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ACIDEZ DO SOLO 1. Conceito de acidez Ácidos segundo definição de ARRHENIUS, são substâncias que em soluções aquosas liberam íons hidrogênio, H+, de acordo com a reação: HA ⇄ H+ + A- O ácido HA, em solução aquosa, dissocia-se mais ou menos, de acordo com a sua natureza, no cátion H+ e no ânion (simbólico) A-. Os ácidos fortes dissociam-se completamente. Os ácidos fracos, que tem muito mais pertinência a problemas de acidez do solo, dissociam-se muito pouco. Por dissociarem muito pouco, ocorrem nas soluções aquosas concentrações muito baixas de íons hidrogênio, tão baixas que seria difícil representá-las na notação de frações decimais. O conceito de pH foi introduzido para representar a concentração de íons hidrogênio e foi definida por: pH = log 1/ [H+] Assim, uma solução que apresenta pH 5,0, possui uma concentração de 10-5 ou 0,00001M/L de H+. Outra solução de pH 4,0 apresentará uma concentração de 10-4 ou 0,0001M/L de H+. Nota-se que a diferença de uma unidade de pH indica uma diferença de dez vezes na concentração de H+, ou seja, na acidez. A escala de pH varia de 0 a 14, em solos podem ser encontrados valores de menos de 3 até cerca de 9, com variação mais comuns em solos brasileiros entre 4,0 e 7,5. 2. Origens da acidez do solo O solo, como foi visto no capítulo anterior, será tanto mais ácido quanto menor parte da capacidade de troca catiônica for ocupada por cátions básicos. A acidificação do solo, consiste na remoção destes cátions do complexo de troca catiônica, substituindo-os por alumínio trocável e hidrogênio não dissociado. A acidez do solo pode ter as seguintes origens: Origem pedológica O solo será naturalmente ácido, quando o material de origem for pobre em bases, ou então, mesmo quando rico em bases, houve intenso processo pedogenético, como precipitações intensas ao longo de anos, promovendo intensa lixiviação de bases, permanecendo no complexo de troca, íons H+ e Al+++. CO2 da fase gasosa O CO2 da fase gasosa do solo é originado da atmosfera, da respiração de raízes e microrganismos do solo e da decomposição da matéria orgânica. O CO2 se dissolve na solução do solo, e o ácido carbônico resultante se dissocia, liberando H+, de acordo com a reação. CO2 + H2O ⇄ H2CO3 H2CO3 ⇄ H+ + CO3 Este fenômeno é favorecido por valores de pH elevados, tornando-se menos importante a medida que o solo vai se acidificando. Em valores de pH abaixo de 5,2, a reação é inexpressiva. Oxidação do enxofre A oxidação do enxofre por bactérias autotróficas, partindo de compostos resultantes da decomposição da matéria orgânica por bactérias heterotróficas, também resulta na produção de H+, como mostra a reação: R – HS + O2 SO4- + H+ Decomposição da matéria orgânica A dissociação de íons H+ dos grupos carboxílicos e fenólicos, principalmente, acidificam o solo. R – COOH ⇄ R – COO- + H+ Alumínio em solução O Al+++ aparece no solo de duas maneiras: Por decomposição dos minerais de argila e por dissolução de hidróxido de alumínio em meio ácido: Al(OH)3 + 3H+ ⇄ Al+++ + 3 H2O Uma vez na solução, reage com a água, liberando 3 H+ Al+++ + H2O ⇄ Al(OH)++ + H+ Al(OH)++ + H2O ⇄ Al(OH)2 + + H+ Al(OH)2 + + H2O ⇄ Al(OH)3 + H+ Chuva ácida Óxidos de enxofre e nitrogênio, liberados na atmosfera por fontes poluidoras são levados para o solo, através da chuva, onde sofrem oxidação formando ácidos fortes, da seguinte forma: SO2 - + H2O + ½ O2 ⇄ SO4 - + 2H+ 2NO2 - + H2O + ½ O2 ⇄ 2NO3 - + 2H+ O fenômeno da chuva ácida pode ocorrer à grandes distâncias do local onde houve a emissão, dependendo do regime de ventos e relevo. Influência de fertilizantes Os fertilizantes possuem reações básicas, neutras e ácidas no solo, alterando o seu pH. Dentre os fertilizantes de reação ácida, a maior alteração é provocada pelos fertilizantes nitrogenados amoniacais. Ou por aqueles que formam amônio no solo, como a uréia. No solo, o NH4+, com participação de bactérias, é oxidado a NO2 -, gerando acidez. 2NH4 + + 3 O2 → 2NO3 - + 2H2O + 4H+ Também os fertilizantes fosfatados produzem grande alteração no pH do solo, embora restrita na região próxima das raízes, em função da menor mobilidade da molécula. O fosfato monocálcico ao se hidrolisar, produz valores de pH de cerca de 1,5, próximo ao grânulo, de acordo com a reação: Ca(H2PO4)2. H2O ⇄ Ca++ + H2PO4 - - + H2O H2PO4- - ⇄ HPO4- + H+ Absorção de nutrientes As raízes alteram o pH do solo, através da liberação de íons H+ e OH-, em função do balanço entre a absorção de cátions e ânions, dado a necessidade de um balanço eletroquímico, tanto no citoplasma das células da raiz quanto na solução do solo. Lixiviação de bases A lixiviação de bases, promove um aumento na concentração relativa de hidrogênio e alumínio nas camadas superficiais do solo, que ocasionará um abaixamento de pH. 3. Componentes da acidez do solo Os principais componentes da acidez do solo em relação às frações ativas da matéria orgânica, minerais de argila e óxidos de ferro e alumínio, foram definidos por Kinjo, 1983, como: Acidez ativa, acidez potencial, acidez trocável e acidez não trocável. Acidez ativa É a concentração de H+ na solução do solo. Apesar da fração de H+ livre na solução do solo ser muito reduzida, ela é quimicamente ativa, exercendo grande efeito na disponibilidade de nutrientes. A acidez ativa é medida pelo pH do solo, e determinada na relação de 1:2,5, de solo e água. Quando determinado em relações menores, ele será ligeiramente mais baixo e quando determinado em relações maiores, será ligeiramente mais alto. Laboratórios de São Paulo fazem esta determinação em CaCl2 0,01M, isto por que a presença de sais no solo reduzem o pH. O uso do CaCl2 0,01M permite manter constante a concentração salina, comparável à concentração das soluções de solos de alta fertilidade. Em média, o pH assim determinado, é cerca de 0,5 unidades de pH menor do que aquele medido em água. Acidez potencial Refere-se ao total de íons hidrogênio ligados por covalência, mais H+ e Al+++ (trocáveis) do solo. Para sua determinação utiliza-se uma solução tamponada a pH 7,0. A acidez potencial é composta pela acidez trocável e acidez não trocável. Acidez trocável Refere-se ao H + e Al+++ (trocáveis) adsorvidos à superfície dos colóides minerais ou orgânicos por forças eletrostáticas. É extraída do solo com uma solução KCl 1N, não tamponada. O comportamento do íon hidrogênio da fase sólida do solo varia com a natureza dos colóides do solo. O íon hidrogênio associado à carga negativa permanente dos minerais de argila do tipo 2:1, está retido por forças eletromagnéticas e comporta-se como um cátion trocável. Já em solos ácidos, com predominância de argilas do tipo 1:1, a quantidade de H+ (trocável) é extremamente pequena (Salvo em solos orgânicos, que apresentam altos teores de H+). Nestes solos, a acidez trocável e o Al+++ (trocável) são considerados como equivalentes. O alumínio trocável, ao ser deslocado dos sítios de adsorção para a solução do solo, se hidrolisa, produzindo íons H+, como mostram as reações: Al+++ + H2O ⇄ Al(OH)++ + H+ Al(OH)++ + H2O ⇄ Al(OH)2 + + H+ Al(OH)2 + + H2O ⇄ Al(OH)3 + H+ O alumínio trocável gera acidez ativa, que existia em potencial. Ao se tentar elevar o pH do solo, o alumínio consome oxidrilas sucessivamente, até precipitar-se na forma de Al(OH)3, em valores de pH próximo a 5,6. Acima deste pH existe acidez ativa e acidez não trocável, mas não acidez trocável, pois todo o Al+++ foi precipitado na forma de A(OH)3. Além de gerar acidez, o Al+++ é extremamente fitotóxico. A acidez trocável, ou Al+++ , também é conhecida como acidez nociva. Acidez não trocável É representada pela concentração de íons hidrogênio ligados por covalência nas cargasnegativas da superfície dos colóides do solo. Este tipo de acidez não causa danos ao crescimento das plantas. A acidez não trocável é uma estimativa das cargas negativas, passíveis de serem liberadas a pH 7,0. Sua avaliação é feita subtraindo-se o valor da acidez trocável (valor do Al+++) do valor da acidez potencial (H + Al+++). Poder tampão A medida que se neutraliza a acidez ativa (H+ da solução), a fase sólida libera H+ + Al+++ (acidez trocável) para a fase líquida, tentando manter inalterado o pH do solo. A acidez trocável representa o fator quantidade. A acidez ativa, o fator intensidade. A relação entre quantidade/intensidade representa o fator capacidade, ou o poder tampão do solo. Define-se poder tampão do solo, como sendo a resistência que o solo apresenta à mudança de seu pH. Quanto maior a acidez potencial do solo, maior será o seu poder tampão Genericamente, o poder tampão do solo varia na seguinte ordem decrescente: Solos orgânicos > solos ricos em matéria orgânica > solos argilosos > solos de textura média > solos arenosos. Quanto mais tamponado for o solo, maiores serão as necessidades de calcário para a sua correção. A mesma resistência que o solo apresenta para ter o seu pH aumentado, é a mesma que tem para ter o seu pH diminuído. Assim, quanto mais tamponado for o solo, maior o espaço de tempo necessário para uma nova correção. O inverso também é válido. Quanto menor o tampão do solo, menor será a quantidade de calcário para elevar seu pH, porém, menor também será o espaço de tempo para uma nova correção. EFEITOS PREJUDICIAIS DA ACIDEZ DO SOLO O crescimento e desenvolvimento de plantas e microrganismos, é função, entre outros fatores, do pH do solo. De um modo geral, a grande maioria das plantas cultivadas desenvolvem-se melhor em uma faixa de pH próxima da neutralidade. Tanto a acidez ou a alcalinidade excessivas comprometem o desenvolvimento das plantas e microrganismos do solo. Os principais efeitos prejudiciais são: Toxidez de H+ Trabalhos conduzidos em soluções nutritivas mostram que em valores de pH abaixo de 4,5, o excesso de íons H+ deslocam o cálcio do plasmalema das células radiculares, alterando sua permeabilidade e reduzindo o crescimento das raízes. Toxidez de Al+++ Dos elementos químicos normalmente presentes no solo, o alumínio é o que apresenta maior potencial fitotóxico. Como já estudado, sua ação é mais pronunciada no sistema radicular, tornando as raízes grossas e curtas, diminuindo seu crescimento e consequentemente a sua capacidade de exploração de água e nutrientes. Toxidez de Mn++ Em solos ácidos, a forma inerte de MnO2 é reduzida para Mn++, solúvel, que é tóxico para as plantas quando absorvido em quantidades excessivas. Sua ação é mais pronunciada nas folhas. Efeito sobre os microrganismos do solo Da mesma maneira que as plantas, os microrganismos são sensíveis às deficiências e excessos de nutrientes no solo. Assim, a população de bactérias nitrificantes, bactérias decompositoras da matéria orgânica e outros microrganismos benéficos ao solo e planta, são severamente afetados pela acidez do solo. Menor disponibilidade de nutrientes Devido ao seu alto poder de adsorção, o Al+++ desloca da superfície dos colóides, cátions de menor valência, como o Ca++, Mg++ e K+, que são perdidos por lixiviação. Em solos ácidos, com presença de alumínio e ferro, ocorre a precipitação do fósforo e do molibdênio, diminuindo a disponibilidade de ambos. Em solos ácidos, a velocidade de decomposição da matéria é diminuída, afetando a disponibilidade de nitrogênio e enxofre. Valores elevados de pH, também causam menor disponibilidade de nutrientes. Nestas condições, há sensível diminuição nos teores de ferro, zinco, cobre e manganês disponíveis no solo. Efeito do pH na disponibilidade dos nutrientes e na solubilidade do alumínio no solo (Malavolta, 1985).