Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Revisão Adubos e Adubação FERTILIDADE DO SOLO E CTC 2021 FERTILIDADE DO SOLO Unidade I Introdução a Fertilidade do Solo Unidade II Fatores que Afetam o Desenvolvimento das Plantas Unidade III A Fração Coloidal do Solo Autores Dr. Marcos André Piedade Gama (Prof. Fertilidade do Solo, UFRA – ICA Belém) Dr. Gilson Sergio Bastos de Matos (Prof. Fertilidade do Solo, UFRA – ICA Belém) Organizadores Gabriel Pinheiro Silva (UFRA - Belém) Antônio Anízio Leal Macedo Neto (Eng. Agrônomo, Mestre em Agronomia) Sumário 1.1. FERTILIDADE DO SOLO, PRODUTIVIDADE, EFICIÊNCIA DE CALAGEM E ADUBAÇÃO ................................................................................................................ 4 2. LEIS OU PRINCÍPIOS GERAIS DA ADUBAÇÃO ................................... 5 2.1. FORMAS DOS ELEMENTOS NO SOLO ...................................................... 8 3. INTRODUÇÃO ............................................................................................. 8 4. FATORES DO SOLO ................................................................................... 9 4.1. NATUREZA FÍSICA ...................................................................................... 9 4.2. NATUREZA QUÍMICA ............................................................................... 11 4.3. NATUREZA BIOLÓGICA: .......................................................................... 12 5. INTRODUÇÃO ........................................................................................... 13 6. SUBSTÂNCIAS TROCADORAS DE ÍONS .............................................. 16 6.1. ARGILAS ..................................................................................................... 16 6.2. ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS DE FE E AL ...................................................... 17 6.3. MATÉRIA ORGÂNICA ............................................................................... 17 7. CARGAS DO SOLO ................................................................................... 18 7.1. CARGAS NEGATIVAS ............................................................................... 18 7.2. CARGAS POSITIVAS.................................................................................. 20 7.3. RETENÇÃO E TROCA IÔNICA.................................................................. 20 7.4. CAPACIDADE DE TROCA CATIÔNICA (CTC) ........................................ 21 7.5. COMPONENTES DA CTC DO SOLO ......................................................... 24 7.6. DUPLA CAMADA DIFUSA ........................................................................ 25 7.7. PONTO DE CARGA ZERO ......................................................................... 25 7.8. FATORES QUE AFETAM A CTC DO SOLO ............................................. 26 4 1.1. FERTILIDADE DO SOLO, PRODUTIVIDADE, EFICIÊNCIA DE CALAGEM E ADUBAÇÃO A baixa fertilidade dos solos brasileiros está quase sempre relacionada a acidez do solo e toxidez por Al elevadas, além de alta capacidade de retenção de P, dependendo do tipo de solos predominante e da sua localização na região tropical. A tabela 1, obtido a partir de Scheid e Guilherme (2007) demonstra os diversos aspectos ligados à baixa fertilidade dos solos no mundo, com destaque para acidez elevada, e as baixas reservas de K. Tabela 1 - Áreas agrícolas (valores relativos) afetadas por adversidades em diferentes regiões agroclimáticas do mundo. Região agroclimática Característica Trópico árido e semiárido Trópico subúmido e úmido Subtrópico árido e semiárido Subtrópico subúmido e úmido Temperad o árido e semiárido Temperado subúmido e úmido Borea l Total % Percentual da área total 14,4 23,5 9,4 13,8 20,1 18,0 0,8 100,0 Livre de adversidades 8,4 5,5 24,1 14,6 25,5 23,1 31,6 16,2 Drenagem pobre 7,9 13,1 5,6 14,7 13,1 24,3 33,9 14,0 Baixa CTC 11,8 8,9 3,2 0,2 0,1 0,6 0,0 4,2 Toxidez de Al 7,2 41,5 1,1 25,3 1,1 14,3 13,9 17,2 Acidez 29,6 25,5 13,6 25,2 9,6 39,5 38,4 24,6 Alta capacidade de fixação de P 1,2 13,0 0,0 14,3 0,0 0,3 0,0 5,2 Aspecto vértico 16,5 2,9 4,3 5,3 0,1 0,5 0,0 4,3 Baixa reserva de K 11,9 52,0 1,3 25,6 0,1 5,7 0,0 18,6 Alcalino 4,1 1,0 25,3 3,8 23,9 6,7 0,0 9,5 Salinidade 2,6 0,6 11,8 0,9 5,5 0,9 0,0 3,0 Aspecto nátrico 3,9 0,9 7,6 3,3 14,9 1,3 0,0 5,1 Raso ou pedregoso 13,3 7,1 15,6 14,3 9,8 5,1 9,2 10,0 Baixa capacidade de retenção de umidade 20,8 12,8 13,9 4,5 5,0 13,4 13,4 11,3 Fonte: Adaptado de Scheid e Guilherme (2007) A boa produtividade depende também boa fertilidade do solo, no entanto, algumas condições desfavoráveis ocorrem no Brasil, sendo a acidez excessiva a mais comum (Raij, 1981). Diante disso, medidas para a correção desse problema são postas em prática, como a calagem, que tem a função de neutralizar a acidez do solo. Essa pratica é importante devido ao fato dos atributos químicos do solo, estarem diretamente ligados à fertilidade do solo, consequentemente ao desempenho produtivo das culturas, como pode ser observado no trabalho de calagem para plantio de milho na Amazônia (Figura 6) obtido por Cravo et al. (2012). 5 Figura 1 - Produtividade (kg ha-1) de grãos de milho obtida em 2007 e 2008 em função de doses de calcário, em um Latossolo Amarelo textura média de Tracuateua (PA). Fonte: Adaptado de Cravo, Smyth e Brasil, 2012. No Brasil, as condições da fertilidade do solo nos estados brasileiros é geralmente baixa (Figura 7), decorrente principalmente de excesso de acidez e alumínio trocável. Figura 2 - Condições da Fertilidade dos solos brasileiros. Fonte: Embrapa, 1980. 2. LEIS OU PRINCÍPIOS GERAIS DA ADUBAÇÃO A adubação tem como objetivo fornecer ou melhorar os teores de nutrientes do solo, para que estes sejam disponíveis e adequados ao desenvolvimento vegetal. 0 1000 2000 3000 4000 5000 0 1 2 3 4P ro d u ti vi d ad e d e gr ão s (k g h a -1 ) Calcário (Mg ha-1) 2007 2008 6 As práticas de adubação são decorrentes ou seguem algumas leis ou princípios fundamentais, que na verdade servem mais como norteadoras de ações, como: lei da restituição, lei do mínimo, lei dos incrementos decrescentes, curva de resposta, porcentagem relativa. Lei da Restituição Pela lei da restituição, enunciada por Voisin (1993), todos os nutrientes exportados pela exploração vegetal que não retornam ao solo e aqueles perdidos no solo devem ser repostos pela prática da adubação. Do ponto de vista prático significa que a não reposição dos nutrientes proporciona a exaustão do solo com consequente diminuição dos rendimentos dos plantios. Na região Amazônica, por exemplo, vários produtores não praticam a reposição dos nutrientes exportados, o que diminui a fertilidade do solo ao longo do tempo. Lei do Mínimo A lei do mínimo ou lei de Liebig foi enunciada em 1843 por Justus von Liebig, e considera que todo crescimento vegetal será afetado pelo nutriente que ocorre em menores proporções. Essa lei, no entanto, tem aplicação limitada quantos vários nutrientes estão deficientes (figura 8). Figura 3 - Representação esquemática da lei do mínimo (Liebig). Fonte: Adaptado de Gilmar R. Nachtigall (2014) Lei dos Incrementos Decrescentes – derivação da lei do mínimo O aumento crescente de doses de nutrientes no solo pobre em nutrição faz com que a produtividade aumente rapidamente no início, e com o posterior aumento dessas doses os ganhos de produtividades são reduzidos (figura 9). Chegando à um limite de aumento da produtividade. Essa lei é importante pelas questões econômicas da prática de adubação. 7 Figura 4 - Curva de resposta de algodão a nitrogênio. Fonte: Adaptado de Silva (1971) Lei da Interação – Derivação da lei do mínimo Essa lei considera o aspecto qualitativo da lei domínimo, pois ela diz que cada fator de produção é mais eficaz quando os outros fatores estão mais perto do seu estado ótimo. Ou seja, essa lei indica que é errôneo estudar fatores de produção de forma isolada, pois cada fator pode influenciar positivamente ou negativamente nos resultados, pois eles se interagem. Como exemplificação dessa lei, temos as interações entre os nutrientes, as quais podem ser sinérgicas ou antagônicas. Sinérgico: Um nutriente pode ser afetado positivamente pela disponibilidade de outro fator. Exemplo: N x P; N x K; P x Ca; P x S; P; P x H2O do solo Antagônico: Um nutriente pode ser afetado negativamente pela disponibilidade de outro fator. Exemplo: Al x P; Al x Ca; P x Zn; P x Fe; S x Mo; Ca x B Lei do Máximo Raij (2011) define a lei do máximo como “curva de resposta”, onde se percebe um forte aumento de produção com o incremento de um nutriente em um solo com deficiência, que atinge o máximo de produção com a quantidade suficiente, e tem-se a redução de produção com doses excessivas do nutriente. André Voisin (1973) enunciou a lei do máximo, da seguinte forma: - O excesso de um nutriente no solo reduz a eficácia de outros e, por conseguinte, pode diminuir o rendimento das colheitas. 0 100 200 300 400 500 0 10 20 30 40 50 60A u m en to d e p ro d u çã o ( kg /h a) Nitrogênio Aplicado (kg/ha) + 67 + 47 + 31 + 22 + 98 +147 8 Figura 5 - Representação gráfica da lei do máximo, onde o decréscimo de produção ocorre com o excesso de nutrientes. Fonte: Raij (1981) 2.1. FORMAS DOS ELEMENTOS NO SOLO Reconhecer as formas em que os nutrientes ocorrem no solo, que são absorvidas e que estão presentes nos fertilizantes é importante principalmente nas práticas de interpretação dos resultados da análise de solo, recomendação de adubação e aquisição dos fertilizantes. Para isso, na tabela 2 estão apresentadas as principais formas em que nutrientes são absorvidos pelas plantas e que estão presentes nos fertilizantes. Tabela 2 - Principais formas dos elementos absorvidos pelas plantas e presente nos fertilizantes. Elemento Forma absorvida pela planta Principais formas presentes nos fertilizantes N NO-3 / NH+4 N / NO-3 / NH+4 P H2PO-4 / HPO-4 P2O5 K K+ K2O Ca Ca2+ Ca / CaO Mg Mg2+ Mg / MgO S SO42- S B H3BO3 / (B(OH)4-) B Cl Cl- Cl Fe Fe2+ / Fe3+ / Fe-quelato Fe Fonte: Dechen e Nachtigall, 2007. Unidade II – Fatores que afetam o desenvolvimento de plantas 3. INTRODUÇÃO Além da fertilidade, são diversos os fatores relacionados ao solo, planta, manejo e clima que afetam positivamente ou negativamente o desempenho vegetal. Alguns desses podem ser controlados, como é o caso dos fatores de manejo, porém, outros são incontroláveis, como é o caso dos climáticos (Meurer, 2007). 9 Ao longo do tempo vários trabalhos têm demonstrado que esses fatores contribuem ou limitam a produção e produtividade das culturas. Meurer (2007), a, relacionou os principais deles (Tabela 3). Tabela 3 - Fatores que influenciam o crescimento e desenvolvimento das plantas e seu potencial produtivo. Fatores climáticos Fatores de Solo Fatores de planta Precipitação pluvial Material de origem Espécies, cultivares - quantidade Estutura Fatores genéticos - distribuição Textura Qualidade da semente Temperatura do ar Profundidade Nutrição Umidade Relativa Declividade e topografia Eficiência da absorção Luz Temperatura Disponibilidade de água - quantidade Reação (pH) Evapotranspiração - intensidade Matéria orgânica Moléstias - duração Atividade de microrganismos - insetos Altitude/latitude Capacidade de troca de cátions - bactérias Ventos Saturação por bases - fungos - velocidade Sistemas de plantio - vírus - distribuição Sistemas de manejo Plantas invasoras Fonte: Adaptado de Tisdale et al (1993) In: Meurer (2007) Para quem trabalha com avaliação da fertilidade do solo, além de recomendações de corretivos e fertilizantes, é sempre importante considerar a diversidade de fatores que envolvem o desempenho das plantas, o que evita erros de interpretações e análises. Alguns desses fatores serão abordados a seguir, com foco principal nos relacionados ao solo. 4. FATORES DO SOLO Os fatores de solo que influenciam no desempenho vegetal são classificados quanto à sua natureza em físicos, químicos e biológicos (Meurer, 2007). 4.1. NATUREZA FÍSICA Estrutura e textura do solo se destacam como atributos físicos, e possuem estreita relação com atributos como densidade, espaço poroso, umidade, taxa de infiltração de água e erodibilidade, que podem inibir ou favorecer o crescimento vegetal, principalmente no que diz respeito ao crescimento radicular em solos mais compactados (Tabela 4). Tabela 4 - Comparação entre o comprimento de raízes de seis espécies de plantas crescendo em vasos com Latossolo, submetidos a quatro níveis de compactação. 10 Nível de compactação Comprimento das raízes na camada compactada Cevada Colza Tremoço Trigo Soja kg cm-2 m 0 308,7 a 439,4 a 78,2 a 228,0 a 84,6 a 6 215,4 a 332,8 b 56,5 b 218,6 a 73,7 ab 11 134,0 c 136,5 c 45,4 b 91,8 b 41,6 bc 18 50,7 d 75,9 d 25,0 c 43,6 b 8,8 c Fonte: Adaptado de Cintra (1980) In: Meurer. (2007) OBSERVAÇÃO Na tabela acima vemos que quanto maior a compactação do solo, que pode ser ocasionada pelo excesso de tráfego de máquinas, menor é o crescimento das raízes das plantas (nível de compressão 18 kg cm-2). Outro ponto importante é em relação à umidade do solo, pois esta relacionada diretamente com práticas de manejo da irrigação e das previsões pluviométricas, e que, portanto, definem a seleção das culturas mais adaptadas à cada região (Figura 11 e 12). 11 Figura 6 - Efeito dos tratamentos de lâmina de irrigação sobre o diâmetro do caule do cafeeiro (Coffea arabica L.) Acaiá MG-1474 Fonte: Alves, et al. (2000) Figura 7 - Efeito dos tratamentos de lâmina de irrigação sobre o diâmetro da copa do cafeeiro (Coffea arabica L.) Acaiá MG-1474. Fonte: Alves, et al. (2000) 4.2. NATUREZA QUÍMICA Os fatores de natureza química são a composição mineralógica, disponibilidade de nutrientes, presença de elementos tóxicos e metais pesados, teor de matéria orgânica, reações de sorção, precipitação, redução e oxidação, e salinidade (Meurer, 2007). 40 42 44 46 0 20 40 60 80 100 D iâ m et ro d o C a u le ( m m ) Lâmina de Irrigação (%ECA) 150 160 170 180 190 0 20 40 60 80 100 D iâ m et ro d a C o p a ( m m ) Lâmina de Irrigação (%ECA) 12 A composição mineralógica está intimamente relacionada com o material de origem dos solos, que contribuem na definição dos tipos de solos, minerais predominantes e elementos disponíveis às plantas, ou seja, influenciam a alta/baixa fertilidade natural. Outro importante aspecto advindo da composição mineralógica é a ocorrência de cargas positivas e negativas do solo, que a partir dos argilominerais predominantes, conferem ao solo uma maior capacidade de atração de cátions e ânions para sua superfície, promovendo assim maior ou menor disponibilidade de nutrientes às plantas. Os solos brasileiros de um modo geral são ricos em óxidos de Fe e Al, associados aos minerais de argila, o que prejudica a disponibilidade de nutrientes no solo, pois, esses óxidos também produzem cargas e acabam complexando os nutrientes, atrapalhando assim a absorção pelas plantas. A matéria orgânica do solo, tem fundamental importância na influência sobre o desempenho das plantas, pois confere diversas funções benéficas ao solo, além de ser fonte de nutrientes como nitrogênio, enxofre e boro (Raij, 2011), bem como contribuindo no aumento da capacidade de troca de cátions (CTC) do solo (Tabela 5), o que é importante em solos da região tropical. Tabela 5 - Capacidade de troca de cátions (CTC) total da matéria orgânicae fração da CTC devida à matéria orgânica de amostras superficiais de alguns Argissolos e Latossolos do estado de São Paulo. Solo Teor no solo CTC Argila MO Total MO Devido a MO g kg-1 cmolc kg-1 % Argissolo 50 7,8 3,2 2,2 69 Argissolo 60 6 3,3 2,1 64 Argissolo 120 25,2 10 8,2 82 Argissolo 190 24 7,4 6 81 Argissolo 130 14 3,7 2,7 73 Latossolo 640 45,1 24,4 15 61 Latossolo 560 44,6 35,8 32,2 90 Latossolo 590 45,1 28,9 16,1 56 Latossolo 240 12,1 3,9 2,9 74 Fonte: Adaptado de Raij (1969) In: Novais et al. (2007) 4.3. NATUREZA BIOLÓGICA: Os fatores de natureza biológica sobre o crescimento vegetal, está intimamente relacionado com a atividade dos microrganismos do solo (Meurer, 2007) e com os compostos orgânicos presentes no solo. A interação entre microrganismos e plantas, por exemplo, são benéficas em casos como das bactérias do gênero Bradyrhizobium em simbiose com as plantas leguminosas, facilitando a 13 fixação de N2 atmosférico (Rufini et al. 2014). Ou ainda com fungos micorrízicos que podem contribuir na solubilidade de fontes fosfatadas pouco solúveis. Abaixo vemos a resposta de batata ao uso de microrganismos promotores de crescimento de plantas (MPCPs) (Figura 13), como fator importante que aliado, por exemplo, a “remineralização do solo”, pode favorecer a produtividade dos vegetais. Figura 8 - Representação da qualidade da batata e crescimento do sistema radicular em planta controle - sem inoculação de (MPCPs) e com diferentes tipos de bactérias (MPCP). Fonte: NAQQASH, et al. (2016) Unidade III – Fração coloidal do solo 5. INTRODUÇÃO O solo como organismo vivo é parte ou meio de incontáveis reações e interações, que ocorrem em minúsculas partículas, os chamados coloides do solo, que podem ser inorgânicos (minerais de argila) e orgânicos (húmus). Nessas partículas ocorrem as reações químicas, físico- químicas e microbiológicas importantes aos estudos de solos e que conferem maior área superficial reativa (Brady e Weil, 2009). Composição do Solo: Um solo em condições físicas ótimas pode dividida em três fases: 50 % de espaço poroso, ocupados por partes iguais de ar e de água, 45-48 % de sólidos minerais e 2-5 % de matéria orgânica (Novais e Mello, 2007), conforme Figura 14. 14 Figura 9 - Composição volumétrica média de um solo com boa estrutura. Fonte: Adaptado de Novais e Mello, 2007 Fase Sólida e Sistema Coloidal A fase sólida do solo é constituída por agregados, que são formados de partículas unitárias, cimentadas entre si por matéria orgânica MO, óxidos de Fe e Al, sílica etc. As partículas são classificadas em diferentes frações granulométricas, conforme figura 15 abaixo. Figura 10 - Frações granulométricas importantes da fase sólida do solo. Fonte: Lepsch (2010) Em termos práticos conhecer as frações predominantes da fase sólida do solo é importante na definição da textura do solo. E com isso é possível determinar se um solo é argiloso, arenoso, ou mesmo de textura média, que por consequência afetam, entre outras coisas, a disponibilidade de nutrientes, as reações que ocorrem no solo, a época e forma de aplicação de fertilizantes. Um sistema coloidal é uma associação heterogênea com no mínimo duas fases diferentes, constituída por uma fase com material finamente subdividido, denominado fase dispersa, 15 misturado a outra fase contínua, denominado meio de dispersão. A fase mais fina é composta por coloides, que são partículas minerais (argila) ou orgânica (húmus) representando a fase dispersa, e a solução do solo, é meio de dispersão. Para ser considerado um coloide, o material (mineral ou orgânico) deve possuir as seguintes características: a) Grande superfície específica. A superfície específica refere-se à área pela unidade de peso do material considerado (solo como um todo, fração argila apenas, matéria orgânica, etc.) e é expressa em m2 g-1. Partículas coloidais devem possuir dimensões entre 1 a 1000 nanômetros (1 nm = 10-9 m), que unidas são capazes de formar uma grande superfície específica (figura 16). Existem variações entre solos quanto às suas superfícies específicas, devido alguns fatores responsáveis como textura, tipos de minerais de argila e teor de matéria orgânica. b) Cargas elétricas. As partículas coloidais do solo são eletronegativas em maior expressão, embora possam também conter cargas positivas. Essas cargas elétricas proporcionam a atração de íons de cargas opostas, retendo-os no solo. Isso contribui na manutenção da disponibilidade de nutrientes nos solos, evitando maiores perdas. Em geral quanto maior a superfície específica maior é a densidade de cargas do material. c) Cinética. Como as partículas estão em um meio dispersante, ou seja, em meio líquido geralmente, as mesmas apresentam movimentos. Esse movimento é denominado de movimento browniano, e possui características de movimento brusco, irregular e em ziguezague, isso ocorre devido à energia cinética presente nas partículas (Novais e Mello, 2007). Figura 11 - Segmentação do cubo aumentando a área superficial. Fonte: Adaptado de Brady e Weil (2009) 16 6. SUBSTÂNCIAS TROCADORAS DE ÍONS 6.1. ARGILAS Dentre os coloides, as argilas são as mais representativas, conferindo ao solo características determinantes, tanto de natureza física como química. A fração argila atinge tamanho máximo de 0,002 mm, e são classificadas como silicatadas e não silicatadas (amorfas), de acordo com a composição e arranjo das unidades cristalográficas (Figura 17): a) Argilas do tipo 1:1 - formadas a partir de uma unidade cristalográfica composta por uma camada de tetraedro de sílica e uma de octaedro de alumina. As unidades cristalográficas nessas argilas são ligadas com rigidez por pontes de hidrogênio, o que não permite expansão ou contração. Um mineral importante desse tipo argila é a caulinita, que ocorre em grande parte dos solos da região amazônica e cerrado brasileiro. São minerais com área de superfície específica baixa e que conferem aos solos uma baixa capacidade de retenção de cátion. b) Argilas do tipo 2:1 - formadas a partir de uma unidade cristalográfica composta por duas camadas de tetraedro de sílica e uma de octaedro de alumina. As unidades cristalográficas nessas argilas são ligadas com H2O + íons (ex.: K +), o que permite expansão ou contração. São minerais com alta superfície específica. Minerais importantes desse tipo argila são a montmorilonita, ilita e vermiculita, que ocorrem em grande parte dos solos de regiões temperadas. Nos solos de regiões temperadas, as argilas silicatadas 2:1 são mais comuns, pois esses, geralmente, ainda não foram sujeitos a estádios avançados de intemperismo (Novais e Mello, 2007). Figura 12 - Representação esquemática de argilominerias do tipo 1:1 e 2:1, respectivamente. Fonte: Adaptado de Novais e Mello (2007) O mineral de argila mais comum do tipo 1:1 é a caulinita, principalmente em solos tropicais, mais intemperizados. Caracteriza-se por um arranjo com uma camada de tetraedro e uma 17 de octaedro unidas rigidamente entre si pelos átomos de oxigênio. Condicionam pequenas superfícies específicas, se comparada às partículas de argilas silicatadas do tipo 2:1. Os minerais do tipo 2:1 como a montmorilonita é caracterizado por duas camadas de tetraedro e uma camada de octaedro, o que proporciona uma maior superfície específica. O fato das unidades serem frouxamente ligadas entre si por moléculas d’água e cátions na solução, permite que a distância entre elas seja variável. Com isso, cátions e moléculas podem se mover entre essas unidades, o que proporciona uma maior superfície total (interna + externa). Além disso, outra característica de algumas argilas do tipo 2:1 é que essas possuem a capacidade de se expandir e contrair com a hidrataçãodelas (Novais e Mello, 2007). 6.2. ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS DE Fe e Al Esse material coloidal, também constituinte da fração argila, é predominante em solos de regiões tropicais altamente intemperizados, como é o caso da Amazônia e também do cerrado. A este grupo (argilas amorfas) pertencem os minerais como a hematita (Fe2O3), goethita (Fe2O3.H2O) e a gibbsita (Al3O3.3H2O). Esses materiais possuem baixa capacidade de adsorção de cátions e elevada capacidade de adsorção de ânions, o que prejudica a disponibilidade de fosfato para as plantas. 6.3. MATÉRIA ORGÂNICA Além dos coloides inorgânicos, existem também os orgânicos, os quais exercem papel fundamental nas características físicas e químicas do solo. A formação da matéria orgânica ocorre através da decomposição química e biológica dos materiais orgânicos adicionados ao solo, e com essa decomposição tem-se o produto final, o húmus, que apresenta coloração escura e uma alta quantidade de cargas negativas devido a sua composição de grupos fenólicos e carboxílicos. Vale lembrar que a matéria orgânica possui superfície especifica maior que a maioria das argilas silicatadas, como mostra a tabela 6. 18 Tabela 6 - Superfície específica de constituintes coloidais do solo. Constituinte da fração argila Superfície específica m2 g-1 Gibbsita 1-2,5 Anatásio 10 Caulinita 10-30 Goethita 30 Mica hidratada 100-200 Clorita 100-175 Óxidos de ferro 100-400 Sílica amorfa 100-600 Sílica-alumina amorfa 200-500 Vermiculita 300-500 Alofana 400-700 Montmorilonita 700-800 Matéria orgânica ± 700 Fonte: Adaptado de Novais et al, 2007 Fatos Importantes quanto a superfície específica (SE) da fração argila e matéria orgânica do solo Textura ou granulometria – (argila, silte, areia) – quanto mais argila, maior a SE; Tipos de minerais de argila – (argila 1:1 ou 2:1) - quanto mais argila 2:1, maior a SE; Em geral, solos de regiões temperadas (predomínio de argila 2:1 e outras silicatadas) têm maior SE que solos da região tropical (predomínio dos óxido- hidróxidos de Fe e Al; Matéria orgânica (MO) – (agente cimentante) - quanto mais MO, maior a SE. 7. CARGAS DO SOLO 7.1. CARGAS NEGATIVAS A predominância de cargas negativas sobre cargas positivas ocorre geralmente em solos onde há maior concentração de argilas silicatadas, ou seja, em solos pouco intemperizados das regiões temperadas. Nos solos de regiões tropicais, mais intemperizados, a quantidade de cargas negativas tende a ser mais baixa, com casos até de predomínio de cargas positivas. Por isso, nessas condições, a matéria orgânica atua como principal “fornecedora” de cargas negativas nos solos tropicais. 19 As cargas eletronegativas do solo possuem diferentes origens: a) Dissociação de grupos OH nas arestas das argilas silicatadas A fragmentação das unidades cristalográficas das argilas silicatadas, pode dissociar os grupos OH das terminações tetraedrais ou octaedrais, gerando uma carga negativa (figura 18). Figura 13 - Formação de carga negativa, com a dissociação do grupo OH das argilas silicatadas. Fonte: Adaptado de Novais et al, 2007 b) Substituição Isomórfica Na formação das argilas do tipo 2:1, algumas substituições podem acontecer. Como é o caso da substituição do Si dos tetraedros por Al, bem como o Al dos octaedros por Mg ou por outros cátions de valência menor que a do Al3+ (figura 19). A substituição do Si4+, que se encontrava, inicialmente, neutralizando quatro cargas negativas, pelo Al+3, irá condicionar a sobra de uma carga negativa. Da mesma forma ocorre com o octaedro, pois, com a substituição do Al3+ por um cátion divalente, como o Mg2+, proporcionará sobra de uma carga negativa. (Novais e Mello, 2007) Figura 14 - Representação esquemática da substituição isomórfica. Fonte: Adaptado de Raij (2011) c) Matéria orgânica Neste caso, as cargas negativas são originadas a partir da dissociação dos grupos carboxílicos e fenólicos, como mostra as equações químicas (figura 20). Entretanto, essas cargas negativas são mais abundantes quanto maior for o pH do meio, denominada cargas dependentes do pH do solo. Os grupos carboxílicos contribuem com maior proporção de cargas negativas 20 Figura 15 - Equação química demonstrando a dissociação dos grupos carboxílicos e fenólicos Fonte: Adaptado de Novais et al, 2007 7.2. CARGAS POSITIVAS As cargas eletropositivas do solo possuem origem nos óxidos e hidróxidos de Fe e Al, preferencialmente. Em condições de maior acidez maior a proporção dessas cargas positivas, dificultando, por exemplo, a capacidade do solo em reter nutrientes catiônicos. Daí a importância de práticas corretivas de acidez do solo. A formação das cargas do solo é demonstrada na figura 21 abaixo: Figura 16 - Formação de cargas positivas e negativas em hidróxido de Al com a redução e aumento do pH, respectivamente. Fonte: Adaptado de Novais et al, 2007 7.3. RETENÇÃO E TROCA IÔNICA Em decorrência das cargas que são geradas nos coloides do solo (argila, húmus, óxidos e hidróxidos), positivas e negativas, ocorre a atração de íons de cargas contrárias àqueles presentes na sua superfície, ocasionando assim a retenção dos mesmos (figura 22). Esses íons retidos nos coloides podem ser trocados por outros íons de mesma carga da solução do solo. Essa reação no solo de troca de íons de mesma carga é chamada de troca iônica (figura 23), que pode ser troca de íons aniônicos e troca de íons catiônicos. 21 Os íons envolvidos neste processo de retenção, ligam-se por eletrovalência às partículas coloidais do solo. Os cátions mais envolvidos quantitativamente nesse processo são: Ca2+, Mg2+, Al3+, H+, K+, Na+ e 𝑁𝐻4 +. O Ca2+ comumente é muito abundante em alguns solos, enquanto que em solos tropicais o Al3+ é o mais abundante (Novais e Mello, 2007). Figura 17- Superfície solida carregadas eletronegativamente e os cátions nelas adsorvidos. Fonte: Raij, 2011 Figura 18 - Processo de troca catiônica (a) e aniônica (b). Fonte: Novais et al. 2007 7.4. CAPACIDADE DE TROCA CATIÔNICA (CTC) A CTC é a capacidade que o solo possui para realizar a retenção e liberação de cátions para a solução do solo, que, portanto, também pode regular a disponibilidade de nutrientes às plantas. 22 Existem dois tipos de CTC, a diferenciação é determinada pelas cargas quantificadas no meio de troca ou meio “sortivo”. São a CTC efetiva e a CTC total ou a pH 7,0 (Novais e Mello, 2007; Raij, 2011). a) CTC efetiva ou real. É determinada no pH que se encontra o solo, no qual são obtidas as cargas permanentes + as cargas dependentes que não estão bloqueadas por H+. Pode ser obtida indiretamente pela soma a seguir: CTCefetiva = Ca + Mg + K + Na + Al (Na - quando houver) Ou CTCefetiva = SB + Al Os cátions trocáveis, representados pela soma de bases (SB), são determinados a partir de uma solução não tamponada, como por exemplo com KCl 1 mol L-1. b) CTC a pH 7 ou CTC potencial. É determinada a partir do uso de uma solução tamponada a pH 7, permitindo a neutralização total dos íons H ligados covalentemente às cargas dependentes, quantificando, portanto, a CTC permanente + CTC dependente de pH. Pode ser obtida indiretamente através da soma: CTCpH7 = SB + (Al3+ + Ho) Na qual: SB = Ca + Mg + K + Na (Al3+ + Ho) = acidez potencial As bases trocáveis que dão origem a SB são determinadas conforme citado para CTCefetiva; E a acidez potencial é determinada em laboratório com uso de solução tamponada a pH 7,0, geralmente utilizando o acetado de Ca, como método padrão. A representação gráfica dos componentes da CTC está na figura 24, na qual é possível se observar que o solo, de maneira geral, é um reservatóriode cátions que em condição natural (pH atual), possui uma pequena quantidade de sítios de trocas (CTC efetiva), principalmente em solos ácidos e intemperizados. Com o aumento do pH hidrogênios que estavam ocupando os sítios, começam a se dissociar e a oferta de cargas negativas aumenta, tendo uma elevação máxima com pH = 7,0, tendo como resposta a CTC potencial, que varia de acordo com o mineral predominante (tabela 7). 23 Figura 19 - Representação esquemática dos componentes da CTC do solo Fonte: Raij, 1981 A unidade da CTC é o cmolc dm -3, que significa a quantidade de matéria medida em mol por unidade de volume de solo. Alguns princípios básicos que caracterizam a CTC (Novais e Mello (2007). a) O fenômeno de troca é reversível. Os cátions adsorvidos podem ser deslocados por outros, e, assim, sucessivamente; b) O fenômeno de troca é uma reação estequiométrica. Portanto um molc de um cátion é trocado (substituído) por um molc de outro cátion; c) É um processo rápido. Na determinação da CTC o tempo de agitação do solo e solução varia de 5 a 15 min. Tabela 7 - Capacidade de troca catiônica, a pH 7,0, de alguns constituintes do solo. Material CTC cmolc kg-1 Matéria orgânica 150-400 Vermiculita 100-150 Montmorilonita 80-120 Ilita 20-50 Clorita 14-40 Halosita.4H2O 40-50 Halosita.2H2O 50-10 Caulinita 3-15 Óxidos de Fe e Al 4-10 Fonte: Adaptado de Wutke e Camargo (1975). Fassbender (1978) In: Novais et al, 2007. 24 7.5. COMPONENTES DA CTC DO SOLO A partir da determinação da CTC do solo, é possível identificar diversos parâmetros que auxiliam na interpretação de análise de solo e recomendação de corretivos e fertilizantes, como a saturação por bases (V) e a saturação por alumínio (m) do solo essas características variam de acordo com solos, região, mineralogia do solo. Um exemplo trabalho que classifica esses parâmetros pode ser observado no trabalho de Alvarez et al. (1999) para o Estado de Minas Gerais, no Brasil (tabela 8). Tabela 8 - Características relacionadas a CTC do solo do estado de Minas Gerais. Características Classe Muito Baixa Baixa Média Alta Muito alta SB cmolc dm -3 ≤ 0,60 0,61 - 1,80 1,81 - 3,60 3,61 - 6,00 > 6,00 Al3+ cmolc dm -3 ≤ 0,20 0,21 - 0,50 0,51 - 1,00 1,01 - 2,00 > 2,00 CTCefetiva cmolc dm -3 ≤ 0,80 0,81 - 2,30 2,31 - 4,60 4,61 - 8,00 > 8,00 H + Al cmolc dm -3 ≤ 1,0 1,01 - 2,50 2,51 - 5,00 5,01 - 9,00 > 9,00 CTCpH7 cmolc dm -3 ≤ 1,60 1,61 - 4,30 4,31 - 8,60 8,61 - 15,0 > 15,0 V % ≤ 20,0 20,1 - 40,0 40,1 - 60,0 60,1 - 80,0 > 80,0 m % ≤ 15,0 15,1 - 30,0 30,1 - 50,0 50,1 -75,0 > 75,0 Fonte: Adaptado de Alvarez et al, 1999 a) Soma de Bases (SB) É a soma de Ca2+, Mg2+, K+ e quando disponíveis Na+ e NH4+ b) Saturação por bases (V %) É a participação das bases em termos de % dentro da CTC total do solo. Para cálculo dessa característica utiliza-se a fórmula: 𝑉 = 𝑆𝐵 𝑥 100 𝐶𝑇𝐶 𝑝𝐻 7,0 Solos com valor de V% superior ou igual a 50% são considerados solos eutróficos, e quando inferiores a 50 % são considerados solos distróficos. c) Acidez trocável (Al3+) Representa o Al3+ trocável no solo, e outros cátions de hidrolise ácida, Mn2+, Fe2+ e Fe3+ mais o H+ que faz parte da CTC efetiva com menor participação. É considerado como acidez trocável, pois, em solução, por hidrólise, geram acidez, como mostra a equação simplificada a seguir: 𝐴𝑙3+ + 3𝐻2𝑂 ↔ 𝐴𝑙[𝑂𝐻]3 + 3𝐻 + d) Acidez potencial Essa acidez inclui H + Al (H+ trocável, H de ligações covalentes, Al3+ trocável e outras formas de Al). 25 e) Saturação por alumínio (m %) É a percentagem de Al trocável (Al3+) na CTC efetiva do solo. É calculado através da expressão: 𝑚 = 𝐴𝑙3+ 𝐶𝑇𝐶𝑒𝑓𝑒𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑥 100 7.6. DUPLA CAMADA DIFUSA A dupla camada difusa é a forma pela distribuição dos íons na solução do solo, em relação a uma superfície coloidal (argila e MO) eletrostaticamente carregada. Devido as características dos íons presentes na solução, esses podem ser mais facilmente atraídos pela superfície coloidal carregada (figura 25). Três fatores condicionam a maior ou menor atração aos coloides, valência e raio iônico hidratado dos cátions, além das concentrações desses íons. Em geral, maior valência e menor o raio iônico hidratado possibilitam maior atração do íon pela superfície coloidal. Figura 20 - Distribuição de íons a partir da superfície de coloide eletronegativo. Fonte: Mitchell (1976) In: Novais et al, 2007 7.7. PONTO DE CARGA ZERO Ponto de carga zero (PCZ) é o valor de pH do meio em que as quantidades de cargas positivas e negativas são iguais. Quando o pH do solo está abaixo do pH onde ocorre o PCZ a predominância de cargas no coloide é positiva; quando o pH do solo está acima do pH onde ocorre o PCZ a predominância de cargas é negativa. Como os solos em geral apresentam heterogeneidade nos tipos de coloides, o PCZ dos solos pode variar muito, até mesmo no mesmo solo, a PCZ pode ser diferente em função das profundidades (figura 26), o que implica na escolha de práticas, como a calagem e gessagem. Entre os fatores que influenciam o PCZ estão mineralogia e matéria orgânica. 26 Figura 21 - Representação da PCZ de um Latossolo Roxo ácrico em dois horizontes (Ap e B2). Fonte: Raij (2011) 7.8. FATORES QUE AFETAM A CTC DO SOLO A CTC do solo é influenciada, como já observado anteriormente, pela valência dos íons, pelo raio iônico hidratado e pela concentração desses íons na solução do solo. Além disso, outros fatores podem afetar a CTC, como: Matéria orgânica Como já enfatizado, a matéria orgânica influencia no desenvolvimento de cargas negativas do solo, portanto, afeta diretamente a CTC do solo. Em função disso, o manejo da matéria orgânica, principalmente em solos tropicas, onde há predomínio de óxidos e hidróxidos de Fe e Al, é prática importante na capacidade do solo em reter nutrientes importantes às plantas. Sistema de plantio O sistema de plantio influencia a CTC porque tem relação com o conteúdo de matéria orgânica (MO) do solo. No Brasil são dois os principais sistemas: plantio direto e plantio convencional. No plantio direto não há revolvimento de camadas do solo, há preservação da palhada sobre o solo e há a rotação de culturas, proporcionando conservação ou aumento da MO. No plantio convencional predomina o revolvimento e exposição do solo. O trabalho de Rheinheimer et al. (1998) mostra a superioridade de carbono orgânico no sistema plantio direto quando comparado com plantio convencional (tabela 9). 27 Tabela 9 - Carbono orgânico do solo, em quatro profundidades comparado em campo nativo (CN), sistema plantio direto (SPD) e sistema de cultivo convencional (SCC). Manejo/uso Carbono orgânico Total Fúlvicos Húmicos Huminas g kg-1 0-5 cm CN 9,81 a 3,52 aA 1,16 aA 5,13 aA SPD 8,95 b 2,83 bA 0,99 aA 5,13 aA SCC 7,17 c 1,91 cA 0,36 bB 4,90 aA 5-10 cm CN 7,98 a 1,88 aB 1,00 aA 5,10 aA SPD 7,71 ab 1,82 aB 0,99 aA 4,90 aA SCC 7,21 b 1,85 aA 0,56 bB 4,80 aA 10-20 cm CN 6,19 a 1,29 aC 1,05 aA 3,85 aB SPD 4,70 b 0,78 bC 0,92 abA 3,00 bB SCC 6,10 a 1,35 aB 0,75 bAB 4,00 aB 20-40 cm CN 5,52 a 1,08 aC 0,88 aA 3,56 aC SPD 3,84 b 0,28 bD 0,96 aA 2,60 bC SCC 5,07 a 0,78 aC 0,94 aA 3,35 aC Fonte: adaptado de Rheinheimer et al., 1998 Classe e textura do solo A classe de solo influencia diretamente na CTC do solo em função do tipo de minerais predominantes. Solos com predominância de minerais do tipo 2:1 possuem maior CTC. Solos com predominância de minerais 1:1 e óxidos de Fe e Al apresentam CTC reduzida. 28 Referências ALVES, Maria Emilia Borges et al. Crescimento do cafeeiro sob diferentes lâminas de irrigação e fertirrigação. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 4, n. 2,p. 219-225, 2000. AZEVEDO, A. C.; TORRADO, P. V. Esmectita, vermiculita, minerais com hidróxi entrecamadas e clorita. In MELO, Vander, Freitas e ALLEONI, Luís, Reynaldo, Ferraccíu. Química e mineralogia do solo, Conceitos básicos e aplicações. Viçosa – MG: Sociedade Brasileira de Ciências do Solo, 2009. p. 381-426. BARBER, Stanley A.; OLSON, Robert A. Fertilizer use on corn. Changing patterns in fertilizer use. p. 163-188, 1968. BRADY, Nyle C.; WEIL, Ray R. Elementos da natureza e propriedades dos solos. Bookman Editora, 2009. CAMPOS, B. C.; HUNGRIA, M.; TEDESCO, V. Eficiencia da fixacao biologica de N2 por estirpes de Bradyrhizobium na soja em plantio direto. Embrapa Soja-Artigo em periódico indexado (ALICE), 2001. CASAGRANDE, J. C. & SOUZA, O. C. Efeitos de níveis de enxofre sobre quatro gramíneas forrageiras tropicais em solos sob vegetação de cerrado do Estado de Mato Grosso do Sul, Brasil. Pesq. agropec. bras. , Brasília, 17 : 21-25. 1982. DA SILVA CRAVO, MANOEL, JOT SMYTH, THOMAS, CARVALHO BRASIL, EDILSON Calagem em latossolo amarelo distrófico da Amazônia e sua influência em atributos químicos do solo e na produtividade de culturas anuais. Revista Brasileira de Ciência do Solo. 2012, 36(3), 895-907. ISSN: 0100-0683. DE REZENDE, Adauton Vilela et al. Características morfofisiológicas da Brachiaria brizantha cv. Marandu em resposta à adubação fosfatada. Agrarian, v. 4, n. 14, p. 335-343, 2011. DECHEN, Antonio, Roque; NACHTIGALL, Gilmar, Ribeiro. Elementos requeridos à nutrição de plantas. In: NOVAIS, Roberto Ferreira. et al. Fertilidade do solo. Viçosa – MG: Sociedade Brasileira de Ciências do Solo, 2007. P. 92 – 129. FARINELLI, ROGÉRIO; LEMOS, LEANDRO BORGES. Produtividade e eficiência agronômica do milho em função da adubação nitrogenada e manejos de solo. Revista Brasileira de Milho e Sorgo, v. 9, n. 2, p. 135-146, 2010. FONSECA, D. M. Níveis críticos de fósforo em amostras de solos para o estabelecimento de Brachiaria decumbens, Andropogon gayanus e Hyparrhenia rufa. Viçosa, UFV , 1986. 148 p. (Tese de Mestrado) JESUS, Guilherme Luiz de et al. Doses e fontes de nitrogênio na produtividade do eucalipto e nas frações da matéria orgânica em solo da região do cerrado de Minas Gerais. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 36, n. 1, p. 201-214, 2012. LOPES, Alfredo Scheid; GUILHERME, L. R. G. Fertilidade do solo e Produtividade Agrícola. In: NOVAIS, Roberto Ferreira. et al. Fertilidade do solo. Viçosa – MG: Sociedade Brasileira de Ciências do Solo, 2007. p. 1-64. 29 LEPSCH, I. F. Formação e Conservação dos Solos. São Paulo: Oficina de Textos, 2010, 2 ed, 192 p. ISBN 978-85-7975-008-3 MEURER, E, J. Fatores que influenciam o crescimento e o desenvolvimento das plantas. In: NOVAIS, Roberto Ferreira. et al. Fertilidade do solo. Viçosa – MG: Sociedade Brasileira de Ciências do Solo, 2007. p. 1-64. MENDES, A, M, S. Introdução a fertilidade do solo. Apostila do Curso de Manejo e Conservação do Solo e da Água da Superintendência Federal de Agricultura, Pecuária e Abastecimento do Estado da Bahia, 2007. NAQQASH, Tahir et al. Differential response of potato toward inoculation with taxonomically diverse plant growth promoting rhizobacteria. Frontiers in plant science, v. 7, p. 144, 2016. NACHTIGALL, G, R. Nutrição mineral de plantas. Apostila da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – Embrapa Uva e Vinho, 2014 NOVAIS, R. F.; MELLO, J. W. V. Relação solo-planta. In: NOVAIS, Roberto Ferreira. et al. Fertilidade do solo. Viçosa – MG: Sociedade Brasileira de Ciências do Solo, 2007. p. 134-177. OLDEMAN, L.R. Impact of soil degradation: a global scenario. Wagenigen, ISRIC. 12p. (Report 2000/2001) RAIJ, Bernado Van. Fertilidade do Solo e Manejo de Nutrientes. 1. ed. Piracicaba - sp: IPNI - international plant nutrition institute, 2011. p. 1-420. RUFINI, Márcia et al. Estirpes de Bradyrhizobium em simbiose com guandu-anão em casa de vegetação e no campo. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 49, n. 3, p. 197-206, 2014. RAIJ, Bernado Van. Fertilidade do Solo e Manejo de Nutrientes. 1. ed. Piracicaba - SP: IPNI - INTERNATIONAL PLANT NUTRITION INSTITUTE, 2011. p. 1-420. RAIJ, Bernardo Van. Avaliação da Fertilidade do Solo. 2. ed. Piracicaba - SP: Instituto da Potassa & Fosfato, 1981. p. 3-139. RAIJ, Bernado Van. Fertilidade do Solo e Manejo de Nutrientes. 1. ed. Piracicaba - SP: IPNI - INTERNATIONAL PLANT NUTRITION INSTITUTE, 2011. p. 1-420. RAIJ, Bernardo Van. Avaliação da Fertilidade do Solo. 2. ed. Piracicaba - SP: Instituto da Potassa & Fosfato, 1981. p. 3-139 RHEINHEIMER, D. S. et al. Modificações em atributos químicos de solo arenoso sob sistema plantio direto. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 22, n. 4, p. 713-721, 1998. SANTOS, H. G. D. et al. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. 4. ed. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 2018. p. 25-345. SILVA, MANOEL MESSIAS PEREIRA DA ET AL. Respostas morfogênicas de gramíneas forrageiras tropicais sob diferentes condições hídricas do solo. Revista Brasileira de Zootecnia, v. 34, n. 5, p. 1493-1504, 2005. 30 Silva, C. C. F. D., Bonomo, P., Pires, A. J. V., Maranhão, C. M. D. A., Patês, N. M. D. S., & Santos, L. C. Características morfogênicas e estruturais de duas espécies de braquiária adubadas com diferentes doses de nitrogênio. Revista Brasileira de Zootecnia, v. 38, n. 4, p. 657-661, 20 TISDALE, S. L. & NELSON, W. L. Soil fertility and fertilizer. 3a ed. New York, Collier Mc Millan International editions, 1975. 694 p. 1.1. Fertilidade do solo, produtividade, eficiência de calagem e adubação 2. Leis ou princípios gerais da adubação 2.1. Formas dos elementos no solo 3. Introdução 4. Fatores do solo 4.1. Natureza Física 4.2. Natureza química 4.3. Natureza biológica: 5. Introdução 6. Substâncias trocadoras de íons 6.1. Argilas 6.2. Óxidos e Hidróxidos de Fe e Al 6.3. Matéria orgânica 7. Cargas do solo 7.1. Cargas negativas 7.2. Cargas Positivas 7.3. Retenção e troca iônica 7.4. Capacidade de Troca Catiônica (CTC) 7.5. Componentes da CTC do solo 7.6. Dupla camada difusa 7.7. Ponto de carga zero 7.8. Fatores que afetam a CTC do solo
Compartilhar