Anotações de aula Química e Fertilidade do Solo

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Notas de Aula Química e Fertilidade do Solo 
Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
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NOTAS DE AULA 
QUÍMICA E FERTILIDADE DO SOLO 
 
 
Maria Eugenia Ortiz Escobar1 
 
INTRODUÇÃO 
O sistema solo está constantemente em atividade química, onde inúmeras reações se 
processam ao mesmo tempo dentro de cada uma de suas fases (sólida, líquida e 
gasosa), entre elas e delas com o ambiente. 
O solo, como sistema trifásico, com diferentes constituintes na fase sólida, apresenta 
um grande número de propriedades químicas próprias, sendo aqui tratadas as mais 
importantes. Assim, este trabalho pretende servir de guia para o estudante de 
agronomia/zootecnia no estudo das propriedades do solo da disciplina Química e 
Fertilidade. Aqui serão relatadas, as propriedades mais importantes visando uma 
melhor compreensão das propriedades químicas com fins agrícolas. 
 
Primeiro, será apresentada uma revisão sobre o surgimento da agricultura e como ela 
tem evoluído. Igualmente são apresentados alguns conceitos básicos de fertilidade do 
solo, tudo com o intuito de demonstrar a importância da química do solo na agricultura 
e como ela serve para fazer uma avaliação dos solos para fins agrícolas. Com relação 
à parte de aulas práticas, são dadas as bases para realizar a avaliação da fertilidade 
do solo, apresentando metodologias para a determinação de alguns elementos e a 
forma de interpretação de resultados. 
Histórico: 
O período de desenvolvimento da espécie humana, durante o qual o homem iniciou o 
cultivo de plantas, marca o nascimento da agricultura. 
A época exata não é conhecida, mas certamente foi há milhares de anos antes de 
Cristo. Até então, o homem tinha hábitos nômades e vivia quase que exclusivamente 
da caça e colheita para obtenção de seus alimentos. Com o passar do tempo, fica 
mais dependente da terra em que vivia, desenvolvendo a habilidade de produzir, ou 
seja: SURGE A AGRICULTURA. 
A agricultura, junto com a fabricação de ferramentas, é uma das atividades 
antropogênicas que permitiram que o homem se convertesse em uma espécie 
dominante. 
Antes que a humanidade tivesse capacidade de satisfazer suas necessidades 
alimentícias de uma maneira mais fácil, utilizava a maior parte do tempo buscando o 
sustento diário, o que impedia o avanço da civilização na forma de arte, ciência, 
tecnologia e desenvolvimento de sistemas políticos e sociais. 
 
 
1 Eng. Agr., Dra., Professora Adjunta do Departamento Ciências do Solo/CCA/UFC. 
 
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Evolução histórica da ciência agronômica 
É considerada por muito tempo como: 
• Uma prática milenar. Suas mudanças se deram no início através da 
observação da natureza. 
• Filósofos gregos e romanos compilaram resultados de longos anos de 
experiência agrícola prática (papel do adubo, rotação de cultura e plantas de 
cobertura, pousio, plantas melhoradas do solo), assim: 
 
Lucius Columella: 
Desenvolveu método empírico de observação do estado e estrutura do solo 
(este deveria colar ligeiramente nos dedos quando pressionado e não espedaçar-se). 
Método de encher um buraco com solo (terra gorda enche logo). 
Aristóteles: 
 
 É quem fala pela primeira vez sobre nutrição vegetal. Para isso, propõe que a 
natureza era composta por 4 elementos fundamentais (água, ar, fogo e terra - “Teoria 
dos Quatro Elementos de Empédocles”) dos quais, através de combinações e 
transmutações derivariam as demais substâncias. 
Segundo ele, os elementos que formam cada substância são partículas da mesma 
substância que se unem formando um todo (“Teoria de Anaxágoras”). Assim, 
Aristóteles supunha que a “matéria orgânica das plantas resultava da soma destas 
partículas infinitamente pequenas e pré-formadas que, uma vez absorvidas pelas 
raízes, se depositariam, sem se modificar, nos tecidos e órgãos da planta.”. 
Philippus Paracelsus - Século XIV: 
Para ele o mundo material era uma mistura de 3 princípios ou elementos: o enxofre 
(combustão), o mercúrio (fluidez), e o sal (solubilidade). 
Foi quem aperfeiçoou a teoria aristotélica da nutrição animal e vegetal (ambos 
necessitavam alimentos orgânicos ou combustíveis (S), água (Mg) e minerais (sal). 
Os vegetais os receberiam do solo e da chuva em proporções que deveriam ser 
equilibradas. Antecipação rudimentar da lei do ‘mínimo’, enunciada 3 séculos mais 
tarde. 
Albrecht D. Thaer -Século XVIII: 
 
Enuncia a teoria do húmus, indicando que tem poder fertilizante pelos benefícios da 
matéria orgânica (MO - restos vegetais e animais). 
É considerada uma filosofia vitalista:“O húmus é produto da vida e também uma condição 
de vida”, e vê os fenômenos vitais para além de fenômenos físico-químicos. 
 
A doutrina de Aristóteles predominou durante dois mil anos e foi “aperfeiçoada” com a 
teoria do húmus. A partir do século XVI, começa a ser questionada. 
 
No século XIX – Surge uma polêmica entre Mulder e Liebig. O primeiro ressalta os 
efeitos da MO na fertilidade do solo. Ele considerava as práticas agrícolas tradicionais 
buscando explicar cientificamente os fenômenos observados pelos camponeses. Já 
Liebig nega os benefícios da MO para as culturas, desprezando os conhecimentos 
empíricos tradicionais. É ele quem propõe a Lei do mínimo, considerava que os 
 
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fertilizantes orgânicos eram irrelevantes, e que o rendimento das culturas dependia do 
aumento ou diminuição das substâncias minerais (nutrientes) em maior ou menor 
proporção, que bastaria repor os nutrientes exportados através das colheitas para manter 
a fertilidade do solo. 
Essa teoria trouxe várias implicações, pois possibilitou o abandono do pousio, da rotação 
de culturas e do seu consórcio com animais. 
Surge o interesse da indústria de fertilizantes no final do século XIX, considerando que a 
química (fertilizantes) seria a solução aos problemas encontrados no solo, sendo uma 
visão muito simplista, pois não considera a ação dos múltiplos elementos que interagem 
no solo. 
É no século XIX que se falam das propriedades físicas do solo, e entre 1860 e 1870 
que se fala da biologia e microbiologia do solo, identificando-se em definitivo a ação 
das bactérias em vários fenômenos (principalmente na decomposição da MO, 
liberação de nutrientes). 
Pasteur: 
No final do século XIX descobre alguns métodos de conservação de alimentos, 
descrevendo a fermentação e demonstrando que o solo não é algo inerte mas 
apresenta vida microbacteriana intensa; e que o processo de nitrificação é um 
processo bacteriológico. 
 
Winogradsky (1891): 
Explica definitivamente o processo de nitrificação. A partir daí, muda-se o conceito de solo 
(substrato vivo) e de fertilidade (condição do solo em relação à interação entre as 
partículas componentes, ao volume e estado da MO, à população de microorganismos - 
solução do solo). 
Considera-se agora que tanto na agricultura e no solo atuam simultaneamente fenômenos 
físicos, químicos e biológicos em equilíbrio dinâmico. 
É no início do século XIX que surgem uma série de trabalhos sobre a nutrição de 
plantas, dando origem à ciência da agronomia. Historicamente, a química foi uma das 
áreas mais ligadas à ciência agronômica. Agora a agronomia nasce como a ciência que 
estuda o controle tecnológico dos fatores de produção na agricultura. Seu objeto são as 
relações solo-plantas-clima-grupos humanos (agroecossistemas). 
No século XX, são apresentados inúmeros progressos tecnológicos nos processos de 
produção agrícola: 
 
– as técnicas de atrelagem e nutrição animal evoluem (aumenta a produtividade 
do trabalho), 
 
– o surgimento da moto-mecanização (aumenta a potência de trabalho), 
 
– da seleção e manipulação genética das espécies, 
 
– técnicas de irrigação por bombeamento, 
 
– pesticidas e fertilizantes químicos, 
 
 
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– permitiram e tornaram necessário um estudo mais detalhado sobre os 
mecanismos que determinam o rendimento das culturas. 
Esse desenvolvimento de fatores de produção foi lento até a II Guerra Mundial. A partir 
daí os “avanços” tecnológicos da guerra (principalmente na química e mecânica) 
passam a ser aplicados na agricultura como alternativa para reconstrução das nações 
destruídas e de combate à fome generalizada que se instaurara na Europa (plano 
Marshall), surgindo assim o que é conhecido como Agricultura moderna. 
 
Agricultura moderna: 
Surge nos séculos XVIII e XIX na Europa, em duas etapas de revolução: 
 
– Primeira revolução agrícola: Intensifica-se a adoção de sistemas de rotação de 
culturas com plantas forrageiras (leguminosas) e se associa a atividade agrícola 
com a pecuária. 
– Segunda revolução agrícola: Introdução de uma série de descobertas 
científicas e tecnológicas como os fertilizantes químicos, a manipulação 
genética de plantas e os motores de combustão interna. 
 
Possibilitaram o abandono dos sistemas rotacionais e a separação da 
produção animal e vegetal. 
 
– Consolidação do padrão produtivo (após a II Guerra Mundial): baseado em 
monocultivos em larga escala viabilizados por tecnologias de base química, moto- 
mecânica e genética. 
– Auge: nas décadas de 1960 e 1970: “Pacotes tecnológicos”; “Revolução Verde”. 
– Consequências: Aumento do volume de produção e da produtividade 
agrícola; destruição das florestas e da biodiversidade (patrimônio genético); 
erosão e contaminação dos recursos naturais não - renováveis e dos 
alimentos; concentração de terras e renda; êxodo rural, etc... 
 
• Década de 1960 – surgem as primeiras críticas ao modelo agroquímico (silent 
spring – primavera silenciosa - Raquel Carson. 
• Década de 1980: houve contestações ao padrão produtivo da agricultura moderna, 
surgem as primeiras manifestações de uma agricultura alternativa. 
 
• Década de 1990: busca por novo modo de produzir: agricultura sustentável. 
 
São várias as definições de agricultura sustentável encontradas na literatura, mas a 
maioria incorpora os seguintes itens: 
 
– Manutenção a longo prazo dos recursos naturais e da produtividade agrícola; 
 
– Mínimo de impactos adversos ao ambiente; 
 
– Retornos adequados aos produtores; 
 
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– Otimização da produção das culturas com o mínimo de inputs químicos; 
 
– Satisfação das necessidades humanas de alimentos e rendas; 
 
– Atendimento das necessidades sociais das famílias e das comunidades rurais. 
 
“Agricultura sustentável não constitui algum conjunto de práticas especiais, mas sim 
um objetivo - alcançar um sistema produtivo de alimentos e fibras que: 
 
a) Aumente a produtividade dos recursos e dos sistemas agrícolas, permitindo 
que os produtores respondam aos níveis de demanda engendrados pelo 
crescimento populacional e pelo desenvolvimento econômico; 
 
b) Produza alimentos sadios, integrais e nutritivos que permitam o bem-estar 
humano; 
 
c) Garanta uma renda líquida suficiente para que os agricultores tenham um nível 
de vida aceitável e possam investir no aumento da produtividade do solo, da 
água e de outros recursos; 
 
d) Corresponda as normas e experiências da comunidade (NRC, 1991). 
 
Com isso, deve-se conhecer a definição de sustentabilidade. 
 
SUSTENTABILIDADE: refere-se à habilidade de um agroecossistema em manter a 
produção através do tempo, face a distúrbios ecológicos e pressões sócio- 
econômicos de longo prazo. (ALTIERI,1989). 
 
 
A agricultura atual mundial: Existe uma necessidade de sistemas sustentáveis para 
produção de alimentos, pois a agricultura convencional embora tenha garantido a 
demanda crescente de alimentos durante a última metade do século XX através do 
aumento de rendimento de grãos, diminuição dos preços de alimentos, aumento de 
produção excedendo à taxa de crescimento populacional e diminuição da fome 
crônica. Só que muito desse sucesso foi devido a avanços científicos, inovações 
tecnológicas (novas variedades de plantas, uso de fertilizantes e agrotóxicos, 
irrigação) a um custo muito alto: 
Foram retirados e degradados excessivamente os recursos naturais dos qual a 
agricultura depende: (Solo, reservas de água, diversidade genética natural), foram 
criadas dependências de combustíveis fósseis não renováveis, demonstrando que a 
agricultura moderna é insustentável. 
 
Problemas agrícolas 
Na América Latina e no Caribe, o crescimento agrícola gerou muitos benefícios, mas tal 
crescimento também causou iniqüidades na distribuição de terras e recursos. 
 
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Nessa região, o setor agrícola é caracterizado pelos seus altos custos ambientais e pela 
degradação de recursos naturais, incluindo a erosão do solo e a perda de fertilidade, a 
degradação dos pastos, o mau uso dos pesticidas e a perda de diversidade genética. 
 
Figura 1: Atividades humanas responsáveis pela degradação do solo na América Latina e 
no Caribe 
Manejo da fertilidade do solo no contexto atual e futuro da agricultura brasileira: 
Causas da baixa fertilidade: 
A presença de nutrientes é um dos aspectos fundamentais que garantem a boa qualidade 
dos solos e o seu bom uso e manejo, principalmente no caso de agroecossitemas. 
Em ecossistemas nativos, a ciclagem natural de nutrientes é a grande responsável pela 
manutenção do bom funcionamento do solo e do ecossistema como um todo. 
Essa ciclagem é fundamental para manter o estoque de nutrientes nos ecossistemas 
naturais, evitando a perda da fertilidade natural do solo. 
Os agroecossistemas cobrem mais de um quarto da área global da terra e quase três 
quartos desses agroecossistemas apresentam baixa fertilidade do solo, o que aliado a 
condições de relevo íngreme, pode afetar de sobremaneira a produção agrícola. 
Para um melhor entendimento, é necessário saber a definição de solo fértil. 
Será que todo solo fértil é necessariamente produtivo? 
Quais são as causas da baixa fertilidade dos solos? 
Um solo produtivo é um solo fértil, ou seja, que contem os nutrientes essenciais em 
quantidades adequadas e balanceadas para o normal crescimento e desenvolvimento das 
plantas cultivadas e que apresenta ainda boas características físicas e biológicas, livre de 
elementos tóxicos e se encontra em local com fatores climáticos favoráveis. 
Solo fértil: solo que tem a capacidade de suprir às plantas os nutrientes essenciais 
nas quantidades e proporções adequadas para o seu desenvolvimento, visando 
altas produtividades de grãos, fibras, frutos, tubérculos ou raízes. 
Ou seja, um solo pode ser fértil sem necessariamente ser produtivo, e a fertilidade 
pode ser natural ou criada pela adição de nutrientes ao solo. 
 
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Outro aspecto é que solos naturalmente férteis, sob manejo inadequado podem 
ser transformados em solos de baixa fertilidade. 
 
Baixa fertilidade: Natural ou não? 
Pode ser tanto natural quanto antrópicas. 
Natural� gênese do solo e o intemperismo, particularmente em grande parte das regiões 
tropicais e subtropicais, onde a remoção de nutrientes do solo é mais acelerada. 
Antrópicas� provocadas pelo manejo inadequado do solo, sendo a retirada de 
nutrientes sem reposição uma das maiores responsáveis. 
 
PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS DO SOLO 
As propriedades físicas, químicas e físico-químicas dos solos variam em pequenas 
distâncias verticais e horizontais. 
Dessa maneira, partes diferentes do sistema radicular estão localizadas em ambientes 
diferentes quanto ao pH, temperatura, potencial redox e pressão osmótica, sendo o 
crescimento das plantas uma resposta à soma dessas condições diferentes. 
• Do Ponto de Vista Físico 
Doponto de vista físico, o solo é um sistema heterogêneo e trifásico. 
� Fase sólida - é considerada descontinua e relativamente estável; 
� Fase líquida - pode ser considerada contínua, no sentido de ser possível a 
movimentação de um ponto a outro do solo, sem deixar essa fase; 
� Fase gasosa - descontinua e ocupa de forma complementar o espaço poroso. 
 
Fase sólida: 
A fase sólida do solo é composta basicamente de duas frações: 
� orgânica (matéria orgânica do solo) e 
� inorgânica 
A fração orgânica é transformada em húmus pela ação dos microorganismos 
existentes no solo, liberando neste processo os minerais que, juntamente com a fração 
inorgânica, quando dissolvidos em água, formam a solução do solo, constituindo assim 
a fonte de nutrientes minerais para as plantas. 
A fase sólida é constituída de agregados que se apresentam individualizados. 
Os agregados são formados de partículas unitárias, cimentadas entre si por matéria 
orgânica, óxidos e hidróxidos de Fe e Al, sílica, etc. 
 
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A composição da solução do solo sofre pouca alteração porque o solo apresenta uma 
capacidade continua de reposição dos nutrientes a partir dos processos de 
mineralização e decomposição dos componentes inorgânicos e orgânicos, 
respectivamente. 
Fases Líquida e Gasosa: 
De modo geral, o solo não é compacto, apresenta poros, similar a uma 
esponja, que podem ser ocupados por água ou ar, dependendo de suas condições de 
umidade. 
A existência de espaços vazios ou poros entre as partículas acontece por 
causa da mistura de partículas sólidas, favorecendo a formação de agregados e 
consequentemente a estruturação do solo. 
Formação dos agregados 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Um solo bem estruturado permite: 
a) Poros adequados para a entrada de ar e água no solo; 
b) Porosidade adequada para que a água se movimente através do solo sendo 
disponível para as culturas, assim como permita uma boa drenagem do solo; 
c) Porosidade adequada para o crescimento das culturas após a germinação das 
sementes, permitindo que as raízes explorem um maior volume de solo em busca de 
ar, umidade e nutrientes. 
Assim, são encontrados dois tipos de poros nos solos; os macroporos e os 
microporos. 
• Macroporos: - maior diâmetro, através dos quais a água é drenada e o ar se 
move livremente; 
Aglomerados 
de partículas 
de argila 
interagindo 
com óxidos 
de Fe ou Al e 
polímeros 
orgânicos na 
menor escala 
Submicroagregado 
constituído por 
partículas de silte 
cobertas com 
matéria orgânica e 
pequenos pedaços 
de plantas e 
microorganismos, 
cobertos com 
arranjamentos 
menores de argila, 
húmus e óxidos de 
Fe ou Al 
Microagregados 
consistindo 
principalmente de 
partículas de areia 
fina e pequenos 
aglomerados de 
silte, argila e 
substâncias 
orgânicas unidas 
por pêlos 
radiculares, hifas 
de fungos e 
substâncias 
produzidas por 
Macroagregado 
composto por 
muitos 
microagregados, 
unidos 
principalmente 
por uma rede de 
fungos e raízes 
 
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• Microporos: responsável por retenção de água por capilaridade. 
Para manter o solo em condições de alta produtividade, é importante conservá-lo bem 
estruturado. 
A estruturação permite uma porosidade adequada onde podem alojar-se água ou ar. 
A água é importante não somente pelo fornecimento de nitrogênio e oxigênio às 
plantas, mas, também, pela formação da solução do solo, de onde as plantas 
absorvem os nutrientes essenciais ao seu crescimento e desenvolvimento. 
O ar é essencial para que as plantas respirem, gerando, assim, energia para a 
absorção dos nutrientes. 
 
Do Ponto de Vista Químico: 
As plantas são compostas de 70 a 90% de água, sendo o restante de matéria seca. 
Na matéria seca, observa-se que 90% ou mais é formada somente por três elementos: 
o carbono (C), o hidrogênio (H) e o oxigênio (O). 
O C vem do ar, o O vem do ar e da água e o H vem da água. Dessa maneira, observa-
se que, na natureza, o solo é responsável por apenas 1% da composição da planta, 
mas isso não significa que ele é menos importante. 
C-O-H são adquiridos a partir do CO2 atmosférico e da água presente no solo, sendo 
incorporados às plantas pelo processo de fotossíntese. 
Como conseqüência desse processo, esses três nutrientes fazem parte de 
praticamente todas as moléculas orgânicas dos vegetais e são responsáveis por cerca 
de 94-97% do peso seco de uma planta. 
Os demais nutrientes (6-3 % restantes) fazem parte dos minerais presentes no solo. 
Por derivarem dos minerais, esses elementos são denominados nutrientes minerais e 
o processo pelo qual as plantas os adquirem é denominado nutrição mineral. 
Os elementos minerais são classificados em dois grupos: 
• macronutrientes e 
• micronutrientes. 
 
� Macronutrientes ou nutrientes necessários em grandes quantidades (N, P, K, 
Ca, Mg, S) 
Os macronutrientes podem ser subdivididos em primários, o nitrogênio (N), o 
fósforo (P) e o potássio (K); e em secundários o cálcio (Ca), o magnésio (Mg) e o 
enxofre (S). 
� Micronutrientes ou aqueles necessários em pequenas quantidades (Fe, Mn, 
Zn, Cu, B, Cl, Mo, Ni). 
 
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Uma explicação para os macronutrientes serem requeridos em quantidades elevadas 
é o fato deles fazem parte de moléculas essenciais para o vegetal, ou seja, possuem 
um papel estrutural. 
Por outro lado, os micronutrientes estão mais relacionados à ativação de certas 
enzimas, sendo esse um papel regulatório. 
Critérios de essencialidade dos nutrientes: 
 a) a deficiência ou falta de um elemento impossibilita a planta de completar 
seu ciclo biológico; 
b) a deficiência é especifica para o elemento em questão; 
c) o elemento deve estar envolvido diretamente na nutrição da planta, seja 
constituindo um metabólito essencial, seja sendo requerido para a ação de um sistema 
enzimático. 
Existem outros elementos que não são essenciais, mas que, também têm sidos 
considerados benéficos para as plantas. São eles: 
� Sódio (Na): para plantas que sobrevivem em solos em condições de 
deserto, como, por exemplo, os cactos. 
 
� Silício (Si): para algumas gramíneas, como o capim, a cana-de-açúcar e 
o milho. 
 
� Cobalto (Co): para plantas leguminosas, como o feijão, soja e ervilha. 
 
Os micronutrientes cobre, ferro, manganês e zinco também ocorrem na solução 
do solo na forma de compostos orgânicos, principalmente na forma de quelatos. 
Quelato é um composto químico formado por um íon metálico ligado por várias 
ligações covalentes a uma estrutura heterocíclica de compostos orgânicos como 
aminoácidos, peptídeos ou polissacarídeos. 
 
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Do ponto de Vista Físico-Químico 
• Somas de Bases (SB) 
É o resultado da soma dos teores de Ca2+, Mg2+, K+ e Na+. 
SB = Ca2+, Mg2+, K+ e Na+ 
Esse cálculo somente pode ser feito se todos os nutrientes estiverem na mesma 
unidade, que pode ser cmolc.dm
-3 ou mmolc.dm
-3. 
Não pode ser feita essa soma se o K e o Na, estiverem expressos em mg.dm-3. 
 
• Saturação de Base (V%) 
A saturação de base fornece uma idéia do estado de ocupação das cargas da CTC 
total, ou melhor, do total de cargas negativas existente no solo, qual a está ocupada 
pelos cátions Ca2+, Mg2+, K+ e Na+. 
 
 
Das condições gerais da fertilidade do solo, a saturação por bases é um excelente 
indicativo, sendo utilizada até como complemento na nomenclatura dos solos. 
De acordo com a saturação por base (V) e por alumínio (m), os solos podem ser 
divididos em três grupos: 
 
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• Solos Eutróficos (férteis): V% ≥ 50%; 
 
• Solos Distróficos (poucoférteis): V% < 50%. Em alguns casos, estes solos 
podem ser muito pobres em Ca2+, Mg2+ e K+ e apresentar teor de Al trocável 
muito elevado. 
 
• Solos álicos (muito pobres); Al3+ trocável ≥ 0,3 cmolc.dm
-3 e m% > 50%. 
Pode-se dizer que todo solo álico é distrófico, embora nem todo solo distrófico seja 
álico. 
• Saturação por Al (m): 
 
Onde: 
t = CTC efetiva. 
 
• Capacidade de Troca de Cátions (CTC): 
Os colóides apresentam cargas elétricas negativas e/ou positivas. Sendo que as 
diferenças entre estas cargas induzem a adsorção de cátions ou ânions. 
Este fenômeno chama-se adsorção iônica, que pode ser dividida em: 
� catiônica (Al3+, Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH4
+, etc.) 
 
� aniônica (NO3
-, H2PO4
-, HCO3
-, SO4
-, etc.). 
 
Em temos práticos, dizer que os cátions adsorvidos nos colóides do solo são tocáveis 
significa dizer que eles podem ser substituídos por outros cátions, ou seja, o cálcio 
pode ser trocado por hidrogênio e/ou potássio, ou vice-versa. 
O numero total de cátions trocáveis que o solo pode reter é chamado de capacidade 
de trocas de cátions (CTC). 
Quanto maior a CTC do solo, maior o número de cátions que este solo pode 
reter. 
A CTC é uma característica físico-química fundamental ao manejo adequado 
da fertilidade do solo. 
A CTC total (T) é o resultado da soma dos teores de: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, H+ + 
Al3+ trocáveis no solo. 
CTC total (T) = Ca2+, Mg2+, K+, Na+, H+ + Al3+ 
Ao conjunto dos cátions que estão ocupando a CTC do solo, saturando-a 
juntamente com as cargas negativas dos colóides denomina-se complexo sortivo (ou 
de troca) do solo. 
 
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Visão esquemática do CTC total do solo 
 
 
Fonte: LOPES (1998). 
 
• Algumas implicações práticas do conhecimento da CTC do Solo: 
 
� Solo com CTC de 6 a 25 cmolcdm
-3 
 
- Alta porcentagem de argila; 
- maior quantidade de calcário é necessário para aumentar o pH; 
- maior capacidade de retenção de nutrientes a uma certa profundidade; 
- maior capacidade de retenção de umidade. 
 
� Solo com CTC de 1 a 5 cmolcdm
-3 
 
- Alta porcentagem de areias; 
- nitrogênio e potássio lixiviam; 
- menor quantidade de calcário é necessário para aumentar o pH; 
- menor capacidade de retenção de umidade. 
 
Acontece, também, de solos, com alta porcentagem de argila, comportar-se de modo 
semelhante a solos arenosos pelo fato destas argilas serem, predominante, de baixa 
atividade, como: caulinita, óxidos de ferro e alumino etc. 
Exemplo disto são os Latossolos sob “cerrado”. 
Em regiões onde ocorrem argilas do grupo 2:1, menos intemperizadas, e os níveis de 
matéria orgânica são mais altos, valores da CTC podem ser, por natureza, bastantes 
elevados. 
Os solos argilosos, com argilas de alta atividade, podem reter grandes quantidades de 
cátions. 
E os solos arenosos com baixo teor de matéria orgânica e baixa CTC, retêm somente 
pequenas quantidades de cátions, sendo mais susceptíveis a perdas de nutrientes por 
lixiviação. 
 
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• CTC a pH 7,0 ou Total (T) 
Pode ser determinada diretamente, mas nos laboratórios brasileiros é obtida 
somando-se todos os cátions (Ca + Mg + K + Na + H + Al), desde que estejam na 
mesma unidade. 
T = Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ + H+ + Al3+ ou 
T = SB + (H + Al) 
• CTC efetiva (t) 
Corresponde às cargas do solo que estão disponíveis para os processos de troca, ou 
seja, ocupada pelos cátions trocáveis, que são Ca, Mg, K e Al. 
 CTC efetiva (t) = Ca2+ + Mg2+ + K+ + (Na+) + Al3+ 
 CTC efetiva (t) = SB + Al 
 
• Fatores que afetam a CTC do Solo: 
 A CTC reflete o poder de adsorção de cátions que o solo tem. 
Em consequência, os fatores que o alteram, também alteram a CTC. 
Fatores que afetam a CTC do solo: 
a) Espécie e Quantidade de Argila e Matéria Orgânica 
Normalmente, minerais de argila apresentam valores de CTC de 10 a 150 cmolcdm
-3. 
Os óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio, muito comuns na fração argila de grande 
número de solos brasileiros, apresentam CTC entre 2 a 5 cmolc.dm-3. 
 
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Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
 15 
 
Estes dados mostram a importância de um manejo adequado da matéria orgânica 
quando se tem por meta um balanço eficiente de cátions no solo. 
Também para melhor definição da época de aplicação e doses de fertilizantes em um 
programa de adubação. 
O que o solo não conseguir reter será lixiviado e perdido, reduzindo a eficiência dos 
fertilizantes. 
b) Superfície específica 
Define-se superfície específica de um solo ou de um de seus componentes (como a 
argila, por exemplo), como sendo a área por unidade de peso, expressa em metros 
quadrados por grama (m2/g). A ASE de uma massa de partículas aumenta 
proporcionalmente com a diminuição do diâmetro dela, conforme ilustrado na Figura. 
Com a diminuição do diâmetro das partículas do solo (pelo intemperismo), a área da 
superfície resultante do grau de divisão aumenta consideravelmente. 
Quanto mais subdividido for o material, maior será superfície especifica, e maior a 
CTC do solo. 
 
 
Notas de Aula Química e Fertilidade do Solo 
Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
 16 
O termo superfície específica total refere-se à soma das superfícies interna e externa 
de certos minerais de argila. 
A superfície externa é comum a todos os minerais de argila e a superfície 
interna ocorre unicamente nos minerais de argila expansivos. 
 
Exemplo: um cubo de 1 m de aresta = 6 lados x 1 m2 = área de 6 m2 
Aresta (m) No. de cubos Superfície dos cubos (m2) 
1 1 6 
0,1 1.000 60 
0,01 1.000.000 600 
0,001 1.000.000.000 6.000 
 
A ASE, embora sendo uma característica física, afeta diretamente as propriedades 
químicas do solo, pois, de maneira geral, quanto maior a ASE, maior será a 
reatividade das partículas de solo devido à sua maior área de contato com a fase 
líquida do solo (local onde ocorrem os principais fenômenos físico-químicos). 
c) pH 
Será maior a influência do pH do meio, quanto maior for a presença de espécies de 
minerais de argila com dominância de cargas dependentes de pH e/ou matéria 
orgânica. 
Os solos podem apresentar cargas negativas cuja expressão na CTC é constante e 
independente do pH, mas há cargas negativas que se manifestam quando o pH se 
eleva: neste caso, diz-se que a CTC é dependente de pH. 
 
Interpretação dos valores de SB, T e V em solos 
 
SB (cmolc/kg) V (%) T (cmolc/kg)
alto
médio
baixo
mais de 6 
4 a 6 
menos de 4 
mais de 60%;
35 a 60%;
menos de 35%;
mais de 10
6 a 10
menos de 6
 
 
 
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Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
 17 
REAÇÃO DO SOLO 
A reação do solo é uma propriedade relacionada com as concentrações de íons H+ e 
OH- livres na solução e é definida e representada pela medida do pH (atividade ou 
potencial hidrogeniônico da solução). A natureza, em todos os seus segmentos, tem 
sempre a presença marcante da água e a sua dissociação controla os níveis dos íons 
H+ e OH- e, por tanto, do pH. O pH exerce influencia direta sobre as propriedades 
físicas, químicas e biológicas do solo, afetando diretamente o crescimento e produção 
das plantas. 
Origem da acidez do solo 
São variadas as origens da acidez de um solo. Entre elas, pela maior importância, 
destacam-se: 
1. Remoção das bases (intemperismo químico e chuvas intensas são 
responsáveis pela lixiviação de íons como Ca2+, Mg2+, K+, Na+, os quais são 
substituídos por H+ e subsequentemente por Al3+ � hidrólise do Al); 
 
 
Devido a esta reação ser praticamente instantânea quando o alumínio está na 
solução do solo, embora não seja um ácido, por gerar H+ rapidamente ele é 
considerado como tal.Por isso, convencionou-se dizer que a acidez do solo é 
composta por H+ + Al3+. 
2. Uso de adubos comerciais contendo o NH4+ em sua composição produzem H+ 
através da nitrificação; os adubos que solubilizam o alumínio produzem efeitos 
sobre a acidez do solo; 
3. Pobreza do material de origem (baixos teores de bases nas rochas ou nos 
materiais transportados que originaram o solo); 
4. Decomposição de resíduos orgânicos (produção de H+); 
5. Remoção de cátions pelos cultivos (remoção das bases nos produtos agrícolas 
exportados, as raízes liberam H+ para a rizosfera em troca pelos cátions 
absorvidos). 
Com relação ao processo de acidificação do solo, as seguintes reações químicas são 
importantes e estão relacionadas com o intemperismo, com a mineralização da 
matéria orgânica e com a aplicação dos adubos, principalmente os adubos 
nitrogenados amoniacais: 
a. A reação natural: CO2 + H2O � H
+ + HCO3
- 
b. A reação de nitrificação: 
 2NH4
+ + 3O2 � 2NO2
- + 4H+ + H2O (nitritação) 
 2NO2
- + O2 � 2NO3
- (nitratação) 
Al3+ + 3H2O → Al(OH)3 + 3H
+ 
 
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Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
 18 
No solo, reações de nitrificação são responsabilidade principalmente das bactérias 
Nitrosomonas e Nitrobacter, respectivamente. Note-se que a produção de íons H+ 
via nitrificação causará a acidificação do solo. 
O íon NH4
+ (amônio) é produzido durante a mineralização da matéria orgânica e/ou 
pela adição de fertilizantes nitrogenados, como uréia e sulfato de amônio. 
Em condições de acidez, o alumínio é liberado dos minerais, portanto pode-se 
afirmar que o Al trocável é conseqüência da acidez do solo: 
Al(OH)3 + 3H
+ � Al3+ + 3H2O 
No entanto, logo que liberado da superfície dos colóides, o Al3+ se submete a uma 
intensa e complexa polimerização ao nível da solução do solo, no que resulta na 
seguinte reação simplificada: 
Al3+ + 3H2O � Al(OH)3 + 3H
+ 
• Acidez do solo: caracteriza-se pelo seu valor de pH e seu caráter ácido 
aumenta à medida que o pH do solo diminui. 
 
 
� Ácido: substância capaz de liberar H+ 
 
� Acidez: Capacidade de uma substância liberar H+ 
 
� Solução ácida: Solução com pH menor que 7 
 
� pH = -log(H+) ou log 1/(H+) 
 
� Quanto menor o valor de pH, maior a atividade de íons H+ e maior é o caráter 
ácido da substância. 
 
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 19 
 
Figura: Faixas de acidez alcalinidade encontradas na maioria dos solos agrícolas. 
 Fonte: Lopes, 1989. 
• Significado da Acidez do Solo 
 
� Apresenta efeito direto sobre a atividade de íons H+ 
� Apresenta efeito indireto, por exemplo com relação a disponibilidade de 
nutrientes 
 
� CTC (cargas pH dependente) 
 
 
 
Figura: Amplitude de pH e sua relação com a disponibilidade de nutrientes e alumínio 
 (Fonte: Malavolta, 1979). 
� mineralização da MOS 
 
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Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
 20 
� Adsorção de P e Mo 
 - atividade de elementos tóxicos (Al, Mn) 
Tipos de Acidez 
 
� Acidez ativa: medida da atividade dos íons H+ em solução 
 
� Acidez potencial: (Al3+ + H+) 
- Liberam íons H+ para a solução do solo 
- Causando acidificação do meio 
- tamponando variações de pH 
Acidez potencial é uma medida da capacidade do solo liberar H (presença de 
substâncias no solo que funcionam como ácidos fracos). 
Al+3 (principalmente) e o H+ adsorvidos às cargas negativas dos argilominerais e da 
matéria orgânica; 
 
Grupos funcionais carboxílicos (-COOH) e hidroxilas (-OH) na matéria orgânica; 
 
Os grupos hidroxilas (-OH) ligados ao Al e Fe das superfícies de óxidos e 
argilominerais. 
 
A acidez e a alcalinidade do solo, segundo o manual “Recomendações de adubação e 
calagem para o Estado do Ceará” (Ed. UFC, 1953, p. 35), pode ser classificado como: 
Acidez: alta: pH<5,0; média: pH 5,1-5,9; baixa: pH 6,0 – 6,9 
Alcalinidade: baixa: pH 7,1-7,4; média: pH 7,5-7,9; alta: pH>7,9
 
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Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
 21 
 
Tabela. Faixas de pH mais adequadas 
para algumas culturas 
 
 
Cultura pH 
Aboboreira 5,5-6,5 
Aipo 6,0-7,0 
Alface 6,0-7,0 
Alfafa 6,5-7,5 
Algodoeiro 5,5-6,5 
Arroz 5,0-6,5 
Aspargo 6,0-7,0 
Aveia 5,5-7,0 
Batatinha 5,0-5,5 
Batata doce 5,0-5,7 
Berinjela 5,5-6,0 
Beterraba 6,0-7,0 
Cafeeiro 6,0-7,0 
Cana de açúcar 5,5-6,5 
Capins 5,5-7,0 
Cebola 6,0-6,5 
Cenoura 5,7-7,0 
Centeio 5,5-7,0 
Cevada 5,5-7,0 
Cítricos 5,0-7,0 
Couve 5,7-7,0 
Couve-flor 6,0-7,0 
Caupi 5,5-7,0 
Ervilha 6,0-7,0 
Espinafre 6,0-7,0 
Feijoeiro 5,5-6,7 
Fumo 5,2-5,7 
Macieira 5,7-7,5 
Melancia 5,0-5,5 
Milho 5,5-6,5 
Morangueiro 5,2-6,5 
Mostarda 5,5-6,5 
Nabo 5,5-6,5 
Pepineiro 5,5-6,7 
Pimentão 5,5-6,5 
Quiabeiro 6,0-6,5 
Repolho 5,7-7,0 
Soja 5,5-7,0 
Sorgo 5,5-7,0 
Tomateiro 5,5-7,0 
Trevos 5,5-6,7 
Trigo 6,0-7,0 
Videira 6,5-7,5 
 
 
 
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Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
 22 
Alguns fatores podem afetar a medição do pH. Entre eles podem ser citados: 
a. Efeito diluição: Quanto mais diluída a suspensão, maior será o pH. Esse efeito 
é explicado pela descompressão da dupla camada iônica em virtude da 
diluição; 
b. Efeito dos sais solúveis neutros. A presença de sais solúveis neutros reduz o 
pH. Esse efeito é explicado pela compressão da dupla camada iônica causada 
pela presença dos sais e por algum deslocamento de H+ do complexo de troca. 
Assim se explica porque o pH medido em solução de KCl é mais baixo do que 
medido em água; 
c. Efeito da agitação da suspensão. Sob agitação o pH se reduz. Esse efeito é 
explicado pelo contato do eletrodo com as regiões da dupla camada iônica 
onde existe H+, cessada a agitação as partículas decantam e o pH refletirá 
somente o H+ da solução de equilíbrio; 
d. Efeito da pressão do CO2. Maior a pressão do CO2, menor o pH; 
e. Efeitos da época e do local. Esses efeitos são explicados pelas diluições 
causadas pelas chuvas, pelas mudanças na composição da solução do solo 
em virtude da mineralização da matéria orgânica e/ou pelas aplicações de 
adubos; 
f. Efeito do potencial de junção líquida. As cargas negativas do solo atraem o K+ 
do KCl do eletrodo; o fluxo mais rápido do K+ em relação ao Cl- causa uma 
diferença de potencial denominada de potencial de junção líquida. Esse 
potencial pode causar erro na medida do pH. 
 
Componentes da acidez do solo 
Humus
COO
AlO
H+
Argila
Fase líquidaFase sólida
O -H
COO -H
-Al
FeO
AlO -H
-H
-H
-Al
-Ca
Óxidos
CTC
Al3+
Ca2+
H+
Acidez ativa
Acidez trocável
Acidez não 
trocável
Acidez potencial
+
Humus
COO
AlO
H+
Argila
Fase líquidaFase sólida
O -H
COO -H
-Al
FeO
AlO -H
-H
-H
-Al
-Ca
Óxidos
CTC
Al3+
Ca2+
H+
Acidez ativa
Acidez trocável
Acidez não 
trocável
Acidez potencial
+COO
AlO
H+
Argila
Fase líquidaFase sólida
O -H
COO -H
-Al
FeO
AlO -H
-H
-H
-Al
-Ca
Óxidos
CTC
Al3+
Ca2+
H+
Acidez ativa
Acidez trocável
Acidez não 
trocável
Acidez potencial
+
AlO
H+
Argila
Fase líquidaFase sólida
O -H
COO -H
-Al
FeO
AlO -H
-H
-H
-Al
-Ca
Óxidos
CTC
Al3+
Ca2+
H+
Acidez ativa
Acidez trocável
Acidez não 
trocável
Acidez potencial
+
AlO
H+
Argila
Fase líquidaFase sólida
O -H
COO -H
-Al
FeO
AlO -H
-H
-H
-Al
-Ca
Óxidos
CTC
Al3+
Ca2+
H+
Acidez ativa
Acidez trocável
Acidez não 
trocável
Acidez potencial
+
AlO
H+
Argila
Fase líquidaFase sólida
O -H
COO -H
-Al
FeO
AlO -H
-H
-H
-Al
-Ca
Óxidos
CTC
Al3+
Ca2+
H+
Acidez ativa
Acidez trocável
Acidez não 
trocável
Acidez potencial
+
AlO
H+
Argila
Fase líquidaFase sólida
O -H
COO -H
-Al
FeO
AlO -H
-H
-H
-Al
-Ca
Óxidos
CTC
Al3+
Ca2+
H+
Acidez ativa
Acidez trocável
Acidez não 
trocável
Acidez potencial
+
H+
Argila
Fase líquidaFase sólida
O -H
COO -H
-AlFeO
AlO -H
-H
-H
-Al
-Ca
Óxidos
CTC
Al3+
Ca2+
H+
Acidez ativa
Acidez trocável
Acidez não 
trocável
Acidez potencial
+
Argila
Fase líquidaFase sólida
O -H
COO -H
-Al
FeO
AlO -H
-H
-H
-Al
-Ca
Óxidos
CTC
Al3+
Ca2+
H+
Acidez ativa
Acidez trocável
Acidez não 
trocável
Acidez potencial
+
Argila
Fase líquidaFase sólida
O -H
COO -H
-Al
FeO
AlO -H
-H
-H
-Al
-Ca
Óxidos
CTC
Al3+
Ca2+
H+
Acidez ativa
Acidez trocável
Acidez não 
trocável
Acidez potencial
+
Fase líquidaFase sólida
O -H
COO -H
-Al
FeO
AlO -H
-H
-H
-Al
-Ca
Óxidos
CTC
Al3+
Ca2+
H+
Acidez ativa
Acidez trocável
Acidez não 
trocável
Acidez potencial
+
 
 
 
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Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
 23 
• Tipos de Acidez Potencial e Suas Estimativas 
 
a) Acidez trocável: 
Corresponde ao H+ e o Al+3 que estão adsorvidos eletrostaticamente às 
cargas negativas dos argilominerais e da matéria orgânica. 
 
Método: extração com sal neutro (KCl 1 mol L-1) 
 
b) Acidez não trocável: 
Corresponde aos H+ ionizáveis ligados covalentemente aos ácidos 
existentes no solo e que não são facilmente deslocados para a solução por 
outros cátions, portanto, não são trocáveis. 
 
Acidez não trocável = acidez potencial – acidez trocável 
 
� Acidez potencial estimada pelo método SMP: 
- SHOEMAKER, McLEN & PRATT (1961) 
- Avaliação indireta 
 
Um dos principais fatores no problema da acidez do solo, é a presença de Al3+ na 
solução do solo (pH < 5,0), devido à HIDRÓLISE DO ALUMINIO 
A hidrólise se define como a separação de uma molécula de água ou perda de 
protons numa reação. É responsável pelo baixo valor de pH nas soluções que contém 
íons de Al. 
 
Al(H2O)6
3+ + H2O = Al(OH)(H2O)5
+2 + H3O
+ 
Al(OH)(H2O)5
+2 + H2O = Al(OH)2(H2O)4
+ + H3O
+ 
Al(OH)2(H2O)4
+ + H2O = Al(OH)3(H2O)3
0 + H3O
+ 
Al(OH)3(H2O)3
0 + H2O = Al(OH)4(H2O)2
- + H3O
+ 
 
 
 
 
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Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
 24 
Todas essas reações diminuem o pH da solução 
Efeitos da acidez 
 
� A toxicidade de Al representa uma combinação de efeitos � desordem 
funcional do metabolismo. 
 
� Afeita o crescimento da raíz � diminuição na absorção de P, Ca, K, Mn, Fe, Na 
e B. 
 
� Decrescimento geral na permeabilidade do protoplasma das células das raízes. 
O principal efeito � distúrbio na assimilação de fósforo. 
 
Toxicidade Al 
 
Deficiência P 
• Em nível celular afeta a estrutura e funcionamento da membrana, interfere na 
síntese do ADN, no processo da mitosis, na elongação das células, afeta a 
nutrição mineral e o metabolismo das plantas. 
 
• Correção da acidez em solos ácidos 
 
� Cerca de 40% do total das terras agrícolas no mundo apresentam 
problemas de acidez 
 
� No Brasil >70% dos solos apresentam problemas de acidez 
 
Prática da calagem é o método agrícola que, de forma artificial, procura mudar o pH 
do solo, através da adição de calcário finamente moído, melhorando sua condição 
agrícola. 
 
Notas de Aula Química e Fertilidade do Solo 
Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
 25 
COLÓIDES DO SOLO E TROCA DE ÍONS 
Colóide: são sistemas nos qual um ou mais componentes apresentam pelo menos 
uma de suas dimensões dentro do intervalo de 1nm a 1µm. 
O estado coloidal abrange um sistema de duas fases, em que um ou mais materiais, 
num estado de divisão muito refinada, se acham dispersos em outra substância. 
As parcelas mais ativas do solo são aquelas em estado coloidal e existem dois tipos 
distintos de matéria coloidal: orgânico e inorgânico, misturados entre si. 
O tipo orgânico está representado sob a forma de humus e o inorgânico acha-se 
presente quase que exclusivamente sob a forma de minerais argilosos das diversas 
formas. 
É no sistema coloidal (< 0,002mm) que ocorrem as reações químicas, físico-químicas 
e microbiológicas da maior importância no estudo dos solos. 
Colóides inorgânicos: 
• De forma geral, são reconhecidos dois grupos de argilas: 
 
a) argilas silicatadas (esmectitas e caolinitas), característica de regiões 
temperadas. 
 
b) argilas não silicatadas de ferro e de alumínio (gibsitas e goetitas), que são 
mais proeminentes em solos intemperizados das regiões tropicais e 
semitropicais. 
 
Argilas silicatadas: Unidades estruturais básicas: 
� Tetraedro de silício � 1Si : 4º 
 
 
� Octaedro de alumínio � 1Al (Mg) : 6º 
 
Notas de Aula Química e Fertilidade do Solo 
Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
 26 
 
 
 
As partículas de argila, por serem de tamanho reduzido, expõem abundantes áreas 
externas. 
A área de exposição externa de 1 g de argila coloidal corresponde, pelo menos, a 
1.000 vezes a de 1 g de areia grossa. 
Em algumas argilas há também extensas áreas de exposição internas. 
As minúsculas partículas coloidais das argilas silicatadas, possuem, em geral, carga 
negativa. Por conseguinte, centenas de milhares de íons com carga positiva, são 
atraídos para cada cristal do colóide (H+, Al3+, Ca2+ e Mg2+), o que ocasiona aquilo que 
é conhecido como dupla camada iônica. 
 Principais grupos de argilas silicatadas: 
A - Caulinita (1:1) 
B - Montmorilonita (2:1) � substituição isomórfica do Al3+ por Mg2+ 
 
Notas de Aula Química e Fertilidade do Solo 
Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
 27 
C - Ilita (2:1) 
D - Vermiculita (2:1) � substituição isomórfica do Si4+ por Al3+ 
E - Clorita (2:1) ou (2:1:1) � Mg2+ dominando nas camadas de octaedros 
 
Argilas não Silicatadas: 
• Óxidos e hidróxidos de ferro e de alumínio: São argilas que contém óxidos ou 
hidróxidos de ferro e de alumínio, e merecem atenção, por duas razões: 
(a) ocorrem em regiões temperadas, juntamente com argilas silicatadas 
(b) predominam em geral, nos solos tropicais e semitropicais submetidos a intenso 
intemperismo. 
Em solos ácidos alguns óxidos de Fe e Al podem estar carregados positivamente, 
desse modo irão contrabalançar a eletronegatividade das argilas silicatadas, reduzindo 
assim a capacidade de adsorção de cátions. 
Exemplos de óxidos e Hidróxidos de Fe e Al: 
- Gibbsita (Al2O3 . 3H2O) 
 - Goethita (FeO3 . 3H2O) 
 - Hematita (Fe2O3) 
• Alofânio e outros minerais amorfos 
Encontrado como constituinte de muitos solos originários de cinzas vulcânicas. 
Possui capacidade elevada de adsorção de cátions e também alta capacidade de 
adsorção de ânions. 
 
Notas de Aula Química e Fertilidade do Solo 
Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
 28 
 
 
• Colóide orgânico do solo – húmus 
O humus poderá ser considerado como possuindo uma estrutura coloidal semelhante 
à da argila. Geralmente não é considerado cristalino e o tamanho das partículas 
específicas, embora extremamente variável, poderá ser tão pequeno quanto os das 
partículas das argilas silicatadas. O humus não é estável como a argila, é de certo 
modo, mais dinâmico, porque é formado e destruído com rapidez muito maior que a 
argila. 
 
• Cátions adsorvidos pelos colóides: 
Todos os cátions podem ser adsorvidos pelos colóides do solo. 
Nas regiões úmidas � os cátions de cálcio, alumínio e hidrogênio são, por grande 
diferença, os mais numerosos. 
Em solos de regiões áridas � predominam os de cálcio, magnésio, potássio e sódio. 
 
• Estrutura das camadas das argilas silicatadas: 
 
 
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Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
 29 
a) Lâminas de sílica tetraédrica e octaédrica 
As mais importantes argilas silicatadas são conhecidas como filossilicatos (Grego 
phullon, folha), admitindo-se uma estrutura em forma de folha ou de plaqueta. 
São caracterizadas por lâminas alternadas, compostas de placas de cátions minerais 
circundados e ligados entre si por placas de ânions oxigênio e hidroxila. 
Um tipo de lâmina é dominado por sílica tetraédrica, o outro por octaédro de alumínio 
e ou de magnésio. 
 
 
• Substituiçãoisomórfica 
A arrumação estrutural tetraédrica ou octaédrica descrita admite uma correlação muito 
simples entre os elementos que compõem as argilas silicatadas. 
No entanto, na natureza é mais complexo como conseqüencia do intemperismo, de 
uma grande variedades de rochas, de minerais e de outros cátions, além de silício, 
alumínio e magnésio que entram na argila. 
O silício na lâmina tetraédrica, o alumínio e o magnésio na lâmina octaédrica estão 
sujeitos à substituição por outros íons de tamanho semelhante. 
O alumínio é apenas ligeiramente maior do que o silício; por conseguinte o alumínio 
pode se ajustar ao centro do tetraedro no lugar do silício, o que acontece em algumas 
argilas. 
À medida que se formam alguns silicatos, parte do silício na lâmina é deslocada pelo 
alumínio, sem modificar a estrutura básica do cristal. Esse processo, denominado 
substituição isomórfica. 
A substituição isomórfica também ocorre na lâmina octaédrica. 
Os íons Fe e Si possuem tamanhos semelhantes do Al e Mg. Portanto, tais íons 
poderão ajustar-se nas posições do Al e do Mg, como íon central da lâmina octaédrica. 
 
 
Notas de Aula Química e Fertilidade do Solo 
Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
 30 
Classificação mineralógica das argilas silicatadas: 
 As argilas silicatadas são classificadas em três diferentes grupos: 
a) minerais do tipo 1:1 uma lâmina tetraédrica (Si) para uma outra octaédrica (Al); 
b) minerais do tipo 2:1, constituídas de duas 2 lâminas tetraédricas e uma 
octaédrica; 
c) minerais do tipo 2:1:1. 
Representação de argilas 1:1 (T-O) e 2:1 (T-O-T) 
 
Representação de argilas 2:1 
 
 
 
Notas de Aula Química e Fertilidade do Solo 
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 31 
• Origem das cargas negativas das argilas 
a) Substituição isomórfica 
O fenômeno da substituição isomórfica, que ocorre nos tetraédros e octaédros, é o 
mecanismo pelo qual esta substituição resulta numa fonte de carga negativa, em 
saldo, no cristal de argila. 
Quando um íon magnésio substitui um dos íons alumínio, mediante substituição 
isomórfica, ocorre um desequilíbrio. 
O íon magnésio, por possuir apenas duas cargas positivas, não pode satisfazer as três 
cargas negativas associadas com as hidroxilas e com os oxigênios circunvolventes. 
 
Substituição isomórfica 
Entrada do Al3+ no lugar do Si4+ nos tetraedros 
Entrada de Mg2+ no lugar de Al3+ nos octaedros 
 
 
 
 
Nos argilominerais 2:1 o excesso de carga negativa é compensado pela carga positiva 
de cátions, lâminas hidróxido ou polímeros de hidróxi-Al situado entre camadas, as 
quais mantém as camadas unidas. 
Por conseguinte, a camada octaédrica acumula uma carga negativa para cada 
substituição de alumínio por magnésio. 
Esta carga negativa deverá ser balanceada por um cátion de carga positiva, como Na+ 
ou K+, que é adsorvido pela superfície da argila. 
• Origem das cargas positivas dos colóides do solo 
As cargas positivas normalmente ocorrem em menor quantidade que as cargas 
negativas, mas prestam importante função, de vez que são responsáveis pela 
adsorção de ânions (muitos dos quais são nutrientes). São sempre dependentes do 
pH, aumentando à medida em que este diminui. Tem as seguintes origens: 
 
Alumínio 3+ Silício 4+ 
 
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 32 
a) Superfície de óxidos de Fe e Al, conforme o esquema já visto anteriormente. 
b) Ionização de grupos Al-OH, nas arestas quebradas de argilominerais ou seja, nas 
extremidades da camada octaédrica, a baixo pH. 
c) Matéria orgânica - a matéria orgânica apresenta grupos amínicos (NH2) que, a 
baixo pH, podem se ionizar originando cargas positivas. 
A troca de cátions (CTC) 
Quantidade total de cátions que um solo, ou algum de seus constituintes, pode 
adsorver e trocar a um pH específico, em geral pH 7,0. 
No solo, a CTC é devida à superfície específica e às cargas inerentes ou acidentais de 
colóides eletronegativos, como os minerais de argila, a sílica coloidal e o húmus. 
PARTÍCULA DO SOLO CTC (cmolc.kg
-1) 
Argila 1:1 3 - 15 
Argila 2:1 100 - 150 
Silte Menor que 1 
Areia 0 
 
• Como a CTC está na fração argila: solos argilosos possuem maior CTC que 
arenosos; 
• Solos com mais matéria orgânica possuem maior CTC; 
• Solos com minerais do tipo 2:1 possuem mais CTC que solos com minerais do 
tipo 1:1 (aproximadamente = quantidade de argila). 
Os cátions adsorvidos pelos colóides do solo ficam sujeitos a reposição por outros, 
mediante processo denominado troca de cátions. 
Por exemplo, íons hidrogênio gerados à medida que se decompõe a matéria orgânica, 
poderão deslocar cálcio e outros cátions metálicos no complexo coloidal. 
Os íons na forma trocável estão disponíveis às plantas e a sua troca favorece a 
nutrição das plantas. 
 
Tipos de CTC: 
 
variável, porque o número de cargas elétricas pode aumentar ou diminuir em função 
do pH do solo. É a que predomina nos solos tropicais e existe fração orgânica do solo. 
 
permanente, porque NÃO varia com o pH. Ela ocorre nos solos menos desenvolvidos; 
predominando nas regiões temperadas. 
 
Troca de cátions e a disponibilidade de nutrientes 
Os cátions trocáveis são considerados verdadeiros “depósitos” de íons. São, em geral, 
assimiláveis, quer por vegetais superiores; quer por microrganismos. 
Mediante a troca catiônica, os íons hidrogênio dos pelos radiculares e dos 
microrganismos do solo substituem os cátions nutrientes do complexo de troca. 
 
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 33 
São forçados a penetrar na solução do solo, onde podem ser assimilados pelas 
superfícies adsortivas das raízes e pelos organismos do solo, ou podem também ser 
removidos pelas águas de drenagem. 
Troca iônica (de cátions ou ânions) é reversível entre um sólido e um líquido. 
 
• A reação de troca iônica é: rápida; - reversível; controlada por difusão; 
estequiométrica e seletiva. 
Fatores que afetam a adsorção e troca de cátions: 
� Quanto maior a valência mais fortemente o cátion é adsorvido: Al+3 > Ca+2 > 
Mg+2 > K+ > Na+ ; o H+ comporta-se como trivalente. 
� Quanto maior a hidratação do íon menos ele é adsorvido: Li+ > Na+ > K+ > NH4
+ 
> Mg+2 > Ca+2 portanto o Li+ é o menos adsorvido, porque tem maior hidratação. 
 
� Concentração: Cátions em maior concentração são mais adsorvidos e 
deslocam os demais para a solução do solo. 
 
� Tamanho do cátion: quanto maior o cátion, mais fortemente o mesmo será 
adsorvido. 
 
• Seletividade do colóide: 
 
� Ilita: Al+3 > K+ > Ca+2 > Mg+2 > Na+ 
 
� Caulinita: Ca+2 > Mg+2 > K+ > Al+3 > Na+ 
 
� Montmorilonita: Ca+2 > Mg+2 > H+ > K+ > Na+ 
 
� Matéria orgânica: Mn > Ba > Ca+2 > Mg+2 > H+ > K+ > Na+ 
 
 
Dupla Camada Difusa 
É um modelo de distribuição dos íons na solução do solo, a partir da superfície de um 
colóide. 
A carga da superfície é neutralizada por contraíons de sinais opostos localizados a 
distâncias crescentes da superfície da argila. 
Os íons têm tamanho finito e vão se aproximando até poucos nanômetros da 
superfície do colóide. A distância da superfície equivale ao raio do íon. 
 
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 34 
 
 
 
Capacidade de Troca Aniônica (CTA) 
A adsorção de ânions macronutrientes como enxofre, fósforo e nitrogênio é de muita 
importância e depende das cargas negativas dos colóides do solo. 
As cargas positivas associadas com os hidróxidos de ferro e de alumínio, de algumas 
argilas tipo 1:1 e de materiais amorfos, tais como alofânio, dão lugar à adsorção de 
ânions. 
Esses ânions ficam sujeitos a substituição por outros, da mesma forma que cátions 
substituem, uns aos outros. 
A ocorrência da permuta de ânions, embora não se aproxime da troca de cátions, sob 
o aspecto quantitativo, é extremamente importante, como meio para proporcionar aos 
vegetais superiores, osânions nutrientes prontamente assimiláveis. 
 
MATÉRIA ORGÂNICA DO SOLO 
A MOS é essencialmente constituída por Carbono (C), Oxigênio (O), e Hidrogênio (H). 
O C vem do CO2 do ar do atmosférico, enquanto o Oxigênio e Hidrogênio são 
extraídos da água. 
 
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 35 
A matéria orgânica do solo (MOS) é o produto da acumulação de resíduos de plantas 
e animais parcialmente decompostos e parcialmente ressintetizados. 
Esses materiais estão em estado ativo de decomposição, sendo submetidos ao ataque 
contínuo de microrganismos. Assim, grande parte tem caráter transitório e são 
continuamente renovados pela adição de resíduos animais e vegetais. 
As raízes das plantas por seu turno, são capazes de absorverem os elementos 
minerais simples oriundos da decomposição de todos esses resíduos, completando 
um fenômeno conhecido como ciclagem de nutrientes. Assim, entender os ciclos da 
MOS e dos seres vivos, especialmente quando estes ocorrem no ambiente solo, é 
importante para entender como as suas interações e os seus efeitos agem sobre a 
fertilidade do solo. Os efeitos da MOA sobre as propriedades do solo, cujo conjunto 
define a fertilidade do solo, podem afetar diretamente a produção da planta. 
Constituição da Matéria Orgânica do Solo 
A matéria orgânica é composta por C, O e H, sendo complementada por outros 
elementos como: N, P e S, sendo os dois primeiros (C e N) os elementos de maior 
destaque, principalmente pela produção de energia devido a quebra de ligações dos 
compostos de carbono (C---H) e a síntese protéica. 
A fonte primária de matéria orgânica é a fotossíntese, através da equação básica: 
 energia luminosa 
6 CO2 + 6H2 6C(H2O) + 6O2 
 plantas verdes (clorofila a) compostos orgânicos 
 
Os compostos orgânicos produzidos pela fotossíntese podem retornar diretamente ao 
solo na forma de resíduos culturais ou por animais e seus excrementos, após 
passarem pela cadeia alimentar dos seres heterotróficos em seus diversos estágios. 
Para que C, N, S, e P destes resíduos sejam incorporados ao solo, precisam ser 
decompostos através de reações que dependem, essencialmente, da atividade 
biológica do solo. 
Carbono Orgânico Total e Ciclo do C 
O carbono orgânico total dos solos é a soma do carbono orgânico e inorgânico. O C 
orgânico é originário da fração da matéria orgânica do solo e o inorgânico é o que se 
encontra presente em minerais, como a dolomita e calcita. 
A maior parte do carbono orgânico que está no solo é proveniente dos resíduos de 
plantas (parte aérea + raízes). Os tecidos das plantas apresentam, em média, 58% de 
C com base no peso seco. Estas proporções levam a utilização do fator (1,721) para a 
transformação dos teores de carbono orgânico em matéria orgânica. Como o carbono 
é o maior componente da matéria orgânica é muito comum referir-se a um ou ao outro 
sem muita diferenciação (Ver figura Ciclo do Carbono). 
 
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 36 
Há uma variação muito grande dos teores de matéria orgânica entre os diversos tipos 
de solos: de < 0,1%, nos solos desérticos, até 100% nos solos orgânicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CICLO DO CARBONO 
Importância da Matéria Orgânica do Solo 
A importância da matéria orgânica do solo pode ser estabelecida a partir da 
distribuição das quantidades de carbono nos diferentes reservatórios. 
Quadro. Quantidade de carbono em diferentes reservatórios da superfície 
terrestre 
Reservatório Quantidade de C (x 1014 kg) 
Superfície da terra 
 CO2 atmosférico 7,0 
 Biomassa 4,8 
 H2O (rios, lagos...) 2,5 
 Mar 5,8 
 Matéria orgânica do solo 30 – 50 
Profundidade de 16 km 
 Detritos orgânicos marinhos 30 
 Carvão e petróleo 100 
 Carbono solúvel no fundo do mar 345 
CO
Fotossintes
Respiração 
Residuo
Carboidrato
Animais 
Animais 
mortos 
Liberação 
de 
Atividade 
microbiana 
Humus 
Decomposiçã
 
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 37 
 Sedimentos 200.000 
 
As pesquisas relativas à matéria orgânica, na sua grande maioria, referem-se a 
utilização de diferentes fontes, incorporação de adubos verdes e alguns de 
seus efeitos no solo, na grande maioria, a partir da avaliação do conteúdo total 
de carbono no solo. 
A perda da matéria orgânica do solo é uma medida de degradação do 
ecossistema, podendo ser utilizada como critério para avaliação da 
sustentabilidade. 
Cálculo da porcentagem da MOS 
A análise da MOS em laboratório resume-se em determinar o carbono do material 
amostrado. Os métodos mais usados são: 
a. Via úmida: utiliza-se o permanganato de potássio para oxidar todo o C orgânico em 
CO2; 
b. Via seca: a MOS é incinerada em forno especial e o C é determinado. 
Os cálculos são os seguintes: 
%MO = %C x 1,74 (considerando-se a MO contendo 58% de C) 
%MO = %C x 1,923 (considerando-se a MO contendo 52% de C) 
%MO = %N x 20 (considerando-se a MO contendo 5% de N) 
%N x 6,25 = % proteína (considerando-se a proteína contendo 5% de N) 
 
Com relação às diferentes regiões do país, verifica-se que existem divergências na 
interpretação dos níveis críticos da MOS. 
Para o Estado do Ceará, no que concerne a avaliação da fertilidade do solo, os 
seguintes níveis são considerados (extraído do manual “Recomendações de Adubo e 
calagem para o Estado do Ceará): 
Nível baixo: <1,5 % de MOS 
Nível médio: 1,6-3,0 % de MOS 
Nível alto: >3,0 % de MOS 
 
O Processo de Decomposição 
A decomposição é o processo de transformação dos resíduos vegetais e animais, via 
atividade biológica (meso e micro fauna e flora), em compostos mais refinados com 
pouca ou nenhuma semelhança com os materiais que lhes deram origem. 
 
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Os resíduos orgânicos, tão logo adicionados ao solo, são desintegrados por meios 
físicos e mecânicos pela ação dos componentes da macro e mesofauna e, a seguir, a 
microfauna completa este trabalho. 
Ocorrendo condições adequadas de pH, umidade e temperatura, os microrganismos 
iniciam o processo de decomposição, com rápida perda de substâncias prontamente 
disponíveis. 
Os resíduos orgânicos fornecem grandes quantidades de C e energia para os 
microrganismo, aumentando a atividade biológica e melhorando a ecologia do solo. 
A decomposição de resíduos de plantas e animais no solo constitui o processo 
biológico básico no qual o C é reciclado para a atmosfera como CO2, o N torna-se 
disponível como NH4
+ e o NO3
- e outros elementos associados, como o P, S e vários 
micronutrientes aparecem em formas assimiláveis pelas as plantas superiores. 
Nesse processo, parte do C é incorporada ao tecido microbiano e parte é convertida 
em húmus estável. Ao mesmo tempo parte do húmus nativo é mineralizada. 
O conteúdo total de matéria orgânica do solo, em conseqüência, é mantido em estado 
de equilíbrio, característico do solo e do sistema de manejo aplicado. 
Grande parte dos constituintes dos resíduos vegetais pertence à categoria dos 
carboidratos, alguns com função estrutural e outros de reserva. 
As plantas contêm aproximadamente: 
• Celulose: 15 a 60% do peso seco; 
• Hemicelulose: 10 a 30% do peso seco; 
• Lignina: 5 a 30% do peso seco; 
• Proteína: 2 a 15% do peso seco;e 
• Substâncias solúveis (açúcares, aminoaçúcares, ácidos orgânicos e aminoácidos): 
10% do peso seco. 
 
Os materiais solúveis são rapidamente removidos dos resíduos e facilmente utilizados 
pelos organismos do solo. 
No seguinte quadro estão os principais grupos de componentes de resíduos de 
plantas, os grupos de enzimas envolvidos em suas transformações e osprincipais 
organismos que atuam no processo de decomposição. 
Quadro. Constituintes dos resíduos e seus agentes de degradação 
Constituintes Enzima Microrganismo (agentes de composição) 
Carboidratos 
 Amido Amilases Inúmeras bactérias e fungos. 
 Celulose Celulase Bactérias (Pseudomonas, Chromobacterium, 
Baci-llus,Clostridium, Streptomyces, Cytophaga); 
fungos (Trichoderma, Chaetomium e Penicillium 
 Hemicelulose Pectinases Fungos e actinomicetos. 
 
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 39 
Lignina ________ Fungos do mofo branco, mofo marrom, 
actnomicetos e algumas bactérias. 
Compostos 
nitrogenados 
 
Enzimas 
proteolíticas 
 
Inúmeras bactérias (Streptomyces) e fungos 
(Penicillium). 
Parede celular Quitinase e 
glucanases 
Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus e 
Clostridium 
Fonte: Adaptado de Paul & Clark (1989), citado por Silva & Resck (1997). 
Resistência à decomposição 
Açúcares, amidos e proteínas simples < proteínas complexas < hemicelulose < 
celulose < lignina < gorduras, ceras e resinas 
Fungos e bactérias do solo consomem ativamente proteínas, amido e celulose, 
produzindo NH3, H2O, CO2, ácidos orgânicos e outras substâncias parcialmente 
oxidadas. 
Em seguida, produtos orgânicos intermediários e tecidos de biomassa recém-
formados são atacados por grande variedade de microrganismo, produzindo nova 
biomassa e mais perda de C como o CO2. 
O estágio final do processo é caracterizado por uma decomposição gradual das partes 
mais resistentes das plantas, tais como lignina, em que os mais importantes 
microrganismos são os actinomicetos e os fungos. 
A decomposição de plantas e animais, após a morte, não ocorre por completo até os 
produtos finais de mineralização, mas é acompanhada por nova formação de 
substâncias orgânicas, em muitos casos de natureza complexa (turfas, carvão mineral, 
óleo e substâncias húmicas do solo), possuindo maior resistência à decomposição do 
que a das substâncias originais. 
 
Figura. Curvas de decomposição de constituintes orgânicos dos vegetais (adaptado de 
Minderman (15)). 
 
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 40 
O Húmus do Solo 
O húmus é um complexo coloidal amorfo de cor marrom a negra que se encontra em 
equilíbrio dinâmico no solo. 
O húmus é o=insolúvel em água, contudo solúvel em soluções alcalinas diluídas. O 
húmus adsorve água em apreciáveis quantidades (pode chegar a adsorver 3 a 4 vezes 
seu próprio peso em água). A composição química do húmus é complexa, sendo 
constituído principalmente pelos ácidos húmicos, ácidos fúlvicos e humina. 
Esta separação é simplesmente operacional e não há um limite entre estas frações em 
termos de propriedades físico-químicas. 
Algumas propriedades podem ser avaliadas quanto a sua tendência. Por exemplo, a 
fração ácidos fúlvicos tem tamanho molecular menor que a fração ácidos húmicos, o 
que lhes permite maior mobilidade. 
O atributo mais importante na diferenciação das propriedades químicas da matéria 
orgânica é o conteúdo de grupos carboxílicos. A relação entre os conteúdos 
percentuais de oxigênio e carbono (O/C) é maior na fração ácidos fúlvicos do que na 
fração ácidos húmicos, sendo, portanto, os primeiros mais oxidados que os segundos. 
As substancias húmicas são consideradas as representantes da fração mais estável 
da matéria orgânica do solo. Esta estabilidade é atribuída a heterogeneidade de sua 
estrutura química, bem como, à sua inacessibilidade dentro do agregado dos solos e 
às interações com cátions metálicos e minerais de argila. 
Em muitos solos tropicais, os ácidos fúlvicos parecem ser o principal componente das 
substâncias húmicas e, por isso, deve exercer um papel importante na ciclagem de 
nutrientes, agregação do solo e pedogênese. 
As substâncias húmicas são os constituintes orgânicos mais bem distribuídos na 
Terra. Ocorrem não somente no solo, mas nas águas naturais, no esgoto, nas pilhas 
de compostos, sedimentos marinhos e lacustres, turfas, depósitos de carvão e outros. 
No solo estas substâncias são eletroquimicamente importantes devido as suas 
propriedades como trocadores de íons. 
A geração de carga na superfície dos colóides orgânicos é função exclusiva do pH do 
meio onde se encontram esses materiais, ou seja, toda a carga da matéria orgânica é 
dependente de pH. 
Muitos estudos indicam que grande parte da matéria orgânica adicionada ao solo pode 
mineralizar-se ao longo do ano e menos de 20 a 30% transformam-se em substâncias 
húmicas. De 10 a 20% dos resíduos da parte aérea e 20 a 50% dos resíduos 
radiculares podem ser convertidos em húmus, sendo o restante transformado em CO2. 
Os processos de decomposição e formação de húmus são complexos, 
compreendendo a participação de grande e diversificado grupo de microorganismos. 
De modo geral, esses processos são controlados pela biodiversidade das moléculas 
orgânicas sujeitas à catálise por enzimas, principalmente de origem microbiana. 
Fatores climáticos e edáficos atuam como controles imediatos sobre esses processos. 
 
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 41 
Outra propriedade importante das substâncias húmicas é a sua capacidade de 
tamponamento em larga faixa de pH, o que é considerável importância prática, uma 
vez que as plantas cresçam melhor dentro de faixas estreitas de pH. 
 
A quantidade e o tipo de grupos funcionais da matéria orgânica do solo, bem como a 
interação entre eles determina o poder tampão do solo, ou seja, a sua capacidade de 
resistência a alterações de pH pela adição de ácido ou base. 
 
Dois processos fundamentais atuam na decomposição e formação da matéria 
orgânica do solo e sua transformação em húmus, sendo estes: 
Mineralização: conversão de um elemento das formas orgânicas para a inorgânica: 
Celulose, hemicelulose e proteínas são bastante susceptíveis à decomposição 
microbiológica, sendo rapidamente utilizadas pela população microbiana. Uma parte é 
decomposta em CO2, H2O e NH3, etc. e a outra é incorporada à massa microbiana 
para formar o protoplasma e produtos metabólicos, alguns de estrutura altamente 
aromática (este é o caminho para formação do húmus). A mineralização bruta pode 
ser entendida como a transformação total obtida, e a mineralização líquida é a 
diferença entre a mineralização bruta e a quantidade incorporada na biomassa dos 
microrganismos. 
Imobilização: é a conversão de um elemento de formas inorgânicas em orgânicas, via 
absorção pelos microrganismos e plantas, seguida da incorporação na biomassa. 
Em algumas situações o processo de decomposição dentro do solo pode inibir o 
crescimento de plantas devido à alta relação C/N dos materiais, o que requererá a 
imobilização do N do solo, causando a redução de sua disponibilidade para as plantas. 
Neste caso, recomenda-se a aplicação de fertilizante mineral nitrogenado para ajustar 
a relação C/N. 
A decomposição da matéria orgânica do solo parece ser função de muitos fatores 
envolvendo sua quantidade no solo e o nível de atividade microbiano. Ambos podem 
ser afetados por fatores edáficos: textura, estrutura, capacidade de retenção e 
armazenamento de água, relação C/N/P/S, pH, potencial redox e nível de saturação 
por bases; climáticos: precipitação, temperatura do ar e do solo, umidade relativa, 
insolação e ventos; e antrópicos: manejo do solo, sistemas de cultivo e outros. 
A relação C/N do Solo 
A relação C/N do solo está representada pela média das relações C/N dor resíduos 
não decompostos totalmente e do próprio húmus. 
Essa relação é mais estreita nas seguintes situações: 
a. no subsolo (devido à lixiviação de NO3
-) 
b. nas regiões áridas ou quentes (devido à maior velocidade de decomposição da 
MOS devido às altas temperaturas) 
 
Notas de Aula Química e Fertilidade do Solo 
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 42 
c. na MO já decomposta(devido grande parte do C ter sido liberado como CO2 
durante a decomposição) 
d. nos solos com pH em torno de 7,0 (as bactérias são mais ativas em pH neutro) 
A relação C/N dos resíduos de plantas pode apresentar valores distintos: 
Leguminosas jovens: relação C/N= 10/1 
Palhas de cereais: relação C/N = 100/1 
Os estercos e os materiais compostados com estercos apresentam em geral, 
relações C/N entre 15/1 e 25/1. 
A MOS com C/N > 30 se decompõe mais lentamente 
A MOS com C/N < 30 se decompões mais rapidamente. 
Conteúdo de matéria orgânica, nitrogênio e relação C/N de alguns materiais. 
MATERIAL MATÉRIA 
ORGÂNICA
%
N % C/N
Bagaço de cana 58,50 1,49 22
Capim gordura 92,38 0,63 81
Casca de arroz 54,55 0,78 39
Crotalaria juncea 91,42 1,95 26
Esterco de gado 62,11 1,92 18
Esterco de galinha 54,00 3,04 10
Feijão guandu 95,90 1,81 29
Mucuna preta 90,68 2,24 22
Palha de milho 96,75 0,48 112
Samambaia 95,90 0,49 109
Serragem de madeira 93,45 0,06 865
Torta de mamona 92,20 5,44 10
Torta de u. Açúcar 78,78 2,19 20
Turfa 39,89 0,39 57
 
Além da relação C/N, a liberação de nutrientes depende também da sua função na 
planta e de fatores climáticos (temperatura e umidade) que controlam a taxa de 
decomposição. 
Nutrientes que não fazem parte de compostos estruturais (por ex. o K) são 
prontamente liberados pelo processo de decomposição da biomassa, enquanto 
aquelas que fazem parte de estruturas têm liberação mais lenta (Ca, Mg, C, P, S e N). 
De modo geral, os nutrientes catiônicos são liberados com maior rapidez. 
 
A acumulação e perda da MOS 
Os seguintes fatores influenciam os níveis da MOS: 
a. Relação C/N: Como explicado anteriormente 
b. Fatores ligados ao solo: 
 
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 43 
• Textura do solo: A textura afeta diretamente a aeração do solo e 
esta afeta a velocidade de decomposição da MOS 
• Umidade e temperatura do solo: As reações biológicas aumentam 2 
a 3 vezes para cada aumento de 10°C. O conteúdo de MOS 
aumenta das regiões mais úmidas para as mais áridas; das mais 
quentes para as mais frias. Acúmulo e/ou perda da MOS estão 
diretamente relacionados ao regime hídrico do solo. 
• Erosão: A perda da MOS da camada superficial do solo pode ser 
considerável em áreas onde não são adotadas práticas 
conservacionistas. 
• Fertilidade do solo: A fertilidade do solo afeta diretamente as 
atividades dos microrganismos e o crescimento das plantas; quanto 
maior a fertilidade, maior o retorno ou deposição da MOS sobre o 
solo. 
• Topografia: Influencia diretamente a umidade, a erosão e a 
temperatura do solo; partes baixas dos terrenos acumulam mais 
umidade e partículas arrastadas pela erosão, com isso mais 
crescimento de plantas e mais deposição de resíduos orgânicos. 
c. Influencia do cultivo do solo: O desmatamento seguido do cultivo causa em 
geral, diminuição nos teores de MOS. Contudo, técnicas adequadas de uso do 
solo como proteção contra a erosão, fertilização química e retorno dos restos 
de culturas, podem ajudar na conservação da MOS. Em resumo, são 3 os 
fatores decisivos para a manutenção da MOS: evitar erosão, adicionar 
fertilizantes minerais (para compensar a remoção de nutrientes) e retornar 
todos os resíduos de plantas ao solo. 
Efeitos da Matéria Orgânica Sobre Propriedades do Solo 
Propriedades químicas: 
1. Disponibilidade de nutrientes: A mineralização da MOS resulta na liberação de 
todos os nutrientes essenciais à planta: N, P, K, Ca, Mg, e micronutrientes. A MOS é a 
fonte principal de N, P, e S e micronutrientes. Os minerais que compõem a crosta 
terrestre não contêm N. 
A decomposição da matéria orgânica produz CO2, NH4
+,NO3, PO4
-3 e SO4
-2, 
tornando-se fonte de nutrientes para o crescimento das plantas. 
2. Capacidade de troca de cátions (CTC): A matéria orgânica apresenta uma alta 
CTC variando de 100 a 300 cmol (+).Kg-1, podendo aumentar a CTC do solo. 
 Entre mais MOS no solo maior CTC e maior poder tamõa. 
Uma das principais contribuições da matéria orgânica para os solos tropicais refere-se 
a CTC. Pesquisam apontam que a maior porção da CTC dos solos das regiões 
tropicais, incluindo solos de cerrados, é proveniente da contribuição da matéria 
orgânica (como apresentado no seguinte quadro). 
 
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 44 
Quadro. Capacidade de troca catiônica (CTC) de alguns minerais de argila e da 
matéria orgânica 
Material CTC(cmol(c).kg
-1) 
Caulinita 1-10 
Mica 20-40 
Vermiculita 120-150 
Montmorilonita 80-120 
Clorita 20-40 
Matéria orgânica 100-300 
Fonte: Bohn et al. (1979), citado por Silva & Resck (1997). 
A contribuição para CTC do solo pela matéria orgânica tem como origem a ionização 
de grupos carboxílicos, enólicos e fenólicos, a partir do aumento do pH do meio. 
A associação entre CTC e matéria orgânica pode ser responsável por até 75% da CTC 
dos solos no horizonte A, enquanto que no horizonte B está contribuição passa a ser 
de 35%. 
A perda da matéria orgânica pode chegar a 70% do conteúdo inicial em solos de 
textura arenosa, como observado em solos do oeste baiano. 
3. pH do solo: A MOS é fornecedora de prótons (H+). A acidez causada pela MOS 
atinge mais a acidez potencial do que a acidez ativa desde que o H+ não seja 
facilmente dissociado dos colóides. 
Os solos ricos em MOS em virtude do maior poder tampão, requerem maior 
quantidade do calcário para mudar o pH do aqueles solos pobres em MOS. 
A aplicação da MOS humificada aos solos tem sido recomendada como uma maneira 
de controlar a toxidez causada por certos elementos encontrados em quantidades 
acima do normal. O Fé, Al e Mn, têm sido apontados como os elementos tóxicos mais 
comuns nos solos brasileiros. O controle da toxidez é geralmente feito com a aplicação 
de fertilizantes orgânicos devido à propriedade do húmus em fixar, complexar ou 
quelar elementos tóxicos. 
4. Quelação: A matéria orgânica forma complexos estáveis com Cu+2, Mn+2 e outros 
cátions polivalentes o que irá melhorar a disponibilidade de micronutrientes para as 
plantas. 
5. Ação tampão: A matéria orgânica exibe ação tamponante em faixas levemente 
ácidas, neutras e alcalinas, o que irá ajudar a manter uma reação uniforme no solo. 
6. Combinação com moléculas orgânicas: A matéria orgânica, combinada com 
moléculas orgânicas, afeta a bioatividade, a persistência e a biodegradabilidade dos 
pesticidas, modificando as taxas de aplicação dos pesticidas para um controle efetivo. 
 
Notas de Aula Química e Fertilidade do Solo 
Profa. Maria Eugenia Ortiz Escobar 
 
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Propriedades físicas: 
1. Estrutura e aeração: Para haver a formação de agregados no solo são 
necessárias duas condições principais: a) uma força mecânica qualquer para provocar 
a aproximação das partículas do solo. Esse movimento pode ser provocado pelo 
crescimento das raízes, por organismos do solo, pela expansão/contração do solo ou 
pela floculação dos colóides e; b) que após o contato das partículas haja um agente 
cimentante para consolidar essa união, gerando o agregado. 
A MOS já humificada juntamente com os minerais de argila, são dois agentes 
cimentantes que mais contribuem para a agregação do solo. 
2. Agregação: A matéria orgânica atua como agente cimentante pela liberação 
de “gomas” pelos microorganismos durante a decomposição, com isso, se liga 
a minerais de argila e cimenta as partículas do solo em unidades estruturais 
denominadas agregados, o que irá permitir a troca de gases, estabilizando a 
estrutura e aumentando o armazenamento e permeabilidade de água no solo. 
3. Densidade do solo: A MOS reduz a densidade dos solos. Os solos orgânicos ou 
turfosos tem densidades em torno de 0,6 a 0,8 Mg m-3. As raízes não conseguem 
penetrar em solos com textura com densidades acima de 1,9 Mg m-3, e para corrigir 
esse problema, se adiciona MO. 
4. Retenção de água: Entre