15. Solos: Formação & Fertilidade

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Solos: representam 29,2% da superfície 
terrestre. 
Intemperismo 
de Rochas 
Formação 
de Solos 
Físicos 
Químicos 
Biológicos 
FORMAÇÃO DOS SOLOS 
2 
Resultam da interação entre a litosfera, 
atmosfera, hidrosfera e biosfera 
 
Físicos 
Químicos 
P
ro
c
e
s
s
o
s
 
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Intemperismo Químico de Rochas 
1. Hidrólise: reação fundamental no intemperismo. Ex.: obtenção 
de caolinita a partir de feldspatos: 
2KAlSi3O8(s) + 2H3O
+
(aq) + 7H2O  Al2Si2O5(OH)4(s) + 4H4SiO4(aq) + 2K
+
(aq) 
 (feldspato) (caolinita) (ac. silícico) 
Dessalinização: ocorre na hidrólise posterior: 
Al2Si2O5(OH)4(s) + 5H2O  2Al(OH)3(s) + 2H4SiO4(aq) 
Além de causar intemperismo, a hidrólise modifica minerais: 
Fe2O3 (hematita) + H2O → 2FeOOH (goetita) 
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2. Quelação 
Evidências experimentais indicam que: 
90% de Fe e Al formam complexos orgânicos solúveis nos solos. 
Ácidos Húmico e Fúlvico: ligantes multidentados que aceleram o 
intemperismo químico por complexação. 
Ácidos fulvicos: C135
 H182
 O95
 N5
 S2 
Ácidos húmicos: C187
 H186
 O89
 N9
 S2 
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Também complexionam com ligan-
tes inorgânicos, Ex., ligam-se forte-
mente ao ânion do ácido cítrico. 
Types of metal–citrate complexes. 
3. Oxidação-Redução 
Minerais contendo metais em baixos estados de oxidação quan-
do expostos ao ar, oxidam-se. 
Ex.: Fe contido na mica produz vermiculita: 
K2(Mg, Fe(II)6(AlSi3O10)2(OH)4 → Mg0,84(Mg5,05,Fe(III)0,9)(Si2,74Al1,26O10)2(OH)4 
 (mica) (vermiculita) 
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4. Troca Iônica: íons móveis livres de um sólido ou solução são 
trocados por íons de carga similar de outro sólido ou solução. 
 M+ X- + N+ Y-  M+ Y- + N+ X- 
 
 
 
 
 
 
 
 
Troca Aniônica 
 R- Z+ + P- W+  R- W+ + P- Z+ 
 
 
 
 
 
Troca Catiônica 
 
 
 
 
 
Principais Processos Redox no Solo: envolvem Fe (abundante 
na crosta terrestre). Mas: 
A química redox de outros elementos (Mn, Cr, As) também é 
importante. 
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As reações de troca iônica alteram: 
1. Disponibilidade de elementos nos colóides do solo causando 
mudanças estruturais; 
2. Os espaços entre as camadas e consequentemente, o compor-
tamento físico e químico do solo 
7 
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Quando um nutriente é captado pelas 
raízes, H+ é trocado: 
Solo}Ca2+ + 2CO2 + 2H2O  Solo}(H
+)2 + Ca
2+
(raiz) + 2HCO3
- 
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Constituído por camadas com composição e 
propriedades específicas. 
 
ESTRUTURA DOS SOLOS 
que pode ser 
reduzida a frag- 
 mentos ou pó 
(duro) 
(mole) 
Topo: contém várias formas de vida e seus resíduos. 
Subsolo: possui matéria inorgânica 
e orgânica, sais e partículas de 
argila lixiviadas do topo. 
Húmus: matéria orgâ-
nica resultante da de-
composição de vege-
tais e animais mortos 
ou de seus subprodu-
tos. 
 
9 
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. Minerais: 46% 
. Ar: 25% 
. Água: 25% 
. Matéria Orgânica: 4% 
Os poros entre as partículas ocupam 35 a 60% do volume e 
contêm água e ar, essenciais à vida do solo. 
COMPOSIÇÃO DOS SOLOS 
10 
Ar nos Solos 
Constituído pelos mesmos gases atmosféricos (O2, N2 e CO2), 
mas em diferentes proporções. 
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Em geral, o solo contém em relação à atmosfera: 
Mais CO2 (pode ser ≈ 5%) e menos O2 (pode ser ≈ 15%) que a 
atmosfera, devido à: 
• Respiração de microorganis-
mos 
• Oxidação da matéria orgânica 
 Em geral, um maior teor de CO2 
torna os solos ácidos: 
 CO2 + H2O  H
+ + HCO3
- 
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1. Água Higroscópica: adsorvida na superfície das par-
tículas de solo (película envolvendo as partículas). 
 
Tipos de Água nos Solos 
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2. Água Capilar: Preenche os poros menores (poros 
capilares) e é retida devido à tensão superficial. 
3. Água Gravitacional (gravitativa): não é retida, 
sendo drenada por ação gravitacional. Preenche 
os poros maiores (poros gravitativos). 
 
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Porção Mineral dos Solos 
Idade dos solos 
Desgate de rochas 
Depende 
 
13 
Em geral, solos mais velhos são mais desgastados e 
com menor teor de minerais essenciais 
Minerais dissolvidos presentes como catíons: 
H+, Ca2+, Mg2+, K+, Na+ (em menor %: Fe2+, Mn2+, Al3+) 
Minerais dissolvidos presentes como ânions: 
HCO3
-, CO3
=, HSO4
-, SO4
=, Cl-, F- 
 Silício: A areia é sobretudo, SiO2 e as argilas são misturas de 
silicatos. 
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Porção Orgânica dos Solos 
1. Fontes Primárias de Matéria Orgânica: materiais 
frescos e/ou em vários estágios de decomposição 
(tecidos de plantas, folhas, galhos). 
 
 
2. Outras Fontes de Matéria Orgânica: 
 Carboidratos dos tecidos de plantas (celulose, 
hemicelulose, amido). 
 Biomassa microbiológica: bactérias, algas, fungos, 
vermes, protozoários, insetos, raízes, animais 
superiores (toupeiras, cobras). 
 
Teor de Matéria Orgânica: < 1% a ~ 5% da massa do solo. 
minhoca 
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 Resíduos vegetais e animais em vários estágios de decompo-
sição. 
Solo rico em vegetais, insetos, minhocas, micróbios: muito poro-
so podendo ter 25% do volume ocupado por ar. A habilidade em 
manter o ar depende do tamanho das partículas e do modo como 
estão compactadas entre si. Minhocas, formigas e outros ani-
mais contribuem para a aeração, circulação de água e transporte 
de matéria orgânica 
 
 
 
 
Materiais orgânicos: fo-
lhas, excrementos, animais 
mortos 
 
Materiais inorgânicos: 
areia, argila e 
fragmentos de rocha 
 
15 
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Húmus: matéria orgânica resultante da de-
composição de vegetais e animais mortos ou 
de seus subprodutos. 
Porção escura que permanece após longa 
decomposição. Ótimo suprimento de O2. 
 
 
Húmus 
Turfa: resulta da decomposição de vegetais em ter-
renos pantonosos. Solos derivados de turfas ou 
camadas superficiais de solos florestaispossuem 
teores mais altos de matéria orgânica. A matéria 
orgânica aumenta a capacidade do solo em manter 
água (atua como esponja). 
 
 
Turfa 
Turfa 
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NUTRIENTES 
Assimilados 
através de: 
 
 Raízes: minerais (em grande parte) 
Nutrientes obtidos a partir do ar e água: não são minerais 
  Macronutrientes: absorvidos em grande quantidade 
 • Primários: N, P, K 
 • Secundários:Ca, Mg, S 
 Micronutrientes: absorvidos em pequena quantidade: 
B, Cl, Cu, Fe, Mn, Mo, Na, V, Zn 
17 
Folhas: também absorvem minerais 
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1,5% 
0,5% 
0,4% 
0,1% 
0,06% 
0,05% 
0,05% 
0,002% 
0,001% 
0,0005% 
0,0001% 
3,5% 
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TIPOS DE SOLOS 
AREIA 
Partículas grandes 
vistas a olho nu) 
SILTES 
Partículas inter-
mediárias e pouco 
visíveis a olho nu 
PEDREGULHO 
Partículas maiores 
ARGILAS 
Partículas de 
menor diâmetro. 
Só observadas por 
microscópio. São 
empacotadas 
 MATERIAL Argila Silte Areia Fina Areia Grossa Cascalho Pedregulho 
Diâmetro() 
da Partícula 
< 2μm 2 a 5μm 5μm a 0,2mm 0,2 a 2mm 2 a 20mm > 20mm 
Faixas: arbitrárias mas orientam na classificação da textura. 
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A partir da granulometria é possível definir o tipo de solo: 
 Argiloso Arenoso Siltoso 
Argilas - partículas de menor diâmetro e só obser-
vadas através de microscópios. São empacotadas. 
Têm fraca drenagem e 
aeração. 
São pesados e difíceis de trabalhar, mas ricos em 
constituintes químicos. 
 
 
 
 
Solos Arenosos - Partículas vistas a olho nu. 
Claros, fáceis de trabalhar, 
boa drenagem e aeração, 
mas baixa retenção de água. 
 
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Siltes - partículas intermediárias e pouco 
visíveis a olho nu 
Margas: contêm cerca de iguais porções 
de argila, areia e silte. São solos ideais 
para agricultura. 
Em geral, os solos possuem partículas de vários 
tamanhos, mas as proporções variam de solo a solo 
 Partículas maiores: dão suporte estrutural, favorecem a aeração 
e a permeabilidade do solo 
 Partículas menores: aglomeram-se mantendo nutrientes e água 
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(marga) 
Solos agriculturáveis: claros, fáceis de trabalhar, moderada 
habilidade em reter água e quimicamente reativos. 
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Permeabilidade: capacidade de transporte de água para as cama-
das mais profundas. Solos com baixa permeabilidade podem 
encharcar. 
Percolação: habilidade de um sólido drenar um líquido pelos es-
paços entre partículas. Processo da passagem da água pelos 
espaços entre partículas sólidas de solo. 
23 
Permeabilidade, Percolação, Lixiviação 
Lixiviação: remoção de espécies dissolvidas através da percola-
ção de água. Substâncias solúveis são completamente lixiviadas 
por intenso fluxo de água. Se o material lixiviado não for subs-
tituído o solo torna-se gradativamente improdutivo. 
 
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Argilas e Siltes: não percolam ou percolam pouco, pois as partí-
culas são menores e tendem a manter-se unidas (empacotam-se 
numa massa impermeável). 
Areia e Cascalho: percolam facilmente (partículas maiores). 
 
 
Solos Argilosos: a água tende a espalhar-se próximo à 
superfície. 
24 
Solos inundados que não percolam têm baixa colheita 
devido à perda de ar e oxigênio. Arroz é exceção 
Solos Arenosos: grande infiltração  água fora do alcance 
das raízes. Solos leves, de fácil aplicação de culturas 
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Acidez e pH de Solos 
Partícula de solo 
A hidrólise de Al(III) e Fe(III) adsorvidos torna o solo ácido: 
Al3+ (ou Fe3+) + 3 H2O  Al(OH)3 + 3 H
+ 
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A maioria dos solos tem pH entre 4 a 8, porém para alguns solos 
o pH pode situar-se fora dessa faixa. 
O pH do solo afeta acentuadamente a disponibilidade de nutrien-
tes minerais, pois: 
• A solubilidade de certos minerais varia com o pH do solo 
• Os elementos minerais só são absorvidos pelos vegetais na 
forma solúvel 
Em geral, o solo age como um tampão resistindo à alterações 
de pH. A capacidade tamponante depende do tipo de solo 
• pH Ótimo para o Crescimento de Vegetais: cerca de 6,5 a 7,5 
(maioria das plantas), faixa de pH na qual grande parte dos 
nutrientes essenciais torna-se disponível. 
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Mn, B, Cu, Fe, Zn: mais solúveis em pH 
ácidos. Nessas condições são absorvi-
dos em maiores teores pelas raízes e 
podem tornar-se tóxicos aos vegetais. 
Mo e Cl: a solubilidade aumenta com o pH 
P: solubilidade cresce com o pH até certo limite. Depois decresce 
N, S, K, Ca e Mg: em pH ácido, a solubilidade cresce, mantendo-
se constante quando o pH aumenta. 
Al: mais solúvel em baixos ou altos valores de pH. Nessas condi-
ções, maiores concentrações são absorvidas pelas raízes: pode 
tornar-se tóxico às plantas 
 
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• Ajuste de pH do Solo: restabelece a produtividade 
• Tratamento de Solos Ácidos (Calagem): a produtividade pode 
ser restabelecida, adicionando-se CaCO3: 
Solo}(H+)2 + CaCO3  Solo}(Ca
2+) + CO2 + H2O 
Quando um nutriente é captado pelas raízes, H+ é trocado: o solo 
torna-se gradativamente ácido. 
Solo}Ca2+ + 2CO2 + 2H2O  Solo}(H
+)2 + Ca
2+
(raiz) + 2HCO3
- 
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 Tratamento de Solos Alcalinos: com Al3+, Fe2(SO4)3 ou enxofre 
(liberam H+ na hidrólise): 
 • Sulfato de Al ou de Fe: 
2 Fe3+ + 3 SO4
= + 6 H2O  2 Fe(OH)3(s) + 3 SO4
= + 6 H+ 
• Enxofre Elementar: S elementar é oxidado por via bacteriana: 
S + 3/2 O2 + H2O  SO4
= + 2 H+ 
Formação de sulfatos: solos ricos em pirita, tornam-se ácidos: 
FeS2 + 7/2 O2 + H2O  Fe
2+ + 2 SO4
= + 2 H+ 
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Num ecossistema balanceado: 
 
 
FERTILIDADE DE SOLOS 
Minerais essenciais são ciclados do solo 
aos organismos e vice-versa. 
É mantida a relação solo/organismos 
que vivem nele e sobre ele 
30 
Relação Solo-Planta 
O solo fornece os minerais essenciais às plantas. 
Interações Vegetais/Clima/Solos: são complexas, pois as cau-
sas e efeitos são de difícil especificação. 
 
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FAO (Food and Agriculture Organiza-
tion, Organização das Nações Unidas 
para Agricultura e Alimentação) 
 31 
As plantas são afetadas 
pelos solos, embora 
muitas resistam a vários 
tipos de solos. Também 
influenciam os solos.Universidade Estadual do Ceará – Química Ambiental – Profa. Dra. Nadja Vasconcelos 32 
Fim do 
Capítulo