4 O solo como fonte de nutrientes

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO R IO GRANDE DO SUL
FACULDADE DE AGRONOMIA
DEPARTAMENTO DE SOLOS
Porto Alegre, RS, quarta-feira, 19 de abril de 2017
O SOLO COMO
FONTE DE
NUTRIENTES
AGR03026 - FERTILIDADE DO SOLO PARA ZOOTECNIA
Profª. Amanda Posselt Martins
amanda.posselt@ufrgs.br 
AULA 3
▪ O solo como fonte de nutrientes
i) Relação solo-planta
ii) Liberação de nutrientes para a solução do solo
iii) Suprimento de nutrientes da solução do solo
até a superfície da raiz
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
RELAÇÃO SOLO-PLANTA
Grãos
Frutos
M superfície da raiz
M interior da raiz
M parte aérea
Fatores
Liberação
Redistribuição
Transporte
Absorção /
Transporte
Fase sólida Solução
Suprimento
Aula 2
Nutrição Mineral 
de Plantas
Aula 3
O solo como fonte 
de nutrientes
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
RELAÇÃO SOLO-PLANTA
Nutriente em material / na fase sólida do solo 
Nutriente na solução do solo
Nutriente na superfície da raiz da planta
Liberação
Fontes:
Material orgânico
Superfície de colóides
Compostos precipitados
Suprimento
Mecanismos:
Interceptação radicular
Fluxo de massa
Difusão
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
1. Do material orgânico
Liberação depende da atividade 
biológica, especialmente da 
microbiota do solo.
Microbiota Bactérias, fungos
Microfauna Nematódios
Mesofauna Insetos
Macrofauna Minhocas, moluscos
Megafauna Ratos, lebres
100.000 a
100.000.000
de bactérias
1 g =
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
1. Do material orgânico
a) Resíduos vegetais: parte aérea (“palhada”) e raízes
b) Resíduos animais: esterco e urina
Com pastejo Sem pastejo
Com pastejo
Sem pastejo
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
1. Do material orgânico
/AliancaSIPA
/AliancaSIPA
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
1. Do material orgânico
0
1
2
3
4
0 2 4 6 8 10
P extraível (mg dm-3)
R
en
d
im
en
to
 d
e 
g
rã
o
s 
(M
g
 h
a-
1 )
Yanual = 3,103 – 9,479e
-0,765P R² = 0,94
Yanual/pasto = 3,292 – 8,974e
-1,123P R² = 0,94
Com planta de cobertura
Sem planta de cobertura
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
1. Do material orgânico
70
15
83
102
30
85
0
20
40
60
80
100
120
N P2O5 K2O
Liberado até 120 dias após Total no resíduo
Nutrientes do resíduo: parte aérea de 
pasto misto de aveia preta + azevém
P2O5 K2O
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
1. Do material orgânico
8
7
15
20
12
18
0
5
10
15
20
25
N P2O5 K2O
Liberado até 120 dias após Total no resíduo
Nutrientes do resíduo: esterco de bovinos 
em pastagem hibernal (junho-outubro)
P2O5 K2O
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
1. Do material orgânico
37
7
70
95
11
74
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
N P2O5 K2O
Liberado até 120 dias após Total no resíduo
P2O5 K2O
Nutrientes do resíduo: parte aérea de soja
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
1. Do material orgânico
102
7
95
30
11 11
85
18
74
0
20
40
60
80
100
120
Pastagem Esterco Soja
N
P2O5
K2O
Nutrientes do resíduo: sistema integrado soja-bovinos de corte
P2O5
K2O
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
1. Do material orgânico (estabilizado = húmus)
Mineralização de N da MO
MO = 3,0%
Teor de N = 5% da MO
Taxa de mineralização = 2% ao ano
N = 2.000.000 x 0,03 x 0,05 x 0,02 = 60 kg/ha/ano
Decomposição da matéria orgânica (MO)
C349H401N26O173S
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LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
1. Do material orgânico (estabilizado = húmus)
Clima Teor de argila Taxa de mineralização da MO
% %/ano
Temperado - 1,1
Subtropical > 50 3,0
Tropical (Cerrado) > 30 9,8
Tropical (Cerrado) < 15 14
Tropical úmido (AM) - 9,4
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LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
2. Da superfície de coloides (adsorção-dessorção)
Em química, coloides (ou sistemas coloidais ou ainda
dispersões coloidais) são sistemas nos quais um ou
mais componentes apresentam pelo menos uma das
suas dimensões dentro do intervalo de 1 nm a 1 µm.
Ou seja, ela se refere a sistemas contendo tanto
moléculas grandes como partículas pequenas.
Coloides do solo: argilominerais e matéria orgânica
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
2. Da superfície de coloides (adsorção-dessorção)
a) Cargas negativas = CTC
a1) Cargas pH independentes = argilominerais
a2) Cargas pH dependentes = matéria orgânica
Ponto de carga zero: PCZ = 3,0
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
2. Da superfície de coloides (adsorção-dessorção)
a) Cargas negativas = CTC
Componente
Sup. específica
(m2 g-1)
CTC 
(cmolc kg
-1)
Montmorilonita 600-800 80-120
Vermiculita 600-800 100-150
Ilita 65-100 20-40
Caulinita 3-15 3-15
Matéria orgânica 500-800 200-300
Predomínio 
na maioria 
dos nossos 
solos 
=
alta 
dependência 
da MO
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LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
2. Da superfície de coloides (adsorção-dessorção)
b) Cargas positivas = CTA
a1) Óxidos de ferro e alumínio
Carga variável em função do pH
Ponto de carga zero: PCZ = 8,0
OH2
OH
OH2
Fe
O
Fe
+
+
2H
+
+2
Fe
O
Fe
OH
0
+
+
2H
Fe
O
Fe
O
-
O
-
-2
pH baixo pH alto
H2PO4
-
SO4
2-
NO3
-
Cu2+
Mn2+
Zn2+
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
2. Da superfície de coloides (adsorção-dessorção)
b) Cargas positivas = CTA
a1) Óxidos de ferro e alumínio
Carga variável em função do pH
+ 2H2OH2PO4
-
O
_
O
+
_
||
|_
O
|
|
_
Fe
O
Fe
_
OH
OH
|
|
_
Fe
O
Fe
2
2
_
||
|_
P
OH
Reação predominante em pH menor que 8,0
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
2. Da superfície de coloides (adsorção-dessorção)
Complexo de esfera interna vs. Complexo de esfera externa
O
O
O
H+
H+
O
O
O
H+
H+
o
oOO
o
o
Ooo
o
O
o
Cl-
molécula de água
Ca2+
o
O
o
O
o
o
o
oO
OooOoo
o
O
o
O
O
O
_
NO3
- -- -
IBr ClO4, , ,
Na
+
, K
+
, Ca
++
, Mg
++
monodentado
_
O
O
O Pb
+
O
O
O
O
O
O
Cu
bidentado
Íons metálicos
Complexos de esfera
interna
 
Complexos de esfera
externa
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
2. Da superfície de coloides (adsorção-dessorção)
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
2. Da superfície de coloides (adsorção-dessorção)
“Capacidade de troca de íons”
Informa a quantidade de íons que o solo pode reter (como complexos de 
esfera-externa) numa forma prontamente disponível para as plantas
Ca
++
K
+
Mg
++
H
+
Al
+++
NH4
+
K
+
Na
+
Cl
-
NO3-
NO3
-
Cl
-
Ca
++
Ca
++
Mg
++
Al
+++
Cl
-
NO3
-
K
+
Na
+
H
+
Fase sólida Solução do solo
Como 
saber??
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
3. De compostos precipitados
Apatita (fosfato natural = flúor e cloroapatita):
Ca10F2(PO4)6  10Ca
2+ + 6PO4
3- + 2OH-
KPS = (10Ca
2+) (6PO4
3-) (2OH-); KPS = 10
-113,7
Variscita (fosfato de alumínio):
AlPO4.2H2O  Al
3+ + H2PO4
- + OH-
KPS = (Al
3+) (H2PO4
-) (OH-); KPS = 10
-30,5
Liberação depende diretamente do produto de solubilidade
Quanto mais íons em solução, mais solúvel é a substância e maior é o KPS e vice-versa.
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- No solo
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
As raízes das plantas somente absorvem os cátions e 
ânions que estão na solução do solo
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LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
Fase líquida do solo
SOLUÇÃO DO SOLO
“Solução do solo – água com substâncias minerais e 
orgânicas dissolvidas”
Um solo que retém 25% de seu peso em água, contém 500.000 L de 
solução de solo na camada de 0-20 cm de profundidade, num 
hectare.
1,0 ha = 10.000 m2 x 0,20 m = 2.000 m3 = 2.000.000 L
25 % = 0,25 x 2.000.000 = 500.000 L
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LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
SOLUÇÃO DO SOLO
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
SOLUÇÃO DO SOLO
Mistura de 
componentes inorgânicos 
e
componentes orgânicos
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
SOLUÇÃO DO SOLO
Categoria 
Principais 
(10-4 – 10-2 mol L-1) 
 
Secundários 
(10-6 – 10-4 mol L-1) 
Outros 
(< 10-6 mol L-1)* 
 
Cations 
 
Ca2+, Mg2+, Na+, 
K+ 
 
 
Fe2+, Mn2+, Zn2+, 
Cu2+, NH4+, Al3+ 
 
 Cr3+, Ni2+, 
 Cd2+, Pb2+ 
Anions HCO3-, Cl-, SO42- 
 
H2PO4-, F-, HS- CrO42-, 
 HMoO4- 
Neutros 
 
Si(OH)4o B(OH)3o 
 
* Maiores concentrações em ambientes contaminados 
Componentes inorgânicos em soluções de solos
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
SOLUÇÃO DO SOLO
Componentes orgânicos em soluções de solos
Fonte 
Principais 
(10
-5
 – 10-3 mol L-1) 
 
Secundários 
(<10
-5 
mol L
-1
) 
 
Naturais 
 
Ácidos carboxílicos, amino-
ácidos, açúcares simples 
 
 
 Carboidratos, proteínas, 
 álcoois, sulfidrilas 
Antropogê- 
nicos 
 
 * 
 Herbicidas, fungicidas, 
 inseticidas, PCBs, 
 solventes, surfactantes, 
 hidrocarbonetos 
 
* Baixas concentrações, exceto em casos de vazamentosonta- 
 minações acidentais 
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LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
Teores de nutrientes na solução de solos do RS
Solo/unidade
P K Ca Mg
----------------- µg L-1 ----------------
Argissolo/São Jerônimo 0,28 29 40 21
Argissolo/Tupanciretã 0,51 11 108 21
Neossolo/Charrua(1) 0,03 20 272 54
Latossolo/Santo Angelo(1) 0,10 6 38 15
Latossolo/Vacaria 0,11 21 403 123
Cambissolo/Bom Jesus 0,14 6 283 78
(1)Sem correção da acidez
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LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
Poder tampão (PT) = Relação Q/I
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LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES PARA A SOLUÇÃO
A relação fase sólida-fase líquida: poder tampão
Fator Quantidade: Q = P adsorvido
Fator Intensidade: I = P solução 
Poder Tampão Relação Q/I
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SUPRIMENTO DOS NUTRIENTES
Antes de ser absorvido é necessário 
que o íon chegue a raiz!!!
Difusão
Fluxo de 
massa
Interceptação 
radicular
3 mecanismos
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
i) Interceptação radicular
Ao crescer as raízes interceptam os íons na solução do solo
RAIZ
Nutriente
solodoerfíciesu
raizdaerfíciesu
p
p
ƒ =
Quantidade máxima é igual a quantidade 
de nutrientes disponíveis nos espaços 
porosos ocupados pelas raízes 
Raízes ocupam em torno de 1% do volume total de solo 
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
Volume de solo ocupado por algumas espécies (camada 0-20 cm)
Espécies Volume de raízes
%
Milho 0,40
Aveia 0,55
Soja 0,40
Poa pratensis 2,80
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
Zn2+
Zn2+
Mn2+
H2PO4
-
H2PO4
-
H2PO4
-
Interceptação radicular: as raízes obtém os nutrientes fisicamente e contatando
os nutrientes na solução ou na superfície da fase sólida. As raízes contatam ~ 1 %
do volume do solo. A infecção por micorrizas incrementa o contato raiz-solo .
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
RAIZ
Nutriente H2O
ii) Fluxo de massa
Movimento de um elemento numa fase aquosa móvel, devido ao potencial
matricial exercido pela planta.
Fluxo de massa segue o fluxo
transpiratório = até 300 L kg-1 MS
[M] = concentração do 
elemento na solução
V = volume de água 
absorvido pela planta
Ex: Ca e Mg
Baixa transpiração = menor absorção de Ca e Mg
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
ii) Fluxo de massa
Influxo de água – somente durante o dia
Energia solar  transpiração
O fluxo de água diminui com a distância da raiz
O fluxo de massa pode suprir mais Ca e Mg que a planta pode
absorver
Acúmulo na superfície da raiz
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
ii) Fluxo de massa
Ao redor de orifíco ocupado
por uma raiz
Acúmulo de cálcio (carbonato)
Ao redor de raiz de uma
planta perene
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
RAIZ
iii) Difusão
Caminhamento do íon em distâncias muito curtas numa fase aquosa estacionária de 
uma região de maior concentração para outra de menor concentração 
Nutriente
Argila, 
matéria 
orgânica 
Lei de Fick
Fórmula simplificada:
F = velocidade de difusão
dc/dx = gradiente de concentração
c = concentração
x = distância
D = coeficiente de difusão
Ex.: P e K
Solos argilosos retém mais água, neles a 
contribuição da difusão é maior 
OBS.: Fluxo de massa e difusão atuam concomitantemente!
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
iii) Difusão
Nutrientes movem-se na solução de local de alta concentração para local de baixa
concentração na superfície da raiz. 
No tempo, NO3
- difunde-se a 1 cm, K+ 0,2 cm e H2PO4
- 0,02 cm 
NO3
-
NO3
-
NO3
-
NO3
-
NO3
-
NO3
-
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
C
o
n
ce
n
tr
aç
ão
 d
o
 n
u
tr
ie
n
te
P e K
Distância da raiz
Ca e Mg
Gradiente de concentração de nutrientes na proximidade 
das raízes em função dos mecanismos de suprimento.
Distância da raiz
C
o
n
ce
n
tr
aç
ão
 d
o
 n
u
tr
ie
n
te
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
Volume de solo que que contribui para o suprimento 
de nutrientes pelo mecanismo da difusão.
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
Valores médios da contribuiçãorelativa dos mecanismos de 
suprimento para plantas de milho durante 13 dias em 12 solos do RS
Nutriente
Interceptação 
radicular
Fluxo de 
massa
Difusão
....................................%.........................................
P 4 3 93
K 1 10 89
Ca 35 65 0
Mg 11 89 0
Fonte: Vargas et al. (1983)
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
1. Espécie iônica envolvida
2. Potencial genético 
3. Densidade de raízes 
4. Fluxo de água na planta
A importância de cada mecanismo depende:
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
Plantas que apresentam sistema radicular
mais desenvolvido, raízes mais finas, bem
distribuídas, com maior proporção de pelos
radiculares, apresentam:
✓ Maior área de absorção
✓ Melhor exploração do volume do solo
✓ Maior capacidade de absorção
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
Difusão
Fluxo de 
massa
Interceptação 
radicular
Qual é a importância
desses mecanismos para 
a Fertilidade do Solo???
Localização do fertilizante!!!
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
MECANISMOS DE SUPRIMENTO
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
MECANISMOS DE SUPRIMENTO
Efeito do teor de água em solo altamente intemperizado (com 
predomínio de cargas positivas) sobre o fluxo difusivo de P no solo
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MECANISMOS DE SUPRIMENTO
Efeito da compactação do solo na difusão de P
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FATORES QUE AFETAM...
Grãos
Frutos
M superfície da raiz
M interior da raiz
M parte aérea
Fatores
Liberação
Redistribuição
Transporte
Absorção /
Transporte
Fase sólida Solução
Suprimento
Aula 2
Nutrição Mineral 
de Plantas
Aula 3
O solo como fonte 
de nutrientes
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
FATORES QUE AFETAM...
Fase sólida 
mineral
45%
Fase sólida 
orgânica
5%
Fase líquida
35%
Fase gasosa
15%
FATORES 
QUÍMICOS
FATORES 
MINERA-
LÓGICOS
FATORES 
BIOLÓGICOS
FATORES 
FÍSICOS
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
FATORES QUE AFETAM...
DISPONIBILIDADE
DE NUTRIENTES
Solução do solo 
(fator intensidade)
Fase sólida do solo
(fator quantidade)
Mineralogia
Material de origem
Área superficial 
específica
Textura
Atividade 
biológicaMatéria 
orgânica
Redox
Água
pH
CTC CTA
C
O
N
D
U
TI
V
ID
A
D
E 
H
ID
R
Á
U
LI
C
A
PLANTAS
MICRORGANISMOSACÚMULO
FA
TO
R
 C
A
P
A
C
ID
A
D
E 
(P
O
D
ER
 T
A
M
P
Ã
O
)
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
▪ Manual Internacional de Fertilidade do Solo (IPNI, 
1998)
Capítulo 1 – Conceitos sobre Fertilidade do Solo e 
Produtividade
▪ Guia de Fertilidade do Solo (Lopes, 2003)
Capítulo 2 – O Solo
▪ Fertilidade do Solo (Novais et al., 2007)
Capítulo 4 – Relação Solo-Planta
▪ Fertilidade do Solo e Manejo de Nutrientes (van 
Raij, 2011)
Capítulo 3 – Interações entre nutrientes e solo
LIVROS
ENVIADOS
VIA E-MAIL, 
EM PDF
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia
PRÓXIMA AULA (26/4)
TEMA: 
MÉTODOS PARA
AVALIAÇÃO DA
FERTILIDADE DO
SOLO
AGR03026 – Fertilidade do Solo para Zootecnia