Apostila 01 Introdução a Fertilidade do Solo

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIAS 
CAMPUS AVANÇADO DE JATAÍ 
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E BIOLÓGICAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
FERTILIDADE DO SOLO E NUTRIÇÃO DE PLANTAS 
(APOSTILA 01 – SOLOS II) 
 
 
Prof. Dr. Hamilton Seron Pereira 
 
 
 
 
 
 
 
Jataí - GO 
2005 
 1 
INTRODUÇÃO A FERTILIDADE DO SOLO E NUTRIÇÃO DE PLANTAS 
 
 
1. Introdução 
 
 
 Na formação do solo, a partir de diferentes materiais de origem e em várias 
condições climáticas, ocorrem diversos processos químicos, físicos e biológicos. As 
combinações de alguns desses processos sob variadas influências ambientais dão origem 
a solos com características químicas e físicas distintas, oferecendo diferentes condições 
para o desenvolvimento das plantas. Em regiões tropicais e subtropicais, os solos são em 
geral muito intemperizados, sendo a lixiviação dos sais solúveis o principal processo 
pedogenético. Esses solos são em geral ácidos e deficientes em nutrientes para as 
plantas. 
 
 
2. Conceito de fertilidade 
 
 Um solo fértil é aquele que tem a capacidade de fornecer todos os nutrientes em 
quantidades e proporções adequadas para uma boa produção durante todo o período de 
desenvolvimento da cultura, visando obter altas produtividades, devendo ainda estar livre 
de elementos tóxicos. 
 Inúmeros são os fatores que condicionam a produtividade de uma cultura em 
determinada área agrícola. Estes podem ser divididos em quatro fatores principais: 
potencial genético das plantas, clima, solo e tratos culturais e manejo, sendo que cada um 
deles poderia ser subdividido em vários outros. 
 
Produção = f(Solo x Clima x Planta x Manejo x etc.) 
 
Propriedades físicas 
Propriedades químicas 
Propriedades biológicas 
 
 
Um solo produtivo é aquele que sendo fértil possui boas características físicas e se 
localiza em local capaz de fornecer água, luz, fitossanidade, etc., para as plantas. 
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 eficiências de adubos minerais e orgânicos são influenciados por 
reações e equilíbrios inorgânicos e por processos metabólicos de microorganismos no 
solo. Para o manejo adequado da fertilidade do solo, são também necessárias noções de 
fisiologia vegetal, de fitotecnia, de estatística e de economia. 
O conhecimento da fertilidade do solo e das necessidades nutricionais das plantas, 
possibilitam, a identificação e a quantificação dos nutrientes essenciais, bem como 
determinação das épocas, quantidades e formas mais adequadas para o suprimento 
desses nutrientes para as plantas. 
A nutrição de plantas estuda o papel dos nutrientes (funções) nas plantas desde 
sua absorção, transporte, redistribuição e atuação. 
Portanto: “UM SOLO PRODUTIVO TEM QUE TER FERTILIDADE, MAS UM SOLO 
FÉTIL NÃO É NECESSÁRIAMENTE PRODUTIVO”. 
 
 
 2 
3. Nutrientes minerais e sua essencialidade às plantas 
 
Sabemos que as plantas são organismos autotróficos, ou seja, que fabricam seu 
próprio alimento. No entanto, qual é o alimento das plantas? Ou melhor, de que são feitas 
as plantas? É evidente que as plantas e os demais seres vivos são constituídos por 
alguns dos 89 elementos químicos existentes na natureza (lembrar que dezesseis dos 
105 elementos que constam na Tabela Periódica são sintéticos). Apesar de mais de 60 
desses elementos químicos já terem sido encontrados nos vegetais, somente pouco mais 
de uma dezena é realmente essencial para os mesmos. Contudo, faz se necessário saber 
o que torna um elemento químico essencial para os vegetais. Podemos dizer que um 
elemento é essencial quando perfaz dois critérios: 
 
1) Faz parte de uma molécula que por si mesma já é essencial; 
2) O vegetal não consegue completar seu ciclo de vida (que é formar semente 
viável) na ausência desse elemento. 
 
Os elementos químicos considerados essenciais podem ser denominados 
nutrientes. Atualmente conhecemos 17 nutrientes para as plantas (Tabela 1). 
 
 
Tabela 1. Elementos químicos considerados essenciais para as plantas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A demonstração da essencialidade desses 17 elementos foi gradual. Por volta de 
1900, fisiologistas vegetais como Knop e Sachs estabeleceram que as plantas não 
requerem necessariamente partículas do solo, matéria orgânica ou microrganismos para 
completarem seu ciclo de vida. Esses pesquisadores já sabiam que as plantas podiam 
crescer em água com saís dissolvidos contendo N, P, K, S, Ca, Mg e Fe. Em 1923 já se 
sabia que além dos macronutrientes e do Fe, quatro nutrientes a mais (Cu, Mn, Zn e B) 
aumentavam o crescimento das plantas quando adicionados em pequenas quantidades. 
Oxigênio
Carbono
Hidrogênio
Nitrogênio
Potássio
Cálcio
Magnésio
Fósforo
Enxofre
Cloro
Boro
Ferro
Manganês
Zinco
Cobre
Molibdênio
O
C
H
N
K
Ca
Mg
P
S
Cl
B
Fe
Mn
Zn
Cu
Mo
45
45
6
1.5
1
0.5
0.2
0.2
0.1
0.01
0.002
0.01
0.005
0.002
0.0005
0.00001
Micronitrientes
Macronutrientes
Elemento
Símbolo
químico
Percentagem na
matéria seca
Oxigênio
Carbono
Hidrogênio
Nitrogênio
Potássio
Cálcio
Magnésio
Fósforo
Enxofre
Cloro
Boro
Ferro
Manganês
Zinco
Cobre
Molibdênio
O
C
H
N
K
Ca
Mg
P
S
Cl
B
Fe
Mn
Zn
Cu
Mo
45
45
6
1.5
1
0.5
0.2
0.2
0.1
0.01
0.002
0.01
0.005
0.002
0.0005
0.00001
Micronitrientes
Macronutrientes
Elemento
Símbolo
químico
Percentagem na
matéria seca
 3 
Em 1939, Arnon & Stout demonstraram que o Mo é essencial para plantas. Em 
1954, com o avanço das técnicas de purificação de sais e de cultivo hidropônico, 
descobriu-se a essencialidade do Cl. 
Para se demonstrar a essencialidade do níquel, primeiro descobriu-se que ele fazia 
parte da enzima urease (que transforma uréia em amônia). Mais tarde, foi preciso provar 
que as plantas não completavam seu ciclo produtivo na ausência desse nutriente. No 
entanto, o níquel é requerido em concentrações tão baixas que o conteúdo presente nas 
sementes já é suficiente para que as novas plantas completem seu ciclo produtivo. 
Somente em 1987 conseguiu-se demonstrar que o níquel é essencial para as plantas 
cultivando-se cevada por três gerações em sua ausência. Nesse experimento, as 
sementes produzidas pelas plantas da terceira geração não foram mais viáveis (Brown et 
al., 1987). Como o Ni faz parte da urease, sua deficiência em algumas espécies provoca 
morte (necrose) nos ápices caulinares, devido ao acúmulo de uréia. 
Alguns elementos não são considerados essenciais, mas apenas benéficos para 
algumas plantas. Esse é o caso do sódio (Na), do silício (Si) e do cobalto (Co). O sódio é 
normalmente muito tóxico para os vegetais. No entanto ele é importante para as espécies 
que possuem fotossíntese do tipo C4. 
É interessante notar que boa parte das plantas halófitas (resistentes ao sódio) são 
de fotossíntese C4. Sabe-se que nessas plantas, o sódio seja necessário para a entrada 
de piruvato na célula do mesofilo onde ele regenera o fosfoenolpiruvato (PEP), que é 
substrato da enzima PEPCase. 
Em plantas que acumulam silício, este é depositado como sílica (SiO2) amorfa na 
parede celular. O Si contribui para as propriedades da parede celular, incluindo rigidez e 
elasticidade. Além disso, o Si previne a herbivoria já que prejudica o aparelho bucal de 
insetos mastigadores. Plantas de arroz deficientes em Si são mais susceptíveis ao 
acamamento (tombamento das plantas, o que impede sua colheita mecanizada) e ao 
ataque de fungos. 
O cobalto é necessário para as bactérias que fixam nitrogênio e, por conseguinte, 
é imprescindível para as leguminosas que estão fazendo simbiose comesses 
organismos. Contudo, plantas supridas com nitrogênio não necessitam mais de cobalto. 
Embora não seja essencial para plantas, o cobalto faz parte da vitamina B12, a qual é 
essencial para os animais. Nesse caso, é interessante que as plantas acumulem 
elemento, principalmente aquelas empregadas em pastagens (espécies forrageiras). 
As funções dos elementos podem ser classificadas em três grupos 
 
a) Estrutural - o elemento faz parte da molécula de um ou mais compostos 
orgânicos 
b) Constituinte de enzima (caso particular do primeiro) - refere-se a elementos, 
geralmente metais ou elementos de transição (Mo), que fazem parte do grupo 
prostético de enzimas e que são essenciais às atividades das mesmas; é o caso 
do Cu, Fe, Mn, Mo, Zn, Ni. 
c) Ativador enzimático - sem fazer parte do grupo prostético o elemento, dissociável 
da fração protéica da enzima, é necessário à atividade da mesma. 
 
Uma questão que se faz relevante é saber como as plantas adquirem os nutrientes 
essenciais ou benéficos. O carbono, oxigênio e hidrogênio são adquiridos a partir do CO2 
atmosférico e da água presente no solo. Depois de adquiridos, eles são incorporados às 
plantas pelo processo de fotossíntese. Como conseqüência da fotossíntese, 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, 
 4 
esses elementos são denominados nutrientes minerais e o processo pelo qual as 
plantas os adquirem é denominado nutrição mineral. 
Quando analisamos a quantidade dos nutrientes minerais nos tecidos vegetais 
(Tabela 1), observamos que alguns deles estão presentes em maiores proporções que os 
outros. Essas proporções dividem os nutrientes minerais em duas categorias: 
 
· macronutrientes ou nutrientes necessários em grandes quantidades e 
· micronutrientes ou aqueles necessários em pequenas quantidades. 
 
A divisão entre micro e macronutrientes não tem correlação com uma maior ou 
menor essencialidade. Todos são igualmente essenciais, só que em quantidades 
diferentes. 
 
 
4. Dinâmica dos nutrientes no solo 
 
 De forma geral a dinâmica dos nutrientes no solo pode ser assim resumida: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1. Dinâmica dos nutrientes no solo. 
 
 A maioria dos fenômenos de relevância para o manejo da fertilidade do solo 
ocorrem a partir da solução do solo. O nutriente somente chega até as plantas através da 
solução do solo. 
A parte "ativa" do solo é constituída pelo binômio argila-húmus. Essa parte "ativa" 
além de ser fonte de nutrientes para as plantas é responsável também pela reatividade do 
solo, isto é, dotada de cargas elétricas, principalmente carga elétrica negativa. E graças a 
essas cargas os nutrientes são por elas atraídos eletricamente (adsorção) ficando 
protegidos de serem arrastados pela água (lixiviação). 
 Assim, quando adicionamos um fertilizante ao solo, este irá dissolver-se com 
a umidade do mesmo, desmembrando os seus componentes na solução do solo, sendo 
estes em parte atraídos para as cargas elétricas do complexo argila-humus; dissolvidos 
na solução do solo; absorvidos pelas raízes das plantas; lixiviados juntamente com a água 
para camadas mais profundas do solo ou ainda fixados (caso do fósforo). 
 As relações entre fase sólida, fase líquida e nutrição de plantas são descritas 
de modo simplificado por uma série de reações que também resumem o chamado 
"sistema-solo-planta", conforme esquema abaixo: 
 
 M (fase sólida) M (fase líquida) M (raíz) M (parte aérea) 
 
onde, M = nutriente transportado. 
 
 5 
 No esquema da Figura 2 são apresentados de modo simplificado esses 
fenômenos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2. Equilíbrio dos íons no solo. 
 
 Logo é importante apresentar as formas com que os nutrientes são 
absorvidos pelas plantas em condições de solo, conforme é, apresentado na Tabela 2. 
 Analisando as formas de absorção e de ocorrência no solo dos nutrientes 
pode-se concluir que o "complexo coloidal" ou "complexo argila-humus" por apresentar 
principalmente carga elétrica negativa, vai atrair eletricamente (adsorção), principalmente 
os cátions (íon com carga elétrica positiva: NH4+, K+, Ca++, Mg++, Cu++, Fe++, Fe+++, Mn++ 
e Zn++). Os ânions (íons com carga elétrica negativa: NO3-, H2PO4-, SO4=, Cl-, MoO4=) não 
podem ser normalmente adsorvidos por esse complexo e ficam dissolvidos na solução do 
solo, de onde podem ser absorvidos pelas raízes das plantas, lixiviados ou fixados (caso 
do H2PO4-). 
 
 
Tabela 2. Formas em que os nutrientes são absorvidos em condições de solo. 
NUTRIENTE FORMAS NUTRIENTE FORMAS 
Nitrogênio NO3- e NH4+ Boro H3BO3 
Fósforo H2PO4- Cloro Cl- 
Potássio K+ Cobre Cu++ 
Cálcio Ca++ Ferro Fe++ e Fe+++ 
Magnésio Mg++ Manganês Mn++ 
Enxofre SO4= Molibdênio MoO4= 
 Zinco Zn++ 
 Cobalto Co++ 
 
 
4.1. Mecanismos de contato de nutrientes com as raízes 
 
 O primeiro passo para o elemento ser absorvido, é entrar em contato com a 
raiz. Isto pode ser estabelecido por três processos diferentes em função do íon 
considerado, cujas características governam o seu comportamento no solo. 
 
 
 6 
4.1.1. Intercepção radicular 
 
 A raiz ao se desenvolver num volume de solo irá entrar em contato com as 
partículas da fase sólida e, por tanto, com os nutrientes presos à mesma, podendo então 
absorvê-los. 
 
 
4.1.2. Fluxo de massa 
 
 É o caminhamento do íon numa fase aquosa móvel da solução do solo com 
a mesma velocidade de toda solução. 
 
 
4.1.3. Difusão 
 
 É o caminhamento do íon numa fase aquosa estacionária da solução do 
solo, de uma região de maior para menor concentração (caminhamento a curtas 
distâncias). 
 Na Tabela 3 é apresentada a contribuição relativa dos diferentes processos 
para o contato entre os macronutrientes e raízes do milho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3. Transporte de nutrientes via simplasto e apoplasto. O nutriente chega até raiz 
(pêlo radicular) por difusão, interceptação radicular ou fluxo de massa. 
 
 
Tabela 3. Contribuição relativa de diferentes processos para o contato entre os íons e as 
raízes de milho (produção de 4,5 t/ha). 
Macronutriente Total Intercepção Fluxo de massa Difusão 
 kg radicular ------------ % do total ------------ 
Nitrogênio 170 1 99 0 
Fósforo 35 1 5 94 
Potássio 175 2 20 78 
Cálcio 35 29 71 0 
Magnésio 40 13 87 0 
Enxofre 20 5 95 0 
 
 7 
 Analisando-se os dados da Tabela 3 no tocante ao N, P e K, verifica-se que 
o N está bastante sujeito à lixiviação, enquanto que o P principalmente, apresenta alta 
fixação no solo. Em outros termos, o P por praticamente não caminhar no solo e o K por 
caminhar pouco devem ser aplicados localizados próximos às raízes das plantas, 
enquanto que o N pode ser aplicado em cobertura. 
 
 A equação de difusão pode ser expressa como: 
 
 dq = A D H (Cs - Cr) 
 dt L 
 
 dq/dt = Taxa de difusão 
 A = Área absorvente da raiz 
 D = Coeficiente de difusão 
 H = Fração do volume de solo ocupado por água 
 Cs = Concentração de íon na solução do solo a uma distância L da raiz 
 Cr = Concentração de íon na solução do solo junto à raiz 
 
 
4.2. Absorção dos nutrientes 
 
 Pelos mecanismos anteriormente explicados de contato dos nutrientes com 
as raízes, observa-se que as plantas absorvem os nutrientes da solução, e há um 
equilíbrio no solo entre as formas solúveis e insolúveis dos mesmos. A determinação de 
seu teor total não indica a disponibilidade paraas plantas. Deve-se então, determinar a 
quantidade de nutrientes solúveis na solução do solo em determinado momento, e a 
velocidade com que estes nutrientes passam na forma insolúvel para a forma solúvel, a 
medida que as plantas absorvem os íons da solução. Segundo PEECH (1948), a parte 
mais solúvel do nutriente (M-Lábil) + M-Solução, denominados de "forma ou teor 
disponível" são quem determinam a fertilidade do solo. 
 O conhecimento desses dois fatores possibilita uma avaliação correta da 
Fertilidade do Solo, isto é, a estimativa da capacidade de um solo suprir os nutrientes 
necessários ao desenvolvimento da planta, e consequentemente a necessidade de 
suplementação pela fertilização. 
 A quantidade aproximada dos nutrientes em solução pode ser avaliada 
facilmente. A taxa de liberação entretanto depende de vários fatores, como o tipo do solo, 
capacidade de extração da planta, temperatura, umidade, atividade microbiana, etc. Por 
exemplo, a quantidade de P liberada durante o ciclo da planta, é muitas vezes maior que 
a existente na solução do solo. 
 
 exemplo: P = 0,001 ppm solução (renovação) 
 
 Conforme já comentado anteriormente, duas grandes etapas compõem um 
programa de avaliação da Fertilidade do Solo; quantificar a Fertilidade do Solo e usar 
adequadamente essa quantidade. Isso envolve o estudo de dois sistemas; o sistema solo 
e o sistema planta. O relacionamento dos dois sistemas, com a exemplificação do 
movimento do elemento M pode ser visto na Figura 3. 
 
 Fator capacidade (C) 
 K1 (Difusão) K3 
 M-Solo M-Solução M-Raiz 
 K2 K4 
 Fator quantidade (Q) Fator intensidade (I) 
 8 
 
Figura 3. Esquema mostrando o relacionamento entre os sistemas solo e planta segundo 
SUTTON & GUNARY (1957) 
 
 O fator intensidade representa a concentração atual de um nutriente na 
solução do solo. Esta concentração em geral é muito baixa em relação às quantidades do 
nutriente contido no solo. No entanto, devido aos diferentes tipos de equilíbrio existentes 
entre os íons em solução e os íons retidos na fase sólida, quando um íon da solução é 
absorvido outro íon retido na fase sólida pode passar para a solução, não alterando 
substancialmente a sua concentração. Esta propriedade é chamada de poder tampão do 
solo, específica para cada nutriente. 
 O fator capacidade representa a quantidade de íons que podem passar para 
a solução em um determinado tempo, isto é, a capacidade do solo em manter o nível do 
nutriente na solução do solo. O Fator quantidade determina quanto do nutriente da fase 
sólida pode ser solubilizado. Com o passar do tempo, havendo uma retirada contínua de 
nutrientes de um determinado solo, a quantidade deste nutriente tende a diminuir, 
reduzindo assim a capacidade deste solo em manter o nível deste nutriente em solução 
tendo assim, por conseqüência, sua intensidade também diminuída. Vemos, pois, que 
para avaliar o poder de um solo suprir nutrientes para as plantas é mais importante 
conhecer o fator capacidade. 
 
 9 
CONCEITOS BÁSICOS DE QUÍMICA E TRANSFORMAÇÕES DE UNIDADES 
 
1- Elemento Químico 
 
1.1- N.º Atômico 
1.2- N.º Massa ou Peso Atômico 
 
1.1- N.º Atômico: n.º prótons = N.º elétrons 
1.2- Peso Atômico: n.º prótons + N.º nêutrons 
 Ex.: Oxigênio 
 
 N.º atômico = 8 
 Peso atômico = 16 
 
 Portanto, N.º = 8 → 8 prótons 
 16 – 8 = 8 nêutrons 
 
 2e- 6e- 
 • 
 • • 8 elétrons } camadas 
 
 • 
 
 • • 
 
 • 
 
 • Peso Atômico = 16 
 K L 
 
2- Átomo = Elemento plenamente satisfeito em suas cargas (carga = zero) 
 
3- Íon 
Átomo desprovido, ou com excesso de cargas 
 
 Exemplo: Ca++ e Cl- 
 
4- Isótopos 
 
 Átomos de um mesmo elemento químico, portanto, de mesmo número atômico, 
mas com número de massa diferente. 
 
Exemplo: 
Elemento Isótopos N.º atômico N.º massa Prótons Nêutrons Elétrons 
1 H 1 1 1 - 1 
2 H 1 2 1 1 1 
H 
3 H 1 3 1 2 1 
 
 Núcleo 
 
 8+ 
 8 n 
 10 
 
5- Mol de carga (antigo Equivalente Grama - Eg) 
 
Molc = Mol 
 N.º oxidação 
 
 5.1- Mol = peso molecular = soma dos pesos atômicos em gramas 
 
 5.2- N.º oxidação = n.º elétrons da última camada 
 
 Exemplos: 
 a) Ca → Tabela periódica 
 n.º atômico → 20 2 8 8 2 
 
 Ca K L M N 
 Massa atômica → 40,08 
 
 N.º atômico = 20 = 20 prótons = 20 elétrons 
 
 Massa atômica = 40 = 20 prótons + 20 nêutrons 
 
 molc Ca = Mol = 40 = 20g 
 Val 2 
 Portanto, molc Ca = 20g 
 mmolc Ca = 20mg 
 
 b) NaOH 
 molc = 23 + 16 + 1 = 40 = 40 
1 1 
 c) Na2SO4 
 molc = (23 x 2) + 32 + (16 x 4) = 142 = 71g 
 2 2 
 
6- Equivalentes x Massa 
 
 6.1- Análise de Solo → Expressão antiga dos cátions 
mmolc / 100 cc 
Ca Mg K Al H + Al SB T 
 
a) Cálcio: 1 mmolc /100 cc 
 1 mmolc Ca = m (mg) 
 Eq 
 
 molc Ca = Mol = 40 = 20 
 Val 2 
Portanto, 1 mmolc Ca = 20mg Ca 
 
b) Magnésio: 1 meq/100 cc 
 molc Mg = Mol = 24 = 12 
 11 
 Val 2 
Portanto, 1 mmolc Mg = 12mg Mg 
 
c) Potássio 
 1 mmolc K = 39 
 1 
Portanto, 1 mmolc de K = 39 mg de K 
 
 39 mg K/100cm3 = 390 ppm K 
 9 mg Al/100cm3 = 90 ppm Al 
 
Resumo: 
 1 mmolc Ca/100cc 200 ppm Ca 
 1 mmolc K/100cc 400 ppm K 
 1 mmolc Mg/100cc 120 ppm Mg 
 1 mmolc Al/100cc 90 ppm Al 
 
 6.3- Transformação de mmolc/100 cc para kg de Ca, Mg, K e Al/ha 
 
 6.3.1- Considerando densidade do solo igual a 1,0 
 a) Volume de 1,0 ha 
 
 1 ha = 10.000m2 
 Profundidade = 20cm = 0,20m 
 V = S x h 
 V = 2.000m3 
 
 1m → 100cc 
 (1m)3 = 1.000.000 cm3 
 V = 2 x 109cm3 
 
 a1) Cálcio → 1 mmolc Ca/100cm3 = 20mg Ca/100cm3 
 
 20mg Ca → 100cm3 
 x → 2 x 109cm3 
 x = 20 x 2 x 109 = 40 x 107 mg Ca 
 x = 40 x 104g Ca 
 40 x 10kg Ca = 400 kg/ha Ca 
 
 Portanto, 1 mmolc PO43-/100ml TFSA = 100 ppm P 
 
 6.3.1- 1 mmolc PO43-/100ml TFSA → 100 ppm P 
 
x → 1 ppm P 
 
 Portanto, 1 ppm P = mmolc PO4/100cc 
 100 
 
1 ppm P = 0,01 mmolc PO4/100cc 
 
 6.4. - 100 ppm P em kg/ha P e kg/ha P2O5 
 12 
 
 100 µg P → 1ml TFSA 100 µg → 1ml TFSA 
 x → 2 x 109 
 100 x 10-9 x 2 x 109 = 200 kg/ha P x=100 x 10-9 x 2 x 109 
 
 P2O5 → 2 P 
 (32 x 2) + (5 x 16) → (32 x 2) 
 (64) + (80) → 64 
 144 → 64 
 x → 1 
1 P → 2,25 P2O5 
200 → z 
z = 450 kg/ha P2O5 
 
 Resumo: 
1 ppm P = 2kg/ha de P = 4,5 kg/ha de P2O5 
 
 
7- Gesso 
1 t/ha gesso em mmolc Ca/100cm3 
 
 a) CaSO42H2O → Ca 
 
 a1) Ca = 40 
 S = 32 172g → 40g 
 O = 64 1 → % 
 2H2O = 36 x = 0,2326g Ca 
 
 a2) 0,2326g Ca → 100% peso seco 
 y → 83% peso seco 
 y = 0,193g Ca 
 
 a3) 1 t/ha gesso → 0,193 t Ca 
 193kg Ca/ha 
 
 a4) mmolc Ca = m 
 Eq 
 
 mmolc Ca = 193 x 106 = 9,65 x 106 
 20 
 
 9,65 x 106 mmolc Ca → 2 x 109cm3 TFSA 
 Ca → 100cm3 
 Ca → 9,65 x 106 x 102 
 2 x 106 
 Ca = 4,285 = 0,48 mmolc /100cm3 
 10 
 
 13 
Ca = 0,50 mmolc /100cc Ca 
 
8- kg Ca/m2 na profundidade h 
 
8.1- Peso do solo (P) em kg/m2 (100 x 100cm3) a uma profundidade h(cm) 
P = d x V (1) 
V = S x h (2) 
S = 100 x 100cm2 
 substituindo em (2)V (cm3) = 100 x 100 x h 
 substituindo em (1) 
 P (g) = d x 100 x 100 x h 
 ou 
 P (kg) = 10 d h (3) 
 onde: 
 P = peso do solo em kg 
 d = densidade em g/cm3 
 h = profundidade em cm 
 
 a) Peso do cálcio (m) em kg 
 n.º mmolc = m 
 Eq 
 
 m(g) = n.º mmolc x Eq (4) 
 1000 
 
 Eq Ca = Mol = 40 = 20g 
 Val 2 
 
 substituindo em (4) 
 m(g) = mmolc x 20 
 1000 
 
m(g) = mmolc x 0,02 
 
 14 
O SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES E A CIÊNCIA DO SOLO. 
 
 
INTRODUÇÃO: 
 
 Vários sistemas de unidades são presentemente empregados, de forma 
heterogênea, em publicações nas áreas de agricultura e de ciências do solo no Brasil, 
dificultando a comparação de dados entre diferentes trabalhos. O mais grave é que, em 
muitos casos, as unidades e termos utilizados são hoje considerados obsoletos ou 
ambíguos e em desuso, como os casos do “ppm”, equivalente grama, normalidade, peso 
molecular etc. 
 Para normalizar a linguagem e conceitos, as editoras e periódicos das mais 
variadas áreas da ciência estão adotando as unidades do Sistema internacional (SI) 
(Lehmann et al, 1988; Salisbury, 1991),inclusive nas ciências agrárias (Thien & Oster, 
1981; Vorst et al. 1981`; Campebell & Van Schilfgaarde, 1982; Reifnyder et al., 1991). 
 A sociedade Brasileira de Ciências do Solo (SBCS) deve seguir essa tendência. 
Sua publicação, a Revista Brasileira de Ciências do Solo, não tem uma total 
uniformização das unidades e tem permitido o uso de unidades não pertencentes ao 
Sistema Internacional. Por isso, o assunto deverá ser discutido em uma mesa redonda 
programada para o XXIV congresso Brasileiro de Ciências do Solo . Para dar subsídios a 
uma discussão frutífera, este texto apresenta alguns aspectos relacionados ás unidades 
SI, especialmente o seu emprego na química e fertilidade do solo, visando a adoção 
desse sistema pela SBSC. 
 
 
UNIDADES DO SISTEMA INTERNACIONAL (SI). 
 
 O “Systéme Internacional de Unites”(SI) foi adotado pela Conferência Geral de 
Pesos e Medidas de 1960, e sua regulamentação tem sido realizada por diversas 
entidades internacionais como a IUPAC (União Internacional de Química Pura e 
Aplicada), a IUPAP (União Internacional de Física Pura e Aplicada), a ISSO (Organização 
Internacional para Padronização) e o BIPM (Bureau Internacional de Pesos e Medidas). 
No Brasil, o SI é oficial desde o princípio e sua regulamentação está a cargo do Instituto 
Nacional de Pesos e Medidas, INPM(1971). 
 As unidades SI São divididas em três categorias: as unidades de base, derivadas e 
as unidades suplementares. 
 Existem sete unidades de base (ou fundamentais) consideradas por convenção, 
como dimensionalmente independentes e duas unidades suplementares (quadro 1). Os 
símbolos são expressos em letras maiúsculas, exceto quando derivados de nomes 
próprios. 
As unidades são expressões algébricas das unidades de base (quadro 2). Algumas delas 
recebem nomes e símbolos especiais (quadro 3) e, por sua vez podem ser usadas para 
definir outras grandezas derivadas (quadro 4). As unidades SI derivadas, formadas a 
partir das unidades suplementares, constam do quadro 5. 
 O uso de unidades não pertencentes ao Sistema Internacional deve ser restrito, a 
fim de preservar as vantagens de um sistema homogêneo. No entanto, algumas dessas 
unidades exógenas são convenientes e por isso têm sido aceitas em publicações, junto às 
unidades SI (American Society of Agronomy, 1988). Estas unidades estão listadas no 
quadro 6. Sugere-se que a SBCS as utilize junto com as unidades SI. 
 A ordem de grandeza das unidades SI pode ser ajustada com o uso de prefixos. O 
quadro 7 lista os prefixos e seus símbolos, empregados pelo SI, aprovados na 19 
Conferência Geral de Pesos e Medidas, realizada em Paris em 1991. Recomenda-se a 
 15 
escolha de um prefixo tal que o valor numérico associado à unidade situe-se entre 0,1 e 
1000. No caso das medidas de massa, os prefixos são utilizados junto à palavra grama 
(g) embora a unidade de base seja kg, não sendo correto o emprego de dois prefixos 
(exemplo: mg e não ukg). 
 
Quadro 1. Unidades SI de bases e unudades SI suplementares(1 ) 
Grandeza Unidade Símbolo 
Unidades Base 
Comprimento metro m 
Massa quilograma kg 
Tempo segundo s 
Corrente elétrica ampére A 
Temperatura termodinâmica kelvia K 
Quantidade de matéria mol mol 
Intensidade luminosa candela cd 
 
Unidades Suplementares 
 
Ângulo plano radiano rad 
Ângulo sólido esterradiano sr 
(1)INPM (1971); SI(1971) 
 
 
Quadro 2. Algumas unidades SI derivadas simples, expressas em termos das 
unidades básicas (1). 
Grandeza Unidade Símbolo 
Área metro quadrado m2 
Volume metro cúbico m3 
Velocidade metro por segundo ao quadrado m/s 
Aceleração quilograma por metro cúbico kg/m3 
Densidade mol por metro cúbico mol/m3 
Concentração em quantidade de matéria ampére por metro quadrado A/m2 
Densidade de corrente ampere por metro A/m 
Força de campo magnético metro cúbico por quilograma m3/kg 
Volume específico candela por metro quadrado cd/m2 
Luminância 
(1)INPM (1971); THIEN & OSTEN (1988); SI (1991) 
 
 
 Os expoentes também se aplicam nos prefixos ligados às unidades. O múltiplo ou 
submúltiplo da unidade é tratado como uma única entidade.exemplo: um3=10-18m-3. 
 
 
Sugestões para o uso das unidades si em química e fertilidade do solo 
 
Unidades de comprimento e massa 
 As unidades de comprimento são o metro e seus múltiplos, formados com o uso 
dos prefixos do quadro 7. Termos como o mícron e unidades como o Àngstrom (A = 10-
10m não são mais aceitáveis e os termos micrômetro (10-6m), nanômetro (10-9m) e o 
picômetro (10-12m) devem ser utilizados em substituição àqueles. 
 16 
 Para medidas de área, as unidades corretas são o metro quadrado e seus 
múltiplos. No entanto, em muitos casos, o hectare é mais conveniente; sugere-se que a 
SBCS o adote junto com as unidades SI. 
 
Quadro 3.Algumas unidades SI derivadas com nomes e símbolos especiais(1). 
Grandeza Nome da unidade SI símbolo Definição 
______________________________________________________________________ 
Força newton N m Kg S-2 
Pressão Pascal Pa m-1kg s-2(=N/m2) 
Energia, trabalho, 
Quantidade de calor joule J m2kg- s-2(=N m) 
Petência, fluxo radiante watt W m2kg- s-3 (=J/s) 
Carga elétrica, 
Quantidade de eletricidade coulomb C sA 
Diferença de potencial, 
potencial elétrico volt V m2kg- s-3 A-1(=W/A) 
Resistência elétrica ohm m2kg-1 s3 A2(= -1=A/V) 
Condutância elétrica siemens S m2kg-1 s3 A2(= -1=A/V) 
Capacitância elétrica farad F m2kg-1 s-4 A-2(=C/V) 
Fluxo magnético weber Wb m2kg s-2 A-1(=vs) 
Indutância henry H m2kg s-2 A-2(=Wb/A) 
Indução magnética tesla T kg s-2 A –1(Wb/m2) 
Frequência hertz Hz s-1 
Fluxo luminoso lúmen lm cd sr(*) 
Iluminância lux lx m-2cd sr(*)(=lm/m2) 
Atividade de um radionuclídeo becquerel Bq s-1 
Dose absorvida gray Gy m2s-2(=j/kg) 
Dose equivalente sievert Sv m2s-2(=j/kg) 
Temperatura celsius grau celsius 0C K 
(1) INPM (1971); THIEN & OSTER (1988); SI (1991) 
(*) esterradiano (unidade suplementar, nesta expressão tratada como unidade de base). 
 
 Os volumes devem ser expressos em metro cúbico (m3) e seus múltiplos, porém o 
litro (L) e seus múltiplos são também aceitáveis. O símbolo do litro pode ser escrito com 
letra minúscula ou maiúscula, sendo esta última preferida por evitar condução com o 
algarismo um (1). A SBCS deverá formalizar a opção oportunamente. 
 A unidade de base de massa é o quilograma (kg) e seus múltiplos, formados com 
os prefixosda tabela 7 e a palavra grama. O termo tonelada(t) pode ser empregado no 
lugar de megagrama (Mg), pois esta grafia é idêntica à do elemento magnésio. A unidade 
megagrama tem sido largamente usada em publicações da língua inglesa, diferente da 
tonelada métrica (American Society of Agronomy, 1988), de modo que, para os trabalhos 
publicados em inglês pela SBCS, talvez seja preferível empregar mesagrama no lugar de 
tonelada. 
 
Unidades de tempo. 
 
 A unidade SI para tempo é o segundo(s) mas o uso de minuto (min), hora (h) e dia 
é aceitável e até preferível a unidades como o decassegundo (das) ou o megassegundo 
(Ms). Deve-se evitar o uso de “mês” como unidade, pois seu valor é variável de 28 a 31 
dias. 
 
 17 
Temperatura. 
 
 A unidade SI para temperatura é o grau Kelvin (k) mas o grau Celsius (oC) também 
é aceitável e o mais comumente utilizado. A conversão de um para outro é dada por: 
 
oC = K – 273,15 
 O termo “grau centígrado” é obsoleto e deve ser substituído por “grau Celsius”. 
 
Quantidade de matéria e concentração em quantidade de matéria 
 
 A unidade SI para quantidade de matéria é o mol (mole, em inglês). O mol é 
definido como a quantidade de matéria de um sistema que contém tantas unidades 
elementares quantos forem os átomos contidos em 0,012 kg de Carbono –12 . Por esta 
definição, qualquer quantidade de substância que contenha 6,022 x 1023 entidades é um 
mol. Assim, pode-se Ter 1 mol de átomos, de moléculas, de íons, de prótons, de elétrons, 
de outras partículas, etc. Pode-se expressar também o mol de frações de entidades: 1 
mol (1/2 H2SO4), 1 MOL (1/2 Ca2+) etc (West, 1978). Havendo tantas possibilidades, a 
entidade em questão deve ser sempre claramente especificada. 
 A expressão correta para se referir á massa de uma porção de substâncias cuja 
quantidade de matéria é um mol é a massa molar pode-se referir moléculas, elementos, 
íons, elétrons etc. 
Exemplo: M(KCl) = 74,56 g/mol, M(Cu) = 63,54 g/mol; M(H+) = 1,0074 g/mol; M(Cl2) = 
70,916 g/mol. 
 O nome e o símbolo da unidade mol são idênticas e o seu plural recomendado no 
Brasil é mols e não moles, analogamente embora esses plurais não se ajustem às normas 
gramaticais da língua portuguesa. 
 O emprego desta definição de mol tornou-se obsoletos e em desuso diversos 
termos como número de moles, número de moléculas-grama, número de átomos-grama 
(substituídos por quantidade de matéria ou de substância); peso atômico e peso 
molecular (substituídos, respectivamente, por massa atômica e massa molar), e 
molaridade e normalidade (substituídos por concentração em quantidade de matéria ou, 
simplesmente, concentração) etc (Rocha Filho & Silva, 1991). 
 Os termos massa nuclídica (m), massa atômica(m.a) e massa molecular(m) tem 
um significado diferente daquele muita vezes utilizado no passado. Eles se referem á 
massa de um dado nuclídio, átomo ou molécula de massa atômica (u), definida como 1 u 
= 1 g/N0, onde No é um número de Avogadro: (6,022x1023) (Rocha Filho & Silva, 1991), 
pois, a unidade grama é muito grande para expressar a massa nuclídica, atômica ou 
molecular. Exemplos: m(35Cl) = 34,97 u ou 5,507x10-23 g; ma(Cl) = 35,45 u ou 5,583x10-23 
g. 
 As unidades SI para concentração (C) são mol/m3, quando a massa maior for 
conhecida, e Kg/m3, se não for. Múltiplos das unidades SI são naturalmente, aceitos: 
mol/cm3, mmol/dm3, mg/Kg etc. Volumes podem também ser expressos em litros . 
 
Exemplos: 
c(H2SO4) = 0,5 mol/dm3 
c(KCl) = 2,0 mol/L 
 
 Pode-se expressar concentrações em termos de frações de qualquer entidade. 
 
Exemplo: 
C(1/3 FeCl3) = 0,1 mol/L 
 
 18 
 As concentrações medidas em mol (ex: mol/L) não devem ser denominadas por 
molar, pois este termo, associado ao nome de uma grandeza extensiva, indica esta 
grandeza dividida pela quantidade de substância (ex: massa molar). 
 Molalidade (mol/Kg de uma solução) é um termo aceitável. Essa unidade é 
preferida para medidas precisas, em condições não isotérmicas. Concentrações 
expressas em mol/massa são também úteis em determinações feitas em solo; 
 
C(P) = 0,5 mol/Kg. 
 
Mas não devem se confundidas com a molalidade. 
 O uso de porcentagem (%) deve ser restringido, aos casos de partes por mil, 
partes por milhão (ppm) e partes por bilhão (ppb) devem ser eliminado, pois estas não 
são unidades SI. O principal problema com estes termos é a ambiguidade, pois eles 
podem se referir as relações massa/massa, massa/volume, volume/volume ou 
volume/massa. Assim, se for necessário o seu uso é preciso dar referência á relação de 
comparação (ex: 2% m/V). 
 Para expressar concentrações de nutrientes em plantas e solos, por exemplo deve-
se utilizar unidades SI baseadas em quantidade de subst6ancias ou massa, conforme 
indicado abaixo: 
 
Obsoletas Recomendadas 
3%N 30g/Kg de N 
10ppm Zn 10 mg/Kg de Zn; 
 10 mg/L de Zn 
5ppb Cd 5 pg/Kg de Cd 
5% matéria orgânica 50 g/Kg de matéria orgânica 
20 ppm P 20 mg/dm3 de P 
 
 O uso de porcentagem é aceitável em eventos que não possam ser descritos com 
unidades SI ou então quando se trata de uma comparação fracional bem definida. Alguns 
dos casos possíveis são: coeficiente de variação, composição de fertilizantes, textura do 
solo, umidade relativa, saturação por bases da CTC do solo, porcentagem de aumento 
(ou diminuição) de produção porcentagem do elemento aplicado recuperado por plantas, 
extraído, lixiviado, volatilizado etc, estimativas de cobertura do solo, composição botânica 
etc, e átomo-porcento de abundância de isótopos estáveis. 
 Atualmente, a tendência é expressar a concentração de macronutrientes em 
materiais vegetais em mmol/kg, como é feito no “Internacional Plant-Analytical 
Exchange”(Houba, 1992). O mesmo se aplica ás concentrações de nutrientes em solo 
(mol/m3; cmol/kg), embora o emprego de unidades em termos de massa/massa ou 
massa/volume(mg/kg, mg/dm3) não esteja descartado. 
 A vantagem de se exprimir as concentrações dos elementos em uma unidade 
comum, o mol, é que, de certo modo, as diferenças entre as massas molares dos vários 
elementos são anuladas. Por outro lado, faz pouco sentido o uso conjunto das 
concentrações molares dos nutrientes para, por exemplo, calcular o conteúdo total dos 
elementos minerais presentes em uma amostra. 
 O uso de concentrações expressar em mol vai exigir um período de adaptação por 
parte dos técnicos, pois os valores numéricos são diferentes daqueles expressos em 
porcentagem. Números há muito memorizados e suas interpretações (exemplo: limites 
críticos foliares para nutrientes ) terão que ser reaprendidos. 
 Ainda como conseqüência da definição de mol, as expressões equivalente-
grama(e), normal(N) e normalidade tornam-se obsoletas e estão em desuso. Várias 
 19 
publicações na área de agricultura não mais aceitam estes termos(Americam Soociety of 
Agronomy, 1988). 
 A principal; restrição á expressão de concentrações em normalidade é o fato do 
equivalente de uma substância não ser constante e variar de acordo com a reação em 
que está envolvida (West, 1978). Poe exemplo, o fator de equivalência (feq) do H3PO4 nas 
reações abaixo pode ser 1 ,1/2 ou 1/3: 
 
(1) H3PO4 +KOH = KH2PO4+H2O 
(feq H3PO4 = 1) 
(2) H3PO4 +2KOH = KH2PO4+2H2O 
(feq H3PO4 = 1/2) 
(3) H3PO4 +3 AgOH= Ag3PO4(s)+3 H2O 
(feq H3PO4 = 1/3) 
 
 Assim, as concentrações em termos de massa/volume de uma solução 1N de ácido 
fosfórico seriam, nas reações acima, 0,098 Kg/L, 0,049 kg/L e 0,033 kg/L 
respectivamente. Desse modo, para se usar inequivocamente o termo “normalidade”é 
preciso explicitar a reação e o fator de equivalência: 1N H3PO4(feq(H3PO4)=1/3 ou 1N (1/3 
H3PO4). Disso resulta que uma solução 1N (1/3 H3PO4) . Disso resulta que uma solução 
1N (1/3 H3PO4) é aquela com concentração c(1/3 H3PO4) = 1mol/L. Assim expressa , a 
concentração normal é igual á concentraçãoem quantidade de matéria e, portanto , 
redundante. Por conseguinte, recomenda-se que as concentrações expressas em 
normalidade sejam abandonadas. 
 
Capacidade de troca de cátions. 
 
 A rigor, as restrições ao uso do “equivalente” não se aplicam á maioria das 
realizações de troca de cátions nos solos, onde o uso desta unidade é bastante 
conveniente, pois traduz o fato de que os cátions são estequiometricamente 
intercambiáveis e facilita o cálculo da CTC. 
 No entanto, é possível utilizar unidades SI e manter as vantagens do emprego do 
equivalente, devido á maleabilidade do conceito de mol, que permite expressar a 
quantidade de matéria em termos de carga positiva (prótons , p+) ou negativa elétrons , e). 
 Por exemplo, um solo que tenha a seguinte composição do complexo sortivo, em 
miliequivalentes por 100g: Ca2+=1,2; Mg2+= 0,8; K+= 0,2; H+Al = 3,1; CTC = 5,3, teria, em 
unidades SI: 
12 mmol (1/2Ca2+)/kg 
8 mmol (1/2Mg2+)/kg 
2 mmol (K+)/kg 
31 mmol (H++1/3 Al3+)/kg 
CTC = 53mmol (+)/kg 
 
 Pode-se também usar como unidade o cmol/kg. Nesse caso, os valores numéricos 
são idênticos aos expressos em meq/100g. Essa escala tem uma coincidência 
interessante pois 1t/ha de CaCO3aplicado na camada arável (0-20cm) equivale a 1cmol 
(1/2 Ca2+)/kg de solo. 
 Quando a CTC é calculada por saturação com um único íon, este deve ser 
especificado: CTC = 50mmol (NH4+)/kg. 
 A conversão de CTC para densidade de carga requer termos para área superficial 
específica (m2/kg) e a constante da faraday [9,6485x104 C/mol (-)] que expressa a 
quantidade de carga (thien & Oster, 1981). Exemplo: uma argila com CTC de 0,053 
mol/kg e área superficial específica de 500 x 103 m2/kg tem uma densidade de carga de: 
 20 
 
[90,053 mol (-)/kg)(9,6485 x 104C/mol (-))}/(500 x 103 m2/kg)= 1,02x10-2C/m2. 
 
 
OUTRAS UNIDADES: 
 
 A unidade SI de pressão é o pascal (Pa) que é a pressão exercida por uma força 
de 1N/m2. O múltiplos mais comuns são o kPa e Mpa. Unidades como atmosfera, 
psi(libra por polegada quadrada), mm de Hg e bar devem ser substituídas. 
 A condutividade elétrica deve ser expressa em siemens (S/m), no lugar da 
comumente utilizada mmho/cm. Os múltiplos mais convenientes são dS/m e o mS/cm 
(1mmho/cm = 1 dS/m). 
 Para medidas de radioatividade, o curie deve ser substituido pelo becquerel(Bq). 
 No quadro 8 estão listadas as unidades sugeridas para uso nas publicações da 
SBCS, com dados adptados da American Society of Agronomy (1988). 
 Fatores de conversão de algumas unidades frequentemente utilizadas, não 
pertencentes ao SI para unidades SI recomendadas, são apresentados no quadro 9. 
 
 
Quadro 8. Exemplos de unidades sugeridas para uso em química e fertilidade do 
solo nas publicações da Sociedade Brasileira de Ciência do solo(1). 
Quantidade/taxas Aplicação Unidades/símbolos 
Ângulo Difração de raio X radiano (0), grau (*) 
Área Área de terreno ha 
 Área de vaso cm2 
 Área foliar m2 
 Área superficial específica de solo m2/kg 
 Razão da área foliar m2/kg de planta 
Volume Vaso dm3, L 
 Tanques, campo m3 
 Frascos cm3, mL 
Comprimento Profundidade de solo m, cm 
 Espaçamento m 
 Espaço teratômico (estr.de cristais) nm 
Temperatura Solo, ar etc 0C, K 
Produtividade, 
produção 
Grãos , matéria seca t/ha, Mg/ha, kg/ha,g/m2 
 Parte da planta g/planta, g/espiga 
Concentração Masssa molar conhecida: 
 meio líquido mol/m3,mol/kg,g/kg,g/L(2) 
 Solo, absorção de íons mol/m3, 
 
 
 
 
 21 
O SOLO COMO UM MEIO TRIFÁSICO 
 
1. Introdução 
 
Do ponto de vista físico o solo é um sistema trifásico. 
• Fase sólida: é considerada descontínua 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 esta fase; 
• Fase gasosa: descontínua e ocupa de forma complementar o espaço poroso. 
Ar
Água
Matéria orgânia
Minerais
 
Figura 1. Diagrama representando as diversas fases do solo. 
 Fonte: modificado de Brady (1983) 
 
2. Fase Sólida 
 
É constituída das frações mineral e orgânica, cujo arranjo estrutural define o 
espaço poroso onde as fases líquida e gasosa coexistem em proporções variáveis e 
complementares. Portanto, os processos de inflitração d’água, trocas gasosas e mesmo a 
penetração das raízes, dependem da porosidade. Por sua vez, a distribuição dos poros e 
seu volume é bastante variável entre os solos. 
 
 Porosidade: refere-se, portanto, ao espaço total que o solo apresenta , ocupado por 
água e ar, em proporções variáveis. 
 
 A porosidade relaciona-se à estrutura do solo, a qual está intimamente relacionada 
com: a mineralogia da fração argila; o grau de floculação da argila; a textura; o tipo de 
cátion saturante (ex: excesso de sais, Na+); teor de matéria orgânica; o tipo de manejo 
que é dado ao solo (suas consequências) etc. 
 
 Compactação� X Porosidade� 
 � 
 Relações: Macro/Microporos e Água - Ar 
 � 
 mínimo: 10-12%- para crescimento adequado das raízes 
 
 Densidade do Solo: constitui um parâmetro físico de grande utilidade no estudo do solo. 
 
 Correntemente, a forma mais simples de se estimar a porosidade total (Pt) de um solo 
é através das densidades aparente (Da) e real (Dr), pela fórmula: 
 
(Dr - Da) x 100 
 Dr 
Pt = 
50% de 
poros 
50% de 
fase sólida 
45 – 48% 
25% 
25% 
2 - 5% 
 22 
Por sua vez: 
 
 Ms e Ms 
 Vs Vt 
 
 Através dos valores de Da, Dr, Pt e Eu (equivalente de umidade), pode-se estimar, 
aproximadamente, o volume dos sólidos (Vs) em %, o volume de microporos (Mi) em % e 
o volume de macroporos (Ma) em %: 
Vs = 100 – Pt 
 
 Mi = Da x Eu � considerando: Eu = Cc (capacidade de 
campo) 
 
Ma = Pt – Mi 
 
 A densidade aparente é também utilizada para transformar peso em volume na 
determinação das “constantes” de umidade do solo, uma vez que os teores de umidade 
são obtidos na base de peso. 
 
 
2.1. Matéria Orgânica 
• Organismos vivos 
• Tecidos originais ou parcialmente decompostos 
• Materiais bem decompostos, transformados biologicamente, que não apresentam 
semelhança com os tecidos originais (Húmus) 
 
2.2. Componentes Minerais 
O solo pode ser identificado como um aglomerado de partículas unitárias de vários 
tamanhos, de natureza orgânica ou mineral. 
A granulometria dos solos é estabelecida fazendo-se a separação e a determinação 
percentual de partículas de diferentes tamanhos. As partículas podem ser classificadas 
pelos seus diâmetros, de acordo com o apresentado a seguir: 
 
• Fragmentos Grosseiros: Partículas minerais com φ >2,0 mm 
• Matacões: φ >200 mm 
• Calhaus: 20 - 200 mm 
• Cascalhos: 2 - 20 mm 
 
• Fração Fina: Partículas minerais com φ <2,0 mm 
• Fração Areia: 2 - 0,05 mm 
• Fração Silte: 0,05 – 0,002 mm 
• Fração Argila: <0,002 mm 
 
 
 
 
 
 
A textura é o termo empregado para designar a proporção relativa das frações argila, 
silte ou areia. De forma simples o solo é considerado arenoso se tiver menos de 15% de 
Da = Dr = 
• Fração Argila 
Partículas não coloidais 
Partículas coloidais: 10-4 – 10-7 cm 
 23 
argila, argiloso se tiver mais que 35% de argila e muito argiloso se conter mais que 60% 
de argila, entre 15 e 35% de argila o solo é considerado de textura média. 
Um aspecto de fundamental importância é o aumento da superfície exposta das 
partículas,ou superfície específica, que ocorre com o aumento da proporção de partículas 
finas do solo. A fração argila dos solos e a matéria orgânica apresentam-se finamente 
divididas nos solos, com partículas de pequenas dimensões e, por essa razão, sua 
superfície específica é alta, da ordem de dezenas a centenas de metros quadrado por 
grama de material. 
As frações mais finas do solo, argila e matéria orgânica, são também conhecidas 
como sendo de natureza coloidal. 
 
2.2.1. Partículas coloidais 
São partículas de solo que em virtude do seu tamanho reduzido (entre 10-4 e 10-7 cm) 
apresentam propriedades coloidais, sendo a principal propriedade a existência de cargas 
superficiais que podem reter nutrientes (íons) de forma trocável. 
Se o solo for disperso em água, o que pode ser conseguido por degradação 
mecêanica e adição de hidróxido de sódio, as partículas da fração argila permanecem em 
suspenção por muito tempo, sem decantar, formando suspensões coloidais, enquanto 
que as partículas mais grosseiras, de silte e areia, assentam no fundo do frasco contendo 
o material. 
• Propriedades dos colóides 
Diz-se que as partículas coloidais do solo têm alta atividade de superfície, significando 
isso alta capacidade de retenção de cátions, de água e de adsorção de fósforo. 
 
2.2.2. Composição dos Componentes Minerais 
 
De uma forma geral, apenas nove elementos constituem a maior parte das rochas 
que originaram os solos. São eles oxigênio, silício, alumínio, ferro, cálcio, sódio, potássio, 
magnésio e titânio. Quando os solos se formam a partir de rochas ou sedimentos não 
consolidados, alguns elementos químicos são perdidos, outros sofrem concentração 
relativa. O elementos mais facilmente lixiviados são o sódio, potássio, magnésio, cálcio e 
por último o silício. O ferro e o alumínio, que não são removidos, aumentam em 
concentração, bem como o titânio que aparecem em concentrações menores. 
A fração mineral ou inorgânica representa a maior parte da fase sólida dos solos bem 
drenados, que não apresentam acúmulo de matéria orgânica. Os minerais, em geral, têm 
estrutura cristalina e composição química definidas, dentro de determinados limites. Os 
principais minerais que ocorrem no solo são do grupo dos silicatos (argilominerais) e os 
óxidos de ferro e alumínio. 
 
• Argilominerais 
• Definição: minerais secundários silicatados 
• Composição básica: folhas de tetraedros de Si e octaedros de Al. 
• Classificação 
• Não cristalinos: Alofanas 
• Cristalinos 
• Tipo 1:1 : Caulinita 
• Tipo 2:1 : Montmorilonita, Vermiculita 
 
• Características: 
• Estado coloidal 
• Adsorção de íons 
 24 
• Retenção de água 
• Plasticidade e pegajosidade 
• Dispersão e floculação 
• Dureza e tenacidade 
• Variação de volume 
• Agregação dos solos 
 
• Óxidos de Fe 
• Hematita, Goethita 
 
• Propriedades 
• Cor 
• Estrutura 
• ↑ Superfície específica 
• Colóides de carga variável 
• Adsorção de íons 
 
• Óxidos de Al 
• Gibbsita 
 
• Propriedades 
• ↓ CTC 
• ↑ CTA 
• Estrutura 
• ↓ Superfície específica 
 
2.2.3. Formação de cargas elétricas em sua superfície: 
 
A propriedade de troca de íons em solos tem sua origem em um excesso de cargas 
elétricas existente nas partículas sólidas. Este excesso de carga elétrica das partículas do 
solo podem ser permanentes ou dependentes de pH (variável). 
 
• Carga elétrica 
• Colóides com carga permanente – as cargas permanentes existem na estrutura 
dos minerais e, por essa razão, estão sempre operantes. São importantes nos 
argilominerais e devem-se a substituição isomórfica, encontrada na estrutura 
cristalina. 
• Colóides com carga variável – são influenciadas pela reação do solo (pH) e são 
mais importantes na matéria orgânica, caulinita e óxidos de ferro e alumínio. 
 
• Origem das cargas 
• Substituição isomórfica – consiste na troca de íons da estrutura cristalina por 
outro, de aproximadamente o mesmo tamanho, porém com carga diferente. Isto 
ocorre na formação do mineral, assim, pode haver a substituição do Si+4 por Al+3 e 
de Al+3 por Mg+2. Como a estrutura perfeita do mineral apresentaria neutralidade se 
não ocorresse substituição isomórficas, essas produzem um déficit de carga 
positiva ou um excesso de carga negativa. 
• Bordas quebradas – consiste nas cargas variáveis que ocorre nas arestas 
onde se quebra os argilominerais, nestas bordas aprecem radicais livres de 
hidroxilas que são influenciadas pelo pH. 
 25 
• Dissociação de grupos OH – os grupos OH ocorrem em toda superfície dos 
óxidos de ferro e alumínio e nas bordas quebradas dos argilominerais, com a 
acidificação do meio ou abaixamento do pH, estes grupos adsorvem íons H+, ou 
prótons, passando a apresentar carga positiva, o inverso ocorre com a elevação do 
pH, onde os íons H+ são liberados para a solução e neutrlizados, ficando a 
superfície do colóide com carga negativa. 
 
• Reações de Superfície 
A troca de cátions é uma importante propriedade que permite aos solos reter diversos 
elementos em forma facilmente acessível para as plantas. 
A troca de cátions é um processo reversível, podendo ser representado pela reação 
mostrada na figura 2. 
 
 
 
Figura 2. 
 
O excesso de carga elétrica negativa, encontrado na maior parte dos solos, é 
contrabalanceado pelos cátions trocáveis existentes em solução e adsorvidos 
eletricamente a superfície dos colóides. Essa situação provoca a existência de uma dupla 
camada elétrica, decorrente das cargas positivas dos cátions trocáveis. O sistema deve 
permanecer eletricamente neutro e, por essa razão, a carga total dos cátions trocáveis 
devem ser equivalente à carga superficial. 
 
• Dupla Camada Difusa (DCD) 
1. Teoria de Helmholtz: A DCD é formada por uma superfície com carga + ou – 
e nas proximidades estão os íons de cargas opostas. A sua dimensão é 
muito pequena e aproxima a dimensões iônicas. 
 
2. Teoria de Gouy-Chapman: os íons de cargas opostas não se encontram 
apenas na interface formando uma camada monoiônica, mas se espalham 
na fase líquida. 
Forças: - atração pelo campo elétrico da FS - movimento térmico. 
 
3. Teoria de Stern: Combinação das Teorias 1 e 2. Há uma camada de íons 
próximos à superfície e depois uma camada difusa de íons. 
1a Região: Raio hidratado do íon (Teoria 1) 
2a Região: DCD de Gouy-Chapman (Teoria 2) 
 
 26 
• Espessura da DCD (1/k) 
• 
2/1
22
o. V.eN.2
.TD.1






=
pi
κ
K
 
D = Constante dielétrica 
κ
 = Constante de Boltzman 
T = Ta absoluta 
No = Conc. eletrólito 
e = Carga unit. elétron 
V = valência do cátion 
 
Espessura da DCD (nm) Concentração 
(mol/L) Monovalente Bivalente 
10-5 100 50 
10-3 10 5 
10-1 1 0,5 
 
 
2.2.4. Equilíbrio de íons trocáveis e em solução 
 
Do ponto de vista estático, a existência de cargas elétricas na superfície de partículas 
do solo, responsáveis pela adsorção de íons, permite que o solo funcione como um 
reservatório de nutrientes. Do ponto de vista dinâmico, os íons trocáveis contribuem para 
regular a composição da solução do solo. 
Os cátions na solução do solo e os trocáveis estão em equilíbrio. A maior parte deles 
encontra-se na forma trocável e apenas uma pequena parte em solução (cerca de 1% do 
total). 
Uma das expressões matemáticas mais simples e mais usada, relacionando os 
cátions trocáveis com os cátions livres em solução é a equação de Gapon, assim 
representada para cátions K+ e Ca2+: 
 
 
 
 
 
 
 
na qual K+ troc. e Ca2+ troc. Representam os cátions trocáveis, K+ sol. e Ca2+ sol., a 
atividades dos cátions em solução, expressa em molaridade, e k é a constante de Gapon, 
característica para as condições experimentais, envolvendo tipos diferentes de colóides, 
densidade de carga e saturação de cátions.Os solos não contém apenas dois cátions, 
como no exemplo da equação. Todavia a equação pode ainda ser de valia prática se os 
cátions da mesma carga forem considerados equivalentes, estabelecendo-se a relação 
com as somas de íons de cada valência. 
A constância da relação de cátions em solução tem importantes conseqüências 
praticas. Assim, se a solução do solo for reduzida em volume, por evaporação o absorção 
de água pelas plantas, parte dos cátions monovalentes da solução trocará com cátions 
divalentes dos colóides, a fim de manter a constância. Se, ao contrário, a solução for 
diluída, haverá necessidade de troca de cátions divalente da solução por monovalente 
dos colóides para manter o equilíbrio. 
 
 
Ca2+ troc.
K+ sol.K+ troc.
Ca2+ sol.√
________ = k ___________
Ca2+ troc.
K+ sol.K+ troc.
Ca2+ sol.√Ca2+ sol.√
________ = k ___________
 27 
2.2.5. Propriedades dos Argilominerais 
 
 Argilominerais 
Propriedade Caulinita Montmorilonita Vermiculita 
Estrutura 1:1 2:1 2:1 
 
Superfície Específica (m2/g) 10-30 700-800 300-500 
 
CTC (cmolc dm-3) 3-10 80-120 100-160 
 
Causa principal Bordas quebradas Substituição isomórfica Substituição isomórfica 
 
Expansão e Contração Baixa Alta Alta 
 
Plasticidade e Pegajosidade Baixa Alta 
 
 
2.2.6. PONTO DE CARGA ZERO (PCZ) 
 
A superfície do óxido pode apresentar-se desprovida de carga e o pH a que isso 
ocorre é chamado de ponto de carga zero (PCZ). Se o pH se elevar acima do PCZ, ocorre 
a dissociação de hidroxilas da superfície do mineral, com a liberação de cargas negativas 
e aumento da capacidade de troca de cátions. Essas cargas negativas obrigatoriamente 
serão contrabalanceadas por cátions trocáveis. Por outro lado, com a acidificação do 
meio, ou abaixamento do pH, a superfície dos óxidos adsorvem íons H+, ou próton, 
passando a apresentar cargas positivas na superfície do mineral, estas cargas vão gerar 
uma capacidade de troca aniônica. Cargas elétricas positivas e negativas podem ocorrer 
simultaneamente no solo e o PCZ de um solo será quando em determinado pH a 
quantidade de carga elétricas negativas são iguais as cargas elétricas positivas da 
superfície dos colóides. 
 
• PCZ: → estudo das cargas dos colóides do solo. 
→ pH da solução em equilíbrio com a FS do solo, em que a carga elétrica 
líquida da superfície é nula 
 
• PCZ de Óxidos 
 
Tipo de Óxido 
PCZ SiO2 MnO2 Fe2O3 Al2O3 Caulinita 
 2,0 4,0 6,5-8,0 7,5-9,5 4,6 
 
• Determinação do PCZ 
 
• Determinar pH H2O e pH KCl → Carga líquida dos colóides 
 
• ∆ pH = pH KCl – pH H2O 
 
• ∆ pH negativo: carga líquida negativa (pH>PCZ) 
• ∆ pH positivo: carga líquida positiva (pH<PCZ) 
• ∆ pH = 0: carga líquida nula (pH=PCZ) 
 
 28 
PCZ = 2 x pH KCl – pH H2O 
 
• Titulação potenciométrica em sal neutro 
KCl ou NaCl (0; 0,001; 0,01; 0,1 e 1 mol/L) 
 HCl e NaOH ou KOH (0,02 e 0,2 mol/L) 
 
HCl 0,2 mol/L x 0,4 mL=0,08 mmol/5 g ou 1,6 mmol/100 g 
HCl 0,2 mol/L x 0,6 mL=0,12 mmol/5 g ou 2,4 mmol/100 g 
HCl 0,2 mol/L x 0,8 mL=0,16 mmol/5 g ou 3,2 mmol/100 g 
 
 Deixar em equilíbrio por 72 h (24-48 h ?) 
• Determinacão do pH 
• Plotam-se os dados: pH versus H+ e OH- 
• Para um dado pH, os valores de H+ e OH- adsorvidos são os mesmos e, neste 
ponto, a carga líquida independe da concentração salina. Nesse ponto, as curvas 
de titulação se interceptam e tem-se o PCZ. 
 
• Dispersão e Floculação 
 
• Dispersão: o sistema fica mais disperso à medida que ocorre expansão da DCD, 
causando maior desequilíbrio de cargas. 
• Floculação: pH próximo ao PCZ ou pH=PCZ. Contração da DCD 
 
 
H > Al > Ca > Mg > K >Na 
Floculação 
 
 
 a) Minerais da fração argila: 
 
• O estado disperso deve-se a fenômenos de repulsão eletrostática das partículas 
coloidais; 
• A estabilidade do sistema no estado disperso é função direta do potencial elétrico das 
partículas coloidais; 
• A redução deste potencial, abaixo de um certo valor crítico, instabiliza o sistema coloidal 
no estado disperso, levando-o à floculação; 
• Minerais2:1 x 1:1 
• Efeito do pH sobre a densidade de cargas (aumento do pH → dispersão; diminuição do 
pH → floculação); 
• A resistência à floculação (estabilidade do sistema disperso) aumenta com a saturação 
dos colóides por cátions, Da seguinte ontem: Ca++ < Mg++ < K+ < Na+. Esta é uma 
ordem inversa quanto à energia com que estas bases de troca do adsorvidas nas 
argila. 
• Quanto maior a energia de retenção, menor é a espessura da dupla camada difusa (d. 
c. d.) → efeito cortina. Quanto maior este efeito, menor será a estabilidade do sistema 
coloidal disperso. 
Por isso, sistemas dominados por Al+++ e H+ terão maior tendência a se flocular que 
aqueles saturados por Mg > que os saturados por K e este, por sua vez, terá maior 
tendência a se flocular que aqueles sistemas saturados por Na+ 
 29 
• Reversibilidade da floculação dos minerais de argila 
 
b) Dispersão e floculação dos colóides húmicos: 
 
• Efeito protetor (película d'água) do caráter mais fortemente hidrófilo dos ácidos 
húmicos: menos sensíveis à floculação e mais facilmente dispersáveis. 
• Efeito (dependendo do pH) da maior quantidade de cargas negativas, em relação aos 
colóides minerais. 
 
c) Dispersão e floculação dos sesquióxidos de Fe e de Al: 
 
• Possuem caráter anfótero e apresentam ponto isoelétrico. São portanto, eletropositivos 
para pH inferior e eletronegativos para pH superior ao do ponto isoelétrico. 
• Apresentam maior (>) potencial elétrico e maior facilidade de dispersão, quanto mais 
afastado do ponto isoelêtrico estiver o pH. 
• Floculam em pH próximo ao ponto isoelétrico. 
• Reversibilidade da floculação dos colóides sesquioxídicos. 
 
 
2.2.7. Dinâmica de Cargas 
 
• Capacidade de troca de cátions (CTC) 
Cátions retidos (adsorvidos) na superfície dos colóides do solo podem ser 
substituídos por outros cátions, isto é, eles são trocáveis. Outra definição de CTC é que 
este parâmetro indica a quantidade de íons positivos (cátions) que o solo é capaz de 
reter. 
 
• Expressão da CTC 
Quantidade de matéria em função da carga elétrica e um volume ou um peso de 
solo. 
 
Quantidade de matéria é expressa em mol, como as quantidades são pequenas 
então usa-se o mmol (milimol). 
O mol de carga originou-se para substituir o equivalente grama e é expresso na 
forma de “molc”. O mol de carga é então o peso atômico dividido pela valência do 
elemento em questão. 
O volume de solo é expressa em cm3 ou mais usual o dm3. 
 
Assim a CTC do solo é expressa em mmolc/dm3 
 
• Obtenção da CTC do solo 
 
CTC = soma de todos os cátions trocáveis do solo 
 
Principais cátions trocáveis (99% dos cátions): Ca, Mg, K, Al e H 
 
Cátions básicos: Ca, Mg e K 
Cátions ácidos: Al e H 
 
Soma de bases (SB) = Ca + Mg + K 
 
CTC = Soma de bases + Al + H = Ca + Mg + K + Al + H 
 30 
 
Obs. Nem todo H+ é trocável, a maior parte sofre adsorção específica, isto é, há reação 
química na superfície do colóide deixando de ser trocável. Mas pode ser liberado com a 
elevação do pH. 
Assim tem-se dois tipos de CTC: 
 
CTC efetiva determinada no pH que o solo se encontra. 
 
CTCef = SB + Al 
 
Como a quantidade de H+ trocável é muito pequena então ela é desprezada. 
 
CTC pH 7,0, determina-se a quantidade de H+ que é liberada com a elevação do pH até 
7,0. 
 
CTC pH7 = SB + Al + H (H+ de adsorção específica) 
 
• Calagem 
• ↓ acidez solo 
• ↑ Ca, Mg 
• ↓ Al, Mn, Fe 
• ↑ nutrientes 
• ↑ CTC 
• ↑ atividade microbiana 
• ↑ cobertura vegetal → ↓ erosão 
• Melhoria das propriedades físicas do solo. 
 
• Calagem: ↑pH → ↑no de cargas negativas → ↑repulsão entre partículas → ↑ 
dispersão → ↑ADA 
 
• Morelli & Ferreira (1987): Efeitos da aplicaçãode CaCO3 sobre a estrutura do solo 
dependem do teor de MO 
 
• Gessagem 
• ↓ Al (prof.) 
• ↑ Ca, S 
• Melhoria das propriedades físicas e químicas 
 
• Sumner (1992): gesso supre eletrólitos necessários para promover a floculação, 
minimizando a dispersão da argila em solos ácidos que receberam calagem. 
 
 
2.3. Matéria Orgânica 
 
2.3.1. Composição: 
 
• MO Viva (4%) 
• Raízes: 5-10% 
• Fauna:15-30% 
• Microrganismos: 60-80% 
 
 31 
• MO Morta (96%) 
• Matéria macrorgânica: 10-30% 
• Húmus: 70-90% 
• Fração não-húmica 
• Fração húmica 
 
• Propriedades: 
 
• Fonte de nutrientes 
• ↑ CTC 
• ↑ Superfície Específica 
• Formação de complexos 
• Cor 
• Estrutura 
• Capacidade de retenção de água 
• ↓ Plasticidade e pegajosidade 
 
• ↑ MO → ↓ PCZ 
 
• Qualidade da MO 
MO + ativa → ↑ No de cargas negativas → ↑ dispersão 
MO + humificada → ↑ floculação 
 
• Cultivo do solo 
 
• Mudanças nas propriedades físicas e químicas dos solos. 
 
• Carvalho Júnior (1995): Cultivo → ↑Ds, ↓P, ↑ADA, ↓GF, ↓ agregados > tamanho, 
em relação solo sob vegetação natural. 
 
 
3. Fase Líquida do Solo (Solução do Solo) 
 
 Refere-se a uma solução aquosa apresentando concentrações variáveis de sais 
minerais, em forma molecular ou iônica, substâncias orgânicas e gases. 
 Há uma grande interação entre a fase sólida do solo e os solutos da solução deste. A 
fração sólida é a fonte principal dos solutos. 
 A água no solo está submetida a diversas forças em decorrência da presença da fase 
sólida e de sais solúveis, bem como devido a pressão exercida pelos gases confinados no 
solo e própria ação da força da gravidade. Temos, consequentemente, diferentes tipos de 
água no solo: 
 
 Água higroscópica: encontra-se em equilíbrio com a umidade atmosférica, adsorvida 
em torno das partículas do solo. Não se movimenta: água de TFSA. 
 
 Água capilar: é aquela retida nos microporos. Corresponde à Cc, ou seja, a 
capacidade máxima de um solo reter água contra a ação da gravidade. Parte da água 
capilar, aquela compreendida entre a Cc e o Pm, corresponde à Ad. 
 
 Cc – Pm 
 100 
Ad = x Da x p x 10.000 
 32 
 
 Água de gravidade ou gravitacional: aquela que percola sob a ação da gravidade. 
Corresponde à água cujo fluxo se dá através dos macroporos. 
 
- Infiltração� X Retenção� de Água no Solo 
 
É basicamente função da profundidade, da textura e da estrutura do solo. 
 
Latossolos: estrutura é mais importante que textura. Problemas: compactação e 
encrostamento � erosão. 
 
Solos mais novos: textura tende a ter maior importância sobre a infiltração d’água. 
O gradiente textural gera taxas diferentes de infiltração. 
 
- Relações Água-Planta X Estrutura do Solo 
 
- Relações Água-Planta X Substrato (embasamento) 
 
 Também chamada de solução do solo. Nessa solução ocorre água mais 
minerais nela dissolvidos. 
 Essa fase apresenta as seguintes características: 
 (1) É o meio principal para o movimento de minerais no solo. 
 (2) É o meio para a maioria dos processos químicos e biológicos que ocorrem no 
solo. 
 (3) Representa o fator intensidade no fornecimento de nutrientes para as plantas. 
 
 
4. Fase Gasosa do Solo (Atmosfera do Solo) 
 
 O ar do solo difere da atmosfera externa basicamente devido à ação biológica 
(metabolisno) presente no solo e a lenta difusão do ar através dos poros, o que impede o 
estabelecimento de um equilíbrio com o ar atmosférico. Como a atividade biológica 
(raízes e microrganismos) é muito variável com a profundidade, a composição do ar do 
solo varia com a profundidade e a classe de solo. 
 As diferenças de comportamento dos solos quanto ao ar podem ser caracterizadas a 
partir de sua capacidade e permeabilidade ao ar. 
 
- Capacidade do Solo para o Ar: depende basicamente dos fatores que afetam a 
porosidade, portanto, principalmente, da textura, da agregação (estrutura), do teor de 
matéria orgânica e do tipo de argila (atividade). 
 A porosidade não capilar é elevada e, consequentemente, também a capacidade 
para o ar, nos solos arenosos e orgânicos. Os argilosos dependem do grau de 
floculação (agregação) da argila, que vai condicionar a estruturação do solo. 
 
. Pulverização e Compactação X Capacidade para o Ar 
 
- Permeabilidade do Solo para o Ar: quanto maior a permeabilidade ao ar, mais fácil 
será sua movimentação e mais rápida sua difusão no solo. Haverá, neste caso, 
condições favoráveis à renovação do ar no solo. 
 As trocas de gases entre o solo e a atmosfera ocorrem predominantemente por 
difusão. Mas também, as variações de temperatura e pressão, bem como a ação dos 
ventos e da água. (chuva ou irrigação). 
 33 
 O processo de difusão do ar no solo (saída de CO2 do solo e entrada de O2 da 
atmosfera externa) é, em geral, um fenômeno contínuo. Isto, particularmente com 
relação a estes dois gases (O2 e CO2), devido a diferença de pressão parcial que se 
estabelece entre eles no ar atmosférico e no ar do solo, em virtude da atividade 
biológica (consumo de O2 e liberação deCO2) no solo. 
 A ausência de proporção adequada de O2 (condições de hidromorfismo) determina 
reações que promovem a acumulação ou a remoção de constituintes do solo, sob 
forma reduzida (mobilizável), acarretando, respectivamente, toxidez ou deficiência de 
certos elementos necessários às plantas e microrganismos. Ex.: Fe, Mn, Co e S. 
 A influência direta do arejamento na vida vegetal resulta essencialmente do controle 
que exerce no processo de respiração do sistema radicular. 
 
- Composição do Ar do Solo 
 
 Nas camadas superficiais do solo, o ar tem uma composição geral semelhante à do 
ar atmosférico, no entanto difere deste quanto ao teor dos diversos constituintes e, 
além disso, apresenta uma flutuação na composição que, como regra, não se verifica 
na atmosfera externa. 
Valores usuais da composição do ar nas camadas superficiais do solo, segundo 
BOTELHO DA COSTA (1979). 
 
 
constituinte Ar do Solo Ar Atmosférico 
 % (em volume) % (em volume) 
Oxigênio (O2) 15,0-20,5 21 
Anidrido Carbônico 
(CO2) 
0,2-4,5 0,03 
Nitrogênio 79,0-81,0 79 
Vapor d'água Saturado Variável 
Diversos Variável 1 
 
 O ar do solo contém menos O2 e mais CO2 do que ar atmosférico devido, sobretudo, 
à respiração dos organismos do solo e das raízes das plantas e à difusão relativamente 
lenta dos constituintes gasosos no solo. 
 Pode ocorrer apreciável variação nos teores de O2 e CO2 em função das 
características dos solos, em particular com as que afetam a capacidade e a 
permeabilidade do solo para o ar, de que depende, enfim, o mecanismo de trocas 
gasosas � textura, estrutura, teor de umidade, e conteúdo de matéria orgânica. 
 
 As condições climáticas influem: na composição do ar do solo principalmente pelas 
condições de temperatura e umidade que determinam no solo. 
 
 Geralmente, o conteúdo de CO2 aumenta com a profundidade enquanto que o O2 
diminui, qualquer que seja a estação do ano. 
 34 
 A variação da composição do ar ao longo do perfil é tanto maior quanto mais fina for a 
textura. No caso de solos de textura grosseira, a variação é quase nula. A diferença entre 
as camadas superficiais e inferiores pode ser muito acentuada nos períodos úmidos, 
sobretudo nos solos com má drenagem. 
 
 Do ponto de vista de nutrição de plantas, a fase gasosa é importante porque: 
 (1) Fornece O2 necessário para a respiração das raízes e daí para a 
absorção de minerais. 
 (2) Fornece N2 para a fixação biológica. 
 
 
 
 35 
LEIS DA FERTILIDADE 
 
Lei do mínimo (Liebig) 
 
Se houver a deficiência de um nutriente no solo, o crescimento será afetado.Aquele nutriente que ocorrer no solo em quantidades menores aquela proporcionalmente 
as necessidades das plantas, estará limitando a produção. Isso foi constatado já na 
primeira metade do século passado por Liebig, que formulou a chamada “ lei do mínimo”, 
segundo a qual o crescimento da planta é limitado por aquele nutriente que ocorre em 
menores proporções, e ele seria o único a limitar a produção. 
 As idéias de Liebig influenciaram por muito tempo os 
desenvolvimentos e idéias relacionadas com a adubação e 
nutrição das culturas. A chamada lei do mínimo tem, na realidade, 
uma aplicação limitada. Nos casos em que vários nutrientes são 
deficientes, a adição de qualquer um deles levará a aumentos de 
produção. Além disso, o comportamento dos nutrientes de pouca 
mobilidade difere dos nutrientes móveis no solo. Também em 
condições normais de campo, muitas vezes são vários os 
nutrientes ou fatores que limitam a produção, além da ação de 
suas interações. 
 Esta lei estabelece uma proporcionalidade direta entra a 
quantidade do fator limitante da produção, um nutriente, e a 
colheita, definida pela equação: 
 
Ŷ = b0 + b1 X 
 
onde Y corresponde a colheita obtida com a quantidade de X do fator limitante da 
produção, b0 corresponde a produção Y sem adição de X, e b1 corresponde ao coeficiente 
angular da reta, e mede a influência maior ou menor do nutriente aplicado. 
 Os nutrientes, quando adicionados a solos deficientes, afetam o crescimento 
vegetal e a produção. Denomina-se curva de resposta a relação entre produção e o 
nutriente aplicado. 
 
 
Curva de resposta 
 
Curvas de resposta são fundamentais em estudos de fertilidade do solo e 
adubação, para descrever os efeitos dos nutrientes aplicados sobre as produções e, 
também, para comparar diferentes fontes de um mesmo nutriente. Há várias maneiras de 
obtê-las, sendo a mais simples aquela em que se determina como a produção de uma 
cultura varia com o incremento de um nutriente adicionado ao solo. Sempre que possível, 
as curvas de resposta para adição de nutrientes ao solo deveriam ser conhecidas. É um 
avanço sobre a idéia mais simples, ou seja, de um nutriente adicionado ao solo 
proporcionar ou não uma resposta em termos de produção. 
 Para a obtenção de curvas de resposta, as condições experimentais deveriam ser 
tais que não ocorressem outros fatores limitantes do crescimento, de forma que só o 
nutriente em estudo afetasse a produção. 
 O nutriente produz, inicialmente, em forte aumento na produção, atingindo o 
máximo com a quantidade suficiente e reduzindo – a se o fornecimento for excessivo. Na 
prática, as curvas de resposta podem iniciar em qualquer ponto, por existirem nos solos 
quantidades variáveis de nutrientes. Assim, tanto podem ser obtidos aumentos de 
 36 
produção consideráveis, como pode não haver influência na produção, ou 
ocasionalmente, o nutriente aplicado pode ter efeito depressivo. 
 É, pois, de grande importância tentar avaliar a fertilidade do solo, a fim de se obter 
o máximo retorno dos nutrientes aplicados e, também, evitar aplicações elevadas onde 
elas são desnecessárias ou onde podem ter efeito depressivo, nesse caso com duplo 
prejuízo, o do gasto inútil com o nutriente e o da perda de produção. 
 
 
 
Curva de resposta esquemática, mostrando o efeito da aplicação de um nutriente 
sobre a produção de uma cultura. 
 A produtividade aumenta linearmente, com o nutriente adicionado, até que um 
“plateau” seja atingido, em conseqüência de ter outro nutriente passando a ser mais 
limitante ao crescimento e, portanto, o único limitante da produtividade. Exemplo: Uma 
adubação com N e K não traria aumento algum na colheita se o elemento mais limitante 
no solo fosse o P. Somente após a aplicação do P é que haveria possibilidade de 
resposta ao N ou K. 
 
 
 Resposta linear à adição de nutrientes baseada na lei do mínimo 
 
Atualmente a lei do mínimo se expressa da seguinte forma: 
 A insuficiência de um elemento nutritivo no solo reduz a eficácia dos elementos e, 
por conseguinte, diminui o rendimento das colheitas. 
 
 37 
 
 
Lei de Mitscherlich ( Derivação da Lei do Mínimo) 
 
A adição de quantidades sucessivas e iguais de um nutriente, o maior incremento 
em produção ocorre com a primeira dose aplicada e estes incrementos vão reduzindo 
com as aplicações sucessivas. 
 Em 1909, o alemão E. A. Mitscherlich, tomando como base uma série de ensaios, 
desenvolveu uma equação relacionando o crescimento de plantas ao suprimento de 
nutrientes ( Tisdale & Nelson, 1975). 
 Mitscherlich desenvolveu um grande número de trabalhos experimentais em vasos 
e no campo, testando quantidades crescentes de um nutriente de cada vez. Verificou que, 
ao adicionar quantidades sucessivas de um nutriente, o maior incremento em produção 
era obtido com a primeira quantidade aplicada. Com aplicações sucessivas de 
quantidades iguais do nutriente, os incrementos de produção foram cada vez menores. 
Equação: 
 
δY = c ( A – Y ) δX 
 
onde Y é a produção obtida; A é a produção máxima esperada em resposta ao nutriente X 
colocado à disposição da planta ( ou outro fator de produção, como luz, temperatura, etc); 
e c é uma constante de proporcionalidade ou “ coeficiente de eficácia”. 
 Esta equação mostra que o aumento da produção δY é proporcional ao 
crescimento das doses do nutriente δX 
 E, ainda, à diferença entre a produção máxima possível A e a produção obtida Y. Assim, 
quanto mais próximo Y estiver de A, menos interessante se torna a aplicação de adubo. 
Se Y tende para A, δY tende para zero. 
 Esta equação representa a primeira aproximação da função de Mitscherlich. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Representação gráfica da equação de Mitscherlich 
 
 Quando se adiciona ao solo doses crescentes de um nutriente, os incrementos de 
produção são cada vez menores. 
 Para o desenvolvimento matemático foi considerado que a produção atinge um 
máximo e que o aumento dela, proporcionado por uma unidade de fator de crescimento ( 
15
309
356
387 409
144
242
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 10 20 30 40 50 60
Nitrogênio aplicado, kg/ha
A
u
m
e
n
to
 
de
 
pr
o
du
çã
o
, 
kg
/h
a
 
98
47
67
144
31
22
15
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387 409
144
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Nitrogênio aplicado, kg/ha
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, 
kg
/h
a
 
98
47
67
144
31
22
 38 
ou de quantidades de nutrientes), era proporcional a quantidade de produção ainda 
necessária para atingir esse máximo. 
 
δY = c ( A – Y ) δX 
 
 ↵ integrada 
 
Ŷ1 = A ( 1 – 10 –c ( X + b ) ) 
 
Onde: “ X “ da diferencial δY = c ( A – Y ) δX é desdobrado em ( X + b ), ou seja, a 
quantidade do nutriente aplicada como adubo (X), por exemplo, e a quantidade b do 
nutriente no solo é responsável por alguma produção ( produção da “ testemunha” ). Esta 
produção é aumentada com a aplicação do mesmo nutriente na forma de fertilizante. A 
produção é, então, conseqüência da quantidade existente no solo e da aplicada ( b + X). 
os valores Y, A, X e b são, freqüentemente, expressos em Kg ha -1 , enquanto c é 
expresso em ha / kg. 
 A equação Ŷ1 = A ( 1 – 10 –c ( X + b ) ) é considerada a primeira aproximação da lei de 
Mitscherlich, e quando linearizada, na sua fora logarítmica é: 
 
log ( A – Y ) = log A – c ( X + b ) 
 
 A equação de Mitscherlich assume um comportamento assintótico, isto é, a 
produção aproxima-se da produção máxima A, quando se aumenta, tendendo para o 
infinito. Na prática da adubação, porém, não são raros os efeitos depressivos de doses 
elevadas de fertilizantes. Quando isso ocorre, pode ser mais conveniente