Propriedades químicas de solo - FS_2007_PPGA

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Huberto José Kliemann 
Prof. Titular, Eng. Agro. , Dr.
 ESCOLA DE AGRONOMIA E ENGENHARIA DE ALIMENTOS
Goiânia-Goiás
PROPRIEDADES QUÍMICAS 
DOS SOLOS
18/02/2014
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1. Composição mineralógica dos solos
1.1. Raio iônico cristalográfico e números de coordenação –
	Quando os átomos se combinam, é formada uma ligação que envolve a redistribuição dos elétrons por ligações eletrostáticas ou iônicas, as ligações covalentes (ou compartilhamento de par de elétrons), as ligações de hidrogênio e ainda ligações de van der Waals.
Ligações iônicas ou eletrostáticas – ocorrem entre íons de cargas opostas, como o Na+ e o Cl-. São as ligações mais fortes. Tais íons são formado pela perda completa ou ganho de elétrons para formar íons positivos ou negativa, tendo uma estrutura eletrônica como um gás inerte. A formação de Na+ e Cl- a partir de átomos de Na e Cl é, por exemplo,
Ligação covalente (par de elétrons compartilhados) - é comum entre átomos idênticos, com propriedades elétricas semelhantes, tais com H2O, F2¸CH4 e C (diamante). 
Ligações de hidrogênio - são eletrostáticas fracas
Ligações de van de Waals - força eletrostática fraca entre cargas residuais em moléculas 
18/02/2014
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1. Composição mineralógica dos solos
1.2. Raio iônico cristalográfico e números de coordenação
Tabela 3. Raio iônico cristalográfico de alguns cátions e números de coordenação para cátions com o oxigênio.
Fonte: Handbook of Chemistry and Physics (1986).
1. Composição mineralógica dos solos
1.3. Estruturas básicas dos filosilicatos
Figura 5. Diagramas de (a) tetraedro de silício, (b) octaedro de alumínio (magnésio ou ferro) e (c) posição e tamanho relativo dos átomos de oxigênio e silício.
1. Composição mineralógica dos solos
1.4. Tipos de argila – 1:1 e 2:1
Figura 1. Diagramas da caulinita e da montmorilonita (adaptado de Bear, 1964).
1. Composição mineralógica dos solos
1.5 Óxidos 
1.5.1 Alumínio 
Gibbsita cristalina [Al2(OH)2];
Boehmita [AlOOH] – é um hidróxi-óxido de Al e ocorre em solos altamente intemperizados e lixiviados;
Corundum [Al2O3] – é um produto de alta temperatura e raramente encontrado no solo.
1.5.2 Ferro
Hematita [Fe2O3] – ocorre em solos altamente intemperizados e tem cor rósea e vermelho vivo;
Goethita [FEOOH] – é um hidroxi-óxido de ferro, que também ocorre em solos altamente intemperizados e apresenta cor marrom a amarelo-bruno escuro.
	A hematita e a goethita ocorrem como “coatings” amorfos de partículas de muitos solos. A cristalização desses compostos amorfos de ferro é a responsável pelo endurecimento irreversível de materiais plínticos por secagem prolongado, transformando-os em petroplintitas.
Magnetita [Fe2O4] – é o ferro magnético diretamente herdado do material de origem.
	1.5.3 Titânio
	Os minerais de titânio mais conhecidos são o rutilo e o anatásio (ambos TiO2). Devido à alta estabilidade durante o processo de intemperismo, esses óxidos são usados como indicadores do volume original do material de origem a partir do qual o solo foi formado 
1. Composição elementar dos solos
Elemento (óxido)
Ambiente climático/solo - %
Temperado
Tropical
PVA-orto (40-90 cm)
LR (45-90 cm)
SiO2
60 – 95
3 – 30
48,3
14,0
Al2O3
2 – 20
10 – 40
28,8
32,7
Fe2O3
5 – 10
3–30
7,2
31,6
MnO
0,005 – 0,5
10–40
0,06
0,2
TiO2
0,3 – 2,0
10–70
0,90
6,0
CaO
0,3 – 2,0
0,1–0,15
0,2
0,5
MgO
0,05 –1,0
0,5–1,5
0,4
0,3
K2O
0,1 – 4,0
0,05–0,5
0,9
0,05
Na2O
0,1 – 2,0
0,1–3,0
0,06
0,05
P2O5
0,03 – 0,3
0,01–0,1
0,14
0,4
2. Composição da fase líquida dos solos
Tabela 5.1 Composição química da solução do solo.
A fase gasosa do solo difere do ar atmosférico, por causa da produção de CO2, pelos microorganismos, que chega a ser 10 vezes maior do que a do ar atmosférico (0,03%). 
A proporção de O2 diminui com a profundidade do solo; a de CO2 é mais elevada na camada onde se concentram maiores teores de matéria orgânica de fácil mineralização. 
	Tabela 6. Composição do ar do solo cultivado com café.
3. Composição da fase gasosa dos solos
Existe um equilíbrio dinâmico entre as três fases do solo:
Fase sólida  Fase líquida  Fase gasosa 
 	Alguns aspectos do equilíbrio dinâmico da solução do solo – cujas reações são reversíveis – merecem destaque, quais sejam: 
Os gases dissolvem-se na água, com o detalhe de que o CO2 é cerca de 10 vezes mais solúvel que o O2;
a matéria orgânica passa pelo processo de mineralização  imobilização;
há constante troca de íons nas duas direções – solo  solução;
 Adsorção de íons - adsorção (fase sólida)  dessorção (fase líquida);
 Precipitação de íons - precipitação (fase sólida)  dissolução (fase líquida).
Há ainda dois processos cujas reações são irreversíveis:
Lixiviação - perda de íons (principalmente por fluxo de massa) - cátions básicos (Ca2+, Mg2+, K+), e íons que não sofrem adsorção específica (Cl- e NO3-) para o lençol freático; 
Volatilização - perda irreversível de nitrogênio na forma de NH3, N2O e N2 
4. Equilíbrio das três fases nos solos
A solução do solo ocupa a posição central, sendo a porta de comunicação entre as três fases.
O equilíbrio do Al na fase sólida de um solo ácido dá-se em diversas formas, dependendo do pH do meio (Figura 5).
4.1 Equilíbrio do alumínio no solo
Figura 5. Reações de equilíbrio do alumínio no solo.
5.1 Reação do solo
.pH em água e pH em KCl N (Figura 3)
 pH = (pHKCl - pHágua).
 avaliação da disponibilidade nutrientes 
estimativa do potencial de cargas (positivas) das argilas e prováveis níveis de toxidez de alguns elementos.
O pH define, indiretamente, o caráter ácrico, que se refere a materiais de solos com quantidades 1,5 cmolc kg-1 de argila de S+Al3+ (extraível por KCl N) em pelo menos uma das condições:
pH KCl N  5,0; ou
pH positivo
5.2 Reação do solo
Figura 3. Distribuições de freqüências do pH em água e pH em KCl N (Lopes, 1977).
 pH positivo  CTA líquida = predomínio de Fe2O3 e/ou Al2O3
 pH negativo  CTC líquida = predomínio de cátions básicos 
5.3 Reação do solo
Acidez trocável (extraível) - H+Al - extração a pH 7,0 em acetato de cálcio
O Al+3 trocável é um importante critério para horizontes diagnósticos subsuperficiais (horizontes álicos)
Define o caráter alumínico em solos dessaturados e com teor de alumínio extraível  4 cmolc kg-1 de solo e saturação por alumínio > 50% e/ou saturação por bases < 50%.
O H+ em geral está associado a compostos orgânicos ácidos e oxidação de sulfitos em solos com “caráter” tiomórfico.
6. Bases trocáveis1, CTC, saturação por bases (ou melhor, por cátions “básicos” (1) )
__________________
(1) É quimicamente incorreto chamar soma de bases os cátions alcalinos terrosos (Ca e Mg) mais os alcalinos (Na e K), pois uma base é substância química que em solução aquosa libera OH- (oxidrilas, carbonatos, bicarbonatos, silcatos, etc.).
CTC = S+ (H++ Al3+)  em pH 7,0 ou 8,2.
Expressa a quantidade de cátions necessária para o balanceamento das cargas negativas do solo e mede a capacidade de retenção de cátions pelo solo. 
Expressa a “atividade das argilas”, sendo por isso um importante critério diagnóstico no “Sistema Brasileiro de Classificação de Solos”, (SiBCS, Embrapa, 1999...2013). 
6.1 Troca de Cátions: começo da Química do Solo
 Colunas de solos dos experimentos de Thompson:
 um solo barrento leve de boa qualidade,
 um solo negro (da base de um velho monte de galhos),
 um solo fortemente argiloso” 
 Colunas de solos dos experimentos:
	Adição de uma solução de NH4)2SO4. Por lixiviação de cada coluna com um volume de água que excedeu “em quantidade a chuva torrencial mais pesada que já tenha ocorrido nesse país”, um lixiviado foi obtido que, quando secado, produziu um precipitado constituído principalmente de gesso (CaSO4.2H2O), já que “toda a amônia foi retida pelo solo”. 
6.2 Troca de Cátions 
Em 1848, H. S. Thompson relatou a John Thomas Way, um consultor químico da Sociedade
Real de Agricultura, os resultados descritos acima. Além disso, um fazendeiro de Dorset, chamado de Huxtable relatou a Way que 
	“ele conduziu um experimento na filtração de esterco líquido em seus tanques por meio de uma cama de um solo barrento comum; e que após a sua passagem através da cama-filtro, a urina foi despojada de cor e cheiro – na realidade, que se tornou adubo e perdeu a água”(Way, 1950). 
 	As descobertas de Huxtable, e as pesquisas quantitativas de Thompson, levou J. T. Way (Way, 1850; 1852) a conduzir os primeiros estudos compreensivos do processo, que mais tarde foi chamado de troca de bases. 
6.3 Troca de Cátions
Way também observou que a completa remoção do fósforo do extrato de guano e dos lixiviados de fosfato de sódio se devia à formação de precipitados de fosfatos de cálcio, ao invés de “absorção”; que a digestão ácida do solo não destruiu o poder “absortivo”, e a combustão do solo ou da argila diminui a capacidade do material para absorver. 
Conclusão inicial de J. T. Way – a matéria orgânica não é importante na retenção de cátions – mais tarde refutada por meio do trabalho de Samuel W. Johnson (1859):
A turfa de pântano foi “capaz de absorver 1,3% de amônio, enquanto que o solo comum absorve não mais que 0,5% a 1%”. Os experimentos de Way foram limitados às reações de troca, envolvendo o deslocamento do Ca2+ pelos cátions comuns, Na+, K+, NH4+ e Mg2+. 
6.4 Troca de Cátions: deslocabilidade
Deslocabilidade relativa de cátions trocáveis é descrita pela série liotrópica expandida: 
Li+ (0,382)  Na+ (0,358) > K+ (0,33)  NH4+ (0,331) > Rb+ (0,329) > Cs+ (0,329) > Ag (0,341)
e
Mg2+ (0,428) > Zn2+ (0,430) > Co2+ (0,423) > Cu 2+ (0,419) > Cd 2+ (0,426) > Ni 2+ (0,404) > Ca 2+ (0,412) > Sr (0,412) > Pb 2+ (0,401) > Ba2+ (0,404)
Nota:
Começando pelo mais facilmente removível, a série liotrópica para os cátions trocáveis monovalentes e divalentes são
(raios hidratados em nanômetros são dados entre parênteses): 
6.5 Troca de Cátions: composição da fase de troca
Tabela 6.1. Composição média (média  desvio padrão) da fase de troca de solos ao redor do mundoa
a Dados do ISRIC, Waggeningen, NL (Batjes, 1995).
b n representa o número de amostras de solo, coletados dos horizontes A e B, incluídos na média.
c 1 mol kg-1 de Al3+ trocável é pressuposto a satisfazer 3 molc kg-1 de carga da fase de troca.
6.6 Determinação da CTC do solo
Métodos diretos  difíceis e demorados
Métodos indiretos
CTC a pH 7,0 
O H+ é deslocado do colóide 
ao se elevar o pH
CTC a pH 8,2 
Usado em solos alcalinos
CTC efetiva  
Saturação por bases 
Casos típicos:
6.7 CTCefetiva, atividade de argila (T)
 CTCefetiva = S+Al3+ 
Em condições naturais de pH do solo, expressa a CTC real do solo (Figura 4)
É importante em solos tropicais, por causa da carga do solo, dependente do pH
Atividade da fração argila (valor T)
Refere-se à CTC da fração argila - T.100/ % de argila
Ta (atividade alta)  27 cmolc kg-1 de argila
Tb (atividade baixa)  27 cmolc kg-1 de argila
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6.8 Caráter eutrófico, distrófico, álico e ácrico
	É muito importante ressaltar que os termos eutrófico, distrófico, álico e ácrico aplicam-se ao horizonte sub-superficial B e na ausência deste, ao horizonte A (Embrapa, 1999). As condições exigidas para o enquadramento dos solos como eutróficos, distróficos, álicos e ácricos são as seguintes (Tabela 6):
 Solos eutróficos: V < 50% no horizonte B;
 Solos distróficos: V  50% no horizonte B;
 Solos álicos: m > 50% no horizonte B;
 Solos ácricos: RC  1,5 cmolc kg-1 de argila.
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Tabela 6. Valores de saturação por bases, saturação por alumínio e retenção de cátions, relacionados com os termos eutrófico, distrófico, álico e ácrico.
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 6.9 Índices Ki e Kr - 1
	O índice Ki é relacionado com os materiais secundários do solo, que permite estimar a composição mineralógica da fração argila. É um dos critérios usados nas aproximações da Classificação Brasileira de Solos. O solo é inicialmente atacado com H2SO4, e a partir deste extrato são determinados os teores de Si, Al2O3 e Fe2O3. O índice Ki é uma relação molecular
em que, 
e
6.9 Índices Ki e Kr - 2
Ki < 2,0  há caulinita + gibbsita;
Ki = 2,0  há predominância de caulinita;
Ki = 2,0 a 4,0  Caulinita + 2:1;
Ki > 4,0  predominância de mineral 2:1.
Além do índice Ki, também é usado o índice Kr; ambos dão uma idéia sobre o grau de intemperismo do solo.
Cauliníticos e oxídicos (SiBCS, Embrapa, 1999)
Solos cauliníticos - Kr > 0,75
Solos oxídicos -Kr  0,75
6.10 Material orgânico (SiBCS, Embrapa, 1999)
	O material orgânico é composto por substâncias orgânicas complexas, com proporções variáveis de material mineral, desde que satisfaça as seguintes:
Doze porcento ou mais de carbono orgânico, se a fração mineral contém 60% ou mais de argila;
8% ou mais de carbono, se a fração mineral não contém argila;
Valores intermediários de carbono orgânico proporcionais a teores intermediários de argila (até 60%) é dado por
C  8+(0,067 x % de argila
7.1 Balanço de cargas elétricas no solo
 	O balanço de cargas elétricas na célula unitária é obtido pela soma algébrica das cargas elétricas (-) e (+). Vamos tomar como exemplo a argila 2:1, tipo montmorilonita:
 Xx[Sio7,7Al0,3][Al0,6Fe0,9Mg0,5])20(OH)4.nH2O, 
donde se obtém:
a) Cargas Positivas		b) Cargas negativas	
Si4+  4 x 7,7 = 30,80		O2-  20 x 2 = 40,00	
Al3+  3 x 0,3 = 0,90		OH-  4 x 1 = 4,00	
Al3+  3 x 2,6 = 7,80			
FeIII  3 x 0,9 = 2,70			
Mg2+  2 x 0,5 = 1,00			
Soma  43,20 (+)	Soma  44,00 (-)
donde se obtém a carga líquida negativa de 0,8 (-).
7.2 Balanço de cargas elétricas no solo
A carga total de um solo varia em muitos solos com a variação do pH, no qual a carga é determinada (Figuras 6 e 7). As cargas positivas desenvolvidas em baixo pH e as desenvolvidas em pH alto são coletivamente denominadas de carga dependente de pH. A carga total do solo é a soma algébrica das cargas positivas e negativas e a contribuição relativa da carga permanente e da dependente de pH depende da composição dos colóides e do ambiente iônico no qual o solo foi formado. 
Figura 6. Representação da carga dependente de pH nos vértices da caulinita (Schofield & Samson, 1953).
Figura 7. Representação das mudanças de cargas elétricas positivas e negativas com o pH do solo (Guenzi, 1974).
7.3 REAÇÕES DO ALUMÍNIO NO SOLO
Espécies iônicas de alumínio na solução do solo, dependendo do pH do meio (Figura 8). 
Al(OH)2+ - de menor importância 
Al(OH)52- em pH acima do normal dos solos; 
Al3+ é o mais tóxico para as plantas; é o íon predominante na faixa de pH abaixo de pH 5,0;
Al(OH)2+ ocorre na faixa de pH 4,7 a 6,5;
Al(OH)30 ocorre na faixa de 6,5 a 8,0, que precipita quando é excedido o seu produto de solubilidade;
AL(OH)4- - acima de pH 8,0 encontra-se a espécie 
Figura 8. Distribuição relativa e carga média das espécies de Al solúveis como uma função do pH, com uma força iônica = 0,1 M (Marion et al., 1976).
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8. Adsorção iônica em solos
O fenômeno da adsorção é um dos processos físico-químicos responsáveis pela retenção de substâncias orgânicas e inorgânicas no ambiente do solo. A composição da solução do solo é controlada pelos processos de superfície ou próximos da superfície. Em sentido estrito, a adsorção é um processo de superfície que resulta na acumulação de uma substância dissolvida (adsorvato) na inteface de um sólido (o adsorvente) e a fase em solução (Figura 5.1a.). 
O processo de adsorção representa a troca de íons entre o complexo sortivo ou coloidal, representado pelos minerais de argila, alofanas, óxidos de Fe, Al, Mn, Ti e húmus. Em outras palavras, representa a atividade físico-química do complexo coloidal.
Figura 5.1. 
O processo de adsorção (a) ocorre na superfície dos minerais.. Os processos de precipitação (b) resultam no crescimento tridimensional de uma estrutura
de cristal. Este diagrama ilustra a adsorção de cátions metálicos hidratados, onde o adsorvente é a superfície do mineral, o adsorvato é o metal hidrtado adsorvido, e o adsortivo é o metal hidrtado na solução global
8.2 Tipos de isotermas de adsorção
Figura 5.13 Tipos de isotermas comuns observadas nas ciências ambientais: (a) tipo L; (b) tipo H; (c) tipo S; (d) tipo C
A inclinação é maior na parte inferior da curva de cobertura e diminui aumentando-se a superfície de cobertura. tipo de curva de isoterma tipo-L (Figura 5.13a.). É a curva do tipo L e mais comumente encontrada na química do solo. Há alta afinidade entre adsorvato e adsorvente.
A isoterma do tipo-H é um extremo da isoterma do tipo-L e é usualmente interpretada para indicar a formação de complexos de superfície de esfera intera (Figura 5.1b).
 
A isoterma com curva tipo-S é caracterizada por uma pequena inclinação a baixa cobertura de superfície que aumenta com a concentração do adsorvato (Figura 5.13c.). A adsorção dos elementos traço é muitas vezes por uma isoterma do tipo-S, particularmente em solos com altas concentrações de carbono orgânico dissolvido. Há baixa afinidade entre adsorvato e adsorvente.
A isoterma de curva tipo-C é também comumente associada com a adsorção de compostos orgânicos não iônicos e hidrofóbicos (Figura 5.13d.). 
8.3 Adsorção de ânions – mecanismos gerais de adsorção de ânions
8.3 Adsorção de ânions – mecanismos gerais de adsorção de ânions
8.3 Adsorção de ânions – mecanismos gerais de adsorção de ânions
9.1 Conceitos gerais de acidez, ionização da água e pH
9.1 Conceitos gerais de acidez, ionização da água e pH
9.2 Conceitos gerais de acidez, ionização da água e pH
9.3 Conceitos gerais de acidez, ionização da água e pH
9.4 Conceitos gerais de acidez, ionização da água e pH
9.5 Classificação da acidez do solo
9.6 Classificação da acidez do solo
9.7 Relação entre componentes da acidez do solo e CTC
9.9 Componentes e sinônimos da acidez do solo.
9.10 Fontes de prótons no solo
9.12 Fontes de prótons no solo
9.13 Fontes de prótons no solo
9.14 Distribuição das espécies de Al no solo
9.15 Efeitos da hidrólise do alumínio no solo
9.16 Poder tampão do solo
10.1.1 Reações de neutralização da acidez do solo
10.1.2 Reações de neutralização da acidez do solo
10.2 Reações com o gesso agrícola
10.3.1 Métodos de determinação da necessidade de calagem
10.3.2 Métodos de determinação da necessidade de calagem
10.3.2 Métodos de determinação da necessidade de calagem
10.3.3 Reações com o gesso agrícola
10.4.1 Soluções tamponadas tipo SMP
10.4.2 Etapas de calibração de soluções tamponadas tipo SMP
10.5.1 Métodos baseados nos teores de Al3+ trocável e cálcio mais magnésio e variações
10.5.2 Métodos baseados nos teores de Al3+ trocável e cálcio mais magnésio e variações
10.6.1 Método da saturação por bases e necessidades de calagem das culturas 
10.6.2 Método da saturação por bases e necessidades de calagem das culturas 
10.6.3 Método da saturação por bases e necessidades de calagem das culturas 
10.6.4 Método da saturação por bases e necessidades de calagem das culturas 
10.6.5 Método da saturação por bases e necessidades de calagem das culturas 
11. Corretivos da acidez do solo
11.1 Características de qualidade
11.2 Características de qualidade
11.3 Tamanho das partículas
11.4 Formas químicas dos neutralizantes
11.5.1 Avaliação da qualidade 
11.5.2 Poder relativo de neutralização total – PRNT
11.5.3 Poder relativo de neutralização total – PRNT
11.5.4 Poder relativo de neutralização total – PRNT
4. Históricos de pesquisa nos Cerrados
Universidades
USP, em convênio com o IAC e o IRI.
No início, os estudos eram de caráter apenas científico, sem preocupações com aplicações práticas, que vieram com a experimentação pioneira do IRI/ESALQ/IAC e do DNPEA.
Teses
Weaver (1974)  Mineralogia de solos dos Cerrados
Tese de Alfredo Scheid Lopes (1977)  Teores de nutrientes nos solos dos Cerrados e mineralogia
Curi (1983)  Mineralogia de solos dos Cerrados
Trabalhos no CPAC - anos 70’ até os dias atuais
Fosfatagem (Lobato e outros)
Calagem ( Lobato e outros)
Gessagem (Souza e outros)
4. Históricos de pesquisa nos Cerrados
 FFCL - USP
Estudos pioneiros de Rawitscher e outros (1943)
Guimarães Ferri e outros - década de 1950
ESALQ 
Instituto de Pesquisas IRI (Matão, SP)
Décadas de 1950 e 1960
DNPEA - MA - Brasil
Décadas de 1950 a 1970
EMBRAPA - MA - Brasil 
De 1973 até hoje - CPAC
IBEC Research INSTITUTE - IRI
Solos dos Cerrados
Mc Clung et al. (1958) - Estudos preliminares - Problemas de fertilidade em São Paulo e Goiás
Fósforo e nitrogênio
Omissão de micronutrientes
Enxofre
Cobre
Zinco
Manganês
boro
Molibdênio
Respostas evidenciam a baixa reserva de nutrientes dos solos dos Cerrados.
IBEC Research INSTITUTE - IRI
 Tabela 7. Peso da matéria seca do capim pangola, cultivado no solo argiloso-arenoso de Matão (SP).
Fonte: Mc Clung et al. (1958)
IBEC Research INSTITUTE - IRI
 Tabela 8. Peso da matéria seca do capim pangola, cultivado no solo argiloso-arenoso de Matão (SP).
Fonte: Mc Clung et al. (1958)
IBEC Research INSTITUTE - IRI
Fonte: Mc Clung et al. (1958)
Tabela 9. Análise de micronutrientes no capim pangola, cultivado no solo areno-argiloso de Anápolis (GO).
IBEC Research INSTITUTE - IRI
Fonte: Mc Clung et al. (1958)
Tabela 10. Análise de micronutrientes no capim pangola, cultivado no solo areno-argiloso de Anápolis (GO).
Tabela 11. Resumo das características químicas de amostras superficiais de solos dos Cerrados 
Deficiências e excessos de nutrientes em solos dos Cerrados - N
Nitrogênio
Admite-se um teor médio de 0,9 g kg-1, o que equivale (até 30 cm de prof.) a 2,7 t de N ha-1 (Kliemann, 1987);
Admitindo-se a taxa de 5% de mineralização ha-1 ano-1, deveriam estar disponíveis 134 kg N ha-1 ano-1 para a maioria das culturas. Será mesmo...?
Na realidade, tal quantidade de N nativo dificilmente estará disponível: Razões:
Elevada acidez nos solos dos Cerrados;
Altas precipitações pluviais concentradas;
Volatilização de NH3 (atmosfera) e lixiviação de NO3- (lençol freático).
Deficiências e excessos de nutrientes em solos dos Cerrados - P
Fósforo
Problema: Fixação de Fósforo de fontes solúveis (adsorção)  Baixa eficiência agronômica
Estreita relação entre adsorção máxima de fosfatos e textura (Lopes, 1977 - Figuras 9 e 10);
No entanto, “fixação” não significa perda total da fonte solúvel aplicada:
Experimentos de longa duração (10 anos) recuperação
 de 20 a 60%, dependendo da fonte mais ou menos solúvel (Goedert et al., 1986).
Deficiências e excessos de nutrientes em solos dos Cerrados - P
Figura 9. Relação entre adsorção máxima de P e argilas em amostras superficiais de solos dos Cerrados (Lopes, 1977)
Deficiências e excessos de nutrientes em solos dos Cerrados - P
Figura 10. Relação entre adsorção máxima de P e areias em amostras superficiais de solos dos Cerrados (Lopes, 1977).
Deficiências e excessos de nutrientes em solos dos Cerrados - P
Figura 11. Distribuição de freqüência para P extraível pelo método Mehlich-1 (Lopes, 1977).
 Teores de P extraível extremamente baixos!
Deficiências e excessos de nutrientes em solos dos Cerrados – K
Figura 12. Distribuição de freqüência para K extraível pelo método Mehlich-1 (Lopes, 1977).
A riqueza maior ou menor de K disponível nos solos depende, essencialmente, dos materiais de origem e do PTK.
Deficiências e excessos de nutrientes em solos dos Cerrados
Cálcio e magnésio
96% dos solos dos Cerrados estão abaixo de 1,5 cmolc kg-1 
74% dos solos estão abaixo de 0,4 cmolc kg-1 
Conseqüências
Baixa saturação por cátions básicos (Ca, Mg e K);
Não necessariamente - alta saturação por Alumínio;
Cuidados:
Caráter álico (Figura 10, Ritchie et al., 1980)
Epiálico  Calagem
Endoálico  Calagem + gessagem
Deficiências e excessos de nutrientes em
solos dos Cerrados
Figura 13. Distribuição de freqüência de Ca+ trocável (Lopes, 1997). 
Deficiências e excessos de nutrientes em solos dos Cerrados
Figura 14. Distribuição de freqüência de Mg trocável (Lopes, 1997).
Deficiências e excessos de nutrientes em solos dos Cerrados
Figura 15. Distribuição de freqüência CTC efetiva (Lopes, 1997).
Lixiviação de cálcio, magnésio e potássio nos solos  efeitos dos ânions acompanhantes
(Figuras 15, 16 e 17)
 CO32- e HCO3-  ânions instáveis  baixa mobilidade dos calcários;
 SO42-  ânions estáveis  média mobilidade;
 Cl-  ânions estáveis  alta mobilidade;
NO3-  ânions instáveis  alta mobilidade (sem adsorção na maioria dos dos solos.
 	A lixiviação somente ocorre com íons pareados. Assim, tem-se:
CaSO40, MgSO40, CaCl20, etc.;
 Isto implica na lixiviação preferencial dos cátions, dependendo do ânion acompanhante;
 Cl- > SO42- > HCO3-.
Lixiviação de cálcio, magnésio e potássio nos solos  efeitos dos ânions acompanhantes.
Figura 16. Efeito de íons na distribuição de cálcio após lixiviação com 1.200 mm de água em perfis reconstruídos de um Latossolo Vermelho Escuro, em colunas, CPAC, 1977-1978. (Fonte: Embrapa, 1979).
Lixiviação de cálcio, magnésio e potássio nos solos  efeitos dos ânions acompanhantes
Figura 17. Movimento de cálcio e magnésio em perfis reconstruídos de um Latossolo Vermelho Escuro, em relação ao superfosfato simpels (SS) e superfosfato triplo (ST) após lixiviação com 1.200 mm de água. Na camada de 0 a 15 cm foram aplicadas toneladas de calcário por ha e 1380 kg P2O5 por ha, com as duas fontes de fósforo. (Fonte: Embrapa, 1979).
Lixiviação de cálcio, magnésio e potássio nos solos  efeitos dos ânions acompanhantes
Figura 18. Umidade do solo e distribuição de raízes no perfil de um Latossolo Vermelho Escuro em função da aplicação de 559 kg de P por ha como superfosfato simples (plantas normais) e da aplicação de 148 kg de P por ha como superfosfato triplo (plantas murchas) após duas semanas sem chuvas. Fonte: Lobato & Ritchey (1980).
Esgotamento de nutrientes dos solos dos Cerrados 
Caso de pastagem  Sistema Barreirão
A maioria dos solos dos Cerrados, sofrem rápido decréscimo nos estoques de nutrientes pela retirada, isto é, sem não houver reposição ao longo dos anos!
pH e H+Al  direções contrárias;
Ca, Mg, K, P, esgotamentos progressivos tornando-se anti-econômico o Sistema Barreirão a partir do 40. Ano de pastejo;
Os teores de potássio trocável e de fósforo e zinco disponíveis nos solos foram suficientes nos dois primeiros anos
Não se observaram deficiências de cobre, ferro e manganês na área com 17 anos de pastejo tradicional e durante seis anos de manejo do “Sistema Barreirão”
Esgotamento de nutrientes dos solos dos Cerrados 
Figura 19. Decréscimo do Al3+ trocável, H++Al e pH ao longo dos anos em LVd, submetido ao sistema Barreirão de manejo de pastagens (Piracanjuba, GO), comparada com uma pastagem degradada de Brachiaria brizantha com 17 anos de pastoreio (Magalhães, 1997). 
Esgotamento de nutrientes dos solos dos Cerrados - Cálcio e Magnésio 
Figura 20. Decréscimo de cálcio e magnésio trocáveis ao longo dos anos em solo LVd, submetido ao sistema Barreirão de manejo de pastagens (Piracanjuba, GO), comparada com uma pastagem degradada de Brachiaria brizantha com 17 anos de pastoreio (Magalhães, 1997). 
Esgotamento de nutrientes dos solos dos Cerrados- Potássio e Fósforo 
Figura 21. Decréscimo de potássio trocável e de fósforo disponível (extrator Mehlich-1) ao longo dos anos em solo LVd (Piracanjuba, GO), submetido ao sistema Barreirão de manejo de pastagens comparada com uma pastagem degradada de Brachiaria brizantha com 17 anos de pastoreio (Magalhães, 1997). 
Esgotamento de nutrientes dos solos dos Cerrados - Micronutrientes 
Figura 22. Decréscimo de zinco, cobre, manganês e ferro disponíveis ao longo dos anos em solo LVd (Piracanjuba, GO), submetido ao Sistema Barreirão de manejo de pastagens comparada com uma pastagem degradada de Brachiaria brizantha com 17 anos de pastoreio (Magalhães, 1997). 
Esgotamento de nutrientes dos solos dos Cerrados - C e N
Diferenças entre solos de regiões tropicais e temperadas:
Caso Nigéria versus Inglaterra (Jenkinson & Ayanaba, 1977) Velocidade de mineralização do C;
Caso do Sistema Barreirão(Piracanjuba, GO);
Solos do Sudoeste Goiano - esgotamento de C e N em função da textura e do manejo dos solos
Carbono  Perdas maiores com altas doses de N mais retirada dos materiais orgânicos (ex., milho p/ silagem);
Potenciais de mineralização de N;
Picos de mineralização.
Esgotamento de nutrientes dos solos dos Cerrados 
Figura 23. Índices de decomposição da matéria orgânica fresca na Inglaterra e na Nigéria (Jenkinson & Ayanaba, 1977)
Esgotamento de nutrientes dos solos dos Cerrados 
Figura 24. Decréscimo da matéria orgânica ao longo dos anos em LVd, submetido ao sistema Barreirão de manejo de pastagens (Piracanjuba, GO), comparada com uma pastagem degradada de Brachiaria brizantha com 17 anos de pastoreio (Magalhães, 1997). 
Esgotamento - mineralização de N nos solos dos Cerrados - 1
Figura 25. Mineralização acumulada e picos de mineralização de nitrogênio, por incubação aberta, em função do manejo do solo (Kliemann & Buso, dados não publicados).
Esgotamento - mineralização de N nos solos dos Cerrados - 2
Figura 26. Mineralização acumulada e picos de mineralização de nitrogênio, por incubação aberta, em função do manejo do solo (Kliemann & Buso, dados não publicados).
Esgotamento - mineralização de N nos solos dos Cerrados - 3
Figura 27. Mineralização acumulada e picos de mineralização de nitrogênio, por incubação aberta, em função do manejo do solo (Kliemann & Buso, dados não publicados).
Esgotamento e desbalanceamento de nutrientes nos solos dos Cerrados -
Sistemas de manejo (PC, PD e outros)
Concentração de determinados elementos
Ca e Mg versus Fósforo;
Desbalanceamaneto e indisponibilidade de nutrientes  deficiências ou excessos induzidos (?...).  A adubação foliar quase sempre não resolve...
Adubação nitrogenada
Adubação de arranque;
Adubação de cobertura;
Modos de aplicação;
Eficiência de utilização de fertilizantes nitrogenados.
Adubação fosfatada
Índices de eficiência agronômica (IEA) de fontes de P;
Efeito residual.
Adubação com micronutrientes
Efeitos da calagem superficial;
Fontes de micronutrientes.
Elementos nos solos dos Cerrados versus meio ambiente  Pesquisa
Salvaguardas ambientais
Nutrientes em excesso - questão de dose  Toxidez!!!
Zinco, cobre e outros metais pesados
Tratamentos fitossanitários;
Excessos na adubação - uso prolongado de alguns micronutrientes.
Mineração
Zn, Cu, Mn, Ni e outros - rejeitos de minas - Uso agrícola?
Indústrias
Uso de rejeitos na agricultura
Esgotos
Microbiologia
Metais pesados
Poluição ambiental
Chorumes e Estercos
N-NO3 na água potável
OMS - 6 mg L-1
 USEPA - 10 mg L-
OBRIGADO 
PELA ATENÇÃO!
e-mail: kliemann@agro.ufg.br
Telefone: (0**)62-521-1539)
	Íon trocável
	
	cmolc kg-1
	
	
	pHágua < 6, n = 1027b
	pHágua > 7, n = 249
	Ca2+
	
	3,80 ( 5,65
	25,18 ( 16,28
	Mg2+
	
	 1,65 ( 2,49
	10,06 ( 8,49
	Na+
	
	0,1249 ( 1,487
	1,21 ( 4.31
	K+
	
	 0,234 ( 0,324
	0,737 ( 0,684 
	Al3+c
	
	8,76 ( 11,71
	0
Solo Caulinítico
Solo Montmorilonítico
_1049956440.unknown
_1049956507.unknown
PRIVATE �Interpreta​ção
Sat. por Bases (V) %
Sat. por Al ​(m) %
 (RC)*** cmolc kg-1 de argila
Eutrófico
> 50
< 50
> 1,5
Distrófico
< 50
< 50
> 1,5
Álico
< 50
( 50
> 1,5
Ácrico
**
**
( 1,5
 * Mínimo de 0,3 cmolc kg-1
 ** Atributo não diagnóstico (V menores ou m maiores que 50%).
*** Retenção de cát​ions
Tratamentos
Matéria seca
Nutriente - % da matéria seca
g vaso-1
N
P
K
Ca
Mg
Completo
8,3
2,06
0,16
3,18
0,49
0,53
Menos N
5,8
1,48
0,12
2,88
0,36
0,37
Menos P
1,3
2,05
0,06
2,26
0,41
0,33
Menos K
8,2
2,07
0,15
1,33
0,36
0,46
Menos calcário
8,9
2,34
0,17
3,31
0,42
0,45
Menos micronutrientes
6,6
2,33
0,21
3,01
0,41
0,52
Sem fertilizante
1,7
1,97
0,07
2,71
0,45
0,50
Teste de Tukey (0,05)
2,8
n.s.
0,05
0,69
0,09
0,13
 (0,01)
3,6
-
0,07
0,89
0,12
0,17
Tratamentos
Matéria seca
ppm - % da matéria seca
g vaso-1
Mn
Fe
Cu
Zn
Completo
8,3
102
140
8,2
33
Menos calcário
8,9
238
102
8,5
33
Menos micronutrientes
6,6
105
 99
6,1
37
Sem fertilizante
1,7
188
139
7,4
37
Teste de Tukey (0,05)
 3,1
 91
 17
n.s.
n.s.
 (0,01)
 3,9
 145
 27
-
-
Tratamentos
Matéria seca
ppm - % da matéria seca
g vaso-1
Mn
Fe
Cu
Zn
Completo
15,0
100
 67
4,7
32
Menos calcário
10,6
201
 60
4,9
31
Menos micronutrientes
 3,8
258
 76
5,4
49
Sem fertilizante
 0,4
237
126
4,6
31
Teste de Tukey (0,05)
 3,1
 91
 17
n.s.
n.s.
 (0,01)
 3,9
 145
 27
-
-
Tratamentos
Matéria seca
ppm - % da matéria seca
g vaso-1
Mn
Fe
Cu
Zn
Completo
15,0
100
 67
4,7
32
Menos calcário
10,6
201
 60
4,9
31
Menos micronutrientes
 3,8
258
 76
5,4
49
Sem fertilizante
 0,4
237
126
4,6
31
Teste de Tukey (0,05)
 3,1
 91
 17
n.s.
n.s.
 (0,01)
 3,9
 145
 27
-
-
Características
Valores
Mínimo 
Máximo
P disponível (mg dm-3) – extrator Mehlich-1(2)
0,1
16,5
Matéria orgânica (g kg-1)
0,7
 6,0
Nitrogênio (g kg-1) (1)
( 0,9 
S –SO42- (mg dm-3) – extrator fosfato de Ca em HOAc N (1)
4,5
 8,0
Cátions básicos trocáveis (cmolc kg-1) (2)
K+
0,02
0,61
Ca2+
0,04
6,81
Mg2+
0,00
2,02
Al3+
0,08
2,40
CTC efetiva(2) (cmolc kg-1)(1) (2)
0,35
 8,1
K % da CTC efetiva
 5
 7,0
Ca % da CTC efetiva
11
84,0
Mg % da CTC efetiva
 0
25,0
Al % da CTC efetiva
22
51,0
Saturação por Al3+ (3)
 1,1
89,0
Micronutrientes (g dm-3) (2) (4)
 
Cu
0,0
 9,7
Fe
3,7
74,0
Mn
0,6
92,2
Zn
0,2
 2,1
(1) Kliemann (1987); (2) Lopes (1977) ; (3) Saturação por Al3+: Al3+/(S+Al3+); 
(4) Micronutrientes extraídos com o extrator Mehlich-1.