Módulo I - Fertilidade do Solo certo

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Fertilidade do Solo 
 
Módulo I 
 
 
Autores: 
Dr. Marcos André Piedade Gama (Prof. Fertilidade do Solo, UFRA – ICA Belém) 
Dr. Gilson Sergio Bastos de Matos (Prof. Fertilidade do Solo, UFRA – ICA Belém) 
Gabriel Pinheiro Silva (UFRA-Belém) 
MSc. Antônio Anízio Leal Macedo Neto 
 
 
 
 
 
Belém - Pará 
 2020 
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2 
 
Sumário 
1. FERTILIDADE DO SOLO: CONSIDERAÇÕES INICIAIS ...................... 3 
1.1. DEFINIÇÃO DE SOLO ..................................................................................... 3 
1.2. FERTILIDADE DO SOLO COMO CIÊNCIA .................................................. 3 
1.3. IMPORTÂNCIA DA FERTILIDADE DO SOLO ............................................. 5 
1.4. FERTILIDADE DO SOLO, PRODUTIVIDADE, EFICIÊNCIA DE CALAGEM E 
ADUBAÇÃO .................................................................................................................... 6 
2. LEIS OU PRINCÍPIOS GERAIS DA ADUBAÇÃO..................................... 8 
2.1. FORMAS DOS ELEMENTOS NO SOLO ...................................................... 10 
3. INTRODUÇÃO ............................................................................................... 11 
4. FATORES DO SOLO .................................................................................... 11 
4.1. NATUREZA FÍSICA ....................................................................................... 11 
4.2. NATUREZA QUÍMICA .................................................................................. 13 
4.3. NATUREZA BIOLÓGICA: ............................................................................. 14 
5. INTRODUÇÃO ............................................................................................... 15 
6. SUBSTÂNCIAS TROCADORAS DE ÍONS ................................................ 17 
6.1. ARGILAS ......................................................................................................... 17 
6.2. ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS DE FE E AL ........................................................ 18 
6.3. MATÉRIA ORGÂNICA .................................................................................. 18 
7. CARGAS DO SOLO ...................................................................................... 19 
7.1. CARGAS NEGATIVAS .................................................................................. 19 
7.2. CARGAS POSITIVAS ..................................................................................... 21 
7.3. RETENÇÃO E TROCA IÔNICA .................................................................... 21 
7.4. CAPACIDADE DE TROCA CATIÔNICA (CTC) ......................................... 22 
7.5. COMPONENTES DA CTC DO SOLO ........................................................... 25 
7.6. DUPLA CAMADA DIFUSA ........................................................................... 26 
7.7. PONTO DE CARGA ZERO ............................................................................ 26 
7.8. FATORES QUE AFETAM A CTC DO SOLO ............................................... 27 
 
 
 
 
 
3 
 
 
1. FERTILIDADE DO SOLO: CONSIDERAÇÕES INICIAIS 
1.1. DEFINIÇÃO DE SOLO 
 O solo é o principal meio para o crescimento e desenvolvimento de diversas espécies 
cultivadas nas áreas agrícolas e florestais. Alguns autores definem solo como a porção superficial 
intemperizada da crosta terrestre, não consolidada, contendo matéria orgânica e organismos vivos, 
como principais diferenciais do regolito, onde os vegetais obtêm água e nutrientes, a partir das raízes 
(Raij, 1993; Raij, 2011). Outros definem solo como uma coleção de corpos naturais, constituídos por 
três fases (sólido, líquido e gasoso) tridimensionais, dinâmicos, formado por minerais e material 
orgânico, que podem ter sido modificados por interferências antrópicas (Santos et al., 2018). 
 Solo fértil e Solo Produtivo 
 Solo fértil é aquele que contém todos os nutrientes essenciais em quantidades 
adequadas e balanceadas para um bom desenvolvimento das plantas cultivadas e que apresenta ainda 
boas características físicas e biológicas, está livre de elementos tóxicos e disponibiliza boas condições 
hídrica (Lopes e Guilherme, 2007). 
O solo produtivo é um solo fértil localizado em região com quantidade de água e luz 
satisfatórias e ausência de pragas, doenças ou qualquer outro impedimento ao crescimento vegetal. 
Dessa forma, podemos observar que um solo com quantidades de elementos ideais, mas com alguma 
outra restrição (hídrica, por exemplo), não será um solo produtivo para as plantas. 
 
1.2. FERTILIDADE DO SOLO COMO CIÊNCIA 
 A fertilidade do solo como disciplina envolve uma série de condições e conceitos, 
incluindo propriedades físicas e químicas e suas interações. Além disso, fornece também o 
conhecimento necessário para entender e aplicar as interações entre nutrientes e como controlar os 
nutrientes em diferentes sistemas de produção, buscando sempre maior produtividade agrícola sem 
negligenciar a sustentabilidade. 
 Porém, existem algumas limitações no que diz respeito a fertilidade do solo, que 
podem interferir no processo de fornecimento de nutrientes do solo para as plantas, como: 
a) Tipos de solo 
O cultivo de uma determinada espécie em diferentes tipos de solos pode resultar em 
respostas de crescimento distintas, mesmo com a aplicação de doses iguais de nutrientes (Figura 1). 
4 
 
Figura 1 - Produção de matéria seca de capim jaraguá em resposta à aplicação de cinco doses de 
enxofre em Latossolo e Neossolo. 
 
Fonte: Adaptado de Casagrande & Souza (1982). 
OBSERVAÇÃO 
Os Latossolos são mais produtivos que o Neossolos, principalmente por possuírem, maior 
teor de argila e maior capacidade de armazenar água e “reter” os nutrientes aplicados. 
 
b) Material genético 
Espécies diferentes podem proporcionar produções diferentes no mesmo solo, com a mesma 
condição de fertilidade (Figura 2). 
 
Figura 2 - Número de perfilhos por planta de duas espécies de gramíneas forrageiras (Brachiaria 
brizantha e Brachiaria decumbens) adubadas com nitrogênio. 
 
Fonte: Adaptado de da Silva et al. (2009) 
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 10 20 30 40
M
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 p
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 (
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Doses de P (kg ha-1)
Latossolo
Neossolo
0
5
10
15
20
25
30
0 50 100 150 200 250
B. decumbens
B. brizantha
Doses de Nitrogênio (mg/dm³)
N
P
P
Doses de S (kg ha-1) 
5 
 
 
 
1.3. IMPORTÂNCIA DA FERTILIDADE DO SOLO 
 O investimento na construção ou recuperação da fertilidade do solo por meio do uso 
efetivo de corretivos e fertilizantes ou remineralizadores é de extrema importância nos ganhos de 
produtividade, além de contribuir com as questões ambientais, pois possibilita o melhor 
aproveitamento de áreas já desmatadas ou degradadas. Segundo Lopes e Guilherme (2007), o manejo 
efetivo da fertilidade do solo é responsável por 50 % ou mais dos aumentos de produção e 
produtividade das culturas. Para ilustrar isso é interessante observar os resultados obtidos por Farinelli 
e Lemos, 2010 (Figura 3); Jesus et al, 2012 (Figura 4); Rezende et al., 2011(Figura 5). 
 
Figura 3 - Produtividade de grãos da cultura do milho, em função de doses de nitrogênio em 
cobertura, Botucatu, SP, 2004/2005. 
 
Fonte: Adaptado de Farinelli e Lemos, 2010. 
 
Figura 4 - Volume do tronco de eucalipto em doses de N aplicado como sulfato de amônio e na dose 
de 120 kg ha-1. 
 
Fonte: adaptado de Jesus et al, 2012. 
7000
8000
9000
10000
11000
12000
0 40 80 120 160
P
ro
d
u
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d
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-1
)
Doses de N (kg ha-1)
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 50 100 150 200 250 300
Doses de N (kg ha-1)
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e 
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co
 (
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-1
)
6 
 
 
Figura 5 - Produtividade de matéria seca da Brachiaria brizantha cv. Marandu, em funçãoda 
adubação fosfatada. 
 
Fonte: adaptado de Rezende et al, 2011. 
 
1.4. FERTILIDADE DO SOLO, PRODUTIVIDADE, EFICIÊNCIA DE CALAGEM E 
ADUBAÇÃO 
A baixa fertilidade dos solos brasileiros está quase sempre relacionada a acidez do solo e 
toxidez por Al elevadas, além de alta capacidade de retenção de P, dependendo dos tipos de solos 
predominantes e da sua localização na região tropical. A tabela 1, obtido a partir de Scheid e 
Guilherme (2007) demonstra os diversos aspectos ligados à baixa fertilidade dos solos no mundo, 
com destaque para acidez elevada, e as baixas reservas de K. 
 
Tabela 1 - Áreas agrícolas (valores relativos) afetadas por adversidades em diferentes regiões 
agroclimáticas do mundo. 
 Região agroclimática 
Característica Trópico 
árido e 
semiarido 
Trópico 
subúmido 
e úmido 
Subtrópic
o árido e 
semiárido 
Subtrópico 
subúmido e 
úmido 
Temperad
o árido e 
semiárido 
Temperado 
subúmido e 
úmido 
Boreal Total 
 % 
Percentual da área total 14,4 23,5 9,4 13,8 20,1 18,0 0,8 100,
0 
Livre de adversidades 8,4 5,5 24,1 14,6 25,5 23,1 31,6 16,2 
Drenagem pobre 7,9 13,1 5,6 14,7 13,1 24,3 33,9 14,0 
Baixa CTC 11,8 8,9 3,2 0,2 0,1 0,6 0,0 4,2 
Toxidez de Al 7,2 41,5 1,1 25,3 1,1 14,3 13,9 17,2 
Acidez 29,6 25,5 13,6 25,2 9,6 39,5 38,4 24,6 
Alta capacidade de fixação de 
P 
1,2 13,0 0,0 14,3 0,0 0,3 0,0 5,2 
Aspecto vértico 16,5 2,9 4,3 5,3 0,1 0,5 0,0 4,3 
Baixa reserva de K 11,9 52,0 1,3 25,6 0,1 5,7 0,0 18,6 
Alcalino 4,1 1,0 25,3 3,8 23,9 6,7 0,0 9,5 
Salinidade 2,6 0,6 11,8 0,9 5,5 0,9 0,0 3,0 
Aspecto nátrico 3,9 0,9 7,6 3,3 14,9 1,3 0,0 5,1 
Raso ou pedregoso 13,3 7,1 15,6 14,3 9,8 5,1 9,2 10,0 
Baixa capacidade de retenção 
de umidade 
20,8 12,8 13,9 4,5 5,0 13,4 13,4 11,3 
Fonte: Adaptado de Scheid e Guilherme (2007) 
0
1,2
2,4
3,6
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
(%) de P2O5 utilizado no plantio
To
n
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1
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7 
 
A boa produtividade depende também boa fertilidade do solo, no entanto, algumas condições 
desfavoráveis ocorrem no Brasil, sendo a acidez excessiva a mais comum (Raij, 1981). Diante disso, 
medidas para a correção desse problema são postas em prática, como a calagem, que tem a função de 
neutralizar a acidez do solo. Essa pratica é importante devido ao fato dos atributos químicos do solo, 
estarem diretamente ligados à fertilidade do solo, consequentemente ao desempenho produtivo das 
culturas, como pode ser observado no trabalho de calagem para plantio de milho na Amazônia (Figura 
6) obtido por Cravo et al. (2012). 
 
Figura 6 - Produtividade (kg ha-1) de grãos de milho obtida em 2007 e 2008 em função de doses de 
calcário, em um Latossolo Amarelo textura média de Tracuateua (PA). 
 
Fonte: Adaptado de Cravo, Smyth e Brasil, 2012. 
 
No Brasil, as condições da fertilidade do solo nos estados brasileiros é geralmente baixa 
(Figura 7), decorrente principalmente de excesso de acidez e alumínio trocável. 
Figura 7 - Condições da Fertilidade dos solos brasileiros. 
 
Fonte: Embrapa, 1980. 
0
1000
2000
3000
4000
5000
0 1 2 3 4
P
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u
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a-
1
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Calcário (Mg ha-1)
200
200
8 
 
 
2. LEIS OU PRINCÍPIOS GERAIS DA ADUBAÇÃO 
A adubação tem como objetivo fornecer ou melhorar os teores de nutrientes do solo, para 
que estes sejam disponíveis e adequados ao desenvolvimento vegetal. 
As práticas de adubação são decorrentes ou seguem algumas leis ou princípios fundamentais, 
que na verdade servem mais como norteadoras de ações, como: lei da restituição, lei do mínimo, lei 
dos incrementos decrescentes, curva de resposta, porcentagem relativa. 
Lei da Restituição 
Pela lei da restituição, enunciada por Voisin (1993), todos os nutrientes exportados pela 
exploração vegetal que não retornam ao solo e aqueles perdidos no solo devem ser repostos pela 
prática da adubação. 
Do ponto de vista prático significa que a não reposição dos nutrientes proporciona a exaustão 
do solo com consequente diminuição dos rendimentos dos plantios. Na região Amazônica, por 
exemplo, vários produtores não praticam a reposição dos nutrientes exportados, o que diminui a 
fertilidade do solo ao longo do tempo. 
Lei do Mínimo 
A lei do mínimo ou lei de Liebig, foi enunciada em 1843 por Justus von Liebig, e considera 
que todo crescimento vegetal será afetado pelo nutriente que ocorre em menores proporções. Essa lei, 
no entanto, tem aplicação limitada quantos vários nutrientes estão deficientes (figura 8). 
Figura 8 - Representação esquemática da lei do mínimo (Liebig). 
 
Fonte: Adaptado de Gilmar R. Nachtigall (2014) 
Lei dos Incrementos Decrescentes – derivação da lei do mínimo 
 O aumento crescente de doses de nutrientes no solo pobre em nutrição, faz com que a 
produtividade aumente rapidamente no início, e com o posterior aumento dessas doses os ganhos de 
9 
 
produtividades são reduzidos (figura 9). Chegando à um limite de aumento da produtividade. Essa lei 
é importante pelas questões econômicas da prática de adubação. 
 
Figura 9 - Curva de resposta de algodão a nitrogênio. 
 
Fonte: Adaptado de Silva (1971) 
 
Lei da Interação – Derivação da lei do mínimo 
Essa lei considera o aspecto qualitativo da lei do mínimo, pois ela diz que cada fator de 
produção é mais eficaz quando os outros fatores estão mais perto do seu estado ótimo. Ou seja, essa 
lei indica que é errôneo estudar fatores de produção de forma isolada, pois cada fator pode influenciar 
positivamente ou negativamente nos resultados, pois eles se interagem. 
Como exemplificação dessa lei, temos as interações entre os nutrientes, as quais podem ser 
sinérgicas ou antagônicas. 
Sinérgico: Um nutriente pode ser afetado positivamente pela disponibilidade de outro fator. 
Exemplo: N x P; N x K; P x Ca; P x S; P; P x H2O do solo 
Antagônico: Um nutriente pode ser afetado negativamente pela disponibilidade de outro 
fator. 
Exemplo: Al x P; Al x Ca; P x Zn; P x Fe; S x Mo; Ca x B 
Lei do Máximo 
Raij (2011) define a lei do máximo como “curva de resposta”, onde percebe-se um forte 
aumento de produção com o incremento de um nutriente em um solo com deficiência, que atinge o 
máximo de produção com a quantidade suficiente, e tem-se a redução de produção com doses 
excessivas do nutriente. 
André Voisin (1973) enunciou a lei do máximo, da seguinte forma: 
0
100
200
300
400
500
0 20 40 60
A
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m
e
n
to
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p
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 (
kg
/h
a)
Nitrogênio Aplicado (kg/ha)
+ 67
+ 47
+ 31
+ 22
+ 98
+147
10 
 
- O excesso de um nutriente no solo reduz a eficácia de outros e, por conseguinte, pode 
diminuir o rendimento das colheitas. 
 
Figura 10 - Representação gráfica da lei do máximo, onde o decréscimo de produção ocorre com o 
excesso de nutrientes. 
 
Fonte: Raij (1981) 
 
2.1. FORMAS DOS ELEMENTOS NO SOLO 
 Reconhecer as formas em que os nutrientes ocorrem no solo, que são absorvidas e que 
estão presentes nos fertilizantes é importante principalmente nas práticas de interpretação dos 
resultados da análise de solo, recomendação de adubação e aquisição dos fertilizantes. Para isso, na 
tabela 2 estão apresentadas as principais formas em que nutrientes são absorvidos pelas plantas e que 
estão presentes nos fertilizantes. 
 
 
Tabela 2 - Principais formas dos elementos absorvidos pelas plantas e presentes nos fertilizantes. 
Elemento Forma absorvida pela planta Principais formas presentes nos fertilizantes 
N NO-3 / NH+4 N / NO-3 / NH+4 
P H2PO-4 / HPO-4 P2O5 
K K+ K2O 
Ca Ca2+ Ca / CaO 
Mg Mg2+ Mg / MgO 
S SO42- S 
B H3BO3 / (B(OH)4-) B 
Cl Cl- Cl 
Fe Fe2+ / Fe3+ / Fe-quelato Fe 
Fonte: Dechen e Nachtigall, 2007. 
 
 
 
 
11 
 
Unidade II – Fatores que afetam o desenvolvimento de plantas 
3. INTRODUÇÃO 
 Além da fertilidade, são diversos os fatores relacionados ao solo, planta, manejo e 
clima que afetam positivamente ou negativamente o desempenhovegetal. Alguns desses podem ser 
controlados, como é o caso dos fatores de manejo, porém, outros são incontroláveis, como é o caso 
dos climáticos (Meurer, 2007). 
 Ao longo do tempo vários trabalhos têm demonstrado que esses fatores contribuem ou 
limitam a produção e produtividade das culturas. Meurer (2007), a, relacionou os principais deles 
(Tabela 3). 
 
Tabela 3 - Fatores que influenciam o crescimento e desenvolvimento das plantas e seu potencial 
produtivo. 
 
Fatores climáticos Fatores de Solo Fatores de planta 
Precipitação pluvial Material de origem Espécies, cultivares 
- quantidade Estutura Fatores genéticos 
- distribuição Textura Qualidade da semente 
Temperatura do ar Profundidade Nutrição 
Umidade Relativa Declividade e topografia Eficiência da absorção 
Luz Temperatura Disponibilidade de água 
- quantidade Reação (pH) Evapotranspiração 
- intensidade Matéria orgânica Moléstias 
- duração Atividade de microrganismos - insetos 
Altitude/latitude Capacidade de troca de cátions - bactérias 
Ventos Saturação por bases - fungos 
- velocidade Sistemas de plantio - vírus 
- distribuição Sistemas de manejo Plantas invasoras 
Fonte: Adaptado de Tisdale et al (1993) In: Meurer (2007) 
 Para quem trabalha com avaliação da fertilidade do solo, além de recomendações de 
corretivos e fertilizantes, é sempre importante considerar a diversidade de fatores que envolvem o 
desempenho das plantas, o que evita erros de interpretações e análises. Alguns desses fatores serão 
abordados a seguir, com foco principal nos relacionados ao solo. 
 
4. FATORES DO SOLO 
 Os fatores de solo que influenciam no desempenho vegetal são classificados quanto à 
sua natureza em físicos, químicos e biológicos (Meurer, 2007). 
4.1. NATUREZA FÍSICA 
12 
 
 Estrutura e textura do solo se destacam como atributos físicos, e possuem estreita 
relação com atributos como densidade, espaço poroso, umidade, taxa de infiltração de água e 
erodibilidade, que podem inibir ou favorecer o crescimento vegetal, principalmente no que diz 
respeito ao crescimento radicular em solos mais compactados (Tabela 4). 
 
Tabela 4 - Comparação entre o comprimento de raízes de seis espécies de plantas crescendo em 
vasos com Latossolo, submetidos a quatro níveis de compactação. 
 
Nível de compactação Comprimento das raízes na camada compactada 
Cevada Colza Tremoço Trigo Soja 
kg cm-2 m 
0 308,7 a 439,4 a 78,2 a 228,0 a 84,6 a 
6 215,4 a 332,8 b 56,5 b 218,6 a 73,7 ab 
11 134,0 c 136,5 c 45,4 b 91,8 b 41,6 bc 
18 50,7 d 75,9 d 25,0 c 43,6 b 8,8 c 
Fonte: Adaptado de Cintra (1980) In: Meurer. (2007) 
OBSERVAÇÃO 
Na tabela acima vemos que quanto maior a compactação do solo, que pode ser ocasionado pelo excesso 
de tráfego de máquinas, menor é o crescimento das raízes das plantas (nível de compressão 18 kg cm-2). 
 
 
Outro ponto importante, é em relação à umidade do solo, pois, está relacionada diretamente 
com práticas de manejo, da irrigação e das previsões pluviométricas, e que, portanto, definem a 
seleção das culturas mais adaptadas à cada região (Figura 11 e 12). 
 
Figura 11 - Efeito dos tratamentos de lâmina de irrigação sobre o diâmetro do caule do cafeeiro 
(Coffea arabica L.) Acaiá MG-1474 
 
Fonte: Alves, et al. (2000) 
 
 
40
42
44
46
0 20 40 60 80 100
D
iâ
m
et
ro
 d
o
 C
a
u
le
 (
m
m
)
Lâmina de Irrigação (%ECA)
13 
 
Figura 12 - Efeito dos tratamentos de lâmina de irrigação sobre o diâmetro da copa do 
cafeeiro (Coffea arabica L.) Acaiá MG-1474. 
 
Fonte: Alves, et al. (2000) 
4.2. NATUREZA QUÍMICA 
 Os fatores de natureza química estão relacionados com a composição mineralógica, 
disponibilidade de nutrientes, presença de elementos tóxicos e metais pesados, teor de matéria 
orgânica, reações de sorção, precipitação, redução e oxidação, e salinidade (Meurer, 2007). 
 A composição mineralógica está intimamente relacionada com o material de origem 
dos solos, que contribuem na definição dos tipos de solos, minerais predominantes e elementos 
disponíveis às plantas, ou seja, influenciam a alta/baixa fertilidade natural. Outro importante aspecto 
advindo da composição mineralógica é a ocorrência de cargas positivas e negativas do solo, que a 
partir dos argilominerais predominantes, conferem ao solo uma maior capacidade de atração de 
cátions e ânions para sua superfície, promovendo assim maior ou menor disponibilidade de nutrientes 
às plantas. 
 Os solos brasileiros de um modo geral são ricos em óxidos de Fe e Al, associados aos 
minerais de argila, o que prejudica a disponibilidade de nutrientes no solo, pois, esses óxidos também 
produzem cargas e acabam complexando os nutrientes, atrapalhando assim a absorção pelas plantas. 
 A matéria orgânica do solo, tem fundamental importância na influência sobre o 
desempenho das plantas, pois confere diversas funções benéficas ao solo, além de ser fonte de 
nutrientes como nitrogênio, enxofre e boro (Raij, 2011), bem como contribuindo no aumento da 
capacidade de troca de cátions (CTC) do solo (Tabela 5), o que é importante em solos da região 
tropical. 
150
160
170
180
190
0 20 40 60 80 100
D
iâ
m
et
ro
 d
a
 C
o
p
a
 (
m
m
)
Lâmina de Irrigação (%ECA)
14 
 
Tabela 5 - Capacidade de troca de cátions (CTC) total da matéria orgânica e fração da CTC devida à 
matéria orgânica de amostras superficiais de alguns Argissolos e Latossolos do estado de São 
Paulo. 
Solo Teor no solo 
 
CTC 
Argila MO Total MO Devido a MO 
 
g kg-1 
 
cmolc kg-1 % 
Argissolo 50 7,8 
 
3,2 2,2 69 
Argissolo 60 6 
 
3,3 2,1 64 
Argissolo 120 25,2 
 
10 8,2 82 
Argissolo 190 24 
 
7,4 6 81 
Argissolo 130 14 
 
3,7 2,7 73 
Latossolo 640 45,1 
 
24,4 15 61 
Latossolo 560 44,6 
 
35,8 32,2 90 
Latossolo 590 45,1 
 
28,9 16,1 56 
Latossolo 240 12,1 
 
3,9 2,9 74 
Fonte: Adaptado de Raij (1969) In: Novais et al. (2007) 
 
4.3. NATUREZA BIOLÓGICA: 
Os fatores de natureza biológica sobre o crescimento vegetal, está intimamente relacionado 
com a atividade dos microrganismos do solo (Meurer, 2007) e com os compostos orgânicos presentes 
no solo. 
A interação entre microrganismos e plantas, por exemplo, são benéficas em casos como das 
bactérias do gênero Bradyrhizobium em simbiose com as plantas leguminosas, facilitando a fixação 
de N2 atmosférico (Rufini et al. 2014). Ou ainda com fungos micorrízicos que que podem contribuir 
na solubilidade de fontes fosfatadas pouco solúveis. 
Abaixo vemos a resposta de batata ao uso de microorganismos promotores de crescimento 
de plantas (MPCPs) (Figura 13), como fator importante que, aliado por exemplo a “remineralizarão 
do solo”, pode favorecer a produtividade dos vegetais. 
Figura 13 - Representação da qualidade da batata e crescimento do sistema radicular em planta 
controle - sem inoculação de (MPCPs) e com diferentes tipos de bactérias (MPCP). 
 
Fonte: NAQQASH, et al. (2016) 
15 
 
Unidade III – Fração coloidal do solo 
 
5. INTRODUÇÃO 
 O solo como organismo vivo, é parte ou meio de incontáveis reações e interações, que 
ocorrem em minúsculas partículas, os chamados colóides do solo, que podem ser inorgânicos 
(minerais de argila) e orgânicos (húmus). Nessas partículas ocorrem as reações químicas, físico-
químicas e microbiológicas importantes aos estudos de solos e que conferem maior área superficial 
reativa (Brady e Weil, 2009). 
 
Composição do Solo: 
 Um solo em condições físicas ótimas pode dividida em três fases: 50 % de espaço 
poroso, ocupados por partes iguais de ar e de água, 45-48 % de sólidos minerais e 2-5 % de matéria 
orgânica (Novais e Mello, 2007), conforme Figura 14. 
 
 
Figura 14 - Composição volumétrica média de um solo com boa estrutura. 
 
Fonte: Adaptado de Novais e Mello, 2007 
 
Fase Sólida e Sistema Coloidal 
 A fase sólida do solo é constituída por agregados, que são formados de partículas 
unitárias, que são cimentadas entre sí por matéria orgânica(MO), óxidos de Fe e Al, sílica etc). As 
partículas são classificadas em diferentes frações granulométricas, conforme figura 15 abaixo. 
 
16 
 
Figura 15 - Frações granulométricas importantes da fase sólida do solo. 
 
 
Fonte: Lepsch (2010) 
 
Em termos práticos conhecer as frações predominantes da fase sólida é importante na 
definição da textura do solo. E com isso é possível determinar se um solo é argiloso, arenoso, ou 
mesmo de textura média, que por consequência afetam, entre outras coisas, a disponibilidade de 
nutrientes, as reações que ocorrem no solo, a época e forma de aplicação de fertilizantes. 
 Um sistema coloidal é uma associação heterogênea com no mínimo duas fases 
diferentes, constituída por uma fase com material finamente subdividido, denominado fase dispersa, 
misturado a outra fase contínua, denominado meio de dispersão. A fase mais fina é composta por 
colóides, que são partículas minerais (argila) ou orgânica (húmus) representando a fase dispersa, e a 
solução do solo, é meio de dispersão. 
 Para ser considerado um colóide, o material (mineral ou orgânico) deve possuir as 
seguintes características: 
a) Grande superfície específica. A superfície específica refere-se à área pela unidade de peso do 
material considerado (solo como um todo, fração argila apenas, matéria orgânica, etc.) e é 
expressa em m2 g-1. Partículas coloidais devem possuir dimensões entre 1 a 1000 nanômetros 
(1 nm = 10-9 m), que unidas são capazes de formar uma grande superfície específica (figura 
16). Existem variações entre solos quanto às suas superfícies específicas, devido alguns 
fatores responsáveis, como, textura, tipos de minerais de argila e teor de matéria orgânica. 
b) Cargas elétricas. As partículas coloidais do solo, são eletronegativas em maior expressão, 
embora possam, também, conter cargas positivas. Essas cargas elétricas proporcionam a 
atração de íons de cargas opostas, retendo-os no solo. Isso na manutenção da disponibilidade 
de nutrientes no solos, evitando maiores perdas.. Em geral quanto maior a superfície específica 
maior é a densidade de cargas do material. 
17 
 
c) Cinética. Como as partículas estão em um meio dispersante, ou seja, em meio líquido 
geralmente, as mesmas apresentam movimentos. Esse movimento é denominado de 
movimento browniano, e possui características de movimento brusco, irregular e em zigue-
zague, isso ocorre devido à energia cinética presente nas partículas (Novais e Mello, 2007). 
 
Figura 16 - Segmentação do cubo aumentando a área superficial. 
 
Fonte: Adaptado de Brady e Weil (2009) 
 
 
6. SUBSTÂNCIAS TROCADORAS DE ÍONS 
6.1. ARGILAS 
 Dentre os colóides do solo, as argilas são as mais representativas, conferindo ao solo 
características determinantes, tanto de natureza física como química. A fração argila atinge tamanho 
máximo de 0,02 mm, e são classificadas como silicatadas e não silicatadas (amorfas), de acordo com 
a composição e arranjo das unidades cristalográficas. 
As silicatadas em função do arranjo do arranjo das unidades cristalográficas compostas por 
lâminas de tetraedro e octaedros, são divididas em (Figura 17): 
a) Argilas do tipo 1:1 - formadas a partir de uma unidade cristalográfica composta por uma 
camada de tetraedro de sílica e uma de octaedro de alumina. As unidades cristalográficas 
nessas argilas são ligadas com rigidez por pontes de hidrogênio, o que não permite expansão 
ou contração. 
Um mineral importante desse tipo argila é a caulinita, que ocorre em grande parte dos solos 
da região amazônica. São minerais com área de superfície específica baixa e que conferem aos solos 
uma baixa capacidade de retenção de cátion. 
b) Argilas do tipo 2:1 - formadas a partir de uma unidade cristalográfica composta por duas 
camadas de tetraedro de sílica e uma de octaedro de alumina). As unidades cristalográficas 
nessas argilas são ligadas com H2O + íons (ex.: K
+), o que permite expansão ou contração. 
São minerais com alta superfície específica, e os mais importantes desse tipo argila são a 
18 
 
montmorilonita, ilita e vermiculita, que ocorrem em grande parte dos solos de regiões 
temperadas. 
Nos solos de regiões temperadas, as argilas silicatadas são mais comuns, pois esses, 
geralmente, ainda não foram sujeitos a estádios avançados de intemperismo (Novais e Mello, 2007). 
 
Figura 17 - Representação esquemática de argilominerias do tipo 1:1 e 2:1, respectivamente. 
 
 
Fonte: Adaptado de Novais e Mello (2007) 
 
 
6.2. ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS DE FE E AL 
 Esse material coloidal, também constituinte da fração argila, é predominante em solos 
de regiões tropicais altamente intemperizados, como é o caso da Amazônia. A este grupo (argilas 
amorfas) pertencem os minerais como a hematita (Fe2O3), goetita (Fe2O3.H2O) e a gibsita 
(Al3O3.3H2O). Esses materiais possuem baixa capacidade de adsorção de cátions e elevada 
capacidade de adsorção de ânions, o que prejudica a disponibilidade de fosfato para as plantas. 
 
6.3. MATÉRIA ORGÂNICA 
 Além dos colóides inorgânicos, existem também os orgânicos, os quais exercem papel 
fundamental nas características físicas e químicas do solo. A formação da matéria orgânica ocorre 
através da decomposição química e biológica dos materiais orgânicos adicionados ao solo, e com essa 
decomposição tem-se o produto final, húmus, que apresenta coloração escura e uma alta quantidade 
de cargas negativas devido a sua composição de grupos fenólicos e carboxílicos. Vale lembrar que a 
matéria orgânica possui superfície específica maior que a maioria das argilas silicatadas, como mostra 
a tabela 6. 
Tabela 6 - Superfície específica de constituintes coloidais do solo. 
 
Constituinte da fração argila Superfície específica m2 g-1 
19 
 
Gibbsita 1-2,5 
Anatásio 10 
Caulinita 10-30 
Goethita 30 
Mica hidratada 100-200 
Clorita 100-175 
Óxidos de ferro 100-400 
Sílica amorfa 100-600 
Sílica-alumina amorfa 200-500 
Vermiculita 300-500 
Alofana 400-700 
Montmorilonita 700-800 
Matéria orgânica ± 700 
Fonte: Adaptado de Novais et al, 2007 
 
Fatos Importantes quanto a superfície específica (SE), fração argila e matéria orgânica 
do solo 
 Textura ou granulometria – (argila, silte, areia) – quanto mais argila, maior a SE; 
 Tipos de minerais de argila – (argila 1:1 ou 2:1) - quanto mais argila 2:1, maior a SE; 
 Em geral, solos de regiões temperadas (predomínio de argila 2:1 e outras silicatadas) 
têm maior SE que solos da região tropical (predomínio dos óxido-hidróxidos de Fe e 
Al; 
 Matéria orgânica (MO) – (agente cimentante) - quanto mais MO, maior a SE. 
 
7. CARGAS DO SOLO 
7.1. CARGAS NEGATIVAS 
 A predominância de cargas negativas sobre cargas positivas ocorre geralmente em 
solos onde há concentração de argilas silicatadas, ou seja, em solos pouco intemperizados das regiões 
temperadas. Nos solos de regiões tropicais, mais intemperizados, a quantidade de cargas negativas 
tende a ser mais baixa, com casos até de predomínio de cargas positivas. Por isso, nessas condições, 
a matéria orgânica atua como principal “fornecedora” de cargas negativas nos solos tropicais. 
 As cargas eletronegativas do solo possuem diferentes origens: 
 
a) Dissociação de grupos OH nas arestas das argilas silicatadas 
 A fragmentação das unidades cristalográficas das argilas silicatadas, pode dissociar os 
grupos OH das terminações tetraedrais ou octaedrais, gerando uma carga negativa (figura 18). 
 
20 
 
Figura 18 - Formação de carga negativa, com a dissociação do grupo OH das 
argilas silicatadas. 
 
Fonte: Adaptado de Novais et al, 2007 
 
b) Substituição Isomórfica 
 Na formação das argilas do tipo 2:1, algumas substituições podem acontecer. Como é 
o caso da substituição do Si dos tetraedros por Al, bem como o Al dos octaedros por Mg ou por outros 
cátions de valência menor que a do Al3+ (figura 19). A substituição do Si4+, que se encontrava,inicialmente, neutralizando quatro cargas negativas, pelo Al+3, irá condicionar a sobra de uma carga 
negativa. Da mesma forma ocorre com o octaedro, pois, com a substituição do Al3+ por um 
cátion divalente, como o Mg2+, proporcionará sobra de uma carga negativa. (Novais e Mello, 2007) 
Figura 19 - Representação esquemática da substituição isomórfica. 
 
Fonte: Adaptado de Raij (2011) 
 
 
c) Matéria orgânica 
 Neste caso, as cargas negativas são originadas a partir da dissociação dos grupos 
carboxílicos e fenólicos, como mostra as equações químicas (figura 20). Entretanto, essas cargas 
negativas são mais abundantes quanto maior for o pH do meio, denominada cargas dependentes do 
pH do solo. Os grupos carboxílicos contribuem com maior proporção de cargas negativas 
 
21 
 
Figura 20 - Equação química demonstrando a dissociação dos grupos carboxílicos e 
fenólicos 
 
Fonte: Adaptado de Novais et al, 2007 
 
7.2. CARGAS POSITIVAS 
 As cargas eletropositivas do solo possuem origem nos óxidos e hidróxidos de Fe e Al, 
preferencialmente. Em condições de maior acidez maior a proporção dessas cargas positivas, 
dificultando, por exemplo, a capacidade do solo em reter nutrientes catiônicos. Daí a importância de 
práticas corretivas de acidez do solo. A formação das cargas do solo é demonstrada na figura 21 
abaixo: 
Figura 21 - Formação de cargas positivas e negativas em hidróxido de Al com a 
redução e aumento do pH, respectivamente. 
 
Fonte: Adaptado de Novais et al, 2007 
7.3. RETENÇÃO E TROCA IÔNICA 
 Em decorrência das cargas que são geradas nos colóides do solo (argila, húmus, óxidos 
e hidróxidos), positivas e negativas, ocorre a atração de íons de cargas contrárias àqueles presentes 
na sua superfície, ocasionando assim a retenção dos mesmos (figura 22). 
 Esses íons retidos nos colóides podem ser trocados por outros íons de mesma carga da 
solução do solo. Essa reação no solo de troca de íons de mesma carga é chamada de troca iônica 
(figura 23), que pode ser troca de íons aniônicos e troca de íons catiônicos. 
 Os íons envolvidos neste processo de retenção, ligam-se por eletrovalência às 
partículas coloidais do solo. Os cátions mais envolvidos quantitativamente nesse processo são: Ca2+, 
22 
 
Mg2+, Al3+, H+, K+, Na+ e NH4+. O Ca2+ comumente é muito abundante em alguns solos, enquanto 
que em solos tropicais o Al3+ é o mais abundante (Novais e Mello, 2007). 
 
Figura 22- Superfície solida carregadas eletronegativamente e os cátions nelas 
adsorvidos. 
 
Fonte: Raij, 2011 
 
Figura 23 - Processo de troca catiônica (a) e aniônica (b). 
 
Fonte: Novais et al. 2007 
 
7.4. CAPACIDADE DE TROCA CATIÔNICA (CTC) 
 A CTC é a capacidade que o solo possui para realizar a retenção e liberação de cátions 
para a solução do solo, que, portanto, também pode regular a disponibilidade de nutrientes às plantas. 
 Existem dois tipos de CTC, a diferenciação é determinada pelas cargas quantificadas 
no meio de troca ou meio “sortivo”. São a CTCefetiva e a CTC total ou a pH 7 (Novais e Mello, 2007; 
Raij, 2011). 
23 
 
a) CTC efetiva ou real. 
É determinada no pH que se encontra o solo, no qual são obtidas as cargas permanentes + as 
cargas dependentes que não estão bloqueadas por H+. Pode ser obtida indiretamente pela soma a 
seguir: 
 CTCefetiva = Ca + Mg + K + Na + Al 
 Ou 
 CTCefetiva = SB + Al 
 
Os cátions trocáveis, representados pela soma de bases (SB), são determinados a partir de 
uma solução não tamponada, como por exemplo com KCl 1 mol L-1. 
 
b) CTC a pH 7 ou CTC potencial. 
É determinada a partir do uso de uma solução tamponada a pH 7, permitindo a neutralização 
total dos íons H ligados covalentemente às cargas dependentes, quantificando, portanto, a CTC 
permanente + CTC dependente de pH. Pode ser obtida indiretamente através da soma: 
 CTCpH7 = SB + (Al3+ + Ho) 
 
Na qual: SB = Ca + Mg + K + Na 
 (Al3+ + Ho) = acidez potencial 
 
As bases trocáveis que dão origem a SB são determinadas conforme citado para CTCefetiva; 
E a acidez potencial é determinada em laboratório com uso de solução tamponada a pH 7, geralmente 
utilizando o acetado de Ca, como método padrão. 
A representação gráfica dos componentes da CTC está representada na figura 24, na qual é 
possível se observar que solo, de maneira geral, é um reservatório de cátions que em condição natural 
(pH atual), possui uma pequena quantidade de sítios de trocas (CTC efetiva), principalmente em solos 
ácidos e intemperizados. Com o aumento do pH os cátions H que estavam ocupando os sítios, 
começam a se dissociar e a oferta de cargas negativas aumenta, tendo uma elevação máxima com pH 
= 7,0, tendo como resposta a CTC potencial, que varia de acordo com o mineral predominante (tabela 
7). 
24 
 
Figura 24 - Representação esquemática dos componentes da CTC do solo 
 
Fonte: Raij, 1981 
 
 A unidade da CTC é o cmolc dm
-3, que significa a quantidade de matéria medida em 
mol por unidade de volume de solo. 
 Alguns princípios básicos que caracterizam a CTC (Novais e Mello (2007). 
a) O fenômeno de troca é reversível. Os cátions adsorvidos podem ser deslocados por 
outros, e, assim, sucessivamente; 
b) O fenômeno de troca é uma reação estequiométrica. Portanto um molc de um cátion 
é trocado (substituído) por um molc de outro cátion; 
c) É um processo rápido. Na determinação da CTC o tempo de agitação do solo e 
solução varia de 5 a 15 min. 
 
Tabela 7 - Capacidade de troca catiônica, a pH 7,0, de alguns constituintes do solo. 
Material CTC 
 
cmolc kg-1 
Matéria orgânica 
 
150-400 
Vermiculita 
 
100-150 
Montomorilonita 
 
80-120 
Ilita 
 
20-50 
Clorita 
 
14-40 
Halosita.4H2O 
 
40-50 
Halosita.2H2O 
 
50-10 
Caulinita 
 
3-15 
Óxidos de Fe e Al 4-10 
Fonte: Adaptado de Wutke e Camargo (1975). Fassbender (1978) In: Novais et al, 2007. 
 
 
 
25 
 
7.5. COMPONENTES DA CTC DO SOLO 
 A partir da determinação da CTC do solo, é possível identificar diversos parâmetros 
que auxiliam na interpretação de análise de solo e recomendação de corretivos e fertilizantes, como 
a saturação por bases (V) e a saturação por alumínio (m) do solo essas características variam de acordo 
com solos, região, mineralogia do solo. Um exemplo trabalho que classifica esses parâmetros pode 
ser observado no trabalho de Alvarez et al. (1999) para o Estado de Minas Gerais, no Brasil (tabela 
8). 
 
 Tabela 8 - Características relacionadas a CTC do solo do estado de Minas Gerais. 
Características Classe 
Muito Baixa Baixa Média Alta Muito 
alta 
SB cmolc dm-3 ≤ 0,60 0,61 - 1,80 1,81 - 3,60 3,61 - 6,00 > 6,00 
Al3+ cmolc dm-3 ≤ 0,20 0,21 - 0,50 0,51 - 1,00 1,01 - 2,00 > 2,00 
CTCefetiva cmolc dm-3 ≤ 0,80 0,81 - 2,30 2,31 - 4,60 4,61 - 8,00 > 8,00 
H + Al cmolc dm-3 ≤ 1,0 1,01 - 2,50 2,51 - 5,00 5,01 - 9,00 > 9,00 
CTCpH7 cmolc dm-3 ≤ 1,60 1,61 - 4,30 4,31 - 8,60 8,61 - 15,0 > 15,0 
V % ≤ 20,0 20,1 - 40,0 40,1 - 60,0 60,1 - 80,0 > 80,0 
m % ≤ 15,0 15,1 - 30,0 30,1 - 50,0 50,1 -75,0 > 75,0 
Fonte: Adaptado de Alvarez et al, 1999 
 
a) Soma de Bases (SB) 
É a soma de Ca2+, Mg2+, K+ e quando disponíveis mais Na+ e NH4+ 
 
b) Saturação por bases (V %) 
É a participação das bases em termos de % dentro da CTC total do solo. Para cálculo dessa 
característica utiliza-se a fórmula: 
 𝑉 =
 𝑆𝐵 𝑥 100
𝐶𝑇𝐶 𝑝𝐻 7,0
 
Solos com valor de V% superior ou igual a 50% são considerados solos eutróficos, e quando 
inferiores a 50 % são considerados solos distróficos. 
 
c) Acidez trocável (Al3+) 
Representa o Al3+ trocável no solo, e outros cátions de hidrolise ácida, Mn2+, Fe2+ e Fe3+ 
mais o H+ que faz parte da CTC efetiva com menor participação. É considerado como acidez trocável, 
pois, em solução, por hidrólise, geram acidez, como mostra a equação simplificada a seguir: 
𝐴𝑙3+ + 3𝐻2𝑂 ↔ 𝐴𝑙[𝑂𝐻]3 + 3𝐻
+ 
 
26 
 
d) Acidez potencial 
Essa acidez inclui H + Al (H+ trocável,H de ligações covalentes, Al3+ trocável e outras 
formas de Al). 
 
e) Saturação por alumínio (m %) 
É a percentagem de Al trocável (Al3+) na CTC efetiva do solo. É calculado através da 
expressão: 
 𝑚 = 
𝐴𝑙3+
𝐶𝑇𝐶𝑒𝑓𝑒𝑡𝑖𝑣𝑎
𝑥 100 
 
7.6. DUPLA CAMADA DIFUSA 
 A dupla camada difusa, é a forma pela qual ocorre a distribuição dos íons na solução 
do solo, em relação a uma superfície coloidal (argila e MO) eletrostaticamente carregada. Devido as 
características dos íons presentes na solução, esses podem ser mais facilmente atraídos pela superfície 
coloidal carregada (figura 25). Três fatores condicionam a maior ou menor atração aos colóides, 
valência e raio iônico hidratado dos cátions, além das concentrações desses íons. Em geral, maior 
valência e menor o raio iônico hidratado possibilitam maior atração do íon pela superfície coloidal. 
 
Figura 25 - Distribuição de íons a partir da superfície de colóide eletronegativo. 
 
Fonte: Mitchell (1976) In: Novais et al, 2007 
 
7.7. PONTO DE CARGA ZERO 
 Ponto de carga zero (PCZ) é o valor de pH do meio em que as quantidades de cargas 
positivas e negativas são iguais. Quando o pH do solo está abaixo do pH onde ocorre o PCZ a 
predominância de cargas no colóide é positiva; quando o pH do solo está acima do pH onde ocorre o 
PCZ a predominância de cargas é negativa. Como os solos em geral apresentam heterogeneidade nos 
27 
 
tipos de colóides, o PCZ dos solos pode variar muito, até mesmo no mesmo solo, a PCZ pode ser 
diferente em função das profundidades (figura 26), o que implica na escolha de práticas, como a 
calagem e gessagem. Entre os fatores que influenciam o PCZ estão mineralogia e matéria orgânica. 
 
Figura 26 - Representação da PCZ de um Latossolo Roxo ácrico em dois horizontes (Ap e B2). 
 
Fonte: Raij (2011) 
7.8. FATORES QUE AFETAM A CTC DO SOLO 
A CTC do solo é influenciada, como já observado anteriormente, pela valência do íons, pelo 
raio iônico hidratado e pela concentração desses íons na solução do solo. Além disso, outros fatores 
podem afetar a CTC, como: 
Matéria orgânica 
Como já enfatizado, a matéria orgânica influencia no desenvolvimento de cargas negativas 
do solo, portanto, afeta diretamente a CTC do solo. Em função disso, o manejo da matéria orgânica, 
principalmente em solos tropicas, onde há predomínio de óxidos e hidróxidos de Fe e Al, é prática 
importante na capacidade do solo em reter nutrientes importantes às plantas. 
Sistema de plantio 
O sistema de plantio influencia a CTC porque tem relação com o conteúdo de matéria 
orgânica (MO) do solo. No Brasil são dois os principais sistemas: plantio direto e plantio 
convencional. No plantio direto não há revolvimento de camadas do solo, há preservação da palhada 
sobre o solo e há a rotação de culturas, proporcionando conservação ou aumento da MO. No plantio 
convencional predomina o revolvimento e exposição do solo. O trabalho de Rheinheimer et al., 1998 
mostra a superioridade de carbono orgânico no sistema plantio direto quando comparado com plantio 
convencional (tabela 9). 
 
28 
 
Tabela 9 - Carbono orgânico do solo, em quatro profundidades comparado em 
campo nativo (CN), sistema plantio direto (SPD) e sistema de cultivo 
convencional (SCC). 
Manejo/uso Carbono orgânico 
Total Fúlvicos Húmicos Huminas 
 
g kg-1 
0-5 cm 
CN 9,81 a 3,52 aA 1,16 aA 5,13 aA 
SPD 8,95 b 2,83 bA 0,99 aA 5,13 aA 
SCC 7,17 c 1,91 cA 0,36 bB 4,90 aA 
 
5-10 cm 
CN 7,98 a 1,88 aB 1,00 aA 5,10 aA 
SPD 7,71 ab 1,82 aB 0,99 aA 4,90 aA 
SCC 7,21 b 1,85 aA 0,56 bB 4,80 aA 
 
10-20 cm 
CN 6,19 a 1,29 aC 1,05 aA 3,85 aB 
SPD 4,70 b 0,78 bC 0,92 abA 3,00 bB 
SCC 6,10 a 1,35 aB 0,75 bAB 4,00 aB 
 
20-40 cm 
CN 5,52 a 1,08 aC 0,88 aA 3,56 aC 
SPD 3,84 b 0,28 bD 0,96 aA 2,60 bC 
SCC 5,07 a 0,78 aC 0,94 aA 3,35 aC 
Fonte: adaptado de Rheinheimer et al., 1998 
 
Classe e textura do solo 
A classe de solo influencia diretamente na CTC do solo em função do tipo de minerais 
predominantes. Solos com predominância de minerais do tipo 2:1 possuem maior CTC. Solos com 
predominância de minerais 1:1 e óxidos de Fe e Al apresentam CTC reduzida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
29 
 
 
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