Dinâmica do cálcio, magnésio e potássio no sistema solo-planta-atmosfera

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CIÊNCIAS DO SOLO E 
FERTILIDADE
Ronei Tiago Stein
Dinâmica do potássio, 
do cálcio e do magnésio
no sistema solo-
-planta-atmosfera
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 Descrever o equilíbrio das bases (relação cálcio-magnésio-potássio
e participação na CTC).
 Definir a série liotrópica e a sua relação com a disponibilidade das bases.
 Explicar a dinâmica das bases no sistema solo-planta-atmosfera.
Introdução
O cálcio (Ca), o magnésio (Mg) e o potássio (K) são macronutrientes 
essenciais para o desenvolvimento de plantas. Eles são conhecidos 
como as bases do solo. O equilíbrio das bases no solo é o que gerencia 
a quantidade e a disponibilidade desses nutrientes, não apenas os teores 
absolutos que aparecem na análise de solo. As fontes disponíveis para 
adição e correção dos teores das bases no solo podem ser fertilizantes, 
bem como corretivos de solo, como o calcário. Os corretivos também 
podem afetar a produtividade, dependendo do equilíbrio das bases 
promovidas pela adição dessas fontes.
O cálcio é fundamental para a formação da parede celular, ativando o 
metabolismo enzimático e a transferência do fosfato à enzima fosfolipase, 
onde será depositado na lamela média, fortalecendo a parede celular. O 
magnésio, por sua vez, atua como otimizador da absorção de luz para 
que a planta faça a transferência de energia para os centros de reação da 
fotossíntese. Ele também se configura como átomo central da molécula 
da clorofila. O potássio é responsável por auxiliar no transporte dos nu-
trientes e no armazenamento de carboidratos. Além disso, ele contribui 
para a absorção do nitrogênio e a síntese de proteínas.
Neste capítulo, você vai conhecer os princípios do equilíbrio de bases 
e as influências na capacidade de troca de cátions (CTC) do solo em 
função do balanço das bases. Além disso, vai aprender sobre a série 
liotrópica e a dinâmica das bases em diferentes sistemas.
Equilíbrio das bases e série liotrópica
Em todo solo, seja ele arenoso ou argiloso, o equilíbrio das bases deve ser 
sempre adequado. Para isso, deve-se levar em conta a cultura a ser instalada. 
Leguminosas, por exemplo, necessitam de quantidades elevadas de bases 
no solo, principalmente de cálcio, por suas funções essenciais para a planta.
Alguns fatores podem dificultar a disponibilidade das bases para as 
plantas. Um deles é a elevada quantidade de H+ e alumínio trocável no 
solo (Al+3), que por sua vez toma o lugar das poucas bases disponíveis 
(Ca+2, Mg+2, K+), se ligando com íons na solução do solo. Assim, causa 
desequilíbrio das bases, pois, ao ficarem livres, elas são perdidas por outros 
processos, como lixiviação, ligação com a matriz coloidal ou imobilização 
por microrganismos.
Para se manterem sempre os níveis necessários e se garantir a disponibili-
dade para a planta absorver os nutrientes, a manutenção da adubação durante o 
plantio deve ser a mais correta possível. A ideia é que o potencial produtivo de 
cada cultura se expresse. Dessa forma, é importante atentar para o equilíbrio 
das bases na CTC do solo. Como você pode observar no Quadro 1, existem 
valores adequados de participação para cada uma das bases na CTC do solo. 
Para garantir a nutrição adequada, é importante seguir, ao menos aproxima-
damente, a representatividade de cada base na CTC.
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Elemento Porcentagem adequada em relação à CTC
Cálcio 60 a 65%
Magnésio 10 a 20%
Potássio 3 a 5%
Hidrogênio 15%
Outros 5%
Quadro 1. Relações da representação das bases na CTC do solo
No solo, os coloides podem apresentar cargas positivas e negativas. Porém, o 
domínio é das cargas negativas oriundas das estruturas dos minerais de argila, 
óxidos de ferro e alumínio e matéria orgânica, que, passando pelo processo 
de substituição isomórfica, bem como pelos de protonação e deprotonação, 
geram cargas negativas ao solo.
É aí que a série liotrópica entra em ação. A série liotrópica é uma escala 
que organiza os cátions por ordem da força de ligação com as cargas negativas 
do solo. A escala é a seguinte: Al+3 > Ca+2 > Mg+2 > NH+4 > K+ > Na+. A escala 
começa com o alumínio, representando o cátion com maior força de ligação 
à matriz coloidal, e finaliza com o sódio, cátion que se liga de maneira mais 
fraca entre os principais cátions do solo. Basicamente são dois os fatores que 
interferem na força de ligação cátion-coloide: número de cargas do cátion e 
tamanho do raio iônico hidratado do cátion.
Na série, prevalece como principal fator o número de cargas do cátion. 
Dessa forma, quanto maior o número de carga, mais fortemente o cátion estará 
retido no coloide. No entanto, alguns cátions apresentam cargas equivalentes. 
É o caso do cálcio e do magnésio, por exemplo. Nesse caso, é necessário 
usar o segundo critério, o raio iônico hidratado. Todos os cátions da série 
liotrópica não se ligam diretamente aos coloides. Os cátions ficam envolvi-
dos por moléculas de água e se ligam aos coloides via ligação eletrostática. 
Cada cátion, após hidratado, apresenta um raio iônico hidratado de tamanho 
diferente. Quanto menor o raio hidratado (Quadro 2), menor a energia de 
ligação do cátion, o que o deixa mais livre para ir para a solução em vez de 
ser adsorvido ao coloide.
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Dessa forma, você pode observar que o sódio (Na) é o elemento que apre-
senta menor energia de ligação entre os cátions do solo. É por essa fraca energia 
de ligação que o sódio apresenta altas concentrações nos mares e oceanos. 
Ele foi removido do solo e carregado para as águas marinhas por não ficar 
retido fortemente nos coloides. Em contrapartida, o alumínio é o que apresenta 
maior energia de ligação. É por isso que em solos bastantes intemperizados as 
concentrações de alumínio são elevadas, pois a maioria das bases foi removida 
do solo e o Al resistiu a esse processo.
Cátion Valência Raio iônico hidratado (Ǻ)
Na+ Monovalente 1,96
K+ Monovalente 2,66
NH+4 Monovalente 2,86
Mg+2 Bivalente 1,56
Ca+2 Bivalente 2,12
Quadro 2. Tamanhos dos raios iônicos hidratados.
Mas qual é a importância de conhecer a série liotrópica no caso da ferti-
lidade do solo? Acontece que as plantas absorvem os nutrientes da solução 
do solo. Além disso, a solução do solo está em equilíbrio com as condições 
da fase sólida do solo. Caso a fase sólida não apresente um equilíbrio, a 
solução também não apresentará. Daí a importância de saber que os cátions 
básicos do solo interagem com maior ou menor energia com a fase sólida. 
Dessa forma, você pode entender que o cálcio se liga mais fortemente do que 
o magnésio e que, consequentemente, o magnésio se liga mais fortemente 
do que o potássio.
Nesse sentido, fica evidente que é preciso ter no solo maior quantidade 
de cálcio, seguido por magnésio e, por fim, potássio. A consequência disso 
é que a solução apresentará as três bases à disposição para serem absorvidas 
pelas plantas. Existem diversas relações para cada tipo de região e de solo. A 
mais tradicional é a relação 9:3:1, ou seja, o equilíbrio adequado será de nove 
partes de cálcio para três de magnésio e uma de potássio.
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A variação na relação entre Ca e Mg em corretivos da acidez do solo é uma 
das principais formas de modificar e aumentar a disponibilidade de nutrientes 
para as plantas. Por outro lado, o uso de corretivos da acidez com teores de 
magnésio muito baixos pode restringir efeitos benéficos esperados com a 
correção da acidez, por provocar desbalanço nutricional na planta (ROSOLEM; 
MACHADO; BRINHOLI, 1984). Por isso, a escolha do corretivo deve ser feita 
não só pelo seu poder de neutralização da acidez dos solos, mas considerando 
também a proporção dos cátions acompanhadores.
A inter-relação entre os nutrientes cálcio e magnésio na nutrição vegetalestá relacionada às propriedades químicas próximas dos dois elementos, 
como raio iônico, valência, grau de hidratação e mobilidade. Isso faz com 
que haja competição pelos sítios de adsorção no solo e na absorção pelas 
raízes. Como consequência, a presença de um elemento pode prejudicar os 
processos de adsorção e absorção do outro, fato ocorrente para os íons Ca+2 e 
Mg+2 (ORLANDO FILHO et al., 1996).
O desbalanço entre Ca+2, Mg+2 e K+ no solo devido às elevadas aplicações de 
gesso deve-se às relações de tamanho (raio iônico) e densidade de cargas (relação 
carga/raio) de cada espécie iônica. Quanto maior for a densidade de carga, maior 
será a intensidade da ligação iônica do cátion com íons de cargas opostas, como 
OH– e SO4
–2. Dessa maneira, o uso excessivo de gesso agrícola sem a consideração 
do balanço de cargas das partículas do solo, o equilíbrio iônico e a CTC podem 
acabar resultando em expressiva lixiviação ao longo do perfil do solo.
Os íons presentes na solução do solo são transportados às raízes das plantas 
por fluxo de massa ou por fluxo de massa e difusão. O fluxo de massa está 
associado ao gradiente de potencial total que regula o movimento da água 
no sistema solo-planta-atmosfera. Assim, a concentração do íon na solução 
do solo e a taxa de transpiração do vegetal determinam a quantidade de íons 
transportada por meio desse mecanismo (BARBER, 1974).
No vídeo disponível no link a seguir, você pode conhecer melhor os conceitos de CTC, 
V%, pH, disponibilidade de nutrientes, acidez e calagem.
https://goo.gl/FNMDLv
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Dinâmica do potássio no sistema solo-
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O potássio é um elemento essencial para o crescimento das plantas. Ele é um 
dos três elementos consumidos em maior quantidade pela grande maioria das 
culturas. É encontrado na solução do solo como K+. O K total do solo se dá pela 
soma das formas nas quais o elemento é encontrado no solo. São elas: K+ na 
solução do solo, K adsorvido nas cargas negativas do solo, K nas entrecamadas 
de argilominerais 2:1 e K na estrutura dos minerais.
As plantas absorvem o potássio da solução do solo, cuja concentração é 
mantida pelo equilíbrio com o potássio retido nos sítios de troca (trocável). 
Entretanto, quando a concentração de K na solução atinge valores muito 
baixos, pode haver difusão de parte do potássio contido nas estruturas dos 
argilominerais e dissolução dos minerais primários que contêm K, indicando 
que as formas de K não trocáveis são potencialmente disponíveis para as 
plantas NUNES, 2016).
Além do K no solo, o elemento é encontrado nos fertilizantes, ou seja, 
cloreto de potássio (KCl), sulfato de potássio (K2SO4), sulfato de potássio 
e magnésio (K–Mg), nitrato de potássio (KNO3) e salitre potássico (KNO3 
e NaNO3). Todo esse K inserido no solo por meio de fertilizantes é encon-
trado como K solução, que pode ser absorvido pela planta, ser pedido via 
lixiviação ou ficar adsorvido à CTC. O potássio adsorvido, ou seja, ligado 
à CTC, pode novamente retornar para a solução, ficando disponível para a 
absorção. Além da entrada do elemento no solo por meio de fertilizantes, 
ocorre também a entrada via intemperismo de minerais que possuem o K 
em sua estrutura cristalina. Na Figura 1, a seguir, você pode ver o ciclo do 
potássio no sistema.
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 Figura 1. Dinâmica do potássio no sistema.
Para mensurar a quantidade de K no solo, são utilizados diversos métodos, 
de acordo com a forma como o elemento é encontrado. Para determinar o K 
solução e o K trocável, as metodologias utilizadas são Mehlich 1 e resina. No 
caso do K não trocável, as metodologias utilizadas são o uso de ácido nítrico 
e tetrafenil borato de sódio. Por último, na forma de K estrutural, usa-se o 
método de digestão com HF.
Nos solos brasileiros, o K apresenta elevada mobilidade, apesar de ficar 
retido pelos coloides do solo por meio da CTC. Isso ocorre pois os solos 
altamente intemperizados brasileiros apresentam baixa CTC. Em solos argi-
losos, o potássio permanece retido mais fortemente na CTC. Dessa forma, a 
lixiviação ocorre com maior intensidade nos solos de textura média a arenosa, 
7Dinâmica do cálcio, do magnésio e do potássio no sistema solo-planta-atmosfera
que geralmente possuem menor CTC. Na planta, o potássio também é móvel, 
tanto na célula individual quanto nos tecidos. O elemento contribui em várias 
atividades bioquímicas e é ativador de enzimas. Ele também atua como re-
gulador da pressão osmótica (entrada e saída de água da célula) e na abertura 
e no fechamento dos estômatos. O potássio é importante na fotossíntese, na 
formação de frutos, na resistência ao frio e às doenças.
Assim, a deficiência do nutriente pode ocasionar acamamento de plantas. 
Quando os níveis de N estão altos e os de K estão baixos, palha e caule ficam 
fracos. Também há clorose das folhas mais velhas, seguida de necrose nas 
margens das folhas, inicialmente nas mais velhas. A deficiência do nutriente 
(Figura 2) também atrasa a floração, ocasionando a diminuição no tama-
nho dos frutos, com redução significativa da área verde foliar, afetando a 
fotossíntese.
Figura 2. Deficiência de potássio em soja.
Fonte: Stefanello (2018).
Acesse o link a seguir para aprender mais sobre a importância do potássio na nutrição 
de plantas.
https://goo.gl/CmCiy5
Dinâmica do cálcio, do magnésio e do potássio no sistema solo-planta-atmosfera8
Dinâmica do cálcio no sistema solo-planta-
atmosfera
O cálcio é classifi cado entre os macronutrientes porque é exigido em maiores 
quantidades pela planta. Ele é absorvido pela planta na forma de Ca+2. A 
maior concentração do nutriente está nas paredes celulares da planta, uma 
vez que sua principal função é a formação dessa estrutura. Mas ele também 
tem baixa concentração no citoplasma. O cálcio na forma de Ca+2 é adsorvido 
nos coloides do solo, ou seja, na CTC. Nesse sentido, para ser absorvido pela 
planta, é necessário que o elemento saia da fase sólida (CTC) para que fi que 
na solução do solo, processo conhecido como dessorção. Na Figura 3, a seguir, 
você pode verifi car o ciclo completo do nutriente no sistema.
Figura 3. Ciclo do cálcio no sistema.
9Dinâmica do cálcio, do magnésio e do potássio no sistema solo-planta-atmosfera
As principais fontes de cálcio são o calcário e o gesso. Contudo, também 
existem outros fertilizantes com o elemento na sua composição. São eles: 
superfosfato simples, superfosfato triplo, termofosfato, nitrato de cálcio, 
cinzas, calcário calcinado, cal virgem, cal hidratada, escória de siderurgia 
e CaCl.
Na planta, o cálcio participa das funções enzimáticas em processos de 
transferência do fosfato, como no caso da enzima fosfolipase. Ele também é 
constituinte de pectatos, que são depositados na lamela média, dando resistência 
a paredes celulares. Além disso, é ativador de enzimas como alfa-amilases 
e nucleases. O elemento, além de suas funções como nutriente, tem efeitos 
importantes indiretos. Por exemplo: promove a redução da acidez do solo, 
melhora o crescimento das raízes, aumenta a atividade microbiana e a dispo-
nibilidade de molibdênio (Mo) e de outros nutrientes.
A deficiência nutricional de cálcio ocasiona a morte da gema apical e pro-
voca clorose e necrose internerval nas folhas mais novas. Na soja, é registrada 
a deficiência por meio das vagens sem granação adequada. No milho, as folhas 
ficam enroladas. Sintomas de deficiência de Ca+2 são mais pronunciados nos 
tecidos jovens, já que o seu transporte praticamente inexiste no floema. O 
cálcio é considerado um elemento de baixa mobilidade na planta.
Dinâmica do magnésio no sistema solo-planta-
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O magnésio é classifi cado como macronutriente secundário pela quantidade 
exigida pela planta, sendo essencial para o seu desenvolvimento. O elemento 
é encontrado em mais de 60 minerais. Os mais importantes são: dolomita,calcita, apatita e biotita.
O nutriente é absorvido pela planta na forma de Mg+2. Suas formas ou frações 
estão na solução do solo como magnésio trocável e magnésio não trocável, 
adsorvidos à CTC do solo. A fração que está na solução do solo está pronta para 
ser absorvida pela planta. Outra forma prontamente disponível é o magnésio 
trocável, porém ele está adsorvido nos sítios de troca catiônica das partículas 
coloidais de argilominerais e da matéria orgânica. No caso do magnésio não 
trocável, essa forma se apresenta como inerte, ou seja, “aprisionada” à estrutura 
cristalina dos minerais que compõem o solo. Na Figura 4, a seguir, você pode 
ver o ciclo completo do elemento no sistema.
Dinâmica do cálcio, do magnésio e do potássio no sistema solo-planta-atmosfera10
Figura 4. Ciclo do magnésio no sistema.
O elemento só fica disponível para as plantas quando na solução do solo 
ou como magnésio trocável, quando está fracamente ligado à CTC. Existe 
um equilíbrio dinâmico entre Mg solução e Mg trocável, o que garante um 
constante restabelecimento da solução do solo pelas partículas de argila e de 
matéria orgânica.
Os calcários magnesianos são a principal fonte de magnésio para as plantas. 
Outras formas de acréscimo de magnésio no solo são os fertilizantes. É o 
caso de: sulfato de magnésio, K-Mag, termofosfatos, hidróxido de magnésio, 
fosmag, magnesita e silicato de magnésio.
11Dinâmica do cálcio, do magnésio e do potássio no sistema solo-planta-atmosfera
O magnésio entra no solo por meio de fertilizantes orgânicos e minerais. 
Sua entrada na solução do solo se dá por meio do magnésio trocável — os 
resíduos de colheita que estão em forma de matéria orgânica vão para a so-
lução gradativamente — e do que está na forma não trocável — os minerais 
primários e secundários sofrem todo um processo no solo e então ficam na 
forma adequada para serem absorvidos pelas plantas. As formas de saída do 
nutriente do solo são por meio de colheita, erosão e lixiviação.
Como o elemento tem bastante mobilidade na planta, sua deficiência provoca 
o aparecimento dos sintomas em folhas mais velhas. Esses sintomas incluem 
clorose entre nervuras, que se unem e evoluem, dando uma coloração mais 
escura, chegando ao marrom, enquanto as nervuras permanecem verdes.
Leia o artigo de Munoz Hernandez e Silveira (1998) “Efeitos da saturação por bases, 
relações ca:mg no solo e níveis de fósforo sobre a produção de material seco e nutrição 
mineral do milho (Zea mays L.)”, disponível no link a seguir.
https://goo.gl/QznzHe
BARBER, S. A. Influence of the plant root on ion movement in soil. In: CARSON, E. W. (Ed.). 
The plant root and its environment. Charlottesville: University of Virginia, 1974. p. 525-564.
ORLANDO FILHO, J. O. et al. Relações K, Ca e Mg de solo areia quartzosa e produtividade 
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NUNES, J. L. S. Potássio. 2016. Disponível em: <https://www.agrolink.com.br/fertilizantes/
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ROSOLEM, C. A.; MACHADO, J. R.; BRINHOLI, O. Efeito das relações Ca/Mg, Ca/K e Mg/K 
do solo na produção de sorgo sacarino. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 19, 
n. 12, p. 1443-1448, 1984.
STEFANELLO, M. Acerte na adubação de potássio em cobertura na soja!. 2018. Disponível 
em: <https://phytusclub.com/materiais-didaticos/acerte-na-adubacao-de-potassio-
-em-cobertura-na-soja/>. Acesso em: 28 jan. 2019.
Dinâmica do cálcio, do magnésio e do potássio no sistema solo-planta-atmosfera12
Leituras recomendadas
MALAVOLTA, E. Calagem. In: MALAVONTA, E. Nutrição mineral e adubação do cafeeiro: 
colheitas econômicas máximas. São Paulo: Agronômica Ceres, 1993. p. 46-59.
MATIELLO, J. B. et al. Cultura de café no Brasil: manual de recomendações. 7. ed. Varginha: 
Fundação Procafé, 2015.
MEDEIROS, J. C. et al. Relação cálcio: magnésio do corretivo da acidez do solo na nu-
trição e no desenvolvimento inicial de plantas de milho em um cambissolo húmico 
álico. Semina: Ciências Agrárias, v. 29, n. 4, p. 799-806, oct./dic. 2008. Disponível em: 
<http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=445744090008>. Acesso em: 30 jan. 2019.
MUNOZ HERNANDEZ, R. J.; SILVEIRA, R. I. Efeitos da saturação por bases, relações CA:MG 
no solo e níveis de fósforo sobre a produção de material seco e nutrição mineral do 
milho (Zea mays L.). Scientia Agrícola, Piracicaba, v. 55, n. 1, jan./abr. 1998. Disponível em: 
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-90161998000100014>. 
Acesso em: 30 jan. 2019.
NUNES, J. L. S. Cálcio. 2016. Disponível em: <https://www.agrolink.com.br/fertilizantes/
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