Apostila 5 - Química do solo

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 UNIDADE 5 – COMPONENTES DO SOLO 
 
 Os horizontes do solo são constituídos de quatro componentes 
principais: partículas minerais, materiais orgânicos, água e ar. Na natureza 
esses componentes são encontrados misturados, de forma que sua separação 
só pode ser feita em laboratório. 
 As partículas minerais, juntamente com os minerais orgânicos, formam a 
fase sólida de um determinado horizonte e suas proporções são relativamente 
fixas. A quantidade dos materiais orgânicos pode variar tanto entre um tipo de 
solo e outro, como entre horizontes de um mesmo perfil. Normalmente maiores 
teores desses materiais são encontrados nos horizontes mais superficiais 
(horizontes O e A). 
 A parte do solo que se encontra preenchida por água e ar é denominada 
espaços vazios ou espaço poroso. Suas proporções ao contrario dos sólidos 
minerais e orgânicos, podem ter grandes variações em espaço de tempo 
relativamente pequeno. Podemos tomar como exemplo uma forte chuva, as 
maiores partes dos poros estarão preenchidas com água, sendo mínima a 
quantidade de ar presente. Se o terreno for mais argiloso ou possuir uma boa 
drenagem, algumas horas após a chuva, parte da água se infiltra e escoa em 
profundidade voltando o ar a ocupar os vazios. 
 
Fonte: http://water.me.vccs.edu/courses/CIV246/lesson1.htm 
 
 
 
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5.1- CONSTITUINTES MINERAIS: 
 As partículas minerais do solo podem ser classificadas tanto a seu 
tamanho como sua origem e composição. Em relação à origem, existem dois 
tipos: 
• Os remanescentes da rocha que deu origem ao solo; 
• Os produtos secundários, decompostos e/ou recompostos depois 
da intemperização dos minerais da rocha-mãe. 
 Os primeiros são denominados minerais primários ou minerais originais, 
os segundos, minerais secundários ou pedogênicos. 
 Os minerais primários existentes, na maior parte dos solos, são aqueles 
componente das rochas mais resistentes ao intemperismo químico e, por isso, 
permanecem mais tempo no solo, mantendo sua composição original, mas 
podendo fragmentar-se pela ação do intemperismo físico. 
 Os minerais secundários provem da decomposição daqueles da rocha-
mãe, que são mais suscetíveis de se alterarem. Em sua maioria, encontram-se 
caracteristicamente em partículas de pequeno tamanho e a composição 
química é muito peculiar. São, em sua grande maioria, as argilas que imprimem 
ao solo propriedades muito importantes. 
 
5.1.1- MINERAIS PRIMÁRIOS E SECUNDÁRIOS: 
 Os minerais de fração cascalho e areia são quimicamente inertes e 
constituem o “esqueleto mineral do solo”, sendo a maior parte deles minerais 
primários, em geral quartzo. Outros tipos de minerais encontrados em frações 
de areia são: mica, zircão, turmalina, magnetita, ilmetita, fedspatos. 
 
 
 
 
Mica Zircão Turmalina 
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Entre os minerais secundários que podem ocorrer na fração arenosa 
estão os óxidos de ferro que aparecem como nódulos bastante endurecidos e 
algumas partículas de sílica amorfa. Esses minerais podem ser denominados 
como fitólitos e são originados da combinação de compostos de silício no 
interior de tecidos vegetais. Quando retornam ao solo ficam normalmente 
depositados no Horizonte A, na forma de areia fina ou silte. 
 Ao contrario da areia a argila é bastante ativa quimicamente. Sua grande 
atividade é justificada por conta o tamanho minúsculo de suas partículas, o que 
lhe agregam fatores coloidais. Essa propriedade da argila obtem maior 
importância quando analisamos a sua afinidade com a água e pelos elementos 
químicos nela dissolvidos. Isso ocorre por conta da vasta superfície específica 
e da existência de cargas elétricas presentes nessas superfícies. 
 As argilas apresentam mais comumente o formato de plaquetas que são 
compostas por laminas extremamente finas. Essas lâminas formam pequenos 
conjuntos destacáveis, tal como acontece com as micas ou malacachetas, as 
quais podem estar ligadas umas as outras com maior ou menor força. 
 Se fizermos a comparação entre a caulinita e a vermiculita ou 
montmorilonita, poderemos perceber a diferença entre as superfícies 
específicas. A caulinita que possui apenas superfície externa oposta (argila do 
tipo 1:1) varia em media de 5 a 20 m²/g, enquanto a vermiculita e a 
montmorilonita (argilas do tipo 2:1) que possuem superfícies internas de 
ativação podem se expandir ate 800 m²/g. 
 As argilas com grande superfície interna tem a propriedade de quando 
umedecidas se expandirem, pois possuem a capacidade de absorver grande 
quantidade de moléculas de água e de cátions trocáveis entre suas laminas. A 
essa característica damos o nome de argilas expansíveis ou argilas de alta 
atividade. 
Magnetita Ilmetita Feldspato 
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Segue abaixo um esquema da estrutura dos argilominerais 1:1 e 2:1. 
 
Fonte:http://www.ebah.com.br/content/ABAAABg9kAF/preparacao-uso-argila-
organofilica-como-adsorvente-mistura-benzeno-tolueno 
 
5.2- ADSORÇÃO DE NUTRIENTES E SUAS TROCAS: 
 A maioria dos nutrientes disponíveis no solo estão adsorvidos na 
superfície das partículas de argila. Os átomos desses elementos são 
encontrados na forma iônica, ou seja, providos de cargas elétricas 
negativas(anions) ou positivos (cátions). 
 A adsorção de cátions deve-se a presença de cargas elétricas negativas 
não neutralizadas existentes na superfície da argila. Essas cargas atraem e 
retêm cátions dissolvidos na água do solo. A esse fenômeno damos o nome de 
Adsorção Iônica. 
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 Entre os cátions adsorvidos, ocorrem em maiores quantidades nos 
colóides do solo o cálcio, o magnésio, o potássio, o hidrogênio e o alumínio. 
Nem todos servem para a nutrição vegetal e alguns são prejudiciais como o 
alumínio e o hidrogênio que estão presentes em grande proporção. 
 Podemos então dizer que as argilas possuem capacidade de troca de 
cátions (CTC), por conta da capacidade de adsorver elementos químicos em 
forma iônica e trocá-los por outros. 
 
5.2.1 – Argilas de atividade alta (Ta) e baixa (Tb): 
 Refere-se a capacidade de troca de cátions (CTC) da fração de argila, 
determinada a pH 7,0 e descontada a contribuição da matéria orgânica. É 
pertinente ao horizonte diagnóstico B, ou alternativamente o C (na ausência do 
B) e do A (na ausência do B e do C). Considera-se que a argila tem atividade 
alta quando a CTC for igual ou superior a 24meq/100g argila e de atividade 
baixa quando for inferior. 
 Uma forma de se conhecer a atividade da argila é utilizando-se da 
seguinte equação: 
CTC/100g argila= [(CTC/100g de solo) – (4,5 x %C)] x 
(100/%argila) 
 
5.2.2 – Distrofia e Eutrofia: 
 Propriedades traduzidas pelo estado do solo quanto à saturação por 
bases. Referem-se à proporção de cátions básicos trocáveis em relação à 
capacidade de troca de cátions (CTC) determinada a pH 7,0, expressa por: 
V% = 100.S / CTC 
S: valor da soma das bases = Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+; 
CTC ou valor T: valor S + Al3+ + H+ (acidez extraível do pH). 
 A saturação por bases é considerada alta quando seu valor é igual ou 
superior a 50% e baixa quando abaixo de 50% , baseado nesse cálculo 
podemos denominar então solos como: Eutróficos e Distróficos 
respectivamente. 
 
 
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5.2.3 Propriedade álica: 
 Diz respeito ao estado do solo quanto a saturação da CTC efetiva por 
alumínio igual ou maior que 50%. Denota a proporção de alumínio trocável em 
relação à soma de cátions básicos trocáveis. Pode ser expressa pela fórmula: 
m = (Al3+ /(S + Al3+)) X 100 
m= saturação por alumínio. 
 
5.2.4 Retenção de Cátions:A retenção de cátions (RC) é também utilizada para classificar 
quimicamente o solo em superfície, e assim definida: 
RC = (S+Al3+) X 100 / % de argila 
 É de grande importância considerar que os termos eutrófico, distrófico, 
álico ou ácrico são relativos ao horizonte diagnóstico de subsuperfície B ou, na 
sua ausência, o horizonte C; ou A nos Litossolos e solos Litólicos. 
 
A tabela abaixo tem a representação dos valores 
SOLOS 
EUTRÓFICOS 
VALOR DE SATURAÇÃO POR BASES (V) MAIOR 
QUE 50%. 
SOLOS 
DISTRÓFICOS VALOR DE SATURAÇÃO POR BASES (V) ATÉ 50%. 
SOLOS ÁLICOS VALOR DA SATURAÇÃO POR ALUMÍNIO (m) MAIOR QUE 50%. 
SOLOS ÁCRICOS VALOR DE RETENÇÃO DE CÁTIONS (RC) MENOR A 1,5 cmol(+)/ kg argila. 
 
No caso de solos ricos em sódio trocável, o valor V não deve ser levado 
em consideração devido a presença desse elemento, que é nocivo à maioria 
das plantas cultivadas, além de provocar péssimas condições físicas do solo. 
Também o valor V não deve ser levado em conta nos solos altamente 
intemperizados tais como os que apresentam predominância de cargas 
elétricas. 
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É ∆pH é a diferença entre o valor do pH em KCl e o valor do pH em 
água. Quando o resultado numérico é negativo, quer dizer que no colóide 
predominam cargas elétricas negativas, quando positivo significa que na fração 
coloidal predominam cargas positivas. Se o valor for nulo significa que o 
número de cargas negativas e positivas se equivalem e esse é o chamado 
ponto de carga zero (PCZ) ou ponto isoelétrico. 
 
5.2.5 – Teor de sais 
 O solo é considerado como salino devido a presença de sais mais 
solúveis em água fria do que o sulfato de cálcio (gesso), em quantidade que 
interferem no desenvolvimento da maioria das plantas e é expressa pela 
condutividade elétrica do extrato de saturação igual ou maior que 0,4 MPa (a 
25°). 
 
5.2.6 – Materiais minerais e orgânicos 
 Material orgânico: é formado por relevante proporção de compostos 
orgânicos, de importância decisiva, em razão da preponderância da ação 
desses constituintes, dando origem à maioria dos atributos apresentados por 
horizontes ou pelo solo todo. Para conteúdos intermediários de argila, limites 
mínimos proporcionalmente intermediários de carbono orgânico, pode ser 
expressos pela equação: 
C%≥ 8+0,067 x argila %. 
 Material Mineral: compreende as composições cuja conceituação 
procede o corolário do atributo anterior. Diz respeito à preponderância de 
matéria sólida inorgânica componente de horizontes ou camadas dos solos. As 
proporções desse material, em confronto com o orgânico, requeridas por 
definição, são o oposto aos limites anteriormente especificados, referentes ao 
atributo contraposto. 
 É essencialmente formado por constituintes inorgânicos. Sua 
composição mineralógica é muito variável, quanto à natureza, quer primária ou 
secundária, quer quanto o estádio de intemperização, quer quanto às 
proporções dos constituintes inorgânicos presentes. 
 
 
 
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5.2.7 – Saturação por Sódio 
 O termo sódico se refere à saturação por sódio elevada no horizonte B 
ou C, dentro dos dois metros de profundidade a partir da superfície. Podemos 
usar a expressão abaixo para encontrar o nível de saturação: 
(Na+/CTC) X 100 ≥ 20% 
 Por outro lado, o termo solódico especifica a saturação por sódio mais 
baixa do que no caráter sódico. Pelo menos na parte inferior do perfil, a 
saturação por sódio no complexo de troca catiônica varia de 8 a 20%. Admite-
se valores pouco inferiores a 8% na base do horizonte B, se o topo do 
horizonte C tiver valor ≥ 8% e, na ausência do horizonte B, teores ≥ 8% são 
exigidos pelo menos na parte superior do horizonte C. 
 
5.3- MATÉRIA ORGANICA: 
 
Fonte: http://sustentabilidade.allianz.com.br/?729/Reciclagem-o-tesouro-oculto 
 
 A matéria orgânica do solo é proveniente da adição de restos de origem 
vegetal ou animal. As folhas, raízes, caules, frutas e outros detritos vegetais e 
produtos de origem animal, como os corpos dos vermes e de micróbios bem 
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como o esterco, estão entre esses principais tipos de adição, tanto quanto 
naturais, tanto quanto artificiais. 
 Através de processo de mineralização esse resto orgânico é 
transformado em húmus. Em condições idéias de temperatura e aeração, a 
matéria orgânica original se mineraliza relativamente depressa, 
disponibilizando de forma rápida os nutrientes para as plantas. Em regiões de 
climas mais secos esse processo de mineralização ocorre de forma mais lenta, 
ocorrendo um maior acúmulo de húmus. 
 O húmus é a parte mais estável da matéria orgânica, aproximadamente 
similar aos argilominerais, tão desintegrado, que atinge o estado coloidal, com 
alta densidade de cargas elétricas em sua superfície, capazes de adsorver e 
trocar cátions. Sua capacidade de troca catiônica excede em muito à das 
argilas, o que faz com que pequenas quantidades aumentem grandemente as 
características dinâmicas dos solos, ocorrendo principalmente no horizonte A. 
Isso faz do húmus um elemento fundamental para a manutenção da vida no 
solo. 
 A matéria orgânica do solo é benéfica de várias maneiras. Algumas 
substancias provenientes da decomposição dos restos orgânicos servem de 
cimento na formação dos agregados do solo, melhorando suas características 
físicas, notavelmente a permeabilidade, a porosidade e a retenção de água. 
Outra aplicação útil diz a respeito dos microorganismos do solo, para os quais 
os materiais orgânicos servem de fonte de alimentos e portanto de energia; 
alguns desse microorganismos ajudam na fixação de nitrogênio do ar, 
incorporando o nos colóides sob a forma de cátions (NH4+) e anions (NO3-) 
possíveis de serem absorvidos pelas plantas. 
 
5.4- ÁGUA DO SOLO: 
 O solo tem o poder de reter a água por um determinado período de 
tempo, dessa forma as plantas absorvem parte dessa água devolvendo-a sob a 
forma de vapor (Evapotranspiração). Sua reposição pode ser feita naturalmente 
através das chuvas ou artificialmente por sistemas de irrigação. 
 No interior dos solos ela fica retida tanto nos poros, entre agregados, 
como em finas películas em torno de superfícies das partículas coloidais. Em 
relação a quantidade de água disponível podemos classificar o solo como: 
molhado, úmido e seco. 
 Em um solo molhado, todos os poros são preenchidos com água, sendo 
a presença de ar quase nula. Após a saturação do solo, em condições naturais, 
essa água é consumida pelos vegetais e evaporada, dessa forma o ar passa a 
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ocupar o lugar da água. Contudo nem toda água é evaporada ou consumida 
pelos vegetais. O líquido contido nos poros maiores são drenados para baixo 
ou lateralmente, indo molhar as partes mas profundas, ou juntar-se ao lençol 
d’água subterrâneo e dá origem às nascentes. Essa água recebe o nome de 
Água Gravitativa, pois atua no solo sobre a ação da gravidade. 
Fonte: http://dc238.4shared.com/doc/6TnJG29J/preview.html 
 Após a penetração da água gravitativa o solo se torna úmido e contem 
ar nos macroporos (maiores que 0,05mm de diâmetro) e a água nos 
microporos (menores que 0,05mm). Esses poros menores funcionam como 
tubos bem finos e por isso são chamados de capilares, dessa forma a água 
nela contida recebe o nome de Água Capilar, e fica retida no solo com tal força, 
que consegue por mais tempo manter-se nos poros, mesmo contra a ação da 
força da gravidade. (Para entender melhor sobre o processo físico que ocorre 
nesses processos recomendamos a bibliografia existente sobre SSPA). 
 Nem todos os solos tem a mesma capacidade de armazenar essa água. 
Ela varia em função das características diversas como: textura, tipo de argila, 
estrutura, conteúdode matéria orgânica. Por exemplo, solos arenosos e com 
pouco húmus tem menor capacidade de armazenar água disponível do que os 
argilosos ou de textura média ricos em húmus. 
Quando seco, o solo pode conter ainda alguma quantidade de água, sob 
a forma de películas extremamente finas, ao redor das partículas coloidais. 
Essa água é retida com força superior a capacidade de extração das raízes e 
das plantas e, por essa razão, é denominada água inativa ou higroscópica. 
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Fonte: https://www.meted.ucar.edu/ 
 A água no solo pode conter quantidades variáveis de sais minerais, 
oxigênio e gás carbônico. Esses elementos quando combinados formam o que 
denominamos como solução do solo. O tipo e quantidade de elementos que se 
encontram dissolvidos nessa solução dependem muito dos elementos e 
compostos químicos que estão adsorvidos em torno dos colóides, os quais 
funcionam como uma espécie de reservatório, sendo a água o principal veículo. 
Graças a CTC existe um equilíbrio entre os sólidos coloidais e a solução do 
solo. 
 Assim por exemplo o cálcio é o cátion que prevalece entre os 
adsorvidos, ele prevalecerá também na solução do solo, que será neutra ou 
quase neutra. Em outra situação, o alumínio predominar entre todos os cátions 
adsorvidos na superfície dos colóides, ele predominará também na solução do 
solo que, consequentemente, se torna ácida. 
 A maioria das plantas não de desenvolvem bem em solos ácidos. 
Contudo na maior parte dos casos a acidez não é o maior problema para o 
crescimento vegetal. O problema se encontra em alguns fenômenos colaterais 
que ela ocasiona, como o aparecimento de elementos tóxicos ás plantas 
(Alumínio), insolubilização (impossibilidade de juntar-se à solução do solo de 
alguns nutrientes como o fósforo e o boro) e remoção de outros pela 
substituição iônica. 
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 A acidificação do solo é um fenômeno comum em regiões de clima 
úmido, onde grande quantidade de chuva acarreta a lavagem progressiva, pela 
água gravitacional, de quantidades apreciáveis de cátions básicos (Cálcio, 
Magnésio, Potássio e Sódio). Estas quando lavadas ou lixiviadas do perfil, são 
substituídas inicialmente pelo hidrogênio que é responsável pela reação ácida 
da solução do solo. Com prosseguimento do processo, o hidrogênio adsorvido 
nos colóides do solo pode ser substituído pelo alumínio que intoxica as plantas 
cultivadas, afetando o crescimento da parte aérea (tronco, galhos e folhas) e, 
mais ainda subterrânea (raízes). 
 
 
Fonte:http://agronomiacomgismonti.blogspot.com.br/2011/06/neutralizacao-da-acidez-
subsuperficial.html 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5.5- AR DO SOLO: 
 
Fonte: http://professoralexeinowatzki.webnode.com.br/pedologia 
 
No solo o ar ficar localizado nos poros (espaços vazios) tanto em 
agregados (geralmente macroporosos) como entre partículas unitárias de argila 
e silte (normalmente microporos). Encontra-se livre ou em pequenas bolhas de 
água. Portanto, existe uma relação dinâmica entre as fases líquidas e gasosas 
do solo. O volume de ar no solo varia ao longo do tempo de acordo com o 
volume de água no solo, donde, se o volume de ar aumenta significa que o 
volume de água diminuiu e vice-versa. 
 O solo é um meio biologicamente ativo, as raízes das plantas, micróbios 
e pequenos animais ao respirarem ou realizarem trocas gasosas, consomem o 
oxigênio e liberam gás carbônico. Dessa forma o solo possui quantidades de 
CO2 maiores que a atmosfera. As plantas através de suas raízes consomem 
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oxigênio para produção de energia, energia essa utilizada para a absorção de 
nutrientes da fase líquida. Dessa forma é essencial para o desenvolvimento 
vegetal que alem de água exista ar disponível no solo. 
 Cerca de 70% do ar são compostos de gás nitrogênio. No entanto, este 
não pode ser diretamente aproveitado pelas plantas antes de ser transformado 
em íons. A forma mais comum de fixação de nitrogênio ocorre através de 
microorganismos em que esses incorporam a substancia nos colóides e água 
do solo. Esse processo de fixação também pode ocorrer através de processos 
de fermentação e decomposição orgânica no solo, onde o gás amoníaco é 
transformado no íon amônio que se dissolve na água ficando assim disponível 
como nutriente. 
 A atividade dos microorganismos é dada de acordo com a aeração do 
solo. Em casos de terras encharcadas permanentemente, como por exemplo 
os pântanos, a decomposição dos restos vegetais ocorre de forma bastante 
lenta, formando-se assim turfeiras e espessos solos orgânicos. 
 
5.6- BIBLIOGRAFIA: 
1. Lepsch, Igo F.; Formação e Conservação dos solos, oficina de textos, 
2002; 
2. Oliveira, João Bertoldo de.; Classes gerais de solos do Brasil: Guia 
auxiliar para seu reconhecimento; Funep; 1992. 
3. Prado, Helio do; Classificação dos solos brasileiros, Embrapa, 2002.