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FERTILIDADE DO SOLO E NUTRIÇÃO DE PLANTAS PROF. DR. LUIZ ANTONIO DE MENDONÇA COSTA CASCAVEL – PR MAR 2007 2 1. CONCEITOS IMPORTANTES 1.1 Formação do solo O solo originou-se de diferentes tipos de materiais e em várias condições climáticas. Através de diversos processos, físicos, químicos e biológicos. A combinação de alguns desses processos sob variadas condições ambientais, originaram solos com diferentes características químicas e físicas. Em regiões tropicais e subtropicais, os solos são geralmente muito intemperizados, sendo a lixiviação dos sais solúveis o principal processo pedogenético. Esses solos são em geral ácidos e deficientes em nutrientes. 1.2 Alguns aspectos importantes Intemperismo – degradação por agentes físicos, químicos e biológicos de minerais existentes no solo ou rocha, transformando os nutrientes em formas solúveis. Precipitação ou Insolubilização – reações químicas que resultam em produtos de baixa solubilidade. Ex. P-Ca ; P-Fe ; P-Al Imobilização – ocorre quando um microrganismo absorve um nutriente e incorpora esse nutriente ao seu citoplasma tornando-o temporariamente indisponível. Ex. nitrogênio (N) na decomposição aeróbia de restos vegetais (palhas) ou de esterco. Quantidade total de nutrientes – são todas as formas químicas existentes no solo disponível ou não. Quantidade disponível – parte da quantidade total de nutrientes que se encontra na solução do solo ou em condições de passar rapidamente para a solução dentro de um período de tempo do ciclo da cultura. 1.3 Conceito de fertilidade do solo Solo fértil – é aquele que tem a capacidade de suprir às plantas nutrientes essenciais (N, P, K, S, O, H,...) nas quantidades e proporções adequadas para seu desenvolvimento, visando obter (altas produtividades) ou produção estável. Produtividade f(clima, planta, fatores de solo, etc) COMENTÁRIO Para o entendimento dos mecanismos que influenciam a fertilidade do solo são necessários conhecimentos básicos de Química, Física, Mineralogia e Biologia. A fertilidade do solo e a eficiência dos adubos minerais e orgânicos são influenciados por reações de equilíbrio inorgânicas e por processos metabólicos de microrganismos do solo. Para o manejo adequado da fertilidade do solo são também necessárias noções de fisiologia vegetal e fitotecnia. Com esses conhecimentos é possível conhecer-se as necessidades nutricionais das plantas, possibilitando a identificação e a quantificação dos nutrientes essenciais, bem como a determinação das épocas, quantidades e formas mais adequadas para o suprimento desses nutrientes para as plantas. 3 2. CRITÉRIOS DE ESSENCIALIDADE 2.1 Direto O elemento é essencial quando constitui algum composto ou participa de alguma reação essencial ao ciclo vital da planta. Ex. N – constituinte de proteínas; Fe – presente nos citocromos. 2.2 Indireto a) na ausência ou escassez do elemento a planta não completa seu ciclo vital; b) a falta do elemento é específica e só pode ser evitada ou corrigida pela adição do referido nutriente, não podendo ser substituído por nenhum outros; c) o elemento deve estar diretamente relacionado com a nutrição da planta, não podendo ser seu efeito conseqüência de alterações eventuais de propriedades do solo ou meio da cultura. 2.3 Constituintes vegetais mais abundantes Os elementos C, H e O constituem 90 a 98% do tecido vegetal seco (MS). Como esses elementos são obtidos do ar e da água não se dispõe de meios práticos para controlar-se seu suprimento. 2.4 Macronutrientes e micronutrientes Macronutrientes (N, P, K, Ca, Mg e S) são aqueles exigidos pelos vegetais em grandes quantidades, pode-se demonstrar sua essencialidade em solução nutritiva, onde o elemento esteja em falta. Além desses elementos citados acima, são considerados macronutrientes os elementos C, H e O. Micronutrientes (Fe, B, Mn, Cu, Zn, Mo e Cl) são também elementos essenciais, somente que são requeridos pelos vegetais em menores quantidades, suas concentrações são expressas em mg.ha-1 (miligrama por hectare). 2.5 Elementos não essenciais São elementos que não foi ainda possível comprovar sua essencialidade para a conclusão do ciclo vital de todos os vegetais, podendo ser necessário para alguns organismos. Ex. Co – faz parte da vitamina B12, é necessário para organismos que fixam nitrogênio do ar (bactérias e algas) Na – essencial para o crescimento de algas marinhas; pode substituir parte do K. 4 Si – beneficia o crescimento de algumas plantas embora estas possam frutificar sem o seu suprimento, como no caso do arroz. 2.6. Lei do mínimo Conceito introduzido por Liebig (1803 – 1873) O desenvolvimento das plantas é limitado pelo nutriente que se encontra em mínimo (menor quantidade), em relação as suas necessidades, na presença de quantidades adequadas de dos outros nutrientes. RENDIMENTO POTENCIAL ↔ FATORES ↓ ↓ GENÉTICOS ↔ AMBIENTAIS 3. FATORES AMBIENTAIS QUE EXERCEM INFLUÊNCIA SOBRE O CRESCIMENTO DOS VEGETAIS SUPERIORES a) Climáticos – temperatura, luz, composição da atmosfera, umidade do ar, quantidade e distribuição das chuvas, etc. b) Edafológicos – umidade do solo, suprimento de O2, suprimento de nutrientes, toxidez de elementos, acidez ou alcalinidade, etc. c) Bióticos – pragas, doenças, inços, associação ou sucessão de culturas, etc. 5 Comentário Na maioria dos solos brasileiros a acidez e a baixa disponibilidade de fósforo são fatores limitantes para a obtenção do máximo rendimento para muitas culturas. A correção desses fatores inicialmente requer altos investimentos, porém sua manutenção é menos dispendiosa. 4. SISTEMAS DE CULTIVO O cultivo do solo é prática indispensável para a produção agrícola. 4.1 O cultivo adequado do solo deve respeitar: a) as condições locais b) necessidades das culturas c) ter seu objetivo claramente estabelecido 4.2 Os principais componentes de um sistema de cultivo são: a) preparo do solo b) plantio Existem diversos tipos de preparo do solo, tais como: a) Preparo convencional – uma aração ou gradagem pesada, uma ou duas gradagem niveladora (solo pulverizado) b) Preparo mínimo – uso de herbicida, sulcamento (preparo conservacionista) c) Plantio direto – plantio na palha, sem muita movimentação de solo (preparo conservacionista) Todos os tipos de preparo de solo têm como principais objetivos: a) Criação de condições que favoreçam o desenvolvimento da cultura b) Eliminação da comunidade infestante (inços) c) Incorporação e mistura de adubos, calcário e produtos químicos ao solo d) Incorporação de restos vegetais e) Conservação do solo f) Sistematização do terreno. Comentário Cultivo inadequado do solo pode provocar degradação física, química e biológica do solo, além de expô-lo a erosão. 6 5. AS FASES DO SOLO A líquida constituída de água O solo possui três fases distintas, gasosa, líquida e sólida. A gasosa constituída por (O2↓, CO2↑, CH4, H2O(V)) O ar do solo se localiza nos poros, macro e microporos, sendo dessa forma, uma fase descontinua e de composição diferente mesmo em locais próximos. A variação da composição do ar do solo ocorre principalmente devido às inúmeras reações químicas que ocorrem, bem como, da atividade dos organismos do solo. 7 A fase líquida ou solução do solo tem composição variável, e pode variar de acordo com a umidade do terreno. É desta fase que as plantas retiram a água necessária ao seu desenvolvimento. Quando o teorde água do solo atinge certo limite mínimo, a água é retida pelo solo com muita força, chegando a competir com as plantas, até que estas cheguem a murcharem e morrem, mesmo havendo no solo uma porcentagem de água, muitas vezes não desprezível. Esse ponto é denominado de ponto de murcha e corresponde a água retida a uma tensão de 15 atm. Quando se satura o solo com água (encharcamento), deixando-se posteriormente que o excesso de água escoe, a essa água chamamos água gravitacional, o liquido restante estará retido com uma tensão de 1/3 de atm. Nessa situação o solo estará em sua capacidade de campo. A água disponível às plantas que o solo pode reter é dada pela diferença entre as porcentagens retidas na capacidade de campo menos a porcentagem no ponto de murcha permanente. 5.1 Solução do solo Os íons estão retidos na fase coloidal, ou seja são ions trocáveis podendo estabelecer um equilíbrio dinâmico com a solução do solo. ↔ Ca+2 H2PO4- Mg+2 K+ H+ ↔ 5.2 Capacidade de Troca de Cátions (CTC ou T) CTC ou T de um solo, de uma argila ou do húmus é a quantidade total de cátions retidos à superfície desses materiais em estado permutável. A CTC ou T é expressa em centimol de carga por decímetro cúbico de solo (cmolc.dm-3) O termo cmolc.dm-3 equivale à antiga unidade meq.100dm-3. Alguns laboratórios expressão seus valores em milimol de carga por decímetro cúbico (mmol. dm-3), que equivale a 10 X cmolc.dm-3. Somente para Ca Mg K SO4 H H2PO4 Ca K Mg H ÍONS ADSORVIDOS SOLUÇÃO DO SOLO 8 poderem-se ter termos de comparação, a argila (tipo 1:1) predominante em solos brasileiros é a caulinita (Al(OH)3, tendo uma atividade equivalente a 3 a 15 cmolc.dm-3, ao passo que a montmorilonita argila (tipo 2:1) possui uma atividade de 100 cmolc.dm-3, enquanto a matéria orgânica (húmus) tem atividade de 200 a 400 cmolc.dm-3. 5.3 Soma de bases (SB) Soma de bases de um solo, argila ou húmus é a soma dos teores de cátions trocáveis, exceto H+ e Al+3, que são elementos que causadores de acidez do solo. 5.4 Porcentagem de saturação de bases (V%) Soma das bases trocáveis expressa em porcentagem da CTC Os valores de SB, T e V% são de grande importância para a fertilidade do solo ao emprego de adubos e corretivos. Um solo com SB baixa é solo pobre em nutrientes como Ca, Mg, K... etc. Valor baixo de T indica que o solo tem pequena capacidade de reter cátions em forma trocável: neste caso, não se deve realizar adubação e calagem em grandes quantidades de uma só vez, elas devem ser parceladas, para evitarem-se grandes perdas por lixiviação. Um V% baixo significa que há pequenas quantidades de cátions como, Ca +2 , K + e Mg +2 saturando as cargas negativas dos colóides e que a maioria delas esta sendo neutralizada por H + e Al +3 . O solo neste caso certamente será ácido, podendo até conter Al+3 a nível tóxico às plantas. 100 . SB V% = ------------ CTC 9 Ex. Ca 2NH4 + 4 NH4 ↔ + Ca +2 + Mg +2 Mg 2NH4 OH OH + H2PO4 ↔ + OH OH H2PO4 OH OH 6. PH DO SOLO OU ACIDEZ ATIVA 6.1 Acidez ativa Refere-se aos íons H + presentes na solução do solo. Muito embora a determinação do pH não se refira propriamente à solução do solo, está estreitamente ligada à acidez ativa, podendo ser referidas como sinônimos. Também podem ser denominadas de acidez iônica ou acidez atual. Essa acidez pode ser corrigida facilmente (neutralizada), com quantidades muito reduzidas de CaCO3, um dos componentes do calcário, da ordem de 2 a 3 kg ha -1 . Dessa forma pode-se concluir que o pH tem uma importância mais qualitativa que quantitativa. 6.2 Acidez trocável Esse termo refere-se aos íons H+ e Al+3 adsorvidos e de forma trocável às cargas negativas dos colóides. Existem quantidades tão pequenas de íons H+ presentes na forma trocável que a acidez trocável pode ser sinônimo de Al+3. Esse tipo de acidez é prejudicial às plantas cultivadas de uma maneira geral, sendo sua eliminação um dos principais motivos para se fazer a calagem do solo. 6.3 Acidez potencial Refere-se a acidez trocável somada aos íons H+ não trocáveis, presos por ligações covalentes, sendo retirados apenas pela neutralização. A determinação da acidez potencial é feita pelo método do do Acetato de Cálcio a pH 7 ou pelo método indireto do índice SMP. É utilizada para o cálculo da CTC total e, portanto, na V% e recomendações de calagem. MICELA TROCA DE ÍONS MICELA MICELA MICELA SOLO SOLUÇÃO DO SOLO SOLO SOLUÇÃO DO SOLO 10 6.4 Procedimentos para determinação do pH Toma-se uma porção de TFSA (Terra Fina Seca ao Ar) de 10 cm3, mistura-se com 25 cm3 de água deionizada ou solução de CaCl2 0,01 mol/L (relação solo:solução de 1:2,5) e, depois de rápida agitação seguida por decantação, é determinado o pH do sobrenadante através de um aparelho denominado pHagametro. Nos Estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina o pH é determinado em água, na proporção de 1:1 (10 cm3 de TFSA + 10 cm3 de água). O pH é admensional, não tem unidade). 6.5 Interpretação do pH O pH é um índice que fornece o grau de acidez ou alcalinidade de um extrato aquaso de solo. Trata- se de um índice, ou seja, indica alguma coisa, no caso de solos sendo utilizado como indicativo das condições gerais de fertilidade de solo. O pH nos fornecerá indicios das condições químicas gerais do solo. Em solução nutritiva as plantas suportam pH que variam de 3,0 a 9,0 sem prejuizo no desenvolvimento se os nutrientes nesta solução forem mantidos disponíveis por artifícios químicos. Entretanto, no solo, valores de pH abaixo de 4,5 ou acima de 7,5 já restringe bastante o crescimento, pois estes valores indicam a existência de várias condições desfavoráveis às plantas, como pobreza de Ca e Mg, altos teores de alumínio, alta fixação de fósforo. Classificação das leituras de pH em água (1:2,5 e 1:1) e em CaCl2 0,01 mol/L (1:2,5) Classificação pH em água (1:2,5) Classificação pH em água (1:1) Classificação pH em CaCl2(1:2,5) Acidez elevada ≤ 5,0 Muito baixo ≤ 5,0 Acidez muito alta ≤ 4,3 Acidez média 5,0 a 5,9 Baixo 5,0 a 5,5 Acidez alta 4,4 a 5,0 Acidez fraca 6,0 a 6,9 Médio5,6 a 6,0 Acidez média 5,1 a 5,5 Neutro 7,0 Alto ≥ 6,0 Acidez baixa 5,6 a 6,0 Alcalinidade fraca 7,1 a 7,8 Acidez muito baixa 6,0 a 7,0 Neutro 7,0 Alcalino ≥ 7,0 6.6. pH em água X pH em CaCl2 0,01M Como um índice das condições gerais de fertilidade do solo, o pH em água ou em CaCl2 tem o mesmo valor (qualitativo-finalidade), pois em valores numéricos o pH em água pode apresentar valores superiores aos obtidos com CaCl2. Em solos ácidos essa diferença pode chegar a 1 unidade, em solos próximos a neutralidade podem ter valores iguais. Atualmente o pH em CaCl2 é o mais utilizado pelos laboratórios, por apresentar certas vantagens: 11 1. A decantação após a agitação é mais rápida devido ao poder floculante do cálcio, ganhando-se tempo no laboratório. 2. Reduz ou evita variação sazonal (na época mais seca, um mesmo solo pode apresentar pH em água mais baixo que na época chuvosa) 3. Reduz efeito das aplicações de fertilizantes fortemente salinos nas leituras de pH. 4. Reduz alterações devidas à diluição. Isso facilita o trabalho no laboratório , pois não é necessário medir o volume de solução com alta precisão. 5. Apresenta uma melhor correlação entre pH e V%. Quanto maior o pH maior a saturação por bases no solo e a esta correlação é mais exata com pH em CaCl2 do que com pH em água, devido à menor variabilidade das leituras. Dessa forma ele torna-se mais preciso e seguro para quem utiliza e faz as análises, uma vez que fica muito mais fácil comparar os resultados e detectar possíveis erros de análise entre pH e teores de Ca, Mg e SB. O que se pode concluir a partir do índice de pH? Em solos com pH em CaCl2 ≤ 4,5 ou pH em água ≤ 5,0 pode-se prever: Deficiência de fósforo e alta fixação do fósforo aplicado (os íons fosfato se combinam com Fe e Al, formando compostos de baixa solubilidade, portanto indisponível para às plantas. Baixos terores de Ca, Mg e K. Muito embora para o potássio possa haver exceções, como no caso de cafezais adubados com potássio ou no caso de pastagens onde as gramíneas são ávidas por K, permitindo a disponibilização desse nutriente através da reciclagem. Toxidez por Al. Boas disponibilidade de micronutrientes, Fe, Cu, Mn e Zn. A exceção é o Mo que reduz sua disponibilidade com a redução do pH. Toxidez de Fe e Mn. A disponibilidade aumenta ao ponto de causar toxidez às plantas. Baixa T efetiva, alta lixiviação de cátions Baixo V%. Pode ocorrer Al trocável e T efetiva. Deve-se esperar alta saturação por Al. Em condições de extrema acidez (valores de pH muito baixos e altos teores de Al trocável), pode ocorrer limitação da decomposição da matéria orgânica e o solo, a longo prazo acumula matéria orgânica. É o que ocorre em Latossolos Húmicos. De acordo com a saturaçao por bases e satura Al, pode-se classificar os solos em: Solos EUTRÖFICOS (férteis): V% ≥ 50% 12 Solos DISTRÓFICOS (pouco férteis): V% ≤ 50% Alguns solos distróficos podem ser muito pobres em Ca+2, Mg+2 e K+ e apresentar teor de Al trocável muito elevado, chegando a apresentar saturação em Al superior a 50%. Nesse caso são classificados como: Solos Älicos (muito pobres): Al trocável ≥ 0,3 cmolc/dm3 e m% ≥ 50% Para se avaliar corretamente a toxidez por aluminio deve-se calcular também a saturação por Al (m%) cmolc(Al)/dm3 m% = ------------------------------------- X 100 cmolc (CTC Efetiva/dm3) CTC Efetiva = SB + Al CTC Total = SB + (H + Al) Interpretação dos valores de m% M% Classificação 0,15 16– 35 35 – 50 >50% Baixo (não prejudicial) Médio (levemente prejudicial) Alto (prejudicial) Muito Alto (muito prejudicial)* *Os solos com m% maior que 50% e mais de 0,3 cmolc/dm3 são chamados de Álicos 7. Matéria Orgânica A matéria orgânica exerce múltiplos efeitos sobre as propriedades físicas, químicas e biológicas do solo, melhorando o nível de fertilidade e consequentemente a produtividade das culturas. Duas frações distintas constituem a materia orgânica do solo: uma constituída de restos de animais, vegetais em diferentes estádios de decomposição, a outra constiui-se do húmus que é o produto final da decomposição biológica dos restos animais e vegetais. O húmus apresenta-se numa forma relativamente resistente a ataques microbianos, sendo uma fração ativa do solo no que diz respeito a fertilidade. A fração húmica do solo é de difícil determinação, existindo hoje várias metodologias para sua determinação. Embora de fundamental importância para os solos tropicais, em solos minerais representa pequena fração do peso total dos solos cerca de 1%, ou menos nos solos arenosos . Em solos orgânicos, o teor de matéria orgânica pode chegar a valores médios de 20 a 30 %, variando essas porcentagens de acordo com o teor de argila do solo. Para termos uma idéia da importância da matéria orgânica (MO), citaremos uma definição simplista do pedologista PALMANN para diferenciar uma rocha de um solo. Uma rocha pode ser considerada solo sempre que ocorrer a presença de MO. 13 Ou seja, quando o reino animal e vegetal se instalam no reino mineral, este deixa de ser rocha para tornar-se SOLO. Nos solos tropicais, onde a insolação e os índices de precipitação são elevados, as perdas de MO são também muito aceleradas, dependendo de alguns outros fatores, tais como: Declividade do solo. Exposição (norte ou sul) Predominância de ventos Época do ano (estações) Manejo do solo (cobertura ou nú) Etc. O solo se constitui de colóides (mineral e orgânico), sendo os colóides minerais constituido pelas argilas e os orgânicos constituido pelo húmus do solo. Ambos pode se unir formando o complexo coloidal argilo- húmico. A MO sob o ponto de vista químico, é toda a substância que apresenta carbono tetravalente, ou seja, carbono que apresenta quatro ligantes, com possibilidades de ligar-se aos mais variados elementos químicos, sendo alguns deles importantes para a nutrição de plantas, podendo outros serem extremamente prejudiciais. Experimentos têm demonstrado que o uso de plantas de cobertura como proteção do solo, melhoria da fertilidade e contribuem com aumentos da MO, é uma prática salutar em termos de solo. Porém deve-se observar o seguinte: qual o tipo de planta que se esta FIGURA 1. Ciclo da MO na natureza 14 utilizando e qual a finalidade dessa planta. Quando utiliza-se leguminosas, tem-se a vantagem de decomposição rápida (baixa relação C:N) e disponibilidade de nutrientes (principalmente N), devido a mineralização dessas plantas, porém, a contribuição dessas plantas para a MOS é muito baixa. Se utiliza-se plantas de difícil decomposição (muita lignina e celulose gramíneas), tem-se uma mineralização muito lenta, consequentemente, baixo fornecimento de nutrientes a cultura subsequênte, mas em contra posição, teremos um enriquecimento da MOS. 7.1. Teor de Matéria Orgânica A MOS pode ser determinada por processos diretos e indiretos. Os processos diretos são aqueles em que a MO é destruída por aquecimento a 450 – 550oC, sendo adotado atualmente a temperatura de 500oC. Esse método é conhecido como Método da Ignição. Como toda metodologia tem suas limitações, neste caso a utilização de temperaturas elevadas é limitada por ser uma análise muito dispendiosa, devido ao alto requerimento de energia e perigosa pelas altas temperaturas empregadas. A temperatura elevadacausa perda de água dos minerais de argila, uma perda de peso que será indevidamente considerada como MO. Outro processo direto é o da água oxigenada (H2O2) . A oxidação com água oxigenada não é completa e varia de intensidade de solo para solo. Pelas limitações acima apresentadas, utiliza-se o método indireto da oxidação do carbono orgânico por via úmida (método Walkley & Black). Esse método parte de um pré suposto de que a MO humificada existente nos solos contém, em média 58% de carbono (C), assim conhecendo-se a quantidade de C existente na amostra, estima-se a quantidade de MO. 100g de MO --------------------- 58g de C Xg de MO ----------------------- 1g de C X = 1,72 Logo para cada 1g de C existente na amostra, haverá 1,72g de MO Dessa forma temos que: MO = C X 1,72 Esse método embora muito utilizado também tem suas limitações, ou seja, pode-se determinar formas de C não orgânicos existente no solo, como carvão, além de restos vegetais não humificado. Porém fornece informações com precisão suficiente para conclusões sobre algumas características do solo e seu manejo. Pode-se determinar também o conteúdo de MO a partir do N%, determinando o N pelo conhecido método de Kjeldahl (macro ou micro) e multiplicando-se por 20 o resultado obtido. MO% = N% X 20 15 O valor 20 deve-se ao fato de se considerar que o teor médio de N no húmus (MO) é de 5%. 7.2. Produtos Simples da Decomposição da MO A medida que a MO se decompoem, ocorre a mineralização dos elementos que compoem, especialmente CO2 liberado em grande volume, outros se formam após a fase de intensa decomposição e o número de microrganismos tenha diminuido. Os produtos simples resultantes dessa decomposição são apresentados abaixo: C → CO2, CO3 -2 , HCO3 - , CH4 e C elementar N → NH4, NO2 - , NO3 - e N2 S → H2S, SO3 -2 , SO4 -2 e CS2 Outros elementos como: O2, H2, H2O, K + , Mg +2 , Ca +2 , PO4 -3 , H + , OH - , etc. 7.3. As Melhorias nas Propriedades do Solo impostas pela MO 7.3.1. Propriedades físicas Estruturação e aeração → A MO torna os solos argilosos mais friáveis, mais fácil de serem trabalhados, isso graças a formação de grânulos, que permitem uma melhor estruturação dos solos. A formação dessa estrutura no solo, permite que haja maior porosidade, permitindo dessa forma uma maior aeração, ou seja facilita as trocas gasosas do solo, isso facilita o desenvolvimento radicular, bem como permite uma melhor infiltração de água, permitindo uma melhor distribuição dos nutrientes a maiores profundidades. A maior quantidade de MO nos solos, citada por alguns autores, promove uma redução da erosão eólica. A MO por armazenar grande quantidades de água, se expande quando absorve água e se contrai quando perde, isso ajuda na estruturação dos solos. Reduz a densidade aparente → Pela sua baixa densidade, em relação aos minerais do solo, por favorecer a formação de grânulos a MO reduz a densidade aparente do solo. De maneira geral pode-se afirmar que quanto maior a densidade aparente maior será o grau de compactação do solo. Assim sendo, maiores serão as restrições ao desenvolvimento radicular. A densidade interpreta-se como uma medida da porosidade do solo, pois para mesma classe textural, quanto maior a densidade aparente, menor o número de espaços vazios. O espaço poroso de um solo é ocupado por ar e água, sendo um inversamente proporcional ao outro. Retenção de água → A MO eleva a capacidade de retenção de água de duas maneiras: a) Absorvendo ela mesmo, grande quantidade de água, 4 ou 5 vezes seu próprio peso. b) Promovendo a granulação das partículas mineral. Nos solos argilosos os espaços porosos muitas vezes são pequenos demais, insuficientes para o armazenamento de água. Quando recebem água (chuva ou irrigação), formam-se massas de dificil penetração pela água. Retida na superficie a tendência natural dessa água é escorrer superficialmente causando erosão. 16 Cor do solo → A cor do solo depende em grande parte, da natureza e da quantidade de MO que possui, tendendo esta a emprestar uma tonalidade mais escura ao solo. Plasticidade, coesão e aderência → Nos solos argilosos, a MO por promover uma melhor estruturação do solo, reduz também a aderência. Esses efeitos permite uma maior facilidade em trabalhar esses solo (plantio convenciona ou SPD). CTC → A MO possui elevada CTC, isso permite a ela interferir nas trocas de cátions no solo, em solos argilosos na faixa de 30 a 40% e em solos arenosos de 50 a 60%. Poder tampão → A elevada CTC da MO e a baixa dissociação dos íons H+ dos ácidos orgânicos e fenóis conferem a MOS uma alta capacidade de tamponamento. Dessa forma quanto maior o teor de MOS, maior será a resistência a mudanças de pH. Isso reduz os danos de uma adubação inadequada com fertilizantes ácidos ou alcalinos. No caso de calagem, altos teores de MO exigem maiores quantidades de calcário. Solubilização e disponibilidade de nutrientes → A decomosição da MO produz diversos compostos (ácidos minerais e orgânicos) tais como: H2SO4, HNO3, H2CO3, R-COOH, etc. Esses ácidos agem como solubilizadores de minerais do solo, pondo a disposição das plantas nutrientes que antes encontravam-se indisponíveis. EX. CaAlSi2O8 + 2 R-COOH → H2AlSi2O8 + (R-COO)2Ca 3 KAlSi3 + H2CO3 → KH2AlSi3O12 + K2CO3 + 6 SiO2 CaCO3 + H2CO3 → Ca(HCO3)2 A MO pode afetar a disponibilidade de nutrientes quando, devido a sua presença, a atividade microbiana se intensifica e reduz a concentração de O2 no solo. Então elementos como Fe e Mn que em solos bem arejados ocorrem em formas oxidadas, Fe +3 e Mn +3 , não disponíveis às plantas, poderão ser reduzidos a Fe +2 e Mn +2 que são formas assimiláveis pelas plantas, podendo causar toxidez. Outro maneira de a MO disponibilizar nutrientes às plantas é na forma de quelados, que ocorre com o Fe, P e B, esses quelados são liberados lentamente, o que impede também suas perdas por percolação. Ressalte-se que a MO pela sua alta CTC, retém em forma trocável, todos os cátions essenciais às plantas Faltando bactérias decompositoras, como ocorre em solos nativos de pastagem e florestais, especialmente em clima temperado, então pode ocorrer acúmulo de MO em grande escala, dando origem aos solos conhecidos como Chernozem do sul da ex Rússia. Em solos agrícolas de clima tropical e subtropical, onde predominam bactérias aeróbias com sua atividade intensa, a formação de húmus, é quase impossível. Nesses solos, o húmus acumulado oscila, segundo a textura do solo e o clima local, entre 3 a 6%. Em 1 a 3 anos este húmus seria gasto pelo cultivo, ou melhor, pelas condições que reinam num solo cultivado. Significando isso perda de fertilidade. 8. Recomendações de Calagem Devido a influência da calagem sobre a eficácia dos fertilizantes, melhorando o ambiente do solo para um melhor desenvolvimento radicular e permitindo a absorção de nutrientes. A necessidade ou não da calagem deve ser tratado prioritariamente quando se interpreta uma análise de solo. 17 No Brasil pelas suas dimensões e diversidade de clima e solo, três métodos de recomendação, aplicados conforme a região. Esses métodos são: Método do Índice SMP, Método do Alumínio Trocável e Método da Saturação po Bases. (V%). 8.1 Método do Índice SMP Utilizado pelos Estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina. Baseia-se na correlação existente entre o índice SMP e a acidez potencial do solo (H + Al). Quanto mais baixo o índice SMP, maior a quantidade de H+ Al do solo e, portanto, maior a quantidade de calcário a ser aplicada para atingir um pH adequado (5,5, 6,0 ou 6,5 de acordo com a cultura). Os valores são tabelados, mostrando as quantidades de calcário a ser aplicada de acordo com o pH que se deseja atingir. Quadro de Recomendação de calagem (calcário com PRNT 100%) com base no índice SMP, para a correção da acidez dos solos do Rio Grande do Sul e Santa Catarina. Em algumas situações a Comissão de Fertlidade do Solo (RS eSC) alertam que o índice SMP pode não indicar adequadamente a quantidade de corretivo necessária. Nesta situação usa-se outros critérios complementares. 1. Solos pouco tamponados: principalmente arenosos, o índice SMP pode não indicar necesside de calagem, embora o pH do solo esteja em nível inferior ao desejado. Nesse caso indica-se a quantidade de calcário baseado nos teores de Al trocável e MOS, através das seguintes equações: Para pH 5,5 → N.C = - 0,653 + (0,480 X MO) + (1,937 X Al) Para pH 6,0 → N.C = - 0,516 + (0,805 X MO) + (2,435 X Al) Para pH 6,5 → N.C =- 0,122 + (1,193 X MO) + (2,713 X Al) Onde N.C → necessidade de calagem (t/ha de calcário PRNT 100%); MO → matéria orgânica do solo; Al → teor de Al trocável do solo (cmolc/ dm 3 ). 18 Quadro Recomendações de calagem (calcário com PRNT 100%) com base no índice SMP, para a correção da acidez dos solos do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina. ______________________________________________________________________ pH em água (1:1) a atingir* Índice SMP 5,5 6,0 6,5 ______________________________________________________________________ ≤ 4,4 15,0 21,0 29,0 4,5 12,5 17,3 24,0 4,6 10,9 15,1 20,0 4,7 9,6 13,3 17,5 4,8 8,5 11,9 15,7 4,9 7,7 10,7 14,2 5,0 6,6 9,9 13,3 5,1 6,0 9,1 12,3 5,2 5,3 8,3 11,3 5,3 4,8 7,5 10,4 5,4 4,2 6,8 9,5 5,5 3,7 6,1 8,6 5,6 3,2 5,4 7,8 5,7 2,8 4,8 7,0 5,8 2,3 4,2 6,3 5,9 2,0 3,7 5,6 6,0 1,6 3,2 4,9 6,1 1,3 2,7 4,3 6,2 1,0 2,2 3,7 6,3 0,8 1,8 3,1 6,4 0,6 1,4 2,6 6,5 0,4 1,1 2,1 6,6 0,2 0,8 1,6 6,7 0,0 0,5 1,2 6,8 0,0 0,3 0,8 6,9 0,0 0,2 0,5 7,0 0,0 0,0 0,2 *Consultar tabela com pH indicado para cada cultura. 2. Solos já corrigidos → se a análise indicar ausência de Al trocável e valores de V% superiores a 70%, a aplicação de corretivo nas doses indicadas pelo índice SMP pode não representar aumentos no rendimento das culturas, neste caso a decisão fica a critério do profissional de aplicar ou não. 8.2. Método do Alumínio Trocável Este método é utilizado nos Estados de Minas Gerais, Goiás, Mato Grosso do Sul e Mato Grosso (cerrado). As doses de calcário são calculadas visando neutralizar o teor de Al trocável e/ou fornecer cálcio e magnésio, quando os teores desses nutientes estiverem abaixo de 2 cmolc (Ca + Mg)/ dm 3 . Fórmula para o cálculo para Minas Gerais é a seguinte. N.C = Y X Al + [X – (Ca + Mg)] 19 Onde: N.C → necessidade de calagem (t/ha com PRNT 100%) Y. → 1 para solos arenosos, com menos de 150g/kg ou 15% de argila 2 para solos de textura média, entre 150 e 350g/kg ou 15 a 35% de argila 3 para solos argilosos, com mais de 350g/kg ou 35% de argila X → 2 para a maioria das culturas 1 para eucalipto 3 para cafeeiro Para os Cerrados, a fórmula é a seguinte. Para solos com mais de 200g/kg (20%) de argila. N.C = 2 X Al + [ 2 – (Ca + Mg)] Para solos com menos de 200g/kg (20%) de argila N.C = 2 X Al ou N.C = [2-(Ca + Mg)] Utiliza-se a que recomendar a maior dose. Nas fórmulas acima se o teor de Ca + Mg do solo estiver acima de 2,0 cmolc/ dm 3 , considera-se a expressão entre colchetes igual a zero, como também se a expessão fornecer valores negativos. As doses recomendadas pelo método do Al trocável são quase sempre menores que pelos métodos do índice SMP e V%. O pH é elevado até próximo a 5,5 e o V% em torno de 50 a 60%. 8.3. Método da Saturação por Bases (V%) Esse método é utilizado nos Estados do Paraná, São Paulo e, em alguns casos, na região dos Cerrados. Baseia-se na estreita relação que existe entre o pH e o V%, ou seja, quanto maior o pH maior o V% do solo. Ao se fazer a correção para elevar-se o V% a níveis adequados às culturas, esta-se elevando também o pH, com conseqüênte eliminação do excesso de Al (tóxico), além de elevar-se também o Ca e o Mg. Fórmula para correção de solos que apresentem V% abaixo do desejável. (V2 – V1) X T N.C = _____________ 100 N.C → necessidade de calagem V2 → saturação de bases desejada V1 → saturação de bases atual T → CTC do solo (cmolc/ dm 3 ) A calagem é recomendada quando o V% do solo encontra-se mais de 10% abaixo do recomendável para as culturas. Caso contrário não se aplica pois as doses serão muito baixas, o que dificulta uma distibuição homegênea. 20 8.4. Cuidados nas recomendações de calagem 1) Todos os métodos de recomendação de calagem fornecem resultados para calcário com PRNT de 100%. Caso o calcário tenha um PRNT diferente de 100%, há necessidade de fazer-se a correção da dose a ser aplicada. Para isso multiplica-se a dose recomendada por um fator de correção (f). 100 f = ____________________ PRNT com f → fator de correção da dose recomendada PRNT com → poder relativo de neutralização total do calcário comercial 2) Todos os métodos se baseiam em uma profundidade de incorporação de 20cm. Se deseja-se incorporar a uma maior ou menor profundidade, deve-se fazer correção proporcional da dose. Incorporação a 10cm, multiplica-se a dose por 0,5 Incorporação a 30cm, multiplica-se a dose por 1,5 Incorporação a 40cm, multiplica-se a dose por 2,0 3) Pode-se recomendar calcário dolomítico (maior teor de magnésio). Caso o solo apresente teores adequados de Mg, (0,8 cmmolc. dm -3 ), pode-se recomendar calcário calcítico ou gesso (Ca SO4). 4) A distribuição do calcário deve ser uniforme sobre a superfície do solo, posteriormente incorpora- lo a profundidade desejada. Doses maiores que 5t.ha-1 devem ser parceladas em duas vezes, metada aplicada antes da aração ou gradagem pesada e a outra metade antes da gradagem de nivelamento. As reações do calcário no solo levam tempo e demandam umidade. Deve-se por isso aplicar o calcário pelo menos 90 dias antes do plantio. Em regiões com estação seca, esse prazo deverá ser ainda maior. Se não for possível observar esses prazos, deve-se atentar para o tipo de calcário que deverá ter PRNT ≥ 100% e a granulometria a mais fina possível. 5) Geralmente os calcários com PRNT ≥ 100% são mais caros. Mas o principal componente do custo final da calagem é o frete. Muito embora com custo mais elevado, a dose a ser aplicada será menor, é que irá baratear o frete. A seguir será apresentada uma fórmula criada pro Souza et al. (1993), para se calcular o custo efetivo da calagem . 21 Valor do calcário no moinho X 100 + CT Preço efetivo (posto na fazenda) = ___________________________________ PRNT CT → Custo do transporte 6) Os efeitos benéficos da calagem perduram por vários anos, acima de 5 anos. Portanto, trata-se de um investimento inicial elevado, mas sua economicidade deve ser avaliada considerando-se várias safras. 7) Com a adoção pelos produtoresdo SPD os procedimentos acima para a incorporação do calcário são realizados somente uma vez, tendo vista que após efetuadas a calagem e demais correções necessárias, o solo não será mais revolvido. As distribuições para correção do pH e fornecimento de Ca e Mg para o suprimento das necessidades da cultura serão realizadas sobre a cobertura de palha. Para tanto as recomendações são de distribuições regulares de calcário com as finalidades de correção e adubação. 9. Unidades utilizadas em Ciência do Solo A avaliação da fertilidade do solo é necessária para que se possa caracterizar sua capacidade de fornecer nutrientes para as plantas, verificar a presença de acidez e de lelementos tóxicos, recomendar as quantidades de calcário e de fertilizantes a serem aplicadas ao solo, e escolher as variedades mais adequadas ao cultivo em determinada área. As análises de solo são ferramentas indispensáveis para recomendações seguras de calagem e adubações, porém, nem sempre a sua interpretação é uma tarefa fácil. Os resultados apresentados pelos laboratórios, não são expressos nas mesmas unidades, necessitando que sejam feitas transformações, para que se consiga comparar resultados e proceder-se as devidas recomendações. 9.1 Relações importantes Todos sabem que quando refere-se a medida de um hectare de solo (1 ha), esta-se referindo a uma gleba com as dimensões de 100 m X100 m, o que perfaz uma área de 10.000 m2. Sabe-se também que a profundidade média de trabalho são os 0,20 m, logo tem-se 2.000 m3 de solo. Sabe-se que 1 dm3 de solo com densidade um (d = 1) apresenta 1.000 g (1 kg) ou 1.000.000 mg de solo. Ou seja 1 mg = 0,000001 kg ou 10 -6 kg Com essas informações pode-se concluir que: solo com (d = 1) . Sabe-se que o 1m 3 de solo pesa 1.000 kg logo 2.000 m 3 pesam 2.000.000 kg 1 kg de solo = 1 dm3 de solo Em 1 ha tem-se → 2.000.000 kg de Solo 1 kg → 1.000 g → 1.000.000 mg 22 9.1. Relações importantes 1 mmolc Ca = 20,04 mg ou aproximadamente 20 mg. O peso atômico do Ca = 40. Logo 40 /2/1.000 = 20 mg 1 mmolc H = 1,008 mg ou aproximadamente 1 mg, ou seja 1/1/1.000 1 mmolc K = 39,102 mg ou aproximadamente 39, ou seja 39/1/1.000 1 mmolc Mg = 12,156 mg ou aproximadamente 12, ou seja 24/2/1.000 1 mmolc Al = 8,994 mg ou aproximadamente 9, ou seja 27/3/1.000 Nas análises de solo algumas unidades em alguns casos são aceitas: % (porcentagem) Textura de solo (% areia, silte, argila) Saturação por bases (V%) Saturação por Al (m%) Composição de fertilizantes. Ex: KCl → tem 60% de K2O, uréia → 45% N 4% de N Fórmula → (4 – 14 – 8) 14% de P2O5 8% de K2O Matéria Orgânica → 3% → 3 dag/kg → 30 g/kg → 30 g/dm3 PPM → Parte Por Milhão Amostra é pesada em mg/kg, g/m 3 , µg/cm 3 Amostra em volume → mg/dm3, g/m3, µg/cm3 Material vegetal Macronutrientes (%) → dag/kg ou 10 g/kg Micronutrientes (ppm) → mg/kg , µg/g Errado dizer-se: 3 mg de P/dm 3 Correto dizer-se 3 mg/dm 3 de P Capacidade de troca meq/100 cm 3 ou meq/100g = cmolc/dm 3 ou mmolc/dm 3 ; mmol/kg Tabela das unidades antigas e as unidades atualmente recomendadas Retirada de notas de aulas da prof. Maria do Carmo Lana Braccini Prof adjunta do CCA-UNIOESTE Mal Cândido Rondon-PR Mehlich → H2SO4 (0,025 mol/L) + HCL (0,05 mol/L) Exemplos 1.) Análise de solo apresenta teor de Ca trocável de 2 cmol/dm 3 . Expressar esse resultado em mg/dm3 de Ca e kg/ha de Ca. 1 mmol Ca = 40 mg → 10 mmol Ca = 400 mg → 1 cmol Ca = 400/2 → 200 mg 1 cmolc Ca = 200 mg Logo 2 cmolc Ca = 400 mg/dm 3 Unidade Antiga Unidade Recomendada 3% de N ou MO 3 dag/kg; 30g/kg 10 ppm de Zn 10 mg/kg; 10mg/dm 3 ; 10 mg/L; 10 µg/mL HCl 0,5 M 0,5 mol/L Ca(CH3COO)2 1N 0,5 mol/L H2SO4 0,025N 0,0125 mol/L 23 Como 1ha = 2.000.000 kg → dm3 logo 400mg → 1 dm3 X → 2.000.000 dm3 X= 800 kg/ha 2.) 0,15 cmolc K tranformar em mg/dm 3 (39 x 10) 1 cmolc K → 390mg 0,15 → X X = 58,5 mg/dm 3 9.2. Conversão de resultados de análises químicas Antiga = % para ppm Atuais = dag/kg para mg/kg a.) 0,3 dag/kg de N dag x 10.000 = mg 0,3 mg → 100 mg 3 mg (0,3 x10) → 1.000 mg 3.000 mg (3 x 1.000) → 1.000 g .Logo teremos 3.000 mg/kg de N b.) 125 mg/kg de S para dag/kg 125 mg → 1.000 g 125 mg → 10.000 mg X → 1dag X = 0,0125 dag/kg c.) 400 mg/kg Ca para cmolc/dm 3 1 cmolc Ca → 200 mg X → 400 mg X = 2 cmolc/dm 3 de Ca PE = PA/valência (40/2) d.) 1 cmolc/ dm 3 de K para dag/kg 1cmol de K → 390 mg/kg 390 mg/1.000 g 0,39 g/ 10 dag mg/kg cmolc/kg = ___________ PE x 10 24 0,039 dag/kg de K Converter as fórmulas químicas a.) 0,3 N para NO3 N → NO3 14 → 62 0,3 → X X = 1,33% de NO3 b.) 20% de P2O5 para P P2O5 → 2P 142 → 62 20 → X X = 8,73% P c.) 35% CaCO3 para CaO CaCO3 → CaO 100 → 56 35 → X X = 19,6% CaO d.) 40 mg/kg K para K2O K2O → 2K 94 →.... 78 X → 40 X = 48,21 mg/kg K2O e.) 0,9 cmol/ dm 3 Al para Al2O3 Al+3 → Al2O3 27 → 102 0,9 → X X = 1,70 cmolc/ dm 3 Al2O3 9.3. Conversão de formas químicas e unidades ao mesmo tempo 25 a.) 45 mg/kg de K para K2O kg/ha K → kg 45 mg → 1 X → 2.000.000 dm3 X = 90 kg/ha de K K2O → 2K 94 → 78 X → 90 X = 108,46 kg/ha K2O b.) KCl com 60% de K2O 100 kg KCl → 60 kg de K2O X → 108,46 kg de K2O X = 180,77 kg KCl c.) 100 mg/dm 3 CaCO3 para cmolc/ dm 3 de Cao 1 cmolc CaCO3 → 500 mg X → 100 mg X = 0,2 cmolc/ dm 3 CaCO3 d.) Adicionar 300 mg/kg de P como Superfosfato Triplo (SFT), com 45% de P2O5. 300mg → kg X → 2.000.000 dm3 X = 600 kg/ha P2O5 → 2P 142 → (31 x2 = 62) X → 600 kg X = 1374 kg/ha. 100 kg SFT → 45 kg P2O5 X → 1374 kg P2O5 X = 3.053,7 kg/ha SFT e.).Quantos kg/ha de K2O e KCl serão necessários para acrescentar 0,2 cmolc/ dm 3 de K. 1 cmolc/dm3 K → 390mg 0,2 cmolc K → X X = 78 mg/ dm 3 de K K2O → 2K 94 → 78 X → 156 X = 188 kg/ha K2O 100 kg KCl → 60 kg K2O X →........188 kg X = 313,3 kg/ha KCl Quantos kg/ha de P2O5 deve-se acrescentar ao solo para elevar a concentração de P em 3 mg/ dm 3 . 26 Calcular essa quantidade para SFT (20% P2O5). 3mg → dm3 X → 2.000.000 dm3 X = 6 kg/ha P P2O5 → 2P 142 → 62 X → 6 kg/ha X = 13,74 kg/ha P2O5 100 kg → 20 kg P2O5 X → 13,74 kg P2O5 X = 68,7 kg/ha SFT
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