Ademércio A. Paccola3

1 Extraído da tese do primeiro autor intitulada Adsorção e desorção de fosfato em latossolo vermelho, sob diferentes tipos de uso com adição de sacarose. 2Aluna do Programa de Pós-Graduação em Agronomia – Energia na Agricultura – FCA/UNESP – Botucatu/SP, Brasil e docente na Faculdade de Odontologia da Universidade de Marília. Av. Dr. Higyno Muzzi Fo, 1001. [email protected] 3Orientador e docente do Departamento de Recursos Naturais – FCA/UNESP – Botucatu/SP, Brasil.

RESUMO O processo de solubilização, dissolução de minerais do solo e suas interações com os

processos de adsorção e dessorção de fosfato são de alta importância devido às possibilidades de

otimização no processo de adubação do solo para o plantio. Muitos autores sugerem que a

dissolução de ferro nos solos ocorre por redução microbiana e complexação. O objetivo deste

trabalho foi investigar a liberação de ferro, zinco, cobre e manganês e a neoformação de seus óxidos

em um LATOSSOLO VERMELHO A Distrófico textura moderada média. A relação foi estudada

em solos sob diferentes tipos de ocupação: cana de açúcar, café, milho, reflorestamento de eucalipto

e floresta natural. Amostras de solo foram coletadas nas profundidades 1 e 2, tratadas com solução

de sacarose a 3% e mantidas em repouso. O processo redox ocorreu em todas as amostras tratadas.

Análises quantitativas de ferro, zinco, cobre e manganês foram realizadas no solo natural, no solo

sob tratamento e na solução sobrenadante das amostras. Ocorreu a solubilização destes metais dada

a acidificação do meio o que pode ser explicado pela decomposição microbiana dos compostos

orgânicos, na interface com a atmosfera oxidante. A posterior reprecipitação destes óxidos de

metais deve-se ao aumento do pH que os torna insolúveis.

Palavras Chave: solo, neoformação, sacarose.

Mendonça & Paccola - Solubilização e neoformação de óxidos de ... -

64 Energ. Agric., Botucatu, vol. 20, n.3, 2005, p.63-75

DISSOLUTION AND RECRISTALLIZATION OF IRON, ZINC, COPPER AND

MANGANESE OF A RED LATOSOL DISTRÓFIC A PROVOKED

BY THE SUCROSE ADDITION.

SUMMARY The solubilization process, minerals dissolution and its interactions with the

phosphate adsorption/desorption processes have high importance due to the possibilities of

improvement in the process of the soil manuring in the plant crops. Many authors suggest

that the iron dissolution in the soils occurs by microbial reduction and complexation. The

purpose of this work was to investigate the existent connection between the iron liberation,

zinc, copper and manganese and the neoformation of its oxides in a Red Latosol (oxisol).

This connection was studied in soils with different crops: sugar cane, coffee, corn,

reforestation with eucalyptus and natural forest. Soils samples were collected in levels 1

and 2 of profundity, treated with sucrose 3% solution and maintained in repose. Redox

process occurred in all the treated samples. Quantitative analyses of iron, zinc, copper,

manganese were accomplished in the natural soil, in the soil under treatment and in the

liquid phase of the samples. The solubilization of these metals was occurred by microbial

decomposition of the organic compounds, in the interface with the oxidant atmosphere.

Keywords: soil, neoformation, sucrose.

1 INTRODUÇÃO

A adição de matéria orgânica em solos provoca a ativação da microbiota, aumentando a

produção de ácidos húmicos que leva ao estabelecimento de um processo redox, resultando em uma

dissolução e recristalização de seus metais, levando-os a tornarem-se disponíveis enquanto

nutrientes ou recristalizados na forma de óxidos neoformados (MENDONÇA, 1999; CARDOSO et

al.,1992; RUSSEL, 1994.

Glinski et al. (1996), examinaram as mudanças de Eh e pH em solução de solo (horizonte A

de um Mollic Gleysol) e concentrações Mn2+ e Fe2+ no equilíbrio da solução de solo com níveis

diferentes de glicose (0%, 0,5% e 1%), MnO2 (0,000%, 0,025%, 0,050% e 1,000%) ou Fe2O3 (0%,

0,025%, 0,050% e 0,100%). O grau de redução do manganês e do ferro em solo dependia

principalmente da presença e da quantidade de carbono decomposto. As relações teóricas entre

manganês e ferro solúveis em água e os valores de Eh e pH foram verificados. A quantidade de

manganês solúvel foi avaliada pelo Mn2O3/Mn2+ reduzido, e de ferro pelo Fe3(OH)8/Fe2+ reduzido.


Energ. Agric., Botucatu, vol. 20, n.3, 2005, p-63-75 65

Nealson e Myers (1992), estudaram a redução microbiana de metais por um grupo de

microorganismos redutores de Mn (IV) e Fe (III) do grupo Shewanella putrefaciens onde seus

metabolismos são descritos sob uma perspectiva ambiental. Foi sugerida também a sua habilidade

para reduzir óxidos de Mn (IV) e de Fe (III), aumentando assim a sua solubilidade.

Lovley (1992), demonstrou a existência de microorganismos que podem oxidar a matéria

orgânica para reduzir o óxido férrico e mangânico tanto em ambientes de sedimentação recentes

como antigos. Os microorganismos são do tipo fermentadores oxidadores de ácidos orgânicos,

compostos aromáticos e de hidrogênio, propondo um modelo de oxidação microbiana da matéria

orgânica acoplada à redução do Fe(III) e Mn(IV).

Skinner e Fitzpatrick (1992), escreveram sobre os processos biogênicos que envolvem os

mecanismos de oxi-redução do Fe e Mn, em solos e sedimentos, evidenciando a participação de

microorganismos e bactérias na mobilização e redeposição dos óxidos de Fe e Mn, tanto na forma

amorfa como de minerais pouco ou bem cristalizados. Destacaram, também, a fundamental

importância da presença de matéria orgânica no solo interagindo com os microorganismos para que

o processo se realize.

A liberação e a neoformação de óxidos de metais, principalmente de ferro, influência

diretamente na capacidade de adsorção e dessorção de fosfato no solo, já que este se liga a metais

formando complexos muitos estáveis e conseqüentemente provocam a indisponibilização do fosfato

(HERNANDES ; MEURER, 2000; GUILHERME et al., 2000; MENDONÇA, 2004).

Segundo estudo de Russel (1994) os metais ferro, zinco,cobre e manganês devido a suas

propriedades químicas solubilizam-se em meio ácido e tornam a recristalizar-se quando ocorre um

aumento no valor do pH.

A presente pesquisa teve o objeto de quantificar a solubilização e a posterior recristalização

dos óxidos dos metais ferro, zinco, cobre e manganês em um Latossolo Vermelho na presença de

sacarose como fonte de carbono.

2 MATERIAL E MÉTODOS

A área estudada está localizada na Região Centro-Oeste do Estado de São Paulo, no

município de Lençóis Paulista, inserido entre as seguintes coordenadas geográficas: 22°29’12’ a

22°51’07’’ de latitude S e 48°39’37’’ a 48°57’40’’ de longitude W Grw.

O LATOSSOLO VERMELHO disftrófico A moderado de textura média Lvd

(EMBRAPA, 1999) estudado foi coletado em uma área do referido município sob os seguintes

usos: culturas de cana-de-açúcar, café e milho; reflorestamento com eucalipto e vegetação natural-



cerradão tropical subcaducifólio.

As amostras de solo referentes a cada uso foram coletadas de 0 a 30cm (1) e de 30 a 50cm

(2) de profundidade em 20 diferentes pontos e posteriormente foram homogeneizadas para

constituírem uma amostra composta para cada uso, conforme Raij (1991).

Amostras de 150g de solo foram transferidas para frascos estoque. O experimento (in

vitro) para cada uso do solo e profundidade, foi tratada uma amostra em branco às quais foram

adicionados 100ml de água destilada. Seguindo o mesmo critério foram preparados frascos estoque

com três repetições, aos quais foram adicionados 100ml de uma solução de sacarose a 3%. Todos os

frascos foram tampados e conservados por 7 dias.

As análises quantitativas de ferro, zinco, cobre e manganês foram realizadas tanto no

sobrenadante quanto no solo em dois períodos, aos 21 dias (primeiro período) e aos 70 dias

(segundo período), devido à variação hidrogeniônica ocorrida no sobrenadante, Mendonça (1999).

Para as análises de Fe, Zn, Cu e Mn foram coletadas amostras da solução sobrenadante

que foram filtradas em papel de filtro e imediatamente analisadas, com 21 dias de experimento (1o

período) e com 70 dias (2o período). O equipamento utilizado foi um Espectofotômetro de Absorção

Atômica Perkin-Elmer 2380, (LOEPERT ; SUMNER, 1996).

Para a determinação dos metais, Fe, Zn, Cu e Mn nas amostras de solos, foram utilizados os

métodos analíticos adotados por Raij e Quaggio (1987 ) para micronutrientes em solos; seguindo a

rotina do laboratório de fertilidade de solos do Departamento de Recursos Naturais – Área de

Ciências de Solos/FCA/UNESP-Botucatu-SP. As amostras de solos foram secas em Estufa

Termostatizada Marconi, modelo MA-035; a 35oC por 5 horas, peneiradas em peneiras de 2mm e

armazenadas em sacos de papel.

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Observou-se uma diminuição da concentração dos íons de manganês, cobre, zinco e ferro

no sobrenadante, no segundo período, indicando que o processo redox ocorrido forçou uma

reprecipitação destes íons metálicos sobre o solo, Tabelas 1 a 4.

Tabela 1 – Íons manganês na solução sobrenadante (mg.dm-3) aos 21 e 70 dias referentes às

profundidades 1 e 2 do solo. Tratamento Primeiro Período (21 dias) Segundo Período (70 dias)

Café/Branco 1 0,52 0,3

Café/Sacarose 1 32,03 27,63



Continuação da Tabela 1



Cana/Branco 1 0,69 0,43

Cana/Sacarose1 39,16 31,33


Cana/Sacarose 2 50,26 31,4

Mata/Branco 1 10,3 55,8

Mata/Sacarose 1 84 52,73



Eucalipto/Branco 1 14,5 55

Eucalipto/Sacarose 1 119,3 60,66

Eucalipto/Branco 2 10,2 10,4


Milho/Branco 1 9,3 0,85

Milho/Sacarose 1 36 3,5


Milho/Sacarose 2 3,77 2,75

Tabela 2 – Íons cobre na solução sobrenadante (mg.dm-3) aos 21 e 70 dias referentes às

profundidades 1 e 2 do solo.

Tratamento Primeiro Período (21 dias) Segundo Período (70 dias)













Mata/Sacarose 1 0,04 0,03











Tabela 3 – Íons zinco na solução sobrenadante (mg.dm-3) aos 21 e 70 dias referentes às







Cana /Branco 1 0,02 0,01



















Tabela 4 – Íons ferro na solução sobrenadante (mg.dm-3) aos 21 e 70 dias referentes às



Café/Branco 1 20 48


Café/Branco 2 1 20

Café/Sacarose 2 1243,33 552

Cana/Branco 1 1 7

Cana/Sacarose1 2120 900

Cana/Branco 2 11 20

Cana/Sacarose 2 1180 963,33

Mata/Branco 1 20 71


Mata/Branco 2 45 33

Mata/Sacarose 2 1600 1040

Eucalipto/Branco 1 42,7 42

Eucalipto/Sacarose 1 1175 570

Eucalipto/Branco 2 13 31

Eucalipto/Sacarose 2 725 980

Milho/Branco 1 2 12

Milho/Sacarose 1 740 680

Milho/Branco 2 1 13

Milho/Sacarose 2 1295 1030

Nas amostras, com adição de sacarose a 3%, ocorreu maior disponibilização de matéria

orgânica para a microbiota do solo, o seu metabolismo tornou-se mais intenso provocando uma

maior produção de ácidos húmicos (CARDOSO et al.,1992). Com a liberação destes ácidos ocorreu

um aumento nos valos de pH (MENDONÇA, 2004), provocando a solubilização dos íons de



manganês, cobre, zinco e ferro, o que concorda com estudos de Russel (1994) quando afirma que

estes íons são solúveis em meio ácido.

No segundo período ocorreu uma diminuição da concentração destes íons metálicos na

solução sobrenadante, pois o processo redox provocado pela microbiota entra em um estado de

equilíbrio químico e seus valores de pH sofrem um aumento (CARDOSO et al., 1992;

MENDONÇA, 1996 e 2004). Concordando com os estudos de Russell (1994) que afirma que os

íons de manganês, cobre, zinco e ferro tornam-se insolúveis em meio básico constatou-se (tabelas 5

a 8) uma reprecipitação destes íons na superfície do solo na forma de óxidos neoformados.

Análise quantitativa de manganês, ferro, zinco e cobre no solo comprovou o aumento da

concentração destes íons no solo, ilustrado pelas Tabelas 5 a 8.

Tabela 5 – Íons manganês na solução sobrenadante (mg.dm-3) aos 21 e 70 dias referentes às


Tratamento Solo Natural Primeiro Período (21 dias) Segundo Período (70 dias)

Café/Branco 1 12,9 31,5 31,2

Café/Sacarose 1 -- 0,9 7,1

Café/Branco 2 11,7 30,1 31,9


Cana/Branco 1 17,3 34,6 37,2

Cana/Sacarose1 -- 4,5 8,3

Cana/Branco 2 14,5 36,3 40,6

Cana/Sacarose 2 -- 2,2 8,8

Mata/Branco 1 92,8 105,6 85,3

Mata/Sacarose 1 -- 11,7 43,4

Mata/Branco 2 27,5 61,9 59,4


Eucalipto/Branco 1 89,1 115,2 106,4

Eucalipto/Sacarose 1 -- 46,1 --


Eucalipto/Sacarose 2 -- 10,1 8,3

Milho/Branco 1 21,6 33,8 36,8

Milho/Sacarose 1 -- 19,4 14

Milho/Branco 2 12,1 29,6 29,7

Milho/Sacarose 2 -- 6,8 7,8



Tabela 6 – Íons cobre na solução sobrenadante (mg.dm-3) aos 21 e 70 dias referentes às



Café/Branco 1 2,9 4,4 4


Café/Branco 2 3,2 5,2 6


Cana/Branco 1 3,3 4,5 4,4




Mata/Branco 1 1,3 1,7 1,5







Eucalipto/Sacarose 2 -- 3 0,6

Milho/Branco 1 3,8 5,7 6,4



Milho/Sacarose 2 -- 3 1,3

Tabela 7 – Íons zinco na solução sobrenadante (mg.dm-3) aos 21 e 70 dias referentes às



Café/Branco 1 0,3 0,7 0,6


Café/Branco 2 0,8 0,7 1,2
















Eucalipto/Sacarose 2 -- 0,7 0,4





Tabela 8 – Íons ferro na solução sobrenadante (mg.dm-3) aos 21 e 70 dias referentes às



Café/Branco 1 29 226 3384

Café/Sacarose 1 -- 126 3402

Café/Branco 2 29 177 2502

Café/Sacarose 2 -- 299 4320

Cana/Branco 1 50 260 3834

Cana/Sacarose1 -- 137 3816

Cana/Branco 2 53 195 4284

Cana/Sacarose 2 -- 247 4122

Mata/Branco 1 74 296 2844

Mata/Sacarose 1 -- 231 4698

Mata/Branco 2 62 270 3564

Mata/Sacarose 2 -- 111 4788

Eucalipto/Branco 1 65 356 4086

Eucalipto/Sacarose 1 -- 372 --

Eucalipto/Branco 2 32 187 2916




Eucalipto/Sacarose 2 -- 239 3096

Milho/Branco 1 32 135 3600

Milho/Sacarose 1 -- 286 5094

Milho/Branco 2 32 185 4104

Milho/Sacarose 2 -- 216 3924

O aumento da concentração de íons ocorrido deve-se à solubilização e posterior

reprecipitação dos íons analisados devido ao processo redox ocorrido no solo dado à ação de

mudanças do pH e também à ação da microbiota, que tendo uma maior disponibilidade de matéria

orgânica (no caso a sacarose presente no tratamento sofrido pelas amostras) tornou-se mais ativa

possibilitando a dissolução e posterior reprecipitação destes nutrientes no solo. A maior atividade da

microbiota interfere diretamente na liberação de ácidos húmicos, o que justificam as alterações de

pH e conseqüentemente a solubilização e posterior reprecipitação dos íons analisados (NEALSON ;

MYERS, 1992). Deve-se observar que a liberação destes íons leva a existência de óxidos

neoformados concordando com as afirmações de Paccola (1997), onde reforça que a adição de

matéria orgânica é um aspecto que deve ser considerado na química e fertilidade dos solos e que a

neogênese de minerais, determinada fundamentalmente pela adição de produtos e pela ação

continuada de ácidos orgânicos produzidos por microrganismos é um fato incontestável. Deve-se

ainda salientar o aumento significativo dos íons de ferro neoformados que exercem um papel

importantíssimo no comportamento do fosfato do solo no que diz respeito à adsorção e dessorção

deste metal (HERNANDES; MEURER, 2000: GUILHERME et al., 2000).

4 CONCLUSÕES

A adição de matéria orgânica ao solo provoca uma variação de pH.

Com a acidificação do meio ocorre uma solubilização de manganês, ferro, zinco e cobre que

são detectados na solução sobrenadante em concentrações elevadas e são provenientes

exclusivamente do solo, já que a água destilada e a solução de sacarose a 3% são completamente

isentas destes minerais, indicando uma maior disponibilidade destes minerais.

O aumento do pH do solo provoca uma recristalização e reprecipitação de minerais, de

manganês, cobre, zinco e ferro aumentando a sua concentração no solo e diminuindo na solução

sobrenadante. Este fato indica a presença de óxidos de ferro, alumínio, manganês zinco e cobre

neoformados.



5 REFERENCIAS BIBLIOGÁFICAS

CARDOSO, E. J. B. N.; TSAI, S. M.; NEVES, M. C. P. Microbiologia do solo. Campinas:

Sociedade Brasileira de Ciências do Solo, 1992. 360 p.

EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Centro Nacional de Pesquisa de

Solos. Sistema brasileiro de classificação de solos. Rio de Janeiro, 1999. 412p.

GLINSKI, J. et al. Changes of redox an pH conditions in a flooded soil amended with glucose and

manganese oxide or iron under laboratory conditions. Zeitscheift fuer Pflanzenernah und

Bondek-unDe, Weinheim, v. 159, p. 297-304, 1996.

GUILHERME, L. R. G. et al. Adsorção de fósforo em solos de várzea do estado de Minas Gerais.

Revista Brasileira de Ciências do Solo, Campinas, v. 24, p. 27-34, 2000.

HERNÁNDEZ, J.; MEURER E. J. Disponibilidade de fósforo em seis solos do Uruguai afetada

pela variação temporal das condições de oxirredução. Revista Brasileira de Ciências do Solo,

Campinas, v. 24, p. 19-26, 2000.

LOERPERT, R.; SUMNER, M. E. Methods of solil analysis. Part 3 chemical methods. Soil Science

of America Journal, Madison., v. 88, p. 639-664, 1996.

LOVLEY, D. R. Microbial oxidation of organic matter coupled to the reduction of Fe(III) and

Mn(IV) oxides. Catena, v. 21, p. 101-114, 1992. Supplement.

MENDONÇA, C. C. T. N. Oxi-redução de minerais de ferro pela ação microbiana, com a

adição de sacarose em condições de laboratório, no latossolo vermelho escuro, coletados de

diversos tipos de culturas. 1999. 77 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia/Energia na

Agricultura) - Faculdade de Ciências Agronômicas da Universidade Estadual Paulista de Botucatu,

Botucatu.

MENDONÇA, C. C. T. N. Adsorção e dessorção de fosfato em latossolo vermelho, sob

diferentes tipos de uso com adição de sacarose..2004. 66 f. Tese (Doutorado em



Agronomia/Energia na Agricultura)-Faculdade de Ciências Agronômicas da Universidade Estadual

Paulista de Botucatu, Botucatu.

NEALSON, K. H.; MYERS, C. R. Microbial reduction of manganese and iron: new approaches to

carbon cycling, 1992. Applied and Environmetal Microbiology, Washimgton, v.58, p.433-439,

1992.

PACCOLA, A. A.. Transformações e neogênese de minerais em um latossolo vermelho escuro

por ação antrópica de cultivo e adição química. 1997. 177 f. Tese (Livre Docência em

Agronomia/Geologia Agrícola)-Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual

Paulista, Botucatu.

RAIJ, B. Fertilidade do solo e adubação. Piracicaba; Ceres, p.4, 1996.

RAIJ,B.VAN; QUAGGIO, J. A. Métodos de análise de solo para fins de fertilidade. Boletim

Técnico do Instituto Agronômico. Campinas, n.81, p.1-31, 1987.

RUSSELL, J. B. Química geral. 2. ed. São Paulo: Makron Books, 1994, 1268p.

SKINNER, H. C. W.; FITZPATRICK, R. W. Biomineralization processes of iron and manganese:

modern and ancient environments. Catena, Cremlingen – Destedt, v. 21, 432p, 1992. Supplement.

claudia ctn mendonca.pdf

Documents