Análise de solo - P^J K Ca e Mg

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ANÁLISE DE SOLO
FÓSFORO, POTÁSSIO, CÁLCIO E MAGNÉSIO
Piracicaba – SP 11/05/2023
Universidade de São Paulo - USP
Centro de Energia Nuclear na Agricultura – CENA
Análise de Solo e Planta – CEN 0409
Professores: Cassio Hamilton Abreu Junior – cahabreu@cena.usp.br
Takashi Muraoka – muraoka@cena.usp.br
Estagiário PAE: Dalila Lopes da Silva – dalila.ls@usp.br
Supervisor: Juan Ricardo Rocha – jr.rocha@usp.br
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Bibliografia recomendada
✓ 631.452 A532 10009
Biblioteca: 
CENA e ESALQ
✓ Download gratuito: 
https://www.iac.sp.gov.br/publicacoes/arquivos/Raij
_et_al_2001_Metod_Anal_IAC.pdf
https://www.iac.sp.gov.br/publicacoes/arquivos/Raij_et_al_2001_Metod_Anal_IAC.pdf
https://www.iac.sp.gov.br/publicacoes/arquivos/Raij_et_al_2001_Metod_Anal_IAC.pdf
➢ Avaliação da fertilidade do solo
Análise química 
do solo 
✓ Correlação → Define o melhor método de análise
Extrator 
Relação Solo:Extrator
Forma e tempo de agitação
Filtração/decantação
Método de determinação 
✓ Calibração → Define os níveis críticos e as doses recomendáveis
ŷ1 = b0 + b1 y2
(r ≥ 0,70)
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Extração do P com resina trocadora de íons
✓ Fatores I, Q e ΔQ/ΔI (Olsen, 1952)
✓ Fracionamento das formas orgânicas e inorgânicas de P (Chang e Jackson, 1957;
Hedley et al., 1982, e recentemente, Gatiboni e Condron, 2021).
P-Al, P-Fe, P-Ca
P total
P inorgânico
P orgânico
P estrutural
P adsorvido aos minerais
P precipitado
P dos resíduos orgânicos
P da matéria orgânica
P da biomassa microbiana
✓ “O P é o nutriente que mais limita a produção de biomassa em solos de regiões
tropicais” (Novais e Smyth, 1999)→ Fixação nos solos (adsorção e precipitação)
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
(90 – 95% 
formas não 
disponíveis)
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
Fator 
Quantidade
Fator 
Intensidade
P não -lábil
P lábil P Solução
Fosfato adsorvido
Ligação monodentada)
Fosfato “irreversivelmente” adsorvido
Ligação bidentada ou binuclear
Quanto menor o pH e mais tempo, maior a facilidade de ocorrer a reação e mais 
forte é a ligação 
Fator 
Quantidade
Fator 
Capacidade
Fator 
Intensidade
P não -lábil
P lábil P Solução
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
Extrator Composição Relação Solo : Extrator
Bray-1 HCl 0,025 mol L-1+ NH4F 0,03 mol L-1 1:10
Bray-2 HCl 0,1 mol L-1 + NH4F 0,03 mol L-1 1:17
Mehlich-1 HCl 0,05 mol L-1 + H2SO4 0,0125 mol L-1 1:10
SP¹ H2SO4 0,025 mol L-1 1:10
Mehlich-2
NH4F 0,015 mol L-1 + CH3COOH 0,2 mol L-1 + NH4Cl 0,2 mol L-1 + HCl 0,012 
mol L-1
1:10
Mehlich-3
NH4F 0,015 mol L-1 + CH3COOH 0,2 mol L-1 + NH4NO3 0,25 mol L-1 + 
HNO3 0,013 mol L-1 + EDTA 0,001 mol L-1 1:10
Olsen NaHCO3 0,5 mol L-1 (pH = 8,5) 1:20
Resina Resina de Troca Iônica (catiônica + aniônica) 1:10
¹ método usado no estado de São Paulo até 1982.
→ Ácido cítrico (Dyer, 1894)
➢ Extração do P com resina trocadora de íons
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
Fonte: adaptado de Novais e Smyth (1999)
❑ Evolução da análise de solo no Brasil e em São Paulo
✓ Até a década de 1960 → o uso da análise de solo era limitado
(menos de 20.000 amostras analisadas/ano)
✓ Metade da década de 1960
- Ministério da Agricultura
(Instituto de Química Agrícola/Atual Embrapa Solos)
- Universidade da Carolina do Norte (EUA)
+
Programa de análise de solo
➢ Extração do P com resina trocadora de íons
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Extração do P com resina trocadora de íons
❑ Idealização da resina como extrator de P disponível
Dificuldades para 
adaptação em 
laboratórios de rotina!
P-solo P-solução P-raiz
P-não lábil P-lábil P-solução P-raiz
P-solo P-solução P-resina
1. Processo →
2. Teoria →
3. Método →
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
✓ A partir deste trabalho é iniciado a utilização da resina em laboratórios de
rotina no estado de São Paulo;
✓ Apresenta a descrições das adaptações realizadas para adequação do
método à operação dos laboratórios de rotina;
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Extração do P com resina trocadora de íons
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Extração do P com resina trocadora de íons
❑ Princípios da extração com resina de troca iônica (catiônica + aniônica)
saturada com bicarbonato de sódio:
✓ A extração do P lábil é feita pela dissolução gradativa de compostos
fosfatados da fase sólida do solo e transferência de íons ortofosfatos (PO4
3–)
para a resina de troca iônica.
✓ Ocorre também a extração dos cátions trocáveis (K+, Ca2+ e Mg2+), que se
transferem do solo para a resina.
Resina de troca aniônica
Resina de troca catiônica
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Extração do P com resina trocadora de íons
Aniônica → Amberlite IRA - 400
Catiônica → Amberlite IR - 120
✓ Função do bicarbonato de sódio: o íon bicarbonato tampona o meio em pH
próximo à neutralidade (condição favorável para a dissolução de fosfatos do
solo), enquanto os íons sódio saturam a resina catiônica, possibilitando a
retirada dos cátions trocáveis do solo.
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Extração do P com resina trocadora de íons
❑ Aparelhos e material:
1. Mesa agitadora com movimento circular-horizontal, com rotação mínima de 220 rpm e
bandejas de alumínio para três unidades de bandejas de isopor com 10 frascos;
2. Bandejas de isopor para 10 frascos plásticos cônicos truncados de 80 mL, com tampa;
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Extração do P com resina trocadora de íons
❑ Aparelhos e material:
3. Aparelho separador de resina com conjunto de 10 peneiras com malha de abertura de
0,4 mm, usado para separação da resina com o solo;
4. Painel de recuperação de resina;
5. Cachimbos de 2,5 cm³ e bolinhas de vidro (2 cm de diâmetro);
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Extração do P com resina trocadora de íons
❑ Preparação e manutenção da mistura de resinas
1. Pré-condicionamento → Passar a resina em peneira de malha de 0,5 mm, juntar volumes
iguais, adicionar o dobro de água e adicionar soluções de KH2PO4, CaCl2.2H2O, MgSO4 e HCl
(durante duas semanas);
Função: Expansão das resinas que ocorre em solução de eletrólitos, saturação de sítios
internos (uma vez colocada em solução as resinas não podem mais ser secas!)
• Posteriormente lavar as resinas com soluções de NaOH, HCl e NH4Cl
2. Tratamento da resina para uso → Saturar a
resina com NaHCO3 (1,0 mol L-1 pH 8,5);
3. Recuperação da resina → Lavar em água e com
solução de NH4Cl
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Extração do P com resina trocadora de íons
❑ Procedimento de extração
1. Transferir 2,5 cm³ de TFSA para o frasco;
2. Acrescentar 25 mL de água e uma bolinha de vidro;
3. Tampar o frasco e agitar por 15 min;
4. Retirar a bolinha de vidro e adicionar 2,5 cm³ de resina (cachimbo com malha de poliéster);
5. Fechar o frasco e agitar durante 16 h a 220 rpm (de preferência no período noturno);
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Extração do P com resina trocadora de íons
❑ Procedimento de extração
6. No dia seguinte, transferir a suspensão de solo para uma peneira de 0,4 mm de abertura;
7. Virar a peneira sobre um funil colocado sobre um frasco plástico de 100 mL. Transferir
toda a resina da peneira para o frasco, usando exatamente 50 mL de solução de NH4Cl 0,8
mol L-1 em HCl 0,2 mol L-1;
8. Transferir também os 50 mL das soluções-padrão (de P, K, Ca e/ou Mg) para os frascos
plásticos de 100 mL e adicionar 2,5 cm³ da mistura de resinas (para curvas de calibração);
9. Deixar a suspensão em repouso por cerca de 30 min, para permitir a evolução de CO2. Em
seguida, fechar os frascos e agitar por 1 h a 220 rpm;
10. Filtrar para obter os extratos para determinação de P, K+, Ca2+ e Mg2+
.
Extratos prontos para determinação de P, K+, Ca2+ e Mg2+
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Extração do P com resina trocadora de íons
Condicionamento 
para uso
2,5 cm³ de TFSA + 2,5 
mL de H2O + bola de 
vidro
Agitação por 15 min
Retirara bola de vidro e 
adiciona 2,5 cm³ de 
resina
Agitar por 16 h
Separar a resina do 
solo com conjunto de 
perneiras
Adiciona 50 mL de 
NH4Cl + HCl e agita 
por 1 h
Filtra e obtém os extratos 
para determinação de P, 
K+, Ca2+ e Mg2+
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Extração do P com resina trocadora de íons
❑ Soluções-padrão de trabalho contendo P, K, Ca e Mg
▪ 50,0 mmolc L-1 de Ca2+ (2,5022 g L-1 de CaCO3)
▪ 10,0 mmolc L-1 de Mg2+ (Fonte: 0,1216 g L-1 de Mg metálico)
▪ 3,0 mmolc L-1 de K+ (Fonte: 0,1275 g L-1 de KCl)
▪ 40 mg L-1 de P (Fonte: 0,1757 g L-1 de KH2PO4)
✓ Transferir 0,0; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 e 5,0 mL da solução-estoque para balões de 50 mL,
identificados (A, B, C, D, E e F). Completar os volumes com a solução de NH4Cl 0,8 mol
L-1 em HCl 0,2 mol L-1 e homogeneizar.
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
✓ Preparar soluções com as seguintes concentrações:
➢ Extração do P com resina trocadora de íons
❑ Soluções-padrão de trabalho contendo P, K, Ca e Mg
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Determinação do P por espectroscopia de absorção Molecular
❑ Esquema simplificado de um espectrofotômetro 
✓ Para a determinação do P, utilizar λ = 720 nm.
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Determinação do P por espectroscopia de absorção Molecular
❑ Solução de molibdato
✓ Dissolver 20 g de (NH4)6Mo7O24.4H2O em 200 mL de H2O 60 - 70 ºC e resfriar a solução;
✓ Dissolver 2,73 g de tartarato de antimônio e potássio na solução anterior;
✓ Adicionar lentamente 230 mL de H2SO4;
✓ Transferir para balão de 1,0 L e completar com água destilada
❑ Solução de molibdato diluída
✓ Transferir 50 mL da solução-estoque de molibdato para balão de 1,0 L e adicionar 500 mL
de H2O;
✓ Dissolver em béquer, com cerca de 100 mL de água quente, 0,6 g de gelatina p.a.;
✓ Homogeneizar, acrescentar 5,0 g de ácido ascóbico, completar o volume e homogeneizar.
Formação do complexo fosfomolíbdico (molécula) em meio ácido → cor azul
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Determinação do P por espectroscopia de absorção molecular
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
Teor de P no solo = 63,9 mg dm-³
Teor de P no solo = 0,639 x 100
Abs = 0,255 u.a.
[P] = (Abs + 0,0069)
0,4101
[P] = (0,255 + 0,0069)
0,4101
[P] = 0,639 mg L-1
❑ Cálculo do teor de P no solo
2,5 cm³ de TFSA 50 mL
1,0 ml + 4,0 ml (solução molibdato) 5,0 mL
(20 x)
(5 x)
Fd = (20 x 5) = 100 X
❑ Adicionar a solução de molibdato diluída em todas as amostras, inclusive as soluções-
padrão!
➢ Determinação do K por fotometria de emissão em chama
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
✓ Os metais alcalinos, quanto elevados a uma temperatura suficiente alta,
adsorverão energia da fonte de calor e passarão ao estado de excitação de
sua forma atômica.
✓ Quando estes átomos voltam ao estado normal reemitirão a energia
absorvida como radiação com λ específicos, alguns dos quais na região visível.
✓ A emissão é proporcional (para baixas concentrações somente) ao número de
átomos que voltam ao estado fundamental, que é proporcional ao número de
átomos na chama, que é, por sua vez, proporcional a concentração da
amostra.
➢ Determinação do K por fotometria de emissão em chama
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Determinação do K por fotometria de emissão em chama
E = 55 %
Teor de K+ no solo = 5,8 mmolc dm-³ 
[K] = (E + 0,2381)
4,9071
[K] = (55 + 0,2381)
4,9071
[K] = 11,26 mg L-1
Teor de K+ no solo = 11,26 x 20 = 225,2 mg dm-³
1 mmol de K = 39 mg → 1 mmolc K+ = 39 mg
Portanto, 225,2 mg = 5,8 mmolc de K+
2,5 cm³ de TFSA 50 mL
4,0 mL
(20 x)
Fd = 20 X
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Determinação de Ca e Mg por espectrofotometria de absorção atômica
❑ Fundamento→ medida da intensidade da radiação absorvida por átomos de
um elemento no estado fundamental em altas temperaturas, no
comprimento de onda da linha de ressonância (Walsh, 1995). É uma técnica
que obedece à Lei de Lambert-Beer.
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Determinação de Ca e Mg por espectrofotometria de absorção atômica
Reagentes e soluções:
1. Solução-estoque de lantânio, com 100 g L-1 de La;
2. Solução de trabalho com 1,0 g L-1 de La (transferir
10 mL da solução-estoque de 100 g L-1 para balão
volumétrico de 1,0 L e completar o volume.
Determinação de Ca e Mg:
1. Retirar 1,0 mL dos extratos de resina (NH4Cl 0,8
mol L-1 + HCl 0,2 mol L-1), transferindo para frascos
de vidro, de 25 mL. Acrescentar 10 mL da solução
contendo 1 g L-1 de La e homogeneizar;
2. Proceder da mesma forma com os pontos da
curva;
3. Realizar as leituras no espectrofotômetro de
absorção atômica. Zerar o aparelho como ponto
zero da curva (A)
2,5 cm³ de TFSA 50 mL
1,0 mL + 10 ml (lantânio) 11,0 mL
(20 x)
(11 x)
Fd = (20 x 11) = 220 X
Função de La?
Minimizar interferências 
sobre o Ca2+ Mg2++, como 
formação de óxidos
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
➢ Cálculo do teor de Ca2+ no solo
Teor de Ca2+= (Abs + 0,0001)
0,0206
Teor de Ca2+ = 7,28 mmolc dm-³
Teor de Ca2+= (0,150 + 0,0001)
0,0206
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
Lembrando, 
concentração (mg L-1) * 220 (diluição)/20 (mmolc de Ca2+)
= mmolc dm-3
➢ Cálculo do teor de Mg2+ no solo
Teor de Mg2+= (Abs – 0,0607)
0,0576
Teor de Mg2+ = 2,59 mmolc dm-³
Teor de Mg2+= (0,210 - 0,0607)
0,0576
ANÁLISE DE SOLO – P, K+, Ca2+ e Mg2+
Obrigado!
Perguntas?
Universidade de São Paulo - USP
Centro de Energia Nuclear na Agricultura – CENA
Análise de Solo e Planta – CEN 0409
Professores: Cassio Hamilton Abreu Junior – cahabreu@cena.usp.br
Takashi Muraoka – muraoka@cena.usp.br
Estagiário PAE: Dalila Lopes da Silva – dalila.ls@usp.br
Supervisor: Juan Ricardo Rocha – jr.rocha@usp.br
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