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UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
DEPARTAMENTO DE SOLOS E ENGENHARIA AGRÍCOLA
NUTRIÇÃO DE PLANTAS
O SOLO COMO FORNECEDOR DE NUTRIENTES
PROF. DR. ARMANDO JOSÉ DA SILVA
UFRR/CCA/DSEA
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INTRODUÇÃO
O SOLO E SUAS FASES
O QUE É SOLO?
“Parte superficial, não consoli-dada, do manto de intempe-rismo, a qual encerra compos-tos minerais, matéria orgânica e vida microbiana, permitindo o desenvolvimento das plantas.
As Fases do Solo:
Líquida (solução do solo)
Gasosa (Ar do solo)
Sólida (Minerais e maté-ria orgânica)
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Figura – Representação do solo como um sistema de três fases
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Figura – As interrelações entre as fases do solo
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			A Fase Líquida
 É a solução do solo
 Está interligada com as outras fases
 Inversamente relacionada com a fase gasosa
Apresenta os elementos químicos dissolvidos (Tabela)
 Em relação a esta fase, o solo pode estar:
Molhado
Úmido
Seco
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 É retida com diferentes intensidades (Figura)
Propriedades físicas (textura, estrutura, matéria orgânica) afetam a disponibilidade de água no solo.
Partículas menores são mais fortemente unidas, reduzindo a quantidade de poros para serem ocupados pela água ou pelo ar.
 Solos arenosos – baixa retenção de água.
 Solos argilosos – maior retenção de água.
A Fase Líquida
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A Fase Líquida
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Para Malavolta (1980) a solução do solo é um reservatório de nutrientes, constituindo-se no fator intensidade (I). A fase sólida corresponde ao fator quantidade (Q).
 
As diferentes variáveis que governam a relação entre os teores dos elementos na fase sólida e na solução do solo constituem o fator capacidade (C) (Figura 2.6. – Malavolta, 1980).
Na Tabela 2.6 (Malavolta, 1980) são apresentados os teores de alguns elementos encontrados na solução do solo.
A Fase Líquida
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A Fase Líquida
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Tabela 2.6 ( Malavolta, 1980) – Composição da solução do solo (em milimoles/litro)
A Fase Líquida
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Para Epstein & Bloom (2006), a solução do solo é a fonte de nutrientes mais importante para as plantas. 
É uma solução diluída que seria rapidamente exaurida se as partículas de solo não liberassem constantemente minerais ou se microrganismos do solo não decompusessem rapidamente a matéria orgânica.
A Fase Líquida
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			A Fase Gasosa
 É o ar do solo (Tabela)
 Os espaços porosos não preenchidos pela água são ocupados pelo ar.
Solos mal arejados – baixo desenvolvimento das plantas.
Solos mal arejados – pequena absorção de água e nutrientes.
 Solos mal arejados – baixa atividade microbiana.
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Tabela – Composição do ar atmosférico acima do solo e na camada arável
A Fase Gasosa
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Com relação à nutrição de plantas a fase gasosa tem dois papéis principais:
Direto – O N2 do ar do solo é fonte de nitrogênio para bactérias diazotróficas.
Indireto – O ar do solo (oxigênio livre) é fundamental para a absorção de nutrientes.
A Fase Gasosa
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			A Fase Sólida
Constituída pelas frações mineral e orgânica. Duas características:
 É o reservatório de nutrientes das plantas
Constitui-se em superfície ativa, regulando a concentração de elementos na solução do solo, conforme o esquema:
		
		M(fase sólida)		M(solução)
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			A Fase Sólida
Formada pelos elementos químicos, integrados nas formas:
 Minerais primários
 Minerais secundários,
 Óxidos e hidróxidos não combinados
 Sais
 Matéria orgânica.
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A fase sólida
A TFSA – Frações texturais - Tabela
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A fase sólida
Por que a argila é a fração mais reativa? - Tabela
N.P. – Número de partículas
S.E. – Superfície específica
Tabela – Variação da superfície específica de 1 g de partículas, em função das dimensões de suas arestas
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A fase sólida
Tabela - Composição elementar dos principais minerais primários
Fonte: Malavolta, 1980
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A fase sólida
Minerais Primários - Tabela
 Ricos em Ca, Mg, K e Fe
 N, S e micronutrientes - ausentes
Tabela – Minerais primários das rochas ígneas
Fonte: Malavolta, 1980
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A fase sólida
Minerais Secundários
 Argilas
 Dois tipos:
 1:1 – Grupo da caulinita
 2:1 – Grupo da montmorilonita
 Óxidos e hidróxidos de ferro, alumínio e manganês
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Os tetraedros e octaedros juntam-se dando os vários tipos de argila silicatada:
1
+ 1
+ 1
2
=
=
ARGILA 1:1
ARGILA 2:1
OU
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A fase sólida
Minerais Secundários
 Argilas 1:1 – Grupo da Caulinita
 Unidades tetraédricas de uma camada de sílica partilham os vértices com as unidades octaédricas de uma camada de alumina.
As camadas de tetraedro e de octaaedro são fortemente ligadas por átomos de oxigênio, tendo um espaçamento basal de 0,7 nm.
Apresentam poucas cargas negativas.
Não há possibilidade de expansão ou movimento de água e cátions entre as camadas.
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Espaçamento basal de 7,2 Å - não expansiva (água não penetra)
Cristais com diâmetro: entre 0,2 a 2 m
eletricamente neutras- não apresenta substituição isomórfica- cargas geradas- rompimento das arestas do cristal ou dissociação do H+
CTC: 3 a 15 e.mg/100g de material seco
Abundância:	solos com lixiviação de bases
				baixa concentração de cátions
				solos de clima quente e úmido
 	 solos com pH ácido
Produto de intemperização de feldspato de Na, de K e de micas hidratadas
A fase sólida
Grupo da Caulinita
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A fase sólida
Figura - Representação do tetraedro de sílica [(SiO4)4- ] 
Figura – Fórmula plana (a) e fórmula espacial (b) do tetraedro de sílica [(SiO4)4- ] 
Primeira unidade estrutural básica – Tetraedro de Sílica
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A fase sólida
Figura - Representação do octaedro de alumina [Al(OH)6]3- 
Segunda unidade estrutural básica – Octaedro de alumina
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A fase sólida
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A fase sólida
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A fase sólida
Minerais Secundários
 Argilas 2:1 não-expansíveis – Grupo das micas
 Unidades tetraédricas de duas camadas de sílica partilham os vértices com as unidades octaédricas de uma camada de alumina.
Grande quantidade de cargas negativas compensadas por K+
O potássio mantém as lâminas fortemente unidas, impedindo o fenômeno da expansão.
Maior CTC do que minerais 1:1
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A fase sólida
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Argilas 2:1 Expansíveis - GRUPO DA ESMECTITA 
Forma: 2 lâminas de sílica e 1 de alumina entre elas
Montmorilonita, beidelita, nontronita, saponita e hectorita
Argila expansiva: montmorilonita e vermiculita
Substituições isomórficas frequentes
	Al por Mg, Fe e Zn ou outros com no coordenação 6)
	Si por Al – DIFERENTES ARGILAS
CTC: montmorilonita de 80 a 150 e.mg/100g- substituições isomórficas e arestas quebradas
Expansão reversível (solos com fendas)
Tamanho: muito menores que caulinita
A fase sólida
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A fase sólida
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Outras Argilas
VERMICULITA
Estrutura: camadas de talco ou mica e água
Ocorre em regiões de baixa precipitação pluviométrica
Alta capacidade de expansão e contração
Fixa fortemente o potássio, tornando-o indisponível
Substituição do Si por Al, ou de Mg por Fe
água interlamelar- ligada aos cátions e água livre
CTC: 100 e 150 e.mg/100g de material seco
A fase sólida
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Outras Argilas
ILITA
Íons de K entre lâminas
Rigidez - Não expansiva
CTC: 20 a 40 e.mg/100g de material seco
CLORITA
Estrutura: grade 2:2 ou 2:1:1
Intercalação de micas (talco) com brucita
Substituições isomórficas
A fase sólida
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Outras Argilas
ALOFANITA
Material amorfo (tetraedros de Si e octaedros de Al), agregado hidratado e noduloso.
Associação com a haloisita.
Comum em solos vulcânicos.
Elevada CTC.
A fase sólida
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Outros Colóides
ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS DE FERRO E ALUMÍNIO
Importantes componentes da fração mineral de solos tropicais e subtropicais.
Grande capacidade de adsorção de íons.
Principais óxidos de alumínio:
Gibsita – Al2O3.3H2O
Boemita – Al2O3.H2O
Corundum – Al2O3
Principais óxidos de ferro:
Goethita – Fe2O3.H2O
Hematita – Fe2O3
A fase sólida
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Outros Colóides
Goethita – Fe2O3.H2O
Ocorre em quase todos os tipos de solo, principalmente os tropicais.
Coloração marrom-amarelada
A fase sólida
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A fase sólida
Perfil de um solo com Goethita na subsuperfície (camada 2)
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Outros Colóides
Hematita – Fe2O3
Bastante comum em solos tropicais altamente intemperizados
Coloração avermelhada
A fase sólida
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A fase sólida
Perfil de solo com hematita
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Dados sobre componentes das frações argila, silte e areia dos solos (Resende et al., 1997)
Seta: atividade das argilas (CTC e AE)
Óxidos de Fe e Al: atividade < caulinita – solos velhos
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Fonte: Malavolta, 1980
Tabela – Composição elementar aproximada dos principais minerais secundários (%)
A fase sólida
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Fase sólida orgânica – Matéria orgânica do solo
Resultado das transformações de microrganismos, animais e principalmente plantas.
Após o processo de decomposição, resta o húmus, que têm as seguintes proporções de elementos:
C/N = 10
C/P e C/S = 100
Características das partículas húmicas:
Alta superfície específica
Alta CTC
Cor escura
Alta capacidade de adsorção de cátions
A fase sólida
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Fase sólida orgânica – Matéria orgânica do solo
Efeitos da MOS:
Melhora condições físicas do solo.
Aumenta a retenção de umidade.
Fonte de nutrientes.
Protege o solo contra a erosão.
Aumenta a CTC do solo.
Estimula a atividade microbiana.
A fase sólida
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Fase sólida orgânica – Matéria orgânica do solo
MOS como fonte de nutrientes
Consideremos que no geral a MOS possui 5% de N
Se um solo tem 1% de matéria orgânica na camada arável (20 cm), terá:
Peso de 1 ha de solo = 10.000 m2 x 0,3 m x 1 = 2.000 t
Peso da MO em 1 ha = 2.000 t x 0,01 = 20 t
Peso de N em 1 ha = 20 t x 0,05 = 1 t
A fase sólida
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Figura – Representação da rizosfera, mostrando alguns dos principais componentes. Entremeados pelo solo estão as fases gasosa, líquida e sólida; matérias orgânica e mineral e microrganismos de vários grupos. Células de uma raiz são mostradas à esquerda. Fonte: Epstein & Bloom, 2006.
A fase sólida
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O pH e as Plantas
1 – O Conceito de pH
Propriedades do solo e nutrição de plantas
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O pH e as Plantas
1 – O Conceito de pH
pH – Acidez ou alcalinidade de um meio.
Forma de indicar a concentração de H+ (na verdade H3O+) em uma solução
pH = log 1/[H+]
Propriedades do solo e nutrição de plantas
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O pH e as Plantas
2 – A Escala de pH
A escala de pH vai de 0 a 14
Valores de pH abaixo de 7,0 indicam acidez
Valores de pH acima de 7,0 indicam alcalinidade
Valores de pH = 7 indicam neutralidade.
A maioria dos solos cultivados apresenta pH que vai de 4,0 a 8,0. 
Propriedades do solo e nutrição de plantas
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
ATENÇÃO
Como a escala do pH se expressa em logaritmo, a variação de uma unidade implica numa variação de 10 vezes na concentração hidrogeniônica , ou seja na acidez ou na alcalinidade.
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
3 – Origem da acidez
Material de origem do solo – Rochas básicas dão origem a solos com pH mais elevado, enquanto que rochas ácidas originam solos com pH menor.
Chuva – A chuva leva os elementos básicos para camadas inferiores, aumentando a acidez da camada arável.
Plantas – Dependendo da espécie, as plantas removem (absorvem) as bases com maior ou menor intensidade, contribuindo para a acidez do solo (Tabela).
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
3 – Origem da acidez
Profundidade – Em geral, a acidez aumenta com a profundidade.
Adubação – Alguns adubos, principalmente os nitrogenados aumentam a acidez do solo, devido ao processo biológico da nitrificação.
Decomposição de argilas, liberando o Al3+ das arestas. O Al3+ reage com a água do solo, liberando H+, de acordo com as reações:
Al3+ + H2O 		Al(OH)2+ + H+
Al3+ + 2H2O		Al(OH)2+ + 2H+
Al3+ + 3H2O		Al(OH)3 + 3H+
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
Tabela – Remoção de cálcio e magnésio (kg/ha) por algumas culturas
Fonte: Malavolta, 1980
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
pH para as Culturas
A maioria das culturas produz mais em solo com pH na faixa de 6 a 6,5 (Tabela e Figura)
Tabela – Valores de pH adequados para algumas culturas
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
Efeitos do pH no crescimento das plantas 
Dois tipos:
Direto – A absorção de H+ pode afetar o metabolismo vegetal.
Indireto – O pH interfere na disponibilidade de elementos para as plantas. (Figura)
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
A Tabela 2.11, de Malavolta (1980) confirma, de modo geral, as informações da literatura, de que o pH em torno de 6,5 é o mais indicado para as culturas quando se considera o seu efeito direto.
Tabela 2.11 – Efeito do pH da solução de crescimento de diferentes espécies (doses relativas na % do máximo)
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
A prática da Calagem
Um pouco de história:
Na antiguidade, gregos, romanos e bárbaros gauleses aplicavam ao solo materiais com características de calcário para aumentar as colheitas.
Entre os sábios romanos, era comum a expressão: “existem solos ácidos como o vinagre e doces como o vinho”.
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
A prática da Calagem
Materiais utilizados na calagem:
Calcários de reação alcalina (Tabela 2.14, de Malavolta , 1980)
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
A prática da Calagem
Tabela – Características de alguns produtos usados na calagem
Fonte: Malavolta (1980) (resumo)
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
A prática da Calagem
Como fazer a calagem?
Os corretivos geralmente apresentam baixa solubilidade em água
Há portanto, necessidade de aplicá-los com antecedência e incorporá-los ao solo para permitir a união íntima entre as partículas de solo e calcário.
Após a calagem, ocorrem as reações de neutralização (Figura 2.17, de Malavolta, 1980).
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Propriedades do solo e nutrição de plantas
A prática da Calagem
Consequências da calagem
Diminuição dos teores de alumínio e manganês;
Promoção da atividade microbiana;
Aumento na disponibilidade de P e Mo;
Fornecimento de Ca e Mg;
Melhora as propriedades físicas do solo, principalmente a estrutura, o que permite melhor aeração e circulação de água.
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Conceitos Fundamentais em Nutrição de Plantas
Troca Iônica
Fenômeno que ocorre entre as raízes e superfícies de minerais de argila, compostos inorgânicos e colóides orgânicos (Figura);
Processo reversível;
Forma de ocorrência:
Um cátion ou ânion adsorvido na fase sólida é trocado por outro que está na fase líquida.
Se duas partículas sólidas estiverem em contato, íons poderão também ser trocados entre essas duas superfícies.
 
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Capacidade de Troca de Cátions – CTC
  É a soma de cátions trocáveis que um solo, constituinte do solo ou outro material pode adsorver a um pH específico. 
  A CTC é normalmente expressa em cmolc dm-3.
  Outro conceito: “Capacidade que tem o solo para reter e trocar cátions”.
  CTC = Ca2+ + Mg2+ + K+ + H+ + Al3+ + Na+ + NH4+ 
  Nos solos ácidos: 
CTC = Ca2+ + Mg2+ + K+ + H+ + Al3+  
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Figura 2.5. (Malavolta, 1980) – A troca de cátions é provocada pela lavagem e pela absorção que perturbam o equilíbrio
entre íons adsorvidos aos colóides.
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Tabela – Capacidade de troca de cátions de alguns colóides do solo
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Soma de Bases (S)
 
 Soma dos teores de cátions trocáveis, com exceção de Al3+ e H+, que são causadores de acidez do solo. Expressa em mmolc dm-3.
 
 S = Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ + NH4+
 
 Na prática, o valor de S em solos tropicais consiste na soma dos teores trocáveis de cálcio, magnésio e potássio.
 
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Percentagem de saturação em alumínio (m)
 
	% saturação Al3+ =	 	mmc Al3+		X 100
				mmolc (Al3+ + K+ + Ca2+ + Mg2+)
Percentagem de Saturação em Bases (V)
 
V = 100 S/V.
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A saturação por alumínio (“m”) é importante em nutrição, porque as plantas não toleram a presença deste cátion. 
Nos solos de cerrado o valor “m” varia de 1 a 90%.
As plantas mais sensíveis não toleram uma saturação maior que 20%.
Plantas cultivadas – m deve ser menor que 40%.
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Algumas Considerações
Valores de S, CTC e V – importantes implicações no manejo do solo em relação ao uso de adubos e corretivos.
Solo com baixo valor de S = pobreza generalizada em Ca, Mg e K.
Solo com baixa CTC – baixa capacidade para reter cátions na forma trocável – A adubação deve ser parcelada para evitar perdas de nutrientes por lixiviação.
Solo com V baixo = cargas negativas das partículas coloidais estão ocupadas principalmente por H+ e Al3+. 
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Referências Bibliográficas
 
EPSTEIN, E.; BLOOM, A.J. Nutrição mineral de plantas: princípios e perspectivas. Londrina, Editora Planta, 2006. 404p.
GLASS, A.D.M. Plant nutrition: an introduction to current concepts. Boston, Jones and Bartlett Publishers, 1989. 234p. 
MALAVOLTA, E. Elementos de nutrição mineral de plantas. São Paulo, Editora Agronômica Ceres, 1980. 251p.
MELLO, F. de A. F. de. Fertilidade do solo. São Paulo, Nobel S/A, 1981. 400p. 
LEPSCH, I.F. Solos: formação e conservação. São Paulo, Melhoramentos, 1993. 157p. 
SANTOS, J.Q. dos. Fertilização: fundamentos da utilização de adubos e corretivos. Lisboa, Publicações Europa-América Ltda. 1996.442p.

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