Fósforo em solo e planta em condições tropicais.pdf

Prévia do material em texto

�
G46��G46�����	���
�����
�
��
�	���
������������ ����
�������� G46�������� ��� 
�����
Professor do Departamento de Solos
da Universidade Federal de Viçosa
��������� �!
Professor do Departamento de Solos
da North Carolina State University
��
��������	 
INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 1
��������	 �
FORMAS DE FÓSFORO NO SISTEMA SOLO-PLANTA .......................................... 7
��������	�
FATORES INTENSIDADE, QUANTIDADE E CAPACIDADE .................................... 15
��������	
ADSORÇÃO DE FÓSFORO NO SOLO ................................................................... 21
��������	 �
TRANSFORMAÇÃO DE FÓSFORO LÁBIL EM NÃO-LÁBIL ................................... 33
��������	 �
FONTES MINERAIS DE FÓSFORO ........................................................................ 47
��������	 �
FÓSFORO ORGÂNICO NO SOLO .......................................................................... 83
��������	 �
EXTRATORES ......................................................................................................... 91
��������	 �
APLICAÇÃO LOCALIZADA ................................................................................... 105
BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................... 123
��������
���"�#
��$
���	��
���
% R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
�������	G46����������	��	G46��G46���	��	����
O conceito de relação fonte-dreno, largamente utilizado em Fisiologia
Vegetal (Salisbury & Ross, 1969), trouxe, particularmente para os iniciantes
no estudo desta disciplina, a compreensão da existência de compartimentos
que atuam como fonte de carboidrato (as folhas por exemplo) para outros
compartimentos que preferencialmente o acumulam (raízes, frutos em
crescimento, etc.). Assim como em um equilíbrio químico, estabelece-se a
interdependência entre componentes de uma entidade ou, em uma
linguagem mais simples, entre o fazer e o como fazer. Para uma planta,
grande dreno (ou grande consumidor) de CO2, há necessidade de atmosfera
como fonte de carbono.
A planta, como dreno, tem o solo como sua fonte principal de nutrientes
minerais. Enquanto a concentração de CO2 atmosférico se mantém
razoavelmente constante, a concentração de nutrientes no solo pode ser
extremamente variável, em amplitude que vai desde valores que impedem
o crescimento de uma planta pela falta até valores que o podem impedir
pelo excesso. No caso mais freqüente da deficiência de nutrientes, a
produtividade de uma planta é viabilizada pela fertilização do solo, isto é,
aumento da fonte de nutrientes para satisfazer o dreno-planta, para dada
produtividade. Há, portanto, na manutenção da produtividade de uma cultura
(de seu dreno), necessidade de manutenção do suprimento (de sua fonte)
de nutrientes em níveis adequados para a planta. Assim, pode-se utilizar,
também em Fertilidade do Solo, a relação fonte-dreno entre os compartimentos
solo e planta.
O solo poderá ser naturalmente fonte de nutrientes, fértil, ou tornar-se
fonte, com maior ou menor restrição (tamponamento) a essa mudança, por
meio da adição de fertilizantes.
Bem, chegamos ao ponto de embasamento de boa parte do nosso
trabalho, sobre o qual nossos argumentos serão desenvolvidos: o solo
poderá ser fonte ou dreno ou, até mesmo, nem uma coisa nem outra. O
solo poderá ser fonte de P quando ainda apresentar características
nutricionais (reservas) favoráveis à planta, mesmo que insatisfatórias. O
que se adiciona como fertilizantes irá somar-se, sem maiores restrições,
às reservas já existentes no solo. No caso do solo-dreno, haverá competição
entre a planta (dreno) e o solo pelo P adicionado como fertilizante. Portanto,
o solo agirá, também, como dreno. Para transformá-lo em fonte, grande parte
do fertilizante fosfatado aplicado será utilizada para atender sua demanda
de dreno, bem maior que a necessária ao solo-fonte (ou planta-dreno).
 Capítulo 1 - INTRODUÇÃO �&
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
Solo e planta, como drenos, estarão competindo entre si pelo fertilizante
aplicado, e em muitos dos casos o dreno-solo é maior que o dreno-planta.
Com o aumento do grau de intemperismo, há uma mudança gradual
de características de um solo, basicamente no sentido de torná-lo menos
eletronegativo e, como conseqüência, mais eletropositivo (Quadro 1), com
mudanças direta ou indiretamente ligadas a esse perfil de carga. Sua
capacidade de troca catiônica (CTCefetiva) cai, a adsorção aniônica aumenta,
diminui a saturação por bases, enquanto aumenta gradualmente a retenção
de ânions, como o fosfato, o sulfato, o molibdato, etc. Como conseqüência,
diz-se que Latossolos são ácidos, lixiviados, muito pobres em P-disponível.
Numa comparação, o quadro 1 mostra, claramente, os contrastes entre um
solo muito intemperizado (Latossolo) e outro pouco intemperizado (Entisol).
Com o intemperismo, os solos passam gradualmente de fonte para
dreno de P (Figura 1). Em condições extremas de intemperismo, como
acontece em alguns Latossolos de cerrado, o solo é um forte dreno de P.
Para torná-lo fonte, são necessárias grandes quantidades de fertilizante
fosfatado. Solos como esses podem adsorver mais de 2 mg cm-3 de P
(Fernández R., 1995; Ker, 1995), valor que equivale a 4.000 kg ha-1 de P
(9.200 kg ha-1 de P2O5), incorporado de 0-20 cm de profundidade. Como
será visto mais adiante, a metade desse valor poderá ser fixada em até um
mês de contato com o solo (desenvolvimento de formas “não-trocáveis”,
ou o que se denomina formas não-lábeis), com reversibilidade (dessorção)
pequena ou nula, em termos práticos (Campello et al., 1994). Enquanto
plantas de cultivo anual, como a soja, imobilizam em toda a sua biomassa
Fonte: Melgar et al. (1992).
Quadro 1. Características químicas e físicas de um Latossolo muito intemperizado e
um Entisol pouco intemperizado, da região amazônica
Carga
Profundidade Arg ila S ilte pH (H 2O) Ca 2+ CTC efetiv a Negat iva Positiva
cm ___________ % ___________ _______________________________ cm ol
c
 kg -1 _______________________________
Latossolo
15-30 82 9 4,5 0 ,60 2 ,24 0 ,77 1 ,55
30-45 84 8 4,5 0 ,38 1 ,65 0 ,82 1 ,82
45-60 92 1 4,4 0 ,34 1 ,56 0 ,43 2 ,12
Entisol
15-30 18 60 6,1 7 ,56 9 ,36 11,24 0 ,25
30-45 16 56 6,0 7 ,74 9 ,81 12,59 0 ,24
45-60 13 53 5,8 7 ,36 9 ,35 11,54 0 ,28
' R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
aproximadamente 20 kg ha-1 de P, o solo pode imobilizar cem vezes mais em
formas não-lábeis, pelo menos com os procedimentos usuais de manejo
de solo. Como, em muitos de nossos solos, o já elevado intemperismo
continua, o caráter-dreno-P deverá também continuar aumentando, com o
tempo.
Se pensarmos numa floresta tropical, com 54,5 kg ha-1 de P
imobilizados em sua biomassa, com valores de ciclagem da ordem de
17 kg ha-1 ano-1, via serapilheira e transprecipitação (Clevelario Jr., 1996),
sobre um solo com poder de fixar 4.000 kg ha-1 de P, torna-se difícil explicar
como esse equilíbrio se mantém. A floresta, dreno pequeno, com lenta
aquisição de P (anos) para sua formação, contrasta com o solo, dreno muito
grande (73,4 vezes maior que o primeiro) e com poder de adsorção
extremamente rápido (alguns dias para efetivar essa tarefa). O que se espera
é uma perda gradual de P da biomassa para o solo. Não deve haver, na
verdade, equilíbrio entre planta, ou entre o P ciclado, e componentes
minerais do solo. Se esse equilíbrio ocorresse de fato, de maneira plena, o
solo não permitiria a manutenção do P na biomassa, em quantidades
necessárias à floresta, na grandeza atual. Assim, esse solo não é apenas
um meio físico de sustentação da floresta, mas também um “buraco-negro”
para o P que entrar em contatocom sua fase mineral. O que se pode
conjecturar é que praticamente não deve haver contato do P ciclado com a
fase mineral desses solos. A planta absorveria diretamente do que
mineralizasse do substrato orgânico (“litter”) ou da fase orgânica (Cap. 7 - Fósforo
Orgânico no Solo) sem dar chances ao substrato mineral do solo de se envolver
no equilíbrio existente. Tudo isto leva a forte argumentação contra a queima
Figura 1. Relação fonte-dreno de fósforo em solos em diferentes estádios de
intemperismo.
Intemperismo
Fonte
Dreno
G
ra
n
de
za
 Capítulo 1 - INTRODUÇÃO �(
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
de resíduos da exploração florestal, ignorados aspectos sócio-econômicos.
Praticar a queima ou o manejo intensivo do solo, acelerando a mineralização
da manta orgânica (uma fonte de P de liberação lenta) em solos mais
intemperizados e, particularmente nos mais argilosos (Figura 2), seria
favorecer o grande dreno-P do solo. Portanto, quando o solo ainda é fonte,
o que ocorre em condições de menor intemperismo, a queima será menos
danosa. Nesse caso, o P liberado pela cinza será preferencialmente
“consumido” pelo dreno-planta, dada sua supremacia sobre o dreno-solo.
Com o aumento do intemperismo dos solos das atuais florestas
naturais, o conseqüente aumento do desequilíbrio entre os drenos solo e
planta deverá fazer com que a planta não mais sustente a disputa com o
solo. O que viria depois dessas florestas com sua exclusão do sistema? O
clima mudaria, alterando a intensida de do intemperismo e restringindo o
aumento do dreno-solo? Poderia haver síntese de novo de minerais em
condições então semi-áridas (“semidesérticas”), “rejuvenescendo” o solo
para o reinício, mais tarde, de um novo ciclo? Estaria a Natureza fazendo
um “cultivo itinerante”, de muito longo prazo, como faz o Homem no curto
prazo? Regiões atuais, que já foram grandes florestas naturais e foram
substituídas por grandes áreas desérticas, não seriam componentes desse
mega-cultivo itinerante?
A fração argila, sua qualidade em particular, é a principal característica
que define o solo como fonte ou como dreno (Figura 2). Num solo muito
intemperizado, dada sua mineralogia, o aumento de seu teor de argila fará
com que haja aumento preferencial de seu caráter-dreno, enquanto num
pouco intemperizado haverá, como conseqüência, aumento preferencial
Figura 2. Relação fonte-dreno de fósforo em solos com diferentes teores de argila e
em diferentes estádios de intemperismo.
Dreno
Dreno
Fonte
Fonte
Argiloso ArenosoArenoso
Solo muito
Intemperizado
Solo pouco
Intemperizado
G
ra
n
de
za
) R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
de seu caráter fonte. Há, também no solo menos intemperizado, aumento
do caráter-dreno (adsorção do P) com o aumento do teor de argila, embora
de maneira muito menos expressiva que do caráter fonte. Com o aumento
do teor de argila dos solos mais intemperizados, pouco se ganha como
fonte e perde-se muito como dreno. Isso justifica, como será visto mais
tarde, por que nossos solos de cerrado, pobres em P e de texturas médias
(de 15 a 35% de argila) ou mesmo os mais arenosos (< 15% de argila),
têm-se mostrado mais produtivos com culturas anuais do que os argilosos.
Dá-se o contrário com os solos menos intemperizados de regiões
temperadas, como os de Iowa, nos EUA, onde as maiores produtividades
são conseguidas nos solos mais argilosos. Portanto, com o aumento do
teor de argila do solo, nas condições de Iowa, ganha-se mais (aumento da
fonte) do que se perde (aumento do dreno).
Como se observou, o aumento de cargas positivas nos solos mais
intemperizados e argilosos é a causa básica do caráter-dreno-P do solo. A
situação oposta, ou seja, aumento de cargas negativas em solos menos
intemperizados e argilosos, com o conseqüente aumento da adsorção de
cátions (> CTCefetiva), como K+, Ca2+ e Mg2+, deveria fazer com que esses solos se
comportassem como dreno, com relação a esses nutrientes. Todavia, isso
não acontece, dada a manutenção do caráter trocável quando esses cátions
são adsorvidos pelo solo, por causa da atração eletrostática envolvida. A
ligação covalente (troca de ligantes) do P com o solo (Parfitt, 1978), dada
sua grande estabilidade, faz com que não haja analogia entre P e K nas
duas situações de intemperismo, maior ou menor. Portanto, quando se diz
que a grandeza do dreno para K, por exemplo, aumenta com o intemperismo
(Figura 1), isso significa que haverá maiores perdas de K por lixiviação
com o decréscimo da CTCefetiva do solo. Tanto para o P como para o K há
perdas (o sistema aumenta seu caráter-dreno) com o intemperismo do solo:
para o P, pela adsorção com limitada reversibilidade, e, para o K, pela
lixiviação, facilitada por sua baixa energia de adsorção. A adsorção de K
pelo complexo de troca de um solo, em qualquer condição de intemperismo,
significa reserva ou fonte imediatamente disponível, o que, para o P, não é
verdade, refletindo a magnitude dessa adsorção a magnitude do dreno-P.
O nosso maior objetivo, com este trabalho, foi sumariar as informações
disponíveis sobre fósforo na relação solo-planta, com ênfase nas condições
tropicais, procurando, sempre que possível, compará-las com as disponíveis
para as condições temperadas. Não foi nosso propósito fazer uma revisão
exaustiva do assunto, de difícil leitura, freqüentemente dispersa ou inconsistente
quanto a resultados e conclusões. Vamos apresentar um modelo, apesar
de todos os riscos e “bias” que poderão estar envolvidos nesse procedimento.
���"�#
��%
G46�	�������G46��G46�	������������������������
* R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
�����������������	�	������ ����
O primeiro choque do estudante ante grandes esquemas, com setas
interligando diferentes compartimentos, para mostrar a interdependência
entre eles, pode ser traumático ou desestimulante. O ciclo do nitrogênio no
sistema solo-planta constitui, para os recém-chegados à Fertilidade do Solo,
exemplo típico dessa dificuldade. A maior resistência do estudante parece
advir mais do desconhecimento do conteúdo dos compartimentos antes de
se falar do equilíbrio entre eles. Querer compreender o todo, quando ainda
não se conhece a unidade, é muito difícil. Todavia, alguns pesquisadores
argumentam que, se os fenômenos da natureza fossem analisados no seu
todo (visão holística), o retorno científico já obtido teria sido bem maior que
o obtido por meio do estudo de componentes do fenômeno (visão
reducionista), integrando-os no todo à medida que cada unidade fosse
compreendida. Segundo Capra (1986), compreender o comportamento de
uma enzima numa planta, sem compreender satisfator iamente o
comportamento dessa planta no ambiente onde se encontra, é procedimento
com alta inércia ou com forte restrição à rápida evolução da ciência.
Bem, vamos iniciar este capítulo por um esquema geral (Figura 1),
com o intuito maior de estabelecer um índice ou conteúdo do trabalho. Esses
compartimentos serão abertos, um a um, em capítulos distribuídos ao longo
do texto, mostrando seu conteúdo (conceitos, resultados de pesquisa, etc.)
e sua interdependência com outros compartimentos, vizinhos ou não. Assim,
os títulos dos capítulos serão, basicamente, os compar timentos
apresentados no esquema, com subdivisões necessárias à compreensão
de cada capítulo.
Para tentar evitar o choque ou desinteresse inicial dos recém-
apresentados ao esquema, vamos sumariar neste capítulo as principais
características de seus componentes e de suas interdependências, para
dar uma visão geral do comportamento do P na relação solo-planta, ou
seja, o comportamento do P na planta e na sua interdependência (relação)
com o solo. Outra maneira de avaliar essa relação é dizer que a planta
depende do solo que lhe cede o P: em alguns casos, a planta “toma” o P dosolo ou “impõe” ao solo sua liberação.
Vamos, então, iniciar nossa caminhada pelo esquema, apresentando-o a
partir de Fonte Mineral, provavelmente o compartimento com mais
significado prático, ou seja, o repositório de fertilizantes aplicados no solo,
de modo particular para a maioria dos solos tropicais, naturalmente pobres
em P-disponível. Podem ser utilizadas diferentes fontes minerais de P, em
 Capítulo 2 - FORMAS DE FÓSFORO NO SISTEMA SOLO-PLANTA �+
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
diferentes condições, as quais se caracterizam por apresentar maior ou
menor reatividade (Solubilização). Alguns fosfatos naturais, como as
apatitas brasileiras, podem apresentar reatividade muito pequena, em muitos
casos insuficiente para manter uma concentração de P, na solução do solo
(P-Solução) e junto à raiz, satisfatória para a necessidade da planta
(Influxo). Em outros casos, a solubilidade é tão alta que a concentração de
P em solução (P-Solução) atinge valores indesejavelmente elevados,
mesmo que por curto espaço de tempo. Pode-se, assim, antecipar o
conceito, relacionado com alguns solos, como os tropicais em geral, de
que falta ou excesso de solubilidade podem ser igualmente indesejáveis,
como será compreendido mais adiante.
A seta que indica a direção de P-Solução para Fonte Mineral,
denominada Retrogradação, indica que em algumas condições de solo
pode haver um caminho contrário do P, ou seja, do P-Solução para alguma
forma de baixa reatividade que constitui as Fontes Minerais. Em condições
de elevado pH de solo, o P em solução poderá ser precipitado em formas
Figura 1. Formas de fósforo no sistema solo-planta; interdependências e equilíbrios.
Fixação
P Não-
 
Lábil
(NQ)
Adsorção
P-
 
Solução
(I)
P-
 
Lábil
(Q)
Ef
lu
x
o
Liberação Dessorção
P-
 
Solução
junto à raiz
Erosão
Lixiviação
Volatilização
(Q/I)
In
flu
x
o
P-Planta
D
ifu
s
ão
Imo
bili
zaç
ão
Min
era
liza
ção
Fonte
Mineral
Retrogradação
Solubilização
Fonte
Orgânica
Resíduos
Absorção
 (?)
Perd
a
$, R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
de baixa solubilidade, causando decréscimo no tamanho do compartimento
P-Solução e aumento no compartimento Fonte Mineral. Algo inverso à
prática de suprir P a planta estaria acontecendo.
Vamos voltar ao compartimento P-Solução, ou concentração de P na
solução do solo. Solos muito pobres em P, particularmente os mais
intemperizados e argilosos (lembre-se do conceito “solo-dreno”, discutido
inicialmente), apresentam baixos valores de “P-disponível” por um extrator
(medida mais próxima do compartimento denominado P-Lábil), o que
redunda em concentrações de P-Solução próximas de zero. Esse valor de
P-Solução aumenta, para determinado solo, com o aumento do “P-
disponível” ou, mais adequadamente, com a melhoria da fertilidade em P
do solo. A absorção de P por uma planta é sensível ao P-Solução: maior
absorção ocorrerá com o aumento da concentração de P na solução de um
solo. O “status” nutricional de P de uma planta, em determinado solo, é o
“termômetro” do P-Solução.
Outra maneira de alterar a concentração de P na solução do solo é o
uso de Fontes Orgânicas. À semelhança do que ocorre com as
Fontes Minerais, as Fontes Orgânicas poderão ser fonte (aumentar) ou
ser dreno (diminuir) o P-Solução. Com a Mineralização de Resíduos de
cultivos, ou mesmo da matéria orgânica humificada do solo, o teor de P
liberado da biomassa contribuirá para o conteúdo de P-Solução. Por outro
lado, poderá haver imobilização temporária do P da solução do solo pela
sua incorporação à biomassa microbiana, aumentada pela adição de uma
fonte de carbono, como Resíduos de cultivos, com limitado conteúdo de P
para atender ao crescimento da população de microrganismos. Portanto,
para a mineralização desses resíduos, há necessidade de imobilizar P por
um tempo correspondente ao decréscimo da fonte de carbono, quando a
atividade microbiológica decresce a valores próximos aos iniciais, anteriores
à adição da fonte de carbono. Com isso, o P-Solução volta a aumentar,
com o predomínio da Mineralização sobre a Imobilização. Como se verá,
a influência da atividade de raízes sobre as fontes orgânicas, liberando o
P imobilizado, pode ser muito grande.
O P-Solução, temporariamente aumentado pelas Fontes Minerais
(fertilizantes químicos) ou orgânicas (Resíduos orgânicos ou matéria
orgânica do solo - MO), ocasionará um desequilíbrio, em relação ao anterior,
aumentando a Adsorção, o que significa aumento do compartimento P-
Lábil, ou, por outro lado, aumentando a Difusão, isto é, o transporte de P
em direção à raiz da planta. Ambos, Adsorção e Difusão de P, serão
maiores com o aumento do P-Solução. No entanto, a Adsorção é um
mecanismo bem mais rápido de depleção do P-Solução do que a Difusão,
 Capítulo 2 - FORMAS DE FÓSFORO NO SISTEMA SOLO-PLANTA �$$
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
particularmente nos solos com o caráter-dreno maior do que o caráter-fonte.
Compreende-se então por que uma fonte de P com alta reatividade(1),
aplicada em um solo-dreno, pode não ser tão conveniente como outra de
reatividade menor, embora não tão menor a ponto de restringir a Difusão,
o que, em última análise, pode significar maior crescimento da planta. Por
outro lado, quando o P-Solução vai sendo exaurido pela absorção (ou pela
Retrogradação, pela Imobilização ou pelas perdas), o estoque de “P-
trocável” (P-Lábil) irá recompor o P-Solução, pelo menos parcialmente,
num novo equilíbrio para um sistema-solo menos rico em P do que o anterior.
Logo, o P-Lábil, que ao longo do texto será denominado também “fator-
quantidade” (Q), indica o tamanho do estoque de P (como uma caderneta
de poupança) que irá repor retiradas do P-Solução (dinheiro cash,
prontamente utilizável). O aumento do P-Solução, que, ao longo do texto,
terá o mesmo significado de “fator intensidade” (l), implica aumento do P-
Lábil, e vice-versa, do mesmo modo que ganho de dinheiro implica
possibilidade de aumento de poupança, e vice-versa. Todavia, os solos
diferem quanto à sensibilidade do P-Lábil a alterações do P-Solução, como
há diferenças entre pessoas em resistir mais ou menos a recorrer à
poupança quando se gasta ou se ganha mais dinheiro. Essa resistência do
solo a mudar o P-Lábil, como conseqüência de mudanças no P-Solução,
ou vice-versa, é denominada Fator Capacidade de P do Solo (FCP) ou
Poder Tampão de P do Solo. Solos com maior FCP, como os mais intemperizados
e argilosos (solos-drenos), mantêm mais constante o valor de P-Solução
(l) quando submetidos à adição ou à retirada de P. A relação Q/l de um solo
é a medida do FCP. Para o mesmo grupo de solos (semelhante qualidade
de argila), todos com a mesma concentração de P em solução, os mais argilosos
terão valores maiores de Q do que os dos de texturas médias e estes mais
que os arenosos. Por analogia, poder-se-ia dizer que entre pessoas com o mesmo
salário aquelas com mais dinheiro na poupança teriam maior fator capacidade-
dinheiro (ou seriam mais avarentos?), portanto com meios para manter o dinheiro
disponível (cash) mais constante. Veremos mais tarde que, nos solos com maior
FCP (maior Q/l), a planta otimiza a menor concentração do P-Solução que lhe
é disponível, conseguindo produzir mais biomassa por unidade de P
absorvido do que nos solos com menor FCP (arenosos, por exemplo), na
condição de crescimento máximo das plantas. Solos com alta relação Q/l
deverão, para o mesmo valor de Q, manter menores valores de l, embora
mais constantes (tamponados) que nos solos com menores relações Q/l.
Pelo que vimos até agora, o P-Lábil proporciona um mecanismo ao
solo que tampona o sistema, que o regulamenta, procurando controlar tanto
excessos como carências, dentro de limites próprios a cada solo. Um
$% R.F. NOVAIS & T.J.SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
aparente “erro” da Natureza, ou nosso, pela cultura científica que temos ao
fazer análises reducionistas de fenômenos complexos, é a transformação
do P-Lábil, com o tempo, em P não-Lábil, um compartimento fechado, ou
quase fechado, onde o P é retido, com poucas chances de retorno. Sobre
esse fenômeno, pode-se, ainda, fazer um comentário de ordem filosófica: é
interessante observar que o N, em grande abundância no planeta, presente
tanto na atmosfera como na biomassa, apresenta mecanismos pouco
severos para sua manutenção no solo, estando sujeito à volatilização em
temperaturas relativamente baixas, transformações freqüentes em formas
gasosas facilmente perdidas, lixiviação intensa de formas mineralizadas,
bem como baixo coeficiente de utilização pelas plantas e animais (biomassa
produzida por unidade do nutriente absorvido (Gerloff & Gabelman, 1983).
Em contrapartida, o P, escasso na maioria de nossos solos, apresenta
mecanismos de conservação bastante efetivos, embasados na fixação
(transformação de P-Lábil em P não-Lábil). Essa característica do P torna-
se mais intrigante quando se considera que nos sistemas em que sua
presença torna-se mais escassa, como em solos tropicais mais
intemperizados (solos-drenos), os mecanismos de sua manutenção no
sistema tornam-se também mais rígidos: a fixação é maior, a passagem
para a forma não-lábil é mais rápida, consumindo grande percentual do
que é aplicado em formas solúveis; a planta torna-se mais eficiente em
utilizar o pouco P que lhe é liberado para a formação de biomassa, etc. O P
retido inicialmente na forma lábil, ainda sujeito à dessorção, é retido com
mais energia com o passar do tempo. Ligações adicionais à primeira fazem
com que essa forma se transforme em não-lábil, com restrita reversibilidade,
na maioria de condições de solo, como se verá mais tarde. Em linguagem
figurada, pode-se dizer que essa transformação de P-Lábil em P não-Lábil
assemelha-se à situação de um inseto, que tem, inicialmente, apenas uma
das patas presa em uma teia de aranha. Nessa condição, o inseto ainda
poderá escapar da “armadilha”, mas, se, com o tempo, mais patas ficarem
presas em outros pontos da teia, a possibilidade de escapar é praticamente
nula. A pergunta que nos fazemos é: se, de fato, há uma Ordem nas coisas
da Natureza, como sugere Capra (1986), para que serve esta forma de P
não-Lábil? Considerando que não há equilíbrio entre ela e o P-Solução,
pode-se dizer haver algo semelhante a um FCP ou a um poder tampão
infinito, com a transformação extrema de toda a forma lábil em não-lábil
(quantidade de P não-Lábil/ausência de P em solução em equilíbrio com
aquela forma). Haveria, então, à medida que se vai de solos-fontes para
solos-drenos, um aumento gradual do FCP, com valor teórico tendendo
para infinito. Certamente, bem antes de se chegar a este extremo, o
suprimento de P para as plantas em um solo com esse perfil tende a se
 Capítulo 2 - FORMAS DE FÓSFORO NO SISTEMA SOLO-PLANTA �$&
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
tornar impossível. Conseqüentemente, como se comentou inicialmente,
vegetações naturais, como as florestas, perderiam gradualmente o P de
sua biomassa para o solo à medida que este nutriente fosse ciclado.
Bem, vamos voltar à planta, a partir do P-Solução. Para que um
elemento, essencial ou não, seja absorvido pela planta, é necessário que
ele chegue junto à raiz, mais precisamente que atravesse a parede celular
e chegue à membrana celular (plasmalema). Embora a raiz possa interceptar
o elemento em sua trajetória de crescimento, para o P essa contribuição é
pequena em relação à que se obtém por via de seu transporte na solução
do solo, em direção à superfície da raiz, local em que a concentração de P
é menor, por estar sendo absorvido. Esse gradiente de concentração de P
desenvolvido entre a superfície da raiz e a solução de solo mais distante
faz com que esse elemento, em suas formas iônicas, difunda-se até as
raízes, onde poderá ser absorvido. Há, também, a possibilidade de haver
Absorção do P de algumas formas orgânicas, sem passar pelo P-Solução
da fase mineral do solo (Cap. 7. Fósforo Orgânico no Solo). Como
comentado no capítulo anterior, particularmente em solos considerados
dreno-P, a Absorção de P diretamente do “litter” em florestas tropicais,
sem o acesso da fase mineral desses solos a essa fonte de P, é uma
aparente solução para o problema de manutenção do conteúdo de P nas
árvores.
Para que o compartimento P-Planta seja alcançado, o P deverá ser
absorvido em determinada taxa (Influxo) bem maior que a relativa a perdas
(Efluxo) do P já absorvido. O Efluxo pode ocorrer em níveis mais elevados
quando a concentração de P em uma planta é bastante alta, o que não é o
caso da maioria dos solos com alto FCP, encontrados em condições
tropicais, de modo geral. A diferença entre plantas em absorver P com
maior ou menor eficiência em condições distintas de grandeza do P-Solução
e a influência de características do solo e da própria planta sobre essa
eficiência têm sido intensamente pesquisadas, como será visto mais adiante.
O P-Solução pode ser submetido a perdas por Erosão, por meio de
perdas de camadas superficiais do solo, mais ricas em P; por Lixiviação,
possível em solos mais arenosos, quando a quantidade de P proveniente
de uma fonte qualquer se aproxima do poder de Adsorção máxima de P
do solo ou o ultrapassa (é bem mais facilmente lixiviado quando em formas
orgânicas); ou mesmo por Volatilização desse elemento em altas
temperaturas. Algumas dessas perdas poderão causar problemas relativos
à eutroficação de águas, como será visto.
$' R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
Esperamos que depois da compreensão dos componentes desse
esquema (Figura 1), com a leitura dos demais capítulos deste texto, a volta
a ele, com uma fácil compreensão de seu todo, deverá ser tranqüila, sem
as dificuldades de quando apresentado pela primeira vez.
���"�#
��&
G46���	����������������
���������������������
$) R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
����������
Há quase sete décadas, foi desenvolvida uma pesquisa de excelente
qualidade (Tidmore, 1930) sobre o assunto tratado neste capítulo. O autor
verificou que a concentração de P em solução nutritiva necessária ao
crescimento satisfatório de diferentes plantas era, sistematicamente, maior
que a concentração de P na solução do solo(1). Em solução nutritiva, o
crescimento máximo das plantas foi obtido com, pelo menos, 0,5 ppm PO4(2);
um pequeno crescimento das plantas foi obtido com 0,05 ppm de PO4. Por
outro lado, solos que não respondiam à adição de fertilizante fosfatado
apresentavam concentração de P em solução inferior a 0,02 ppm PO4
(“traços”). A concentração média de P em sete desses solos foi de 0,06 ppm
PO4. O autor concluiu que “a solução extraída não é a verdadeira solução
do solo, e que a fase sólida tem uma função importante no suprimento de
P às plantas”. Essa concentração de 0,06 ppm PO4 (aproximadamente,
0,02 ppm P) corresponde a 12 g de P em um hectare desse solo, com 30%
de água retida, para a profundidade de 0-20 cm. Admitindo-se que uma
cultura anual absorva 20 kg ha-1 de P, o valor de 0,02 ppm P teria de ser
renovado 1.667 vezes. Verifica-se que, de fato, a fase sólida terá de
compatibilizar esses números, como concluiu Tidmore. Sua conclusão de
que a solução extraída não é a verdadeira solução do solo pode estar
correta, uma vez que o método de extração pode interferir nos valores das
concentrações determinadas (Olsen & Khasawneh,1980). Poderia ter sido,
também, concluído que uma mesma concentração analítica de P na solução
nutritiva e na solução do solo poderia ter diferentes atividades de P, como
conseqüência de diferenças entre as duas soluções quanto à força-iônica,
como será discutidoneste capítulo.
O P na solução do solo, ou P-solução, é denominado Fator Intensidade
(I) (Figura 1, Cap. 2. Formas de Fósforo no Sistema Solo-Planta). Como se
viu pelo trabalho de Tidmore e por uma vasta literatura sobre o assunto,
atualmente disponível, a planta não pode ter apenas no valor de I sua fonte
de P. O ressuprimento ou “renovação” de I, à medida que o P é absorvido,
é feito pelo Fator Quantidade (Q), quantitativamente muito maior que I. Há,
portanto, um equilíbrio entre I e Q, de modo que qualquer alteração (retirada
ou adição) em um deles implica alteração no outro. Essa interdependência
de I e Q caracteriza o Fator Capacidade (FCP), quantitativamente definido
pela relação Q/I. Com o aumento de I (adição de fertilizante, por exemplo),
(1)
 Para manter constante a concentração de P em solução, foram utilizados vasos com 1.000 L de
solução nutritiva, com nove “seedlings” por vaso e troca de solução de uma a três vezes por dia.
(2)
 Unidade e forma de P como utilizadas pelo autor.
 Capítulo 3 - FATORES INTENSIDADE, QUANTIDADE E CAPACIDADE �$-
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
haverá um aumento de Q, mantendo-se a relação Q/I razoavelmente(1)
constante, o que a caracteriza como propriedade intrínseca de um solo
(Novais, 1977; Ozanne, 1980).
Em solos com maior adsorção de P, como os mais argilosos e, de modo
particular, os mais intemperizados, a relação Q/I será maior que em solos com
menor adsorção, como nos arenosos e, se argilosos, menos intemperizados.
Portanto, para o mesmo valor de Q + I, um solo argiloso terá menos P em
solução (I) e mais P-lábil (Q) que um solo arenoso. Por outro lado, para
solos com o mesmo valor de I, a planta terá mais P à sua disposição naquele
com maior Q (maior FCP). A recíproca é verdadeira: para valores iguais de
Q, a planta será beneficiada no solo com maior I (menor FCP). A
compreensão do significado de I, Q e Q/I é essencial ao entendimento do
comportamento da planta em diferentes solos, dos extratores do “P-
disponível”, da “solubilidade” (reatividade) e do aproveitamento de fontes
de P, do residual do P aplicado em cultivos anteriores, da recomendação
de adubação, de possíveis perdas e conseqüentes problemas ambientais,
etc. Este capítulo procura dar esta compreensão e o suporte necessário
ao entendimento de todo o texto.
G46����	�����������
A concentração de P, para diferentes formas de P na solução do solo,
que define o fator intensidade tem sido considerada um índice de
disponibilidade desse nutriente para as plantas, quando outros fatores
(quantidade e, ou, capacidade) são também considerados. O fator
intensidade de P do solo tem sido expresso pela sua concentração na
solução do solo, pela atividade dessa concentração ou, mesmo, pela
transformação dessa atividade em potencial.
Embora o teor total de P dos solos se situe, de modo geral, entre 200
e 3.000 mg kg-1 de P, menos de 0,1% desse total encontra-se na solução
do solo. Em solos agrícolas, os valores de P em solução estão, com
freqüência, entre 0,002 e 2 mg L-1 de P (Fardeau, 1996).
G46����	����������
O acúmulo de P no solo ao longo dos cultivos (“residual”) tem como
causa reações que levam à sua adsorção. Como resultante dessa adsorção,
parte do P irá encontrar-se em forma ainda disponível à planta (P-lábil) e
(1)
 Há condições que fazem com que a relação Q/I de um mesmo solo deixe de ser constante,
como será discutido neste capítulo.
$* R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
parte não, pelo menos no curto prazo (P não-lábil). Estudos mostram que
a cinética de formação de P não-lábil em solo de cerrado é muito rápida,
particularmente naqueles com maior fator capacidade (FCP) (Cap. 5.
Transformação de Fósforo-Lábil em Não-Lábil). Esse fenômeno tem
merecido grande atenção em todo o mundo. Segundo Sample et al. (1980):
“Este fenômeno chamado fixação, ou retenção, tem sido conhecido por
bem mais de um século e tem proporcionado mais pesquisa do que qualquer
outro aspecto da interação solo-fertilizante-planta”.
A adsorção de P pelo solo pode ser considerada providencial quando
comparada à não retenção de formas minerais de nitrogênio pelo solo.
Todavia, há condições, particularmente em solos mais intemperizados, que
favorecem a adsorção de P em magnitude tal, que a planta deixa de acessá-
lo. Como não se perde do sistema, acredita-se que, de alguma forma, o P
poderá ser utilizado por plantas que possam viabilizar sua absorção
(Gillespie & Pope, 1990a,b; Hinsinger & Gilkes, 1997) ou tornar-se disponível
por alterações físico-químicas no sistema (Barrow, 1980; Fernández R., 1995).
O fator quantidade envolve, para fins práticos, a soma da concentração
do elemento, teoricamente considerado fator quantidade (Q) mais sua
concentração em solução (I). A separação das duas formas, para obtenção
do valor de Q, não se justifica, uma vez que a concentração do P em solução
é, de modo geral, extremamente menor que a de Q, não alterando, para o
nível de precisão da determinação, o valor de Q obtido.
Como utilizada em geral (Russell et al., 1954), a Eq.16 equivale à Eq.11,
de Fardeau et al. (1996). Portanto, quando não se utiliza “carrier”, as
equações que determinam a diluição isotópica medida para estimar os
valores E, L ou A são a Eq.7 (ou Eq.12) e a Eq.10, que se equivalem.
Quando se utiliza “carrier”, as equações para estimar esses valores são a
Eq.11 e a Eq.13. A Eq.14 pode, também, ser utilizada para estimar o valor A.
G46����	����������
O fator capacidade de P (FCP) pode ser entendido como a resistência
do solo a mudanças no fator intensidade (I) quando se põe ou se retira P
do solo (Q). O FCP (Q/I) é definido pelo equilíbrio ou “ligação” entre variação
de quantidade e variação de intensidade. Esquematicamente, esses três fatores
podem ser representados por um sistema de vasos comunicantes (Figura 2).
A caixa maior, que comporta Q ou P-lábil, representa a capacidade
máxima de adsorção de P do solo (CMAP). Essa “caixa” é, para dadas
condições de solo, uma constante. Latossolo argiloso, por exemplo,
 Capítulo 3 - FATORES INTENSIDADE, QUANTIDADE E CAPACIDADE �$+
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
apresenta maior CMAP do que Areia Quartzosa. O tamanho da caixa maior
não diz a quantidade de Q, mas, sim, a quantidade máxima de Q que ela
comporta. Portanto, a quantidade de P na caixa “Q” representa o fator
quantidade de P do solo. Este pode ser aumentado por fertilização ou
diminuído pela absorção pelas plantas, por fixação em formas não-lábeis
ou mesmo por lixiviação em condições especiais, como será visto (Cap. 13.
Fósforo e Ambiente). A pequena caixa à direita (I), bem menor que a primeira
(Q), tem, no seu conteúdo, o fator intensidade. A relação entre os tamanhos
das duas caixas é bem grande, uma vez que em Latossolos, por exemplo,
são freqüentes valores de CMAP superiores a 1,0 mg g-1 de P no solo (Bahia
Filho & Braga, 1975a; Fernández R., 1995; Ker, 1995), enquanto o valor de
intensidade fica em torno de 0,05 mg L-1 de P (Yost et al., 1979). Essa relação
entre os valores máximos de Q (igual a CMAP) e de I, neste exemplo
(1.000 mg kg-1 P/0,05 mg L-1 P), é de 20.000. Para um solo arenoso, comparado
a um argiloso, ambos pertencentes a um mesmo grande grupo, a relação
entre os tamanhos das duas caixas diminui consideravelmente, não só pelo
menor tamanho da “caixa” de Q, também, pelo aumento da “caixa” de I.
Para o mesmo valor de Q, deve-se, portanto, encontrar valores de I bem
maiores nos solos arenosos. Como mostra o esquema (Figura 2), as duas
caixas encontram-se no mesmo nível, e, dessa maneira, I será igual a zero
quando Q for, também, zero.
O diâmetro do tubo que liga as duas caixas representa o fator
capacidade. Um diâmetro maior condicionará a manutenção do nível de I
mais próximo do nível de equilíbrio quando P é adicionado ao solo ou dele
removido (mudançarápida de Q). Menor diâmetro desse tubo (menor FCP)
pode não manter o nível de I em equilíbrio com o nível de Q, em condições
Figura 2. Representação esquemática dos fatores quantidade (Q), intensidade (I) e
capacidade (Q/I) (φ φ φ φ φ representa o diâmetro da tubulação entre os dois
compartimentos – Q e I).
(Q/I)
IQ
A bsorção
Im obilização
Fixação
Lixiviação 
R etrogradação
Fator
C apacidade
φ
%, R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
de absorção intensa de P, por exemplo. Em condições de solos com pequena
CMAP (solos arenosos, por exemplo) é preciso maior valor de I
(concentração ótima) para atender à demanda da planta e compensar a
menor vazão entre Q e I. Como conseqüência prática, há necessidade de
0,2 mg L-1 de P na solução do solo, como concentração ótima, em solos
arenosos, e de valores até mesmo menores do que 0,05 mg L-1 em solos
com grande CMAP (grande FCP), como discutido no início deste capítulo.
Tendo a CMAP como uma medida do FCP (Novais, 1977; Muniz et al.,
1985,1987; Fabres et al., 1987; Novais et al., 1993), compreende-se a razão
da equação sugerida por Rajan (1973) (Cmáx = ab-k), discutida anteriormente.
Essa equação indica que a concentração de I que condiciona o crescimento
máximo de uma planta é função inversa do FCP. Quanto à fertilização de
solos com diferentes valores de FCP, o aumento da concentração de P-
disponível, em solos com alto FCP, irá requerer doses mais elevadas de P,
em relação a solos com baixo FCP, ambos com o mesmo teor inicial de P-
disponível. Entretanto, obtida essa concentração, o solo com maior FCP irá
manter o P-disponível mais constante e por períodos mais longos de cultivo.
O fator capacidade, ou “poder tampão”, de P pode ser comparado às
alterações da acidez pela aplicação de calcário em solos com diferentes
valores de poder tampão da acidez (Figura 3). O Solo B é mais tamponado
que o solo A, dado que seu valor de pH é menos alterado pela adição de
calcário. A tangente βββββ é menor que a tg ααααα. Portanto, há uma relação inversa
entre o poder tampão da acidez do solo e o valor da tangente (∆pH/∆t ha-1
de calcário). Matematicamente, o poder tampão desses solos é definido
pelo inverso das tangentes, ou:
1/(tg ângulo) = 1/(∆pH/∆t ha-1 de calcário) = (∆t ha-1 de calcário)/∆pH(1)
(1)
 Uma medida de quantidade (Q) sobre uma de intensidade (I).
Figura 3. Alteração do pH de dois solos com diferentes valores de poder tampão da
acidez, em resposta à adição de calcário (considerando relacionamento linear
entre as duas variáveis).
α β
Solo A
Solo B
Calcário (t ha-1)
pH
���"�#
��'
����	�������G46��G46�	���������
%% R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
����������
O fenômeno de retenção de P no solo é conhecido há quase um século
e meio pelo trabalho de Tomas Way (1850), citado por Sample et al. (1980).
Embora essa retenção seja um fenômeno favorável à utilização do P pelas
plantas, o “envelhecimento” dessa retenção, com a formação de P não-
lábil, torna-se problemático. A retenção do P adicionado ao solo, em formas
lábeis ou não, ocorre tanto pela precipitação do P em solução com formas
iônicas de Fe, Al e Ca, como, principalmente, de maneira mais significativa,
pela sua adsorção pelos oxidróxidos de Fe e de Al, presentes, de modo
geral, em maiores quantidades em solos tropicais mais intemperizados, de
modo particular nos mais argilosos. Reação semelhante à apresentada
pelos oxidróxidos de Fe ocorre, também, com os oxidróxidos de Al (Hingston
et al., 1974; Parfitt, 1978; Sanchez & Uehara, 1980; Bahia Filho, 1982;
Resende, 1983; Sanyal & De Datta, 1991).
Adsorção é um termo genérico que indica reações químicas e mesmo
físicas que ocorrem em interfaces (superfícies de separação de duas fases).
A superfície (óxidos, por exemplo) é chamada adsorvente. A substância
(íons fosfato, no caso) é chamada adsorvato. A superfície muitas vezes é
porosa, ou mostra imperfeições ou microporos, permitindo a difusão do
adsorvato em seu interior, dando continuidade às reações. A esse fenômeno
chama-se absorção (Sanyal & De Datta, 1991). É comum na literatura o
termo sorção, mais genérico, que engloba os fenômenos de adsorção e
absorção. O P inicialmente adsorvido à superfície de agregados de solo
difunde-se, com o tempo, para seu interior (Haynes, 1984; Nye & Staunton,
1994; Linquist et al., 1997). É um processo lento, que pode levar anos para
atingir o equilíbrio, devendo ser, também, responsável pela diminuição da
disponibilidade de P de um solo recém-fertilizado, com o aumento do tempo
de contato do P com esse solo (Barrow,1985). Portanto, essa penetração
difusiva de P no interior do adsorvente leva a uma dificuldade a mais para
a escolha da terminologia adequada para o processo. Esse processo,
segundo Barrow (1985), seria mais adequadamente denominado “sorção”
e “retenção”, sendo retenção a soma de adsorção e penetração
(absorção). A dificuldade em utilizar a terminologia adequada é evidente
no trabalho de Reis et al. (1995), que utilizam sorção no título do trabalho
e adsorção ao longo do texto. Por outro lado, Iyamuremye & Dick (1996)
consideram que sorção pode incluir reações de adsorção e de
precipitação. Esses autores definem perdas de P da solução do solo para
a fase sólida por adsorção e por precipitação. Alguns trabalhos clássicos
 Capítulo 4 - ADSORÇÃO DE FÓSFORO NO SOLO �%&
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
utilizam o termo adsorção generalizadamente (Parfitt, 1978), ou utilizam
sorção e adsorção indistintamente (Sanyal & De Datta, 1991). Um
complicador, que induz a utilização desse termo, são as isotermas de
adsorção, que, apesar da denominação, medem o “desaparecimento” do P
em solução, com o envolvimento provável de todos os processos discutidos.
Neste texto, temos utilizado o termo adsorção no sentido amplo.
Embora conscientes da inadequabilidade plena do termo, não vemos como
ser precisos quando esse “desaparecimento” não nos permite identificar o
processo responsável por ele. Como será visto no Cap. 5. Transformação
de Fósforo-Lábil em Não-Lábil, há um termo adicional para retenção de P
no solo, fixação, utilizado mais adequadamente para identificar a formação
de P não-lábil, não mais em equilíbrio com o P-solução (Van Der Zee et al.,
1987; Hsu, 1989).
Este capítulo tem como objetivo enfatizar as isotermas de adsorção,
seus fundamentos e características principais, como são obtidas e utilizadas
na prática, e discutir o comportamento diferencial de constantes dessas
isotermas, em relação a características de solos.
�!"#$%&#	'#$	�()!$*()!#"	!+	G46+$$#	+	!+	�,-./0#
Na fase inicial de rápida adsorção de P no solo, há uma atração
eletrostática inicial (Barrow, 1985), seguida pela adsorção por oxidróxidos,
por meio de troca de ligantes (Parfitt, 1978; Barrow, 1985; Goldberg &
Sposito, 1985; Sanyal & De Datta, 1991). Nessa reação, denominada
quimiossorção, há troca de ligantes, como OH- e OH2+, da superfície dos
óxidos, por fosfato da solução (Figuras 1 e 2). É uma l igação
predominantemente covalente (“adsorção específica”), ao contrário do NO3-
ou do Cl-, adsorvidos por atração eletrostática (“adsorção não-específica”)
(Parfitt et al., 1975; Parfitt, 1978).
Com o aumento do pH, a carga superficial de partículas do solo torna-
se cada vez mais negativa, aumentando a repulsão (menor adsorção) entre
fosfato e superfície adsorvente e, diminuindo o potencial eletrostático do
plano de adsorção (Ψa) (Posner & Bowden, 1980; Haynes, 1984; Barrow,
1985). Como conseqüência, a adsorção de P pelo solo deve ser máxima
com baixos valores de pH (Parfitt, 1978; Haynes, 1984). O aumento do pH
de um solo, diminuindo a adsorção de P, não é tão direto e simples como
sugere a figura 1. A pequena e não consistente alteração da capacidade
máxima de adsorção de P (CMAP) de amostras de doisLatossolos,
submetidas a diferentes níveis de pH, foi observada por Vasconcellos et al.
%' R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
(1974). Por outro lado, com o aumento do pH, diminui a presença da forma
H2PO4-, em relação à HPO42-, esta (bivalente) preferencialmente adsorvida.
Portanto, com o aumento do pH, aumenta a forma bivalente, que tende a
contrabalançar o decréscimo do Ψa. Adicionalmente, a força-iônica da
solução do solo (concentração de eletrólitos e tipo de cátion presente) afeta
o Ψa. O aumento de cátions numa superfície negativamente carregada torna
o Ψa menos negativo, aumentando a adsorção de P. Esse efeito é mais
intenso para cátions de valência maior, como Ca2+, comparativamente a
K+, e este maior que para Na+ (este com menor raio iônico que o do K+),
Figura 1. Desenvolvimento de carga elétrica na interface de oxidróxido de Fe, ou de
Al, variável de acordo com o pH do meio. À esquerda do ponto de carga zero
(PCZ, ou pH que gera essa condição de carga), observa-se adsorção de prótons
(cargas positivas), à direita, dessorção de prótons (cargas negativas). Fica claro
que o PCZ refere-se à carga líquida, ou seja, cargas positivas iguais às negativas
(1a e 1b).
Fonte: Adaptado de Herbilon (1985).
PCZ
Fe
O
Fe
Fe
O
Fe
OH2
+
OH2
+
OH2
+
OH2
+
OH
OH
 3+
 1+
Fe
O
Fe
Fe
O
Fe
OH
OH
OH
OH2
+
OH
O_
O_
O_
O_
OH
OH
O_
Fe
O
Fe
Fe
O
Fe
0
0
 3
_
 1
_
3H+
H+
3OH_
OH_
(1a)
(1b)
 Capítulo 4 - ADSORÇÃO DE FÓSFORO NO SOLO �%(
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
Figura 2. Adsorção do íon H2PO4
-
 na superfície de oxidróxido de Fe, com diferentes
cargas líquidas superficiais.
Fonte: Adaptado de Sanchez & Uehara (1980).
a) Abaixo do PCZ (superfície com carga positiva)
b) No PCZ (superfície com carga líquida zero)
c) Acima do PCZ (superfície com carga negativa)
Fe
O
Fe
OH
OH
OH
0
+ H2PO4
_
Fe
O
Fe
OH
O
OH
P OH + OH_
OH
O
Fe
O
Fe
OH
OH2
+
OH
1+
+ H2PO4
_
Fe
O
Fe
OH
O
OH
P OH + H2O
OH
O
Fe
O
Fe
OH
O
_
OH
1
_
+ H2PO4
_
Fe
O
Fe
OH
O
OH
P OH + O2
_
OH
O
%) R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
justificando, por exemplo, a maior difusão de P na forma de NaH2PO4 que
na de Ca(H2PO4)2 em solos (Cap. 9. Difusão). Semelhantemente, o aumento
da força-iônica da solução de solos ácidos com a calagem e a grande
presença de Ca mascaram o efeito esperado de maior pH, decrescendo a
adsorção (aumentando a dessorção) de P dos solos. O nem sempre
observado efeito da calagem de solos sobre a diminuição da adsorção de
P tem, ainda, causas adicionais a essas. A calagem de solos ricos em Al3+
tende a aumentar a adsorção de P, diminuindo-a em solos pobres em Al3+,
conforme Haynes (1984). Segundo esse autor, polímeros de hidróxido de
Al recém-formados com a calagem apresentam alta afinidade pelo P.
O tempo e ciclos alternativos de hidratação e secagem podem causar o
“envelhecimento” dessas superfícies, aumentando a cristalização dos
polímeros de hidróxido de Al (diminuindo-lhes a superfície específica em
relação às formas amorfas iniciais) e diminuindo a adsorção de P.
A ordem preferencial de adsorção de ânions pelo solo é, segundo Parfitt
(1978), a seguinte: fosfato > arseniato > selenito = molibdato >
sulfato = fluoreto > cloreto > nitrato. Menor adsorção de P (menor
constante k de Freundlich) em um Alfisol, em resposta à aplicação de
fluoreto, foi observada por Camargo (1979). A grande concentração de F
utilizada na obtenção da isoterma de adsorção (concentração crescente
de P em uma solução de KF 0,01 mol L-1, numa relação solo:solução de
1:20) dificulta a avaliação prática dos resultados obtidos. O efeito do fluoreto
sobre a redução da adsorção de P pelo solo deve ser visto não apenas
pela troca de ligantes com goethita ou gibbsita, à semelhança do que ocorre
com P (Parfitt,1978), mas, também, pelo efeito complexante de F sobre Al,
liberando P (Cap. 8. Extratores).
�!"#$%&#	'#$	�,-.)0#""),)123#"
A presença de grupamentos OH e, ou, OH2+, dependendo do pH do
meio, nas bordas de argilas silicatadas proporciona mecanismo de adsorção
semelhante ao apresentado para os oxidróxidos (Figura 3).
�!"#$%&#	'#$	4235$)2	�$670)12
Correlações positivas entre teor de matéria orgânica (MO) do solo e
adsorção de P têm sido freqüentes na literatura (Cap. 3. Fatores Intensidade,
Quantidade e Capacidade). Embora possa haver uma razão indireta, por
via da correlação positiva entre teor de argila e MO no solo, a razão principal
 Capítulo 4 - ADSORÇÃO DE FÓSFORO NO SOLO �%-
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
parece ser, dado o caráter aniônico da MO, por via de pontes de cátions
(Sanyal & De Datta, 1991), como Al, Fe e Ca a ela adsorvidos, que reteriam
o P. Há, contudo, trabalhos que mostram participação negativa da MO,
reduzindo a adsorção de P em solos, por meio de ácidos orgânicos
adsorvidos, bloqueando sítios de adsorção, como os dos oxidróxidos (Parfitt,
1978; Sanchez & Uehara, 1980; Evans, 1985; Sibanda & Young, 1986),
como se vê no esquema para oxalato (Iyamuremye & Dick, 1996):
O envolvimento da MO na adsorção/dessorção de P do solo pode ser
sumariada, em seus pontos principais, da seguinte maneira:
1. Embora a CMAP de um solo aumente, com freqüência, com o seu
teor de MO (Haynes, 1984; Sanyal & De Datta, 1991), a adição de matéria
orgânica ao solo, como na forma de esterco animal, causa efeito contrário,
ocasionando, de modo geral, diminuição da adsorção e aumento da
disponibilidade de P para as plantas (Sanyal & De Datta, 1991) (Cap. 13.
Fósforo e Ambiente).
2. O solo pode adsorver ácidos orgânicos com grande energia,
competindo com os sítios de adsorção de P e aumentando a disponibilidade
desse nutriente para as plantas (Haynes, 1984). A estrutura e carga desses
ácidos controlam a grandeza de sua adsorção. Moléculas com maior número
de grupos funcionais, como OH e COOH, são mais efetivas na competição
Figura 3. Desenvolvimento de carga elétrica em aluminossilicatos. Os grupamentos
OH e OH2
-
 podem ser trocados por fosfato, que é adsorvido.
Fonte: Adaptado de Parfitt,1978).
OH2
+
OH2
+
Al 2OH
_
Al
OH
OH
OH
_
Al
O
_
OH
2+
Argila
Silicatada
0 1
_
+ 2H2O + H2O
pH aumenta
(PCZ)
%* R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
pelos sítios de adsorção que aquelas com menor número. Ácido málico,
com um grupo OH e dois COOH, foi mais efetivo em reduzir a adsorção de
P do solo que o ácido acético, com um COOH apenas (Hue, 1991).
Comparação semelhante pode ser feita entre citrato e acetato.
3. Apesar da sua efetividade em restringir a adsorção de P pelo solo,
alguns ácidos orgânicos são rapidamente mineralizados quando aplicados
no solo (dependendo da estrutura, alguns deles são mais resistentes a
essa mineralização) (Hue, 1991; Iyamuremye & Dick, 1996). A aplicação
de esterco de curral, como reposição contínua desses ácidos, a exsudação
de raízes e o metabolismo de microrganismos, como fontes naturais desses
ácidos, mantêm esse processo de bloqueio de sítios de adsorção de P de
maneira mais contínua e, portanto, mais efetiva.
4. O efeito da adição de resíduos orgânicos sobre a retenção de P
pelo solo depende da concentração de P do resíduo. A imobilização do P
da solução do solo torna-se maior que a mineralização do P orgânico
quando o resíduo tem menos que 0,2% de P total. Segundo Iyamuemye &
Dick (1996), relação C:P menor que 100 leva à mineralização do P orgânico;
maior que 300 leva à imobilização de formas minerais de P pelos
microrganismos (Cap. 7. FósforoOrgânico no Solo).
�$+1)')32%&#	!+	G46*"8#$#	0#"	�#,#"
Precipitação é a reação entre íons, com a formação de uma nova
fase ou composto definido. É um processo tridimensional, ao contrário da
adsorção, que é bidimensional (Sposito, 1984). Todavia, segundo esse autor,
esses dois mecanismos de retenção de P pelo solo são de difícil distinção
e ambos são descritos pelo mesmo modelo matemático. É a reação de P
às formas iônicas de Al e de Fe em solos ácidos ou a Ca2+ em solos neutros
ou calcários, formando compostos de composição definida e pouco solúveis
(Dean, 1949; Hsu, 1965; Sample et al., 1980).
A precipitação de P em solos torna-se particularmente importante
durante a dissolução de grânulos de fertilizantes fosfatados, ultrapassando
os produtos da solubilidade de componentes da reação solo-fertilizante
(atividade das espécies fosfatadas e dos íons metálicos) (Sample et al.,
1980). Isotermas de solubilidade de compostos fosfatados, tomando pH2PO4
(fração solubilizada) em função de pH (condicionante de solubilização),
mostram, por exemplo, que fosfatos de Al (variscita) e de Fe (estrengita)
são mais estáveis em meio ácido (têm a solubilidade aumentada com o
aumento do pH do meio), ao passo que fosfatos de Ca, pelo contrário, são
 Capítulo 4 - ADSORÇÃO DE FÓSFORO NO SOLO �%+
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
menos estáveis em meio ácido (diminuem a solubilidade com o aumento
do pH) (Olsen & Khasawneh, 1980).
Alumínio em solução (semelhantemente, íons de Fe) pode causar
precipitação de fosfatos adicionados ao solo:
Para evitar essa reação, deve-se “eliminar” (precipitar) o Al3+, por
calagem anterior à adição da fonte de P. De toda maneira, a retenção de P
pelo solo mantém-se em valores estequiométricos semelhantes quando
se substitui a precipitação do P pelo Al3+ do solo ácido pela sua adsorção
pelo hidróxido de Al recém-formado pela calagem (Haynes, 1984). Além
do mais, polímeros catiônicos de Al formados com a calagem podem capear
colóides do solo, restringindo-lhes a carga negativa (Haynes, 1984). E,
quando se considera que P-Al é, aparentemente, a forma que melhor
representa o P-lábil do solo, entre as formas minerais, verifica-se que essa
forma de retenção de P no solo não pode ser considerada pior opção quanto
à disponibilidade de P para as plantas, quando comparada com P-Fe e P-
Ca (Cap. 8. Extratores).
Solos com pH mais elevado, com muito Ca trocável, natural ou como
conseqüência de uma supercalagem, podem ter a precipitação de fosfatos
adicionados ao solo (Sample et al., 1980), fenômeno denominado
“retrogradação” por Malavolta (1967):
O produto “insolúvel” formado é uma forma de P-Ca de menor
disponibilidade para as plantas que o P-Al formado em condição ácida.
Observa-se que a solubilização do fosfato tricálcico formado - reação
deslocada para a esquerda - ocorre com a acidificação do solo e,
evidentemente, torna-se cada vez menos solúvel com o aumento do pH do
meio. Uma calagem, numa condição dessas, seria problemática quanto à
disponibilidade de P para as plantas.
Por outro lado, o P é adsorvido em CaCO3 em menor quantidade relativa
e com menor energia do que em oxidróxidos de Fe e de Al (Sample et al.,
1980; Solis & Torrent, 1989). Deve-se considerar que a forma P-Ca do
fracionamento de Chang & Jackson (1957), como a de uma apatita, por
exemplo, dada sua grande estabilidade estrutural, não deve ser a mesma
 A l3+ + H 2PO 4- + 2H 2O 2H + + A l(O H )2H 2PO 4
 (trocáve l) (so lúve l) (“inso lúve l”)
 3C a2+ + 2H 2PO 4- C a3 (PO 4)2 + 4H +
 (trocáve l) (so lúvel) (“ inso lúvel”)
&, R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
formada pela adsorção de P a CaCO3. Holford & Mattingly (1975)
observaram que a menor “energia de adsorção”, correspondente à segunda
região de Langmuir, para solos calcários, correlacionou-se com a área
superficial de CaCO3 e com o teor de MO. Por outro lado, a maior “energia
de ligação” correspondente à primeira região de Langmuir correlacionou-
se com o Fe extraído por ditionito, apesar da baixa presença dessa forma
de P nesses solos.
���9����	��	��������	��	G46��G46���	��	����
A expectativa, ao aplicar uma fonte solúvel de P num solo, é que esse
material permaneça em solução, por considerável período de tempo, à
disposição da planta. Resultados de pesquisa têm mostrado que, na
verdade, o tempo necessário para que a adsorção ocorra é bem curto
(Novais, 1977; Singh et al., 1983b; Reis et al., 1995).
A adsorção de P pelos solos efetua-se em dois estádios (Kuo & Lotse,
1974a,b, e Barrow & Shaw, 1975). As reações do primeiro estádio ocorrem
em horas ou minutos, ao passo que as do segundo estádio são bem mais
lentas (Cap. 5. Transformação de Fósforo Lábil em Não-Lábil). A rápida
reação de adsorção inicial é um fenômeno de superfície, enquanto formas
ativas de Al e de Fe em solos ácidos e de Ca em solos neutros ou calcários
levam, também, a uma rápida precipitação de P solúvel (Hsu, 1965).
Para o estudo da cinética de adsorção de P em amostras de solos de
cerrado, 50 mg L-1 de P, na forma de KH2PO4, foram agitados por períodos
de tempo que variaram de meia a 192 horas, determinando-se, depois de
cada período de tempo, o P na solução de equilíbrio (Gonçalves et al.,
1985). Cerca de 75% do P adicionado foi adsorvido em menos de meia
hora de contato para os solos com maior CMAP e menos de doze horas
para aqueles com menor CMAP, quando se considerou 100% a adsorção
obtida com 192 horas de equilíbrio (Quadro 8). A equação C = kt-n (em que
C é a concentração de P em equilíbrio, medida no tempo t de equilíbrio, e
k e n são constantes) ajustou-se significativamente aos dados, com R2
superior a 0,90. As constantes k e n mostraram-se correlacionadas com
medidas do FCP dos solos, o que indica que a velocidade de adsorção de
P é maior nos solos com maior CMAP. Observou-se, ainda, que a calagem
prévia do solos não alterou de, maneira consistente, a velocidade e a
magnitude de adsorção de P pelos solos.
Em trabalho semelhante, Novais (1977) estudou a cinética de adsorção
de P, para doses aplicadas correspondentes à CMAP, em amostras de cinco
 Capítulo 4 - ADSORÇÃO DE FÓSFORO NO SOLO �&$
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
Quadro 8. Quantidade de P adsorvido em amostras de solos que receberam,
inicialmente, 50 mg kg-1 de P, na ausência ou na presença de calcário, em
diferentes tempos de equilíbrio
Fonte: Gonçalves et al. (1985).
Solo Tempo de equilíbrio (hora)
0,5 1 2 4 8 12 24 48 192
__________________________________________________
 mg kg-1 de P no solo __________________________________________________
Sem calagem
AQ 10,4 14,4 15,6 17,2 22,0 28,4 30,4 33,3 34,0
LE-1 44,6 46,9 48,0 49,5 49,4 49,5 49,5 49,4 49,8
LE-2 45,4 47,1 48,3 48,6 49,4 49,7 49,7 49,8 49,8
LVm-1 25,6 26,9 32,6 33,3 37,6 42,6 45,4 45,8 46,0
LVm-2 24,5 25,5 29,3 31,5 34,7 40,4 43,1 43,1 43,3
LE-3 38,4 41,7 43,6 45,1 47,8 48,4 48,4 48,6 49,4
LE-4 37,5 41,0 42,2 43,8 46,7 48,0 48,2 48,2 49,4
LE-5 40,7 43,4 46,0 46,6 48,5 49,1 49,2 49,3 49,7
LV-1 39,2 42,7 44,9 46,3 47,5 49,0 49,1 49,2 49,6
LVm-3 18,5 19,2 20,8 23,9 26,9 32,4 35,7 40,7 42,0
Média 32,5 34,9 37,1 38,5 41,1 43,7 44,9 45,7 46,3
Com calagem
AQ 12,9 15,9 16,3 19,2 26,4 29,2 32,1 35,2 36,0
LE-1 42,7 45,1 47,1 47,4 48,9 49,2 49,2 49,4 49,8
LE-2 43,1 45,8 47,1 47,9 49,0 49,4 49,6 49,7 49,8
LVm-1 23,9 26,0 30,2 30,7 35,8 40,9 43,0 44,7 44,7
LVm-2 22,5 22,5 27,9 27,9 33,2 38,9 40,6 41,7 42,4
LE-3 37,5 39,4 42,8 44,2 46,7 48,3 48,5 48,4 49,3
LE-4 34,9 38,1 39,7 41,4 44,9 46,2 47,0 47,2 49,0
LE-5 38,2 41,5 44,1 45,2 47,8 48,5 48,7 48,9 49,6
LV-1 38,1 41,4 43,4 45,2 47,3 48,2 48,5 48,7 49,4
LVm-3 19,4 20,2 21,4 24,3 27,1 32,4 36,6 41,4 42,2
Média 31,3 33,6 36,0 37,3 40,7 43,1 44,4 45,5 46,2
solos. O P em solução de CaCl2 0,01mol L-1 foi determinado depois de 1, 3,
6, 12, 24, 72, 144, 288, 576 e 1.152 h de equilíbrio com as amostras dos solos,
numa relação solo:solução de 1:10 (Quadro 9). A equação, x/m = kC
o
t1/n (Kuo &
Lotse, 1974a), na sua forma linear, log x/m = log kC
o
 + 1/n log t, foi ajustada aos
resultados (x/m é P adsorvido pelo solo em mg kg-1, k e 1/n são constantes,
C0 é a concentração inicial de P, correspondente à CMAP de cada solo, t é
o tempo de equilíbrio, em hora). Determinou-se o tempo requerido para
que o P correspondente à metade da CMAP fosse adsorvido (t1/2CMAP)
(Quadro 10). O valor de t1/2CMAP correlacionou-se negativa e significativamente
com o FCP e medidas com ele relacionadas, como CMAP e constante k,
de Freundlich (Quadro 11), indicando que solos com maior poder de
adsorção de P adsorvem uma fração de sua CMAP mais depressa que
&% R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
Fonte: Novais (1977).
*, **, 
ns
 significativos a 5 e 1% e não-significativo, respectivamente.
(1)
 FCP é o fator capacidade de P do solo, em mol P x 10-8/g solo/unidade de potencial de fosfato.
Quadro 11. Coeficiente de correlação linear simples entre as constante da equação
de cinética de adsorção de P por amostra de solo, tempo necessário para que
metade do P adicionado (CMAP) a cada solo seja adsorvida (t½ CMAP) e
características dos solos
Fonte: Novais (1977).
*** significativo a 0,1%.
Quadro 10. Forma linear da equação de cinética de adsorção de P (mg kg-1), constantes
k e 1/n dessa equação e tempo (h) necessário para que metade do P adicionado
(CMAP) a cada solo seja adsorvida (t1/2CMAP)
S olo E quação R 2 k 1 /n t½ C MAP (h)
G eogeville log x/m = 1,578 + 0,109 log t 0 ,969*** 0 ,478 0 ,109 1 ,5
G oldsboro log x/m = 0,917 + 0,166 log t 0 ,985*** 0 ,257 0 ,166 54,5
W agram log x/m = 0,716 + 0,202 log t 0 ,988*** 0 ,209 0 ,202 75,2
P ortsm outh log x/m = 1,270 + 0,179 log t 0 ,949*** 0 ,290 0 ,179 21,0
N orfo lk log x/m = 0,285 + 0,181 log t 0 ,976*** 0 ,212 0 ,181 113,0
Característica (1) k (cinética) 1/n (cinética) t½CMAP
FCP 0,942* -0,820ns -0,892*
CMAP - Langm uir (mg g -1) 0,879* -0,726ns -0,979**
"energia de ligação" - Langmuir 0,939* -0,866ns -0,713ns
Constante k - Freundlich 0,955* -0,823ns -0,925*
Argila (% ) 0,988** -0,944* -0,750ns
Constante k - Equação de c inét ica - -0,953* -0,830ns
Constante 1/n - Equação de c inética -0,953* - 0,684ns
Quadro 9. Concentração inicial de P colocada em equilíbrio com amostras dos solos,
correspondente à CMAP, e P adsorvido após diferentes períodos de tempo de
equilíbrio
Fonte: Novais (1977).
(1)
 Alguns tempos de equilíbrio do trabalho original foram omitidos.
P adsorvido após diferentes tempos de equilíbrio(1)
Solo Concentração
inicial 1h 6h 24h 72h 288h 1.152h
mg L-1 ___________________________________________ mg kg-1 __________________________________________
Georgeville 79,3 40,0 46,0 52,3 64,4 71,9 78,2
Goldsboro 32,1 8,7 10,8 14,1 17,9 21,5 25,2
W agram 24,9 5,5 7,4 9,9 13,2 17,0 20,1
Portsmouth 64,3 18,8 25,5 33,9 46,8 54,4 56,1
Norfolk 9,1 2,2 2,5 3,5 4,2 5,2 6,9
aqueles com menor poder de adsorção. É possível estimar as constantes k
do modelo cinético adotado a partir da constante k, de Freundlich (Quadro 11).
Todavia, a constante 1/n, como acontece com a constante n, de Freundlich
(Quadro 7), não é tão relacionada com medidas do FCP.
���"�#
��(
�	���G46�	���������G46��G46�	��������������������
&' R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
����������
Quando se compara o comportamento do fósforo ao do nitrogênio no
sistema solo-planta-atmosfera, alguns contrastes são evidentes. O coeficiente
de difusão (D) de P no solo tem uma grandeza de 10-11 cm2 s-1 (Cap. 9. Difusão),
ao passo que os de NO3
-
 e NH4
+
 apresentam valores da ordem de 10-6 e
10-7 cm2 s-1, respectivamente (Barber, 1974). Como conseqüência, há dois
extremos de mobilidade no solo: o P muito pouco móvel, não lixiviável em
condições normais, ao passo que as formas de N, particularmente a nítrica,
são muito móveis e, por conseguinte, lixiviáveis. Esta é uma primeira
aproximação para compreender a presença de residual para a fertilização
fosfatada e sua “ausência” para a nitrogenada.
Enquanto a perda de N, pela queima da biomassa, de uma pastagem
abandonada da Amazônia foi de 132 kg ha-1, a de P foi apenas de 2 kg ha-1
(McKerrow, 1992). A quantidade de N imobilizada na biomassa de uma
floresta de eucalipto é da ordem de 200 kg ha-1 e a de P é, aproximadamente,
10 vezes menor (Barros et al., 1990). Relações semelhantes ocorrem em
outras espécies. Para compreender esse número, basta verificar que uma
planta em condições adequadas de crescimento deve ter uma concentração
aproximada de 2,0 g kg-1 de P (0,2%) na matéria seca; para N, esse valor é da
ordem de 20,0 g kg-1.
Quando é comparada a presença de N à de P na atmosfera, chega-se ao
extremo de presença de N como elemento dominante e virtual ausência de P.
A pequena participação quantitativa de P no sistema solo-planta-
atmosfera, ao contrário de N, está de alguma maneira, por alguma razão,
ligada a mecanismos restritivos à sua presença em formas menos estáveis,
como P-solução, condição para perdas. E, à medida que o sistema se torna
mais pobre em P, como nos solos tropicais mais intemperizados, essa restrição
torna-se maior. Há uma aparente economia crescente, imposta por uma pobreza
também crescente, fazendo com que as plantas otimizem essa carência
imposta pelo intemperismo, que continua (Cap. 11. Fósforo na Planta).
Boa parte do P adicionado aos solos é retida com uma energia tal que
seu equilíbrio com o P-solução desaparece, deixando, portanto, de ser útil
ao crescimento imediato da planta. Essa forma de P não-lábil deve ser
quantificada, compreendida, e idealmente controlada, para otimizar a
fertilização fosfatada como fator de crescimento de plantas, particularmente
para os solos mais intemperizados (Figura 1).
Capítulo 5 - TRANSFORMAÇÃO DE FÓSFORO LÁBIL EM NÃO-LÁBIL �&(
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
O P-lábil (Q) encontra-se em equilíbrio com o P-solução, ou fator
intensidade (I), como em um sistema de vasos comunicantes, interligados
por uma tubulação com diâmetro variável, representando o também variável
fator capacidade de P (FCP), entre solos. Nesse esquema (Figura 1), Q
supre o P não-lábil (NQ) (sistema passivo), mas não o contrário. A solução
que o esquema sugere para NQ suprir Q é bombear NQ para o
compartimento Q (sistema ativo, com demanda de energia). Algumas
práticas, como a diminuição do potencial redox e a adição, ou acúmulo, de
matéria orgânica ao solo, sugerem demanda de energia para que esse
sistema se torne reversível, pelo menos parcialmente (Sah & Mikkelsen,
1989; Sah et al., 1989a,b).
Este capítulo procura trazer alguma informação sobre a forma de P
não-lábil em solos.
G46��4����	��	G46��G46���	�����: ��
A retenção de fósforo pelo solo, ou adsorção, como denominada, de
maneira genérica, neste trabalho, apresenta como maior vantagem a quase
total ausência de lixiviação de P e, como conseqüência, o acúmulo (residual)
desse elemento ao longo dos cultivos.
Quando se aplica uma fonte solúvel de P num solo, freqüentemente
mais de 90% do aplicado é adsorvido na primeira hora de contato com o
Figura 1. Representação esquemática da interdependência das formas de P não-lábil
(NQ), P-lábil (Q), P-solução (I) e fator capacidade (Q/I) do solo.
 (Q/I)
IQ
NQ
? φ
&) R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
solo (Loganathan & Fernando, 1980; Singh et al., 1983b; Gonçalves et al.,
1985). Essa primeira fase de rápida adsorção é seguida de uma fase bem
lenta, representada pelos modelos exponenciais (Barrow, 1974). Essa
adsorção de P pelo solo apresenta um componenteadicional à simples
formação de P-lábil (Q), que é a formação de P não-lábil (NQ). O NQ é a
quantidade de P fixado(1) no solo que não se encontra em equilíbrio com o
P em solução, pelo menos em curto prazo. Essa falta de equilíbrio inviabiliza
ou dificulta à planta ter acesso ao P dessa forma, uma vez que o P-solução
absorvido pela planta não será reposto pelo NQ, mas, sim, pelo Q.
Aparentemente, entre os mecanismos mais prováveis de formação de P
não-lábil, a partir de uma fonte solúvel aplicada no solo, está a ocorrência
de duas ligações coordenadas com a superfície adsorvente. Essas duas
ligações, ao contrário de uma única, não permitiriam a dessorção do P
(Kafkafi et al., 1967; Parfitt, 1978).
O modelo de formação de P não-lábil é semelhante ao da adsorção de
uma fonte solúvel aplicada no solo: rápido inicialmente (horas ou dias), com
fase lenta (meses) posterior, com a conformação de uma exponencial
assintótica ao eixo da variável tempo. Esse modelo foi utilizado por Barrow
(1974) e, mais recentemente, por Gonçalves et al. (1989). Devine et al. (1968)
verificaram que, um ano após a aplicação de superfosfato simples em quatro
solos, 58% do P aplicado encontrava-se disponível, 38% depois de dois anos
e 20% depois de três anos. Em trabalho semelhante, Williams & Reith (1971)
encontraram de 20 a 28% disponível depois de um ano de contato do P
aplicado no solo, e apenas de 2,7 a 4,2%, depois de 6-8 anos.
Para 160 kg ha-1 de P2O5, aplicados a lanço e incorporados em um
Latossolo Vermelho-Escuro de cerrado, somente depois de dez colheitas
de milho não mais se observou resposta ao P aplicado inicialmente. Durante
essas dez colheitas, 56% do P aplicado foi recuperado (Lobato, 1982). Essa
elevada recuperação de P, no solo utilizado, parece ser, em parte, explicada
pela baixa produtividade obtida ao longo dos cultivos (28%), em relação ao
melhor tratamento, constituído pela aplicação de 1.960 kg ha-1 de P2O5, a
lanço, ou de 1.280 kg ha-1, subdivididos em quatro aplicações. Para o
tratamento de 160 kg ha-1 de P2O5, a décima colheita foi apenas de
350 kg ha-1 de grãos de milho, o que faz com que a recuperação de P tenha
sentido pouco prático. A grandeza da maior dose necessária a uma
produtividade média de 6.164 kg ha-1 de grãos por colheita revela que a
(1)
 O termo “fixação” é adequadamente utilizado com o sentido de “retenção” do fósforo pelo
solo de forma não-reversível ou não-lábil (Van Der Zee et al., 1987; Hsu, 1989).
Capítulo 5 - TRANSFORMAÇÃO DE FÓSFORO LÁBIL EM NÃO-LÁBIL �&-
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
dificuldade de suprir P para as culturas, em níveis mais econômicos, nesses
solos com maior FCP, não está ainda adequadamente solucionada. Para
nossas condições, estudos desse tipo ainda são escassos.
Em trabalho mais recente, Gonçalves et al. (1989) aplicaram, em
amostras de cinco Latossolos de cerrado, doses crescentes de uma fonte
solúvel de P. Incubadas em épocas diferentes (300, 240, 180, 120, 60, 30,
15 e 0 dias), completaram todos os períodos de incubação num mesmo dia
quando os solos foram amostrados, o P-extraível foi avaliado por diferentes
procedimentos e cultivados com sorgo. Apresenta-se o efeito do tempo sobre
a diminuição do P-extraível e sobre o crescimento das plantas, para um dos
solos, o LV-1, com 55% de argila e capacidade máxima de adsorção (CMAP)
de 0,980 mg g-1 de P no solo (Quadro 1). Esse efeito do tempo sobre o P-
extraível foi avaliado pelo ajuste da equação de Barrow (1974):
Ct = Co (Kt/b)-b (Eq.1)
em que Ct é o P recuperado pelos extratores nos diferentes tempos de
incubação, em mg kg-1; C
o
, o P recuperado no tempo zero de incubação, na
mesma unidade; K, a taxa de transformação de P-lábil em não-lábil, em
dia-1; t, o tempo de incubação, em dia; b, uma constante adimensional. O
decréscimo da capacidade de recuperação do P aplicado com o tempo,
pelos extratores, foi obtido pela derivada primeira dessa equação:
∂∂∂∂∂Ct/∂∂∂∂∂t = (Cobk-bt-b-1)/b-b (Eq.2)
Também, como exemplo, são apresentadas as derivadas dessa
equação apenas para o solo LV-1, para os extratores Mehlich-1 e Resina
de Troca Aniônica (RA), para os três tempos iniciais e para o final e para
duas doses de P (Quadro 2). Os maiores decréscimos do P-extraível com o
tempo (∂∂∂∂∂Ct/∂∂∂∂∂t negativa) ocorreram com a maior dose de P aplicada (450,
comparativamente à dose de 150 mg kg-1 de P no solo). Observa-se que a RA,
com 0,04 dia de equilíbrio (1h), extraiu P numa taxa de 128,2 mg kg-1 dia-1,
para a dose de 150 mg kg-1; esse valor caiu para aproximadamente 0,13
com 15 dias e para 0,004 mg kg-1 dia-1 com 300 dias de incubação.
Admitindo ser o P extraído pela RA uma medida adequada do P-lábil, cerca
de 79 a 95% dos 150 mg kg-1 de P aplicados nos diferentes solos estudados
transformaram-se em P não-lábil no final de 300 dias. Verificou-se que o
decréscimo do P-extraível, com o tempo, medido pelos valores de ∂∂∂∂∂Ct/∂∂∂∂∂t,
foi significativamente alterado pela capacidade máxima de adsorção de P
(CMAP) (Quadro 3); com o aumento da CMAP, a conversão de P-lábil em
&* R.F. NOVAIS & T.J. SMYTH
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
não-lábil aumentou (correlação negativa porque os valores da diferencial
foram negativos). Como estudos de cinética de adsorção de P em solos
têm essa primeira fase rápida definida em horas (Reis et al., 1995), sendo
positivamente correlacionada com a CMAP (Gonçalves et al., 1985) e com
a transformação de P-lábil em não-lábil, com uma primeira fase definida
em dias e, igualmente, dependente da CMAP, pode-se pressupor que a
formação de P não-lábil envolva mecanismos adicionais à primeira fase de
formação do P-lábil, como num processo de “envelhecimento”. Não seriam,
assim, mecanismos paralelos, mas em fase. Há, portanto, uma primeira
fase rápida, caracterizada por uma atração eletrostática (física). E, com a
aproximação do P à superfície adsorvente, há troca de ligantes (OH- por H2PO4-,
por exemplo), com a formação de ligações coordenadas simples, como
componente externo da estrutura do oxidróxido (Figura 2). Essa fase, mais
rápida, é seguida de outra, mais lenta. É provável que a formação de uma
ligação adicional à primeira (Parfitt, 1978) seja dependente do tempo
Quadro 1. Fósforo recuperado pelos extratores Mehlich-1 e Resina, e produção de
matéria seca da parte aérea de plantas de sorgo, com diferentes tempos de
incubação(1) de doses de fósforo aplicadas em um dos solos utilizados (LV-1)
Fonte: Gonçalves et al. (1989).
(1) Não são apresentados os resultados correspondentes aos tempos de 60, 120, 180 e 240 dias,
constantes do trabalho original.
Tempo de incubação (dia)
Dose de P
0 15 30 300
mg kg-1 ____________________________________ Mehlich-1 (mg kg-1) ____________________________________
0 0,2 0,4 0,4 0,5
50 2,3 1,4 1,6 1,5
150 12,7 5,0 5,1 4,4
450 81,5 26,5 26,4 14,9
_______________________________________
 Resina (mg kg-1) _______________________________________
0 5,7 5,2 4,2 0,9
50 27,0 5,6 7,5 0,9
150 44,3 21,1 18,6 2,9
450 155,4 54,7 50,1 33,0
__________________________________
 Matéria seca (g/vaso) __________________________________
0 0,67 0,63 0,87 0,64
50 1,56 1,02 0,89 0,48
150 9,10 4,59 4,53 1,99
450 13,44 9,59 11,85 8,36
Capítulo 5 - TRANSFORMAÇÃO DE FÓSFORO LÁBIL EM NÃO-LÁBIL �&+
FÓSFORO EM SOLO E PLANTA EM CONDIÇÕES TROPICAIS
(Figura 2). Essa fase mais lenta de adsorção de P pelo solo é, também,
segundo Barrow (1983, 1985), caracterizada pela penetração (difusão) do
fosfato nas imperfeições dos cristais (difusão em fase sólida, segundo esse
autor) ou entre os microcristais, tornando-se cada vez menor seu equilíbrio
com o P-solução e, por conseguinte, a disponibilidade para as plantas
(Cap. 4. Adsorção de Fósforo no Solo).
A correlação entre o P-extraível do solo em determinado tempo de
equilíbrio (∂∂∂∂∂Ct/∂∂∂∂∂t, Quadro 2) e a CMAP