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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos ACIDEZ DO SOLO E CALAGEM Material extraído de: NOVAIS, R.F.; ALVAREZ V., V.H.; BARROS, N.F., FONTES, R.L.F.; CANTARUTTI, R.B. & NEVES, J.C.L. (Editores) Fertilidade do Solo. Viçosa-MG: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2007. 1017 p.:il. RIBEIRO, A.C.; GUIMARÃES, P.T.G. & ALVAREZ V., V.H. (Editores) Recomendações para o uso de corretivos e fertilizantes em Minas Gerais: 5ª Aproximação. Viçosa: Comissão de Fertilidade do Solo do Estado de Minas Gerais, 1999. 359p.:il. Organizador da Apostila: Prof. Marihus Altoé Baldotto UFV-Florestal UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 2 1.1. Introdução A reação do solo é, talvez, uma das características que mais informa acerca do estado geral e do comportamento do solo. Tal fato decorre da relação que existe entre a reação do solo e várias outras características químicas, físicas, físico-químicas e biológicas. Essa relação de causa e efeito, com aspectos relacionados à gênese, mineralogia e fertilidade dos solos, entre outros, tem, em última análise, implicações no seu manejo. Assim, a reação do solo constitui um dos tópicos mais importantes a ser considerado em química e fertilidade do solo. O estudo da reação do solo permite, também distinguir, a grosso modo, três grupos principais de solos: ácidos, neutros e alcalinos. O presente texto se propõe a uma abordagem genérica e simplificada da acidez e da correção de seus efeitos, com ênfase em solos ácidos, caso mais comum em regiões tropicais. Para corrigir os efeitos negativos da acidez, geralmente, é realizada a calagem, prática que tem dois objetivos fundamentais: correção da acidez do solo para diminuir os efeitos tóxicos das altas concentrações ou saturações de Al, Mn, Fe e, simultaneamente, supressão das deficiências de Ca e Mg. Assim, o estudante terá conhecimentos para enfrentar e corrigir um dos problemas mais críticos da agricultura e pecuária de regiões tropicais, lembrando que o uso de calcário é um dos pilares para se obter maiores e melhores produções. 1.2. Conceito Ácido-Base A compreensão do fenômeno da reação do solo, ou seja, seu caráter ácido, básico ou neutro, requer, inicialmente, o conhecimento dos conceitos de "ácido" e de "base". Antigamente, considerava-se como ácido toda substância capaz de, ao dissociar-se, produzir íons H+, de acordo com a reação genérica: Segundo a teoria eletrônica de valência mais atual, o efeito ácido de uma substância deve-se à sua capacidade de doar prótons a moléculas de água para formar íons hidrônio; ou seja: UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 3 Portanto, ácido é toda substância capaz de ceder prótons. Da mesma forma, entende-se por base toda substância capaz de receber prótons da água dando origem ao íon oxidrila, por exemplo: De acordo com essa teoria, um sistema ácido-base pode ser descrito pela equação geral: 1.3. Fontes de Acidez do Solo A acidez do solo deve-se à presença de diferentes grupos ácidos capazes de ceder prótons. Por titulação, pode-se determinar a quantidade e intensidade da acidez proveniente das diferentes fontes. Quanto mais alto for o pH em que um ácido é neutralizado, tanto mais fraco é o grupo ácido e mais forte é a ligação entre o próton (H+) e o "trocador". As principais fontes de acidez nos solos são as seguintes: 1.3.1. Grupos Ácidos dos Minerais de Argila A curva de titulação de um argilomineral (por ex: montmorilonita) indica três regiões de tamponamento do pH que se devem a três diferentes fontes de prótons: (a) íons H+ (H3O+) trocáveis que se dissociam da superfície do argilomineral e que são neutralizados a pH baixo (4,0). Esquematicamente a dissociação pode ser representada por: (b) íons Al3+ trocáveis que passam à solução do solo e são neutralizados a valores de pH entre 4,0 e 5,5. O caráter ácido deve-se às reações de hidrólise do Al3+ hidratado em solução. (c) a valores de pH maiores que 5,5 verifica-se, ainda, uma terceira região de tamponamento, a qual pode ser atribuida aos grupos Si-OH e Al-OH estruturais dos minerais de argila. Outros complexos de maior grau de polimerização também têm sido considerados.Entre pH 5,0 e 7,0 precipita Al(OH)3 que permanece estável até pH 9,0, quando então se produz a dissociação e formação do ânion aluminato - Al(OH)4- (Figura 1.1). UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 4 Figura 1.1 - Distribuição relativa das espécies de alumínio, em função do pH. FONTE: Marion et al. (1976). 1.3.2. Grupos Ácidos da Matéria Orgânica As moléculas orgânicas apresentam radicais ácidos de superfície como é o caso dos grupos carboxílicos e fenólicos. Tais grupos dissociam-se liberando prótons (H+) na solução do solo, de acordo com as reações: De modo geral, os grupos carboxílicos são ácidos mais fortes do que os fenólicos. 1.3.3. Ácidos Solúveis Em decorrência da atividade microbiológica vários ácidos solúveis podem ser produzidos no solo. A decomposição microbiológica da matéria orgânica, por exemplo, pode conduzir à formação de ácidos orgânicos solúveis que geralmente são ácidos fracos e contribuem para a acidificação do solo. Além disso, a mineralização de compostos orgânicos libera compostos de N e S reduzidos que, ao sofrerem oxidação, podem liberar prótons na solução do solo, de acordo com as reações: UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 5 A oxidação do amônio também é responsável pela acidez gerada quando da aplicação de fertilizantes como (NH4)2SO4 e NH4NO3, acidez que é tanto maior quanto as doses são cada vez mais elevadas. Vale salientar,ainda, que a oxidação biológica de compostos orgânicos produz CO2, o qual reage com água para formar ácido carbônico, que se dissocia rendendo prótons (H+), de acordo com as reações: 1.4. Fontes de Alcalinidade do Solo De acordo com o conceito de base, todas aquelas substâncias capazes de originar íons OH- por reação com a água constituem fontes de alcalinidade no solo. Este é o caso dos metais alcalinos e alcalino-terrosos (grupos I-A e II-A da tabela periódica). Quando cátions metálicos como K, Na, Ca e Mg predominam no complexo de troca, eles podem influenciar a concentração de íons H+ (ou OH-) na solução do solo, de acordo com o equilíbrio: Portanto, e de modo geral, quanto maior for a participação dos elementos alcalinos e alcalino-terrosos no complexo de troca, maior será o pH do solo. As condições que levam a um aumento da participação desses elementos (também denominados de "bases trocáveis") no complexo de troca também determinam, via de regra, um aumento no pH do solo. Vale salientar que no processo natural de evolução do solo, os metais alcalinos e alcalino-terrosos fazem parte dos minerais primários, cujo intemperismo consome prótons do meio liberando esses cátions (bases trocáveis) na solução, os quais podem, então, ser adsorvidos pela fase sólida. Existe uma relação direta entre pH e percentagem de saturação em bases, conforme mostra a Figura 1.2. UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 6 Figura 1.2 - Relação entre o pH e a percentagem de saturação em bases de 85 amostras de solos do Estado de São Paulo. FONTE: Adaptado de Catani & Gallo (1955) 1.5. Capacidade Tampão de Acidez dos Solos A capacidade tampão da acidez dos solos (CTH) é determinada pelas características do complexo de troca catiônica, sendo definida como a "resistência que os solos apresentama mudancas de pH". O poder tampão, também pode ser definido como sendo a quantidade de base necessária para elevar em uma unidade o pH do solo, por exemplo para elevar de 5 para 6 o pH do solo. Entretanto, se deve lembrar que as curvas que relacionam pH com calagem são curvilineares, portanto, a quantidade necessária para elevar em uma unidade o pH vá a depender do intervalo considerado (Figura 1.4). Nas curvas de neutralização de solos ácidos, verifica-se que, em determinadas faixas de pH, a adição de grandes quantidades de base produz apenas pequenos acréscimos no pH. Nessas regiões da curva, diz-se que a capacidade tampão é alta. Por outro lado, quando se produz uma alteração brusca de pH com adição de pequenas quantidades de base, a capacidade tampão é baixa. A interpretação das curvas de neutralização e da capacidade tampão da acidez do solo é feita UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 7 considerando-se as diferentes fontes de acidez ou de alcalinidade que predominam no solo. De modo geral, os solos se comportam como ácidos muito fracos, cujo potencial de reposição dos íons H+ na solução é muito superior à atividade desses íons em solução. Isso define os conceitos de acidez ativa, acidez trocável e acidez potencial dos solos. A acidez ativa refere-se à atividade dos íons H+ (H3O+) em solução, que é medida pelo pH; a acidez trocável mede a quantidade de H+ e Al3+ adsorvidos às micelas em forma eletrovalente, esta acidez se determina por extração com solução de sal neutro (KCl 1 mol/L); e a acidez potencial refere-se à capacidade de reposição de formas trocáveis e não trocáveis desses íons H+ na solução. Usualmente, a determinação da acidez extraida com um sal tamponado a pH 7,0 (por ex: acetato de Ca) dá uma boa idéia da acidez potencial do solo (H + Al). A acidez potencial, extraída com um sal tamponado a pH 7,0, inclui íons H+ e Al3+ adsorvidos em forma eletrovalente mais os íons H unidos covalentemente e que se dissociam a partir de compostos orgânicos (grupos carboxílicos, principalmente), de grupos OH na superficie das argilas e de alguns polimeros de Al. Também se pode determinar a acidez não trocável, pela diferença entre a acidez potencial e a acidez trocável. 1.6. Acidificação Progressiva dos Solos A acidificação dos solos ocorre, de modo especial, em regiões tropicais úmidas e deve-se à substituição das "bases trocáveis" por íons H+ e Al3+ no complexo de troca. Esta substituição resulta da percolação da água, absorção de cátions básicos pelas plantas e, também, pelo uso de fertilizantes de caráter ácido. Sob condições de alta precipitação plúvial, a percolação da água através do perfil possibilita a lixiviação de uma grande quantidade de cátions básicos que se encontram dissolvidos na solução do solo. Com aumento de pH, o alumínio e a sílica geralmente não permanecem em solução, mas precitam na forma de alumino-silicatos (ex. caulinita) ou de óxidos de Al (ex. gibbsita), restando apenas os cátions básicos na solução do solo (ou na forma trocável) em quantidades apreciáveis. Assim, esses cátions básicos (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) vão sendo substituidos, em razão da lixiviação e absorção, por íons H+ e Al3+ no complexo de troca do solo. Deve-se salientar que os íons H+ estão sendo continuamente produzidos no solo, seja pela mineralização de compostos orgânicos e produção de CO2, seja pelo intemperismo dos silicatos de Al que libera Al3+ em solução o qual sofre hidrólise liberando prótons. UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 8 As quantidades de bases trocáveis absorvidas pelas plantas são importantes, particularmente naqueles solos com utilização agrícola intensiva. Este, portanto, constitui o mais importante mecanismo de substituição das bases por ácidos no complexo de troca dos solos utilizados na agricultura. Nos solos também são produzidos ácidos como HNO3 e H2SO4 pelo uso de certos sais como fetilizantes. Exemplificando, a nitrificação do sulfato de amônio se dá segundo a reação: uma vez que os ácidos formados são ácidos fortes, eles se dissociam completamente liberando prótons em solução, os ânions reagem com os cátions da solução, com os que poderão ser lixiviados. Outros fertilizantes de reação ácida são os superfosfatos, NH4NO3, NH4Cl e fosfato monoamônico. O conjunto desses fatores conduz, portanto, à acidificação progressiva dos solos, particularmente em regiões tropicais com precipitações que favoreçam a percolação e lixiviação. 1.7. Medição da Acidez do Solo A acidez do solo geralmente é avaliada por meio do pH: ou seja, determinando-se a atividade dos íons H+ em uma suspensão de solo com água ou solo com soluções salinas. De acordo com os conceitos de eletroquímica, o pH é definido pela seguinte equação: pH = - log (H+) ou � � �� � � + = H 1 logpH (H+) = atividade do H+, em mol/L O produto de solubilidade da água é dado por: ou seja: (H+).(OH-) = 10-14 ∴ pH + pOH = 14. Em condições neutras, para água pura pH = pOH = 7,0; o aumento da atividade de H+ em solução determina valores de pH menores do que 7,0 e o aumento dos íons OH- eleva o pH a valores maiores do que 7,0. UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 9 Portanto, o pH está relacionado à concentração dos íons H+ e OH- na solução do solo, que determina a acidez ativa do solo. Deve-se ter em mente que a acidez ativa é apenas uma parte muito pequena em relação à acidez trocável ou à acidez potencial do solo. 1.7.1. Acidez Ativa Existem métodos colorimétricos e potenciométricos para determinar a acidez ativa do solo. Os colorimétricos são úteis para determinações de campo e não são tão exatos quanto os potenciométricos. Em laboratórios utiliza-se a medição potenciométrica da atividade dos íons H+ usando um eletrodo específico de hidrogênio. 1.7.2. Acidez Trocável Para determinar a acidez trocável se utiliza como extrator a solução de KCl 1 mol/L. Solução não tamponada, pois é formada de um sal neutro, que pelo excesso de K+ extrae, por troca, H+ e Al3+ retidos nas micelas por forças eletrovalentes. Para sua determinação 10 cm3 de TFSA são agitados com 100 mL de KCl 1 mol/L durante 5 minutos, se deixa decantar por 16 horas, se retira uma alíquota do sobrenadante e se titula, na presença de fenolfetaleina, como solução de NaOH 50 mmol/L. Como em muitos solos o teor de H+ trocável é muito pequeno se indica o resultado de acidez trocável como sendo o teor de Al3+ trocável. Entretanto, em solos muito ácidos ou com altos teores de matéria orgânica o teor de H+ pode ser importante, pode até ser maior que o teor de Al3+. 1.7.3. Acidez Potencial Na determinação da acidez potencial ou acidez extraida a pH 7 (H + Al), pelo uso da solução de Ca(OAc)2 0,5 mol/L, pH 7, se extraem a acidez ativa, a acidez trocável e a acidez não trocável ou acidez dependente do incremento do pH do solo até o pH da suspenção de análise de solo e Ca(OAc)2. Para a determinação da acidez potencial (H + Al), 5 cm3 de TFSA são agitados com 75 mL de Ca(OAc)2 0,5 mol/L, pH 7, durante 10 minutos se deixa decantar por 16 horas, se retira uma alíquota do sobrenadante e se titula com NaOH. Outra forma de realizar a determinação de H + Al é por meio da determinação potenciométrica usando a solução tampão SMP. Quaggio (1983), para solos de São Paulo com ampla variação dos valores de CTC, matéria orgânica e argila obteve a equação para estimar H + Al em base ao valor de pH SMP: UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 10 ln Y = 7,76 - 1,053**X R2 = 0,96 onde Y é H + Al (em cmolc/dm3) e X é o pH na suspenção de solo com a solução tampão SMP. 1.8. Problemas CausadosPela Acidez do Solo Dos elementos componentes da acidez do solo, o H é essencial, ou seja, as plantas necessitam dele para seu crescimento, entratanto, o H é absorvido na forma de água da soluçào do solo, o outro, o Al, é um elemento que em excesso é tóxico. Assim, para o estudo dos prejuízos da acidez dos solos deve-se considerar os efeitos diretos e indiretos da acidez, principalmente devido a acidez ativa (pH) e o efeito do excesso de Al. 1.8.1. Efeito direto do pH Segundo Malavolta (1985), Arnon e Johnson desenvolveram um trabalho, que foi clássico para verificar o efeito direto do pH utilizando tomateiro, alface e grama bermuda, e concluíram que: 1. Em valores extremos de pH as plantas morrem ou apresentam acentuada diminuição do crescimento. 2. A pH 3,0 a absorção de macronutrientes caiu drásticamente (competição com H+), tendo havido, em alguns casos, perda de P, K e Mg. No pH 9,0 houve acentuada queda na absorção de P (competição com OH-). 3. A pH 4,0 houve diminuição do prejuízo, devido ao Ca. O Ca estimula absorção de K e, aparentemente, diminui a competição do H+ com os demais cátions. 4. O crescimento máximo foi verificado entre pH 6 a 7. Como efeito indireto do pH está o relacionamento da quantidade de H+ alterando a solubilidade dos demais nutrientes no solo (Figura 1.3), principalmente a dos micronutrientes que em demasia tornam-se tóxicos às plantas. Para ilustrar o efeito sobre a disponibilidade dos nutrientes em função do pH, são reproduzidas as figuras apresentadas por Wutke (1975), segundo o curso de Química do Solo, ministrado por R. B. Corey, Universidade de Wisconsin. UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 11 A) Nitrogênio A disponibilidade aumenta devido ao efeito favorável à mineralização da matéria orgânica. B) Fósforo UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 12 C) Potássio, Cálcio, Magnésio e Cloro a) Nenhum efeito direto do pH. b) Efeito indireto, com a lixiviação ocorre diminuição das bases e o aumento da acidez. Pelo contrário, o aumento da CTC dependente do pH faz com que a lixiviação destes cátions diminua. D) Enxofre SO4 2− adsorvido pelos óxidos de Fe e de Al é liberado pela elevação do pH. A decomposição da matéria orgânica, liberando S, é favorecida pela elevação do pH. UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 13 E) Ferro, Manganês, Cobre e Zinco F) Boro a) Abaixo de pH 7,0 há pouco efeito sobre a disponibilidade do B, em condições do pH do solo o ácido bórico não se dissocia. b) Há decréscimo na solubilidade acima de pH 7,0 O B(OH)4- é adsorvido por troca de ligantes com OH-. UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 14 G) Molibdênio O MoO4 2− é adsorvido pelos óxidos de Fe e de Al e é deslocado pelo OH- elevando o pH. Figura 1.3 - Disponibilidade dos nutrientes em função do pH do solo. 1.9. Alumínio O alumínio, conforme já discutido, constitui importante componente da acidez dos solos. A reação de hidrólise do Al3+ em solução contribui significativamente para a capacidade tampão do pH dos solos. Além disso, o Al quando presente em altas concentrações no solo pode ser tóxico às plantas, constituindo uma das principais limitações agrícolas em solos ácidos. De acordo com os equilíbrios químicos já estudados nos capítulos precedentes, a atividade do Al3+, e demais espécies de sua hidrólise, depende basicamente do tipo de mineral presente na fase sólida e do pH do solo. Em solos ácidos, com predomínio de argilas de 1:1 (caulinita) e óxidos (gibbsita) na fração argila, a atividade do Al3+ em solução pode ser bastante elevada. A solubilidade do Al diminui com o aumento do pH, conforme mostra a Figura 1.1. Verifica-se que a valores de pH acima de 5,5 - 6,0 (até 8,0), a solubilidade do Al3+ é mínima. Esta é uma das razões pelas quais a correção de solos ácidos é feita de modo a se atingir um pH de, pelo menos, 5,5. Com relação à fertilidade dos solos, o Al em concentração elevada, além de poder ser tóxico às plantas, pode interferir na disponibilidade de outros nutrientes. O exemplo mais típico desse efeito refere-se à solubilidade do fosfato no solo. O fosfato tende a reagir com o Al solúvel, formando fosfatos de Al de baixa solubilidade em solos ácidos. Existem evidências de que a disponibilidade de P em solos ácidos altamente intemperizados é governada, principalmente pelo fosfato ligado a alumínio (P - Al), que aparentemente é a forma mais lábil de P no solo. UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 15 A elevada acidez de grande parte dos solos tropicais condiciona uma alta atividade do Al na solução do solo, deficiência de Ca, Mg e P, além da toxidez por Mn. O Al tem sido tradicionalmente considerado um elemento problema para o crescimento de grande número de culturas, causando impedimento químico no subsolo para o crescimento de raízes. A elevada saturação de Al (m), neste caso, seria um problema para o crescimento normal do sistema radicular. Já foi dito que, em termos de acidez, a chamada acidez trocável se confunde com o Al trocável. A percentagem de saturação de Al, neste aspecto, é também uma boa maneira de se avaliar a acidez do solo. O trabalho de Gonzalez Erico (1976) demostra que acima de pH 5,4, os níveis de saturação de Al (m) foram inferiores a 10 % na camada de 0 - 15 cm. O nível de Al na solução do solo depende do pH do solo, da saturação do Al, teor de matéria orgânica e presença de outros íons na solução do solo. Considera-se que 2 mg/L de Al3+ na solução do solo seja um nível tóxico para muitas plantas cultivadas, sendo que esta concentração pode ocorrer a pH 5,0. Entretanto, em pH 6,0 já não se observa Al3+ em solução. A forma de Al presente na solução do solo depende do pH, como se pode observar no esquema que se segue (e na Figura 1.1). Al3+ Al(OH)2+ Al(OH)+2 Al(OH)3 → pH aumentando → Em termos de efeitos negativos ao crescimento das plantas, o efeito primário da toxicidade de Al se faz sentir ao nível radicular. Os principais sintomas podem ser observados a nível de sistema radicular: - raízes caracteristicamente curtas ou grossas; - inibição do crescimento das raízes, que se tornam castanhas; - raízes laterais engrossadas e pequena formação de pêlos radiculares; - observa-se também, predisposição da planta injuriada a infecções por fungos, mas, também há casos em que o Al3+ controla certas doenças fungicas das raízes. Como efeitos citológicos, pode-se observar: - inibição da divisão celular, com a conseqüente inibição do alongamento celular; - ruptura das células do periciclo. UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 16 Também, como efeitos fisiológicos e bioquímicos, têm-se: - aumento na viscosidade do protoplasma das células das raízes com conseqüente decréscimo da permeabilidade à água, sais e corantes; - redução na habilidade de uso de sacarose para a formação de polissacarídeos nas paredes celulares; - inibição de desidrogenase isocítrica, enzimas málicas, redução na fosforilase de açúcares, respiração e síntese de DNA; - efeito na absorção e utilização de nutrientes, principalmente Ca e P. 1.10. Calagem O avanço da agricultura brasileira tem-se dado principalmente em direção a região dos cerrados, que possuem solos caracteristicamente dotados de boas propriedades físicas, topografia favorávele propriedades químicas inadequadas, tais como elevada acidez, altos teores de Al trocável e deficiência generalizada de nutrientes, especialmente Ca, Mg e P. Solos dessa natureza, uma vez corrigidos quimicamente, apresentam grande potencial agrícola, possibilitando uma agricultura tecnificada com boas produtividades. Como efeito do uso de calcário tem-se, além da correção da acidez do solo, o estímulo à atividade microbiana, a melhoria da fixação simbiótica de N pelas leguminosas e, ainda, o aumento da disponibilidade da maioria de nutrientes para as plantas. A calagem é, então, prática fundamental para a melhoria de ambiente radicular das plantas e talvez a condição primária para ganhos de produtividade nos solos. Já se afirmou por diversas vezes que a subutilização da calagem é um dos principais fatores de "subprodutividade" de muitas culturas no Brasil. A necessidade de calagem não está somente relacionada ao pH do solo, mas também, à sua capacidade tampão de acidez (CTH) e à sua capacidade de troca de cátions (CTC). Solos com maior CTH (mais argilosos) necessitam de mais calcário para aumentar o pH que os de menor CTH (mais arenosos). A capacidade tampão, de forma geral, relaciona-se diretamente com as quantidades totais de argila e de matéria orgânica no solo, assim como com o tipo de argila. Os critérios de recomendação de calagem são variáveis segundo os objetivos e princípios analíticos envolvidos, e o próprio conceito de necessidade de calagem (NC) irá depender do objetivo dela. Assim, Raij (1981) diz que a necessidade de calagem é a quantidade de corretivo de acidez necessária para neutralizar a acidez do solo, de UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 17 uma condição inicial até um nível desejado. Outra definição, seria a quantidade de corretivo necessária para se obter a máxima eficiência econômica (MEE) de definida cultura, o que significaria ter definida quantidade de Ca e, ou, Mg disponíveis no solo e condições adequadas de pH para boa disponibilidade dos nutrientes em geral. O corretivo usado como padrão de referência é o Carbonato de Cálcio (CaCO3), com um valor atribuído de PN (poder de neutralização) igual a 100%, portanto de PRNT (poder relativo de neutralização total) igual a 100%. Assim, qualquer corretivo terá seu valor de PRNT estimado, em relação ao do CaCO3. A neutralização de um solo ácido com calcário (CaCO3) pode ser representada pela reação: Portanto, o calcário neutraliza, a acidez representada por H + Al, deixando o solo com cálcio no lugar dos cátions de caráter ácido. O alumínio é precipitado como hidróxido e o gás carbônico é desprendido (Raij, 1991). 1.10.1. Determinação da Necessidade de Calagem dos Solos A grande maioria dos solos de Minas Gerais e, notadamente os da região de vegetação de cerrado, que cada vez mais são utilizados com o avanço da atividade agropecuária, mesmo dotados de boas propriedades físicas, apresentam, em geral, características químicas inadequadas, tais como: elevada acidez, altos teores de Al trocável e deficiência de nutrientes, especialmente de Ca, de Mg e de P. Solos dessa natureza, uma vez corrigidos quimicamente, apresentam grande potencial agrícola, possibilitando uma agropecuária tecnificada com elevadas produtividades. Como efeitos do uso adequado de calcário percebem-se, além da correção da acidez do solo, o estímulo à atividade microbiana, a melhoria da fixação simbiótica de N pelas leguminosas e, ainda, o aumento da disponibilidade da maioria de nutrientes para as plantas. O uso adequado de calcário acarreta a preservação e, se possível, o aumento do teor de matéria orgânica do solo. A calagem é, então, prática fundamental para a melhoria do ambiente radicular das plantas e, talvez, a condição primária para ganhos de produtividade nos solos. Já se afirmou por diversas vezes que a “subutilização” da calagem é um dos principais fatores de “subprodutividade” de muitas culturas na agricultura mineira. UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 18 A necessidade de calagem não está somente relacionada com o pH do solo, mas também com a sua capacidade tampão e a sua capacidade de troca de cátions. Solos mais tamponados (mais argilosos) necessitam de mais calcário para aumentar seu pH do que os menos tamponados (mais arenosos). A capacidade tampão relaciona-se diretamente com os teores de argila e de matéria orgânica no solo, assim como com o tipo de argila. Os critérios de recomendação de calagem são variáveis segundo os objetivos e princípios analíticos envolvidos, e o próprio conceito de necessidade de calagem irá depender do objetivo dessa prática. Assim, a necessidade de calagem é a quantidade de corretivo necessária para diminuir a acidez do solo, de uma condição inicial até um nível desejado. Ou é a dose de corretivo necessária para se atingir a máxima eficiência econômica de definida cultura, o que significa ter definida quantidade de Ca e de Mg disponíveis no solo e condições adequadas de pH para boa disponibilidade dos nutrientes em geral. Portanto, os técnicos que vão recomendar a correção da acidez necessitam verificar qual a informação disponível e até que ponto a recomendação é adequada à cultura. Faltam no Estado mais pesquisas de calibração que indiquem, com maior especificidade para solos de Minas Gerais, quais são os valores de Y (fator de calagem, relacionado com a capacidade tampão da acidez), de mt (máxima saturação por Al 3+ tolerada), e de X (disponibilidade mínima de Ca 2+ + Mg 2+ requerida pela cultura), ou de Ve (saturação por bases esperada ou a ser atingida pela calagem) que devem ser considerados no método de correção da toxidez de Al 3+ e da deficiência de Ca 2+ e Mg 2+ ou no de saturação por bases. Por outro lado, a pesquisa tem demonstrado que os maiores benefícios da calagem são obtidos com aplicação adequada de fertilizantes (N, P, K, S e micronutrientes) e outras práticas agrícolas. Em rotação de culturas, pela sensibilidade diferencial à acidez, a calagem deve ser feita, visando à cultura mais rendosa. Na recomendação, devem ser considerados aspectos técnicos e econômicos. A calagem apresenta curvas de resposta com incrementos decrescentes. Isto significa que acima de pH 5,5, 5,8, os retornos devidos à calagem, mesmo em culturas exigentes quanto a pH mais elevado, não são tão acentuados, embora ainda de grande validade, dado seu efeito residual. Em decorrência desse efeito, dois fatos devem ser considerados: que a análise econômica não deve ser realizada com respostas de um ano, mas, sim, de três a cinco anos, e que o retorno do investimento com calagem é acumulativo. Portanto, como já foi mencionado, a calagem é fundamental para a agricultura em solos ácidos. No entanto, não existe uma definição clara sobre o melhor critério para determinar a necessidade de calagem, ou seja, a quantidade de corretivo a ser aplicada ao solo. O cálculo da necessidade de calagem tem-se baseado, fundamentalmente, nos seguintes critérios (Chaves Solera, 1988): UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 19 - método da incubação com CaCO3; - método baseado no teor de alumínio trocável; - métodos baseados na correlação existente entre pH, saturação de bases - método para elevar os teores de Ca e de Mg trocáveis, e neutralizar o Al trocável. Um ponto da maior importância para diversas culturas é a relação Ca:Mg do corretivo a ser empregado. Para uma mesma dose de calcário aplicado, diferentes relações entre estes nutrientes podem conduzir a resultados bastante diferentes. A seguir apresentam-se os principais métodos para determinação da necessidade de calagem utilizados no Brasil. Método das Curvas de Incubação com CaCO3 Consiste naobtenção de curvas de neutralização do solo por meio da incubação com CaCO3. Este método não é prático para uso rotineiro, por ser demorado e trabalhoso, sendo empregado em trabalhos de pesquisa e para calibrar outros métodos. Por este método, amostras de solo são incubadas com doses crescentes de CaCO3, por vários dias, sendo a umidade mantida de forma a não exceder a capacidade de campo. Após o período de incubação procede-se a leitura do pH, obtendo-se curvas como as da Figura 1.4. Figura 1.4 - Curvas de neutralização de cinco amostras de solos com CaCO3. FONTE: Raij et al., (1979). UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 20 Este método, ao não considerar a produção das plantas deixa sérias interrogações quanto ao seu uso como método de referência para recomendações de doses de corretivo que otimizem, economicamente, o uso do calcário (Paula et al., 1991). Método de Neutralização do Al Trocável Quando se deseja corrigir a acidez do solo, o critério de neutralização do Al trocável parece suficiente. Por este método, a necessidade de calagem foi definida, dentro do Programa Internacional de Análise de Solos (Cate, 1965), pela fórmula: Método da neutralização do Al3+ e da elevação dos teores de Ca2+ + Mg2+ Neste método, consideram-se ao mesmo tempo características do solo e exigências das culturas. Procura-se, por um lado, corrigir a acidez do solo e para isto leva-se em conta a susceptibilidade, ou, a tolerância, da cultura à elevada acidez trocável (considerando a máxima saturação por Al 3+ tolerada pela cultura(mt)) e a capacidade tampão do solo (Y) e, por outro, se quer elevar a disponibilidade de Ca e de Mg de acordo com as exigências das culturas nestes nutrientes (X) (Quadro 8.1). A necessidade de calagem (NC, em t/ha) é assim calculada: NC = CA + CD, em que: CA = correção da acidez até certo valor de m(mt), de acordo com a cultura (Quadro 8.1) e a capacidade tampão da acidez do solo(Y). CD = correção da deficiência de Ca e de Mg, assegurando um teor mínimo (X) desses nutrientes. CA = Y [Al 3+ – (mt . t/100)], em que: Al 3+ = acidez trocável, em cmolc/dm³ mt = máxima saturação por Al 3+ tolerada pela cultura, em % t = CTC efetiva, em cmolc/dm 3 OBS.: Sendo o resultado de CA negativo, considerar seu valor igual a zero para continuar os cálculos. CD = X – (Ca 2+ + Mg 2+ ), em que: += 3AlxfNC UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 21 Ca 2+ + Mg 2+ = teores de Ca e de Mg trocáveis, em cmolc/dm 3. OBS.: Também sendo o resultado de CD negativo, considerar seu valor igual a zero para continuar os cálculos. Com as duas restrições apontadas: NC = Y [Al3+ – (mt . t/100)] + [X – (Ca 2+ + Mg2+)] Y é um valor variável em função da capacidade tampão da acidez do solo (CTH) e que pode ser definido de acordo com a textura do solo: Solo Argila Y % Arenoso 0 a 15 0,0 a 1,0 Textura média 15 a 35 1,0 a 2,0 Argiloso 35 a 60 2,0 a 3,0 Muito argiloso 60 a 100 3,0 a 4,0 Estes valores de Y, estratificados em relação aos teores de argila, podem ser estimados de forma contínua pela equação: Ŷ = 0,0302 + 0,06532 Arg – 0,000257 Arg2; R2 = 0,9996 Também Y pode ser definido de acordo com o valor de fósforo remanescente (P-rem), que é o teor de P da solução de equilíbrio após agitar durante 1 h a TFSA com solução de CaCl2 10 mmol/L, contendo 60 mg/L de P, na relação 1:10. P-rem Y mg/L 0 a 4 4,0 a 3,5 4 a 10 3,5 a 2,9 10 a 19 2,9 a 2,0 19 a 30 2,0 a 1,2 30 a 44 1,2 a 0,5 44 a 60 0,5 a 0,0 Os valores de Y, estratificados de acordo com os valores de P-rem, podem também ser estimados de forma contínua pela equação: Ŷ = 4,002 – 0,125901 P-rem + 0,001205 P-rem2 – 0,00000362 P-rem3 R2 = 0,9998 O uso da determinação do P-rem como estimador da CTH, em lugar do teor de argila, além das vantagens práticas e operativas que apresenta, deve-se ao UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 22 fato de a CTH e o valor de P-rem dependerem não somente do teor de argila, mas também da sua mineralogia e do teor de matéria orgânica do solo. E, por último, X é um valor variável em função dos requerimentos de Ca e de Mg pelas culturas. Valores máximos de saturação por Al 3+ tolerados pelas culturas(m t) e valores de X para o método do Al e do Ca + Mg trocáveis adequados para diversas culturas e, valores de saturação por bases (Ve) que se procura atingir pela calagem Culturas mt X Ve Observações (sempre que possível) % cmolc/dm3 % Cereais Arroz sequeiro 25 2,0 50 Não utilizar mais de 3 t/ha de calcário por aplicação Arroz irrigado 25 2,0 50 Não utilizar mais de 4 t/ha de calcário por aplicação Milho e sorgo 15 2,0 50 Não utilizar mais de 6 t/ha de calcário por aplicação Trigo(sequeiro ou irrigado) 15 2,0 50 Não utilizar mais de 4 t/ha de calcário por aplicação Leguminosas Feijão, soja e adubos verdes 20 2,0 50 Outras leguminosas 20 2,0 50 Oleaginosas Amendoim 5 3,0 70 Mamona 10 2,5 60 Plantas Fibrosas Algodão 10 2,5 60 Utilizar calcário contendo magnésio Crotalárea-juncea 5 3,0 70 Fórmio 15 2,0 50 Rami 5 3,5 70 Sisal 5 3,0 70 Exigente em magnésio Plantas Industriais Café 25 3,5 60 Cana-de-açúcar 30 3,5 60 Não utilizar mais de 10 t/ha de calcário por aplicação Chá 25 1,5 40 Raízes e Tubérculos Batata e batata-doce 15 2,0 60 Exigentes em magnésio Mandioca 30 1,0 40 Não utilizar mais de 2 t/ha de calcário por aplicação Cará e inhame 10 2,5 60 Exigentes em magnésio Plantas Tropicais Cacau 15 2,0 50 Seringueira 25 1,0 50 Não utilizar mais de 2 t/ha de calcário por aplicação. Usar calcário dolomítico Pimenta-do-reino 5 3,0 70 Continua... UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 23 Continuação Culturas mt X Ve Observações (sempre que possível) % cmolc/dm3 % Hortaliças Chuchu e melão 5 3,5 80 Exigentes em magnésio Abóbora, moranga, pepino, melancia, alface, almeirão e acelga 5 3,0 70 Exigentes em magnésio Chicória e escarola 5 3,0 70 Milho verde 10 2,5 60 Tomate, pimentão, pimenta, beringela e jiló 5 3,0 70 Para tomate utilizar relação Ca/Mg = 1 Beterraba, cenoura, mandioquinha, nabo e rabanete 5 3,0 65 Exigentes em magnésio Repolho, couve-flor, brócolos e couve 5 3,0 70 Exigentes em magnésio Alho e cebola 5 3,0 70 Quiabo, ervilha, feijão de vagem e morango 5 3,0 70 Exigentes em magnésio Fruteiras de Clima Tropical Abacaxizeiro 15 2,0 50 Banana 10 3,0 70 Utilizar calcário dolomítico Citros 5 3,0 70 Mamoeiro 5 3,5 80 Abacateiro e mangueira 10 2,5 60 Maracujazeiro e goiabeira 5 3,0 70 Fruteiras de Clima Temperado Ameixa, nêspera, pêssego, nectarina, figo, maçã, marmelo, pêra, caqui, macadâmia e pecã 5 3,0 70 Videira 5 3,5 80 Plantas Aromáticas e, ou, Medicinais Fumo 15 2,0 50 Teor de magnésio mínimo de 0,5 cmolc/dm3 Gramíneas aromáticas (capim-limão, citronela e palmarosa) 25 1,5 40 Menta 10 2,5 60 Piretro 10 2,5 60 Vetiver 10 2,5 60 Camomila 5 3,0 70 Eucalipto 30 1,5 40 Funcho 15 2,0 50 Continua... UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 24 Continuação Culturas mt X Ve Observações (sempre que possível) % cmolc/dm3 % Plantas Ornamentais Herbáceas 10 2,5 60 Arbustivas 10 2,0 60 Arbóreas 15 2,0 50 Azálea 20 2,0 50 Não utilizar mais de 2 t/ha de calcário por aplicação Cravo 5 3,0 70 Gladíolos 5 3,0 70 Roseira 5 3,0 70 Crisântemo5 3,0 70 Gramados 5 3,0 70 Plantios de Eucalipto 45 1,0 30 Pastagens Leguminosas: Leucena (Leucaena leucocephala); Soja-perene (Neonotonia wightii); Alfafa (Medicago sativa) e Siratro (Macroptilium atropurpureum) 15 2,5 60 Para o estabelecimento de pastagens, prever o cálculo da calagem para incorporação na camada de 0 a 20 cm. Para pastagens já formadas, o cálculo de QC1/ deverá ser feito, prevendo-se a incorporação natural na camada de 0 a 5 cm. Kudzú (Pueraria phaseoloides); Calopogônio (Calopogonio mucunoides); Estilosantes (Stylosanthes guianensis); Guandu (Cajanus cajan); Centrosema (Centrosema pubescens); Arachis ou Amendoin forrageiro (Arachis pintoi) e, Galáxia (Galactia striata) 25 1 40 Gramíneas: Grupo do Capim Elefante: Cameron, Napier, Pennisetum hibrido (Pennisetum purpureum); Coast- cross, Tiftons (Cynodon); Colonião, Vencedor, Centenário, Tobiatã (Panicum maximum); Quicuio (Pennisetum clandestinum) e, Pangola, Transvala (Digitaria decumbens) 20 2 50 Green-panico, Tanzânia, Mombaça (Panicum maximum); Braquiarão ou Marandú (Brachiaria brizantha); Estrelas (Cynodon plectostachyus) e, Jaraguá (Hyparrrenia rufa) 25 1,5 45 Braquiaria IPEAN, Braquiaria australiana (Brachiaria decumbens); Quicuio da Amazônia (Brachiaria humidicola); Andropogon (Andropogon guianensis); Gordura (Melinis minultiflora) e, Grama batatais (Paspalum notatum) 30 1 40 1/ QC = Quantidade de calcário a ser realmente utilizada. UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 25 Método da saturação por bases Neste método, considera-se a relação existente entre o pH e a saturação por bases (V). Quando se quer, com a calagem, atingir definido valor de saturação por bases, pretende-se corrigir a acidez do solo até definido pH, considerado adequado a certa cultura. Para utilizar este método, devem-se determinar os teores de Ca, Mg e K trocáveis e, em alguns casos, de Na trocável, além de determinar a acidez potencial (H + Al) extraível com acetato de cálcio 0,5 mol/L a pH 7, ou estimada indiretamente pela determinação do pHSMP. A fórmula do cálculo da necessidade de calagem (NC, em t/ha) é: NC = T(Ve – Va)/100, em que: T = CTC a pH 7 = SB + (H + Al), em cmolc/dm 3 SB = Soma de bases = Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+, em cmolc/dm 3 Va = Saturação por bases atual do solo = 100 SB/T, em %. Ve = Saturação por bases desejada ou esperada (Quadro 8.1), para a cultura a ser implantada e para a qual é necessária a calagem. Quantidade de Calcário a Ser Usada A NC calculada com os critérios ou métodos anteriormente apresentados indica a quantidade de CaCO3 ou calcário PRNT = 100 % a ser incorporado por hectare, na camada de 0 a 20 cm de profundidade. Portanto, indica a dose de calcário teórica. Na realidade, a determinação da quantidade de calcário a ser usada por hectare deve levar em consideração: 1) A percentagem da superfície do terreno a ser coberta na calagem (SC, em %) 2) Até que profundidade será incorporado o calcário (PF, em cm) e 3) O poder relativo de neutralização total do calcário a ser utilizado (PRNT, em %). Portanto, a quantidade de calcário a ser usada (QC, em t/ha) será: PRNT 100 x 20 PF x 100 SC x NC QC = Por exemplo, a quantidade de calcário (PRNT = 90 %) a ser adicionada numa lavoura de café de cinco anos, se a NC é de 6 t/ha, a área a ser corrigida (faixas das plantas) é de 75 % e, considerando a profundidade de incorporação (pela esparramação) de 5 cm, será: t/ha1,25 90 100 x 20 5 x 100 75 x 6 QC == UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 26 Escolha do Método para Estimar a Necessidade de Calagem Um aspecto fundamental a ser considerado na escolha do método para estimar a necessidade de calagem é a cultura (ou culturas) com as quais se está trabalhando. No caso de uma rotação, a escolha deverá dar maior atenção à cultura mais rentável, desde que não se inviabilize o cultivo das demais. A quantidade de corretivo pode variar bastante segundo o critério de recomendação. Neste aspecto, há que se considerar o nível de tecnologia empregado pelos agricultores e seus custos a curto e médio prazos. Doses mais elevadas tendem a representar maior investimento a curto prazo. Por outro lado, o efeito residual do corretivo será mais prolongado. Os efeitos a nível de solo devem ser considerados. Recomendações de doses mais baixas podem representar, por um lado, menor elevação do pH do solo, com menor efeito sobre possíveis efeitos de toxidez de Al, Mn e Fe na camada arável e no subsolo, além de menor eficiência global nas taxas de absorção de N, P, K, Ca, Mg e S (Lopes & Abreu, 1987). Por outro lado, os possíveis desbalanços de micronutrientes (principalmente Cu e Zn) serão menores. Deve-se portanto, para cada realidade e região, procurar o método que melhor defina a necessidade de calagem, devendo-se, para isto, consultar a literatura e as instituições de ensino e pesquisa regionais. O método de saturação de bases, como já dito, tem a grande vantagem de considerar a planta cultivada ao recomendar o corretivo. Os valores de Ve é que precisam ser mais bem definidos para as culturas e para cada região. Vale lembrar que a escolha do método de recomendação de calagem envolve aspectos técnicos e econômicos. Assim, os benefícios da calagem se farão sentir sobre a disponibilidade e eficiência de utilização de outros nutrientes e, a aplicação conjunta de outros nutrientes melhora os resultados da calagem. Isto por si só mostra o enlaçamento dos aspectos técnico e econômico. Do ponto de vista puramente econômico, a calagem conforme ressalta Raij (1981), produz curvas de resposta do tipo dos retornos decrescentes (Lei dos Incrementos Decrescentes). Isto, na prática, significa que acima de pH 5,5 os retornos devidos à calagem, mesmo para culturas exigentes quanto ao pH, não são tão grandes, mas válidos devido ao efeito residual. Dessa forma, a análise econômica deve envolver dados de 3 a 5 anos. A calagem, por seu efeito residual, produz retorno cumulativo ao longo do tempo. UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 27 Escolha do Corretivo a Aplicar O calcário é comercializado com base no peso do material, portanto a escolha do corretivo a aplicar deve levar em consideração o uso de critérios técnicos (qualidade de calcário) e econômicos, procurando maximizar os benefícios e minimizando os custos. Na qualidade de calcário se deve considerar a capacidade de neutralizar a acidez do solo ( poder de neutralização - PN), a reatividade do material, que considera sua natureza geológica e sua granulometria, e o conteúdo de nutrientes, especialmente de Mg. O poder neutralizante avalia o teor de materiais neutralizantes do calcário, ou seja, a capacidade de reação dos ânions presentes, se expressa em %, considerando o CaCO3 como padrão igual a 100% e se determina por neutralização direta com ácido cloridrico (Duarte et al., 1993). O PN igual a 120 % de um calcário indica que 100 kg deste corretivo tem a mesma capacidade neutralizante do que 120 kg de CaCO3. A reatividade de um calcário depende em parte de sua natureza geológica. Os de natureza sedimentar são mais "moles" do que as metamórficas (Alcarde, 1985), e depende fundamentalmente da granulométrica do material, granulometria que permite estimar a eficiência relativa (ER). A reação de neutralização da acidez do solo pelos calcários se dá pelo contato entre a superfície das partículas do corretivo e a solução do solo. Como os calcários são de baixa solubilidade é necessário que suas partículas sejam de tamanho o menor possível, pois quanto menores suas partículas, maior a superfície específica e maior será a área de contato ou dereação. Em relação a granulometria, a legislação atual determina as seguintes características mínimas: passar 100% por peneira de 2 mm (ABNT Nº 10); 70% por peneira de 0,84 mm (ABNT Nº 20) e, 50% por peneira de 0,30 mm (ABNT Nº 50). É permitida uma tolerância de retenção de 5% na peneira de 2 mm. Combinando-se o poder de neutralização (PN) com a eficiência relativa (ER) de um calcário, tem-se seu poder relativo de neutralização total (PRNT), que estima quanto de calcário irá reagir em um período de aproximadamente três anos. PRNT PN x ER= 100 Assim, pela legislação ficou estabelecido que um calcário deve apresentar para comercialização os valores mínimos 45 % para PRNT. Um dos fatores limitantes de um solo ácido é, geralmente, o seu baixo conteúdo de Ca e, ou, Mg disponíveis. Assim, a aplicação de um calcário que contenha Mg terá, aliada ao seu efeito neutralizante da acidez, a adição de Mg, o que evidentemente não acontece quando se utiliza calcário calcítico, pobre em Mg. UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 28 O calcário é comercializado com base no peso do material, portanto a escolha do corretivo por aplicar deve levar em consideração o uso de critérios técnicos (qualidade do calcário) e econômicos, procurando maximizar os benefícios e minimizar os custos. Na qualidade do calcário, devem-se considerar a capacidade de neutralizar a acidez do solo (poder de neutralização – PN), a reatividade do material, que considera sua natureza geológica e sua granulometria, e o teor de nutrientes, especialmente de Ca e de Mg. O poder de neutralização avalia o teor de materiais neutralizantes do calcário, ou seja, a capacidade de reação dos ânions presentes. Considera-se o CaCO3 como padrão igual a 100 %. Determina-se o PN por neutralização direta com ácido clorídrico, sendo expresso em %. A capacidade de neutralizar a acidez que apresenta um calcário também pode ser estimada, aproximadamente, determinando-se seus teores de Ca e de Mg, teores que se expressam em dag/kg de CaO e de MgO. A conversão desses óxidos em “CaCO3 equivalente” é denominado Valor Neutralizante (VN) e é expresso em %. Como parte desses cátions pode estar combinada com ânions de reação neutra, o VN pode superestimar o PN do calcário. VN e PN são duas determinações diferentes. Ambas são usadas para expressar a alcalinidade do calcário, isto é, sua capacidade de neutralizar a acidez do solo. O VN de várias substâncias é dado no Quadro 8.2. Este valor se expressa também em percentagem, considerando como padrão o CaCO3 (VN = 100 %). Como1 kgdeCaCO3neutraliza 20 molc H + (20 eq), porque apresenta 20 molc (-), considera-se para toda substância alcalina que se 1 kg de material contém 20 molc (-), esta tem VN = 100 %. Apresentando menos de 20 molc/kg terá VN < 100 % e, evidentemente, mais de 20 molc/kg terá VN > 100 %. O PN igual a 120 % de um calcário indica que 100 kg deste corretivo tem a mesma capacidade neutralizante do que 120 kg de CaCO3. A reatividade de um calcário depende, em parte, de sua natureza geológica. Os de origem sedimentar, de natureza mais amorfa, são mais reativos do que os metamórficos, que têm estrutura mais cristalina. A reatividade depende fundamentalmente da granulometria do material, a qual permite estimar a eficiência relativa (ER), ou sua reatividade (RE). A granulometria indica a capacidade de um corretivo reagir no solo e envolve a velocidade de reação e seu efeito residual. Em relação à granulometria, a legislação atual determina as seguintes características mínimas: passar 95 % por peneira de 2 mm (ABNT no 10); 70 % por peneira de 0,84 mm (ABNT no 20) e, passar 50 % por peneira de 0,30 mm (ABNT no 50). Considerando a granulometria, pode-se avaliar a reatividade do calcário para o período de aproximadamente três anos. UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 29 Combinando o poder de neutralização (PN) com a reatividade (RE) de um calcário, tem-se seu poder relativo de neutralização total (PRNT), que estima quanto de calcário irá reagir em um período de aproximadamente três anos. 100 REx PN PRNT ==== Reatividade de calcário de acordo com sua granulometria Fração Granulométrica Peneira ABNT Reatividade mm Retida n° 10 % > 2,00 0 0,84 - 2,00 Passa n° 10, retida n° 20 20 0,30 - 0,84 Passa n° 20, retida n° 50 60 ≤ 0,30 Passa n° 50 100 UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 30 Número de molc em 1 kg de diferentes materiais neutralizantes da acidez e seus correspondentes valores neutralizantes Silicato de magnésio MgSiO3 19,9 100 Material neutralizante Fórmula N° molc/kg VN (%) Carbonato de cálcio CaCO3 20,0 100 Carbonato de magnésio MgCO3 23,7 119 Hidróxido de cálcio Ca(OH)2 27,0 135 Hidróxido de magnésio Mg(OH)2 34,3 172 Óxido de cálcio CaO 35,7 179 Óxido de magnésio MgO 49,61/ 2482/ Silicato de cálcio CaSiO3 17,2 86 Silicato de magnésio MgSiO3 19,9 100 UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 31 Por exemplo na análise de uma amostra de calcário, têm-se os seguintes resultados: O PN (96 %) é menor que o VN ( =+ 100 248 x 13 100 179 x 39 102 %) O VN superestima a capacidade de neutralização do calcário, decorrente talvez da presença de Ca e de Mg em compostos químicos que não neutralizam a acidez. A reatividade (RE) é igual à média ponderada da eficiência relativa das classes de partículas (Quadro 8.3), considerando a granulometria da amostra analisada. Assim: % 77,5 12050255 120 x 100 50 x 60 25 x 20 5 x 0 RE = +++ +++= % 74,4 100 77,5 x 96 PRNT == A legislação atual determina, também, que os corretivos comercializados devem possuir as seguintes características mínimas: UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 32 Material PN CaO + MgO % dag/kg Calcário 67 38 Cal virgem agrícola 125 68 Cal hidratada agrícola 94 50 Calcário calcinado agrícola 80 43 Escória 60 30 Outros 67 38 UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 33 Assim, pela legislação, ficou estabelecido que um calcário deve apresentar para comercialização os valores mínimos de 67 % para PN, e de 45 %, para PRNT. Um dos fatores limitantes de um solo ácido é, geralmente, o seu baixo conteúdo de Ca e, ou, de Mg disponíveis. Assim, a aplicação de um calcário que contenha Mg terá, aliada ao seu efeito neutralizante da acidez, a adição de Mg, o que evidentemente não acontece quando se utiliza calcário calcítico, pobre em Mg. A relação Ca:Mg do corretivo, às vezes, é mais importante do que a quantidade de corretivo a ser aplicada ao solo. A relação ideal sofre alteração de acordo com o solo e com as culturas (ver observações do Quadro 8.1), sendo algumas espécies mais exigentes em relações estreitas e outras tolerando corretivos com relações Ca:Mg mais amplas. Uma relação comumente recomendada é a de 3:1 ou 4:1 mols de Ca:Mg. Não se deve descartar o uso de calcário extremamente calcítico; pode-se usá-lo como corretivo e complementar a adubação com fertilizantes que contenham magnésio, como sulfato de magnésio ou carbonato ou mesmo o óxido de magnésio. Freqüentemente, o calcário rico em magnésio chega ao agricultor mais caro do que o calcário calcítico. Pelos teores de Mg, os calcários podem ser classificados em: a) Calcíticos – menos de 5 dag/kg de MgO b) Magnesianos – entre 5 e 12 dag/kg de MgO c) Dolomíticos – mais de 12 dag/kgde MgO Pelo PRNT os calcários podem ser classificados em grupos: a) Grupo A – PRNT entre 45 e 60 % b) Grupo B – PRNT entre 60,1 e 75 % c) Grupo C – PRNT entre 75,1 e 90 % d) Grupo D – PRNT superior a 90 % Cabe ao técnico avaliar as várias alternativas de qualidade e de preço oferecidas no mercado para decidir qual a solução mais adequada técnica e economicamente. A decisão final deverá considerar o preço por tonelada efetiva do corretivo. Época e Modo de Aplicação do Calcário Por ser material de baixa solubilidade, de reação lenta, o calcário deve ser aplicado dois a três meses antes do plantio para que as reações esperadas se processem. O calcário é uniformemente distribuído sobre a superfície do solo, manualmente ou por meio de máquinas próprias e é, então, incorporado com arado e grade. Esse período, entre calagem e plantio, considera presença de umidade no solo, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 34 para que existam as reações do solo com o calcário, caso contrário é preferível realizar calagem e plantio numa sequência única de operações. A análise do solo alguns anos depois da calagem poderá indicar sobre a necessidade ou não de nova aplicação. Supercalagem A quantidade de calcário a aplicar deve ser definida pela análise de solo para evitar uma aplicação de quantidade superior a necessária. A calagem em excesso é tão prejudicial quanto a acidez elevada, com o agravante que aquela é de muito mais difícil correção. Com a supercalagem há a precipitação de diversos nutrientes do solo, como o fósforo, zinco, ferro, cobre, manganês, além de maior prédisposição à danos físicos. A supercalagem acontece, por exemplo, quando a dose de calcário (NC) é aplicada e incorporada na camada de 0 a 10 cm de profundidade. Neste caso, existe a duplicação da quantidade de calcário necessária. Também há supercalagem quando se aplicam 500 g de calcário na cova de 40 x 40 x 40 cm (64 dm3), em solo onde a NC é 5 t/ha, caso em que se adiciona 3,125 vezes a dose indicada pela NC, que seria de 160 g/cova. Uso do Gesso Agrícola O gesso agrícola deve ser encarado como importante insumo para a agricultura, mas devido a suas características, tem seu emprego limitado a situações particulares bem definidas, uma vez que o uso indiscriminado e sem critérios pode acarretar problemas em vez de benefícios para o agricultor. De uns anos para cá algumas indústrias de fertilizantes vem estimulando o uso de gesso agrícola. Apesar de vários estudos mostrarem o potencial da utilização do gesso na agricultura, existe junto a extencionistas e agricultores muitas dúvidas no que se refere a como, quando e quanto utilizar deste insumo. Inicialmente é importante distinguir o mineral gesso (CaSO4.2H2O) e suas formas menos hidratadas (CaSO4.1/2H2O e CaSO4) que podem ser encontrados em depósitos sedimentares em diferentes regiões do mundo como EUA, Canadá, França e Inglaterra, daquele oriundo de processos industriais, o qual tem recebido o nome de gesso agrícola. Gesso agrícola é basicamente o sulfato de cálcio dihidratado (CaSO4.2H2O), obtido como subproduto industrial. Para a produção de ácido fosfórico as indústrias de fertilizantes utilizam como matéria prima a rocha fosfática, (apatita, especialmente a UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – CAMPUS DE FLORESTAL Professor Marihus Altoé Baldotto – Pós-Doutor em Solos 35 fluorapatita) que ao ser atacada por ácido sulfúrico + água, produz, como sub-produto da reação o sulfato de cálcio e ácido fluorídrico, conforme a reação a baixo: Ca10(PO4)6F2(s) + 10H2SO4 + 20H2O →→→→ 10CaSO4.2H2O(s) + 6H3PO4 + 2HF O gesso agrícola é um sal pouco solúvel em soluções aquosas (2,5 g/L), mas que pode atuar significativamente sobre a força iônica da solução do solo, de maneira que haja contínua liberação do sal para a solução por longos períodos de tempo. Essa característica, aliada aos teores de Ca (17 a 20 dag/kg), de S (14 a 17 dag/kg), de P2O5 (0,6 a 0,75 dag/kg), de F- (0,6 a 0,7 dag/kg), de Mg (0,12 dag/kg), à presença de micronutrientes (B, Cu, Fe, Mn, Zn, Mo) e de outros elementos (Co, Ni, Na, Al, As, Ti, Sb, Cd), permite que o gesso agrícola seja utilizado para diferentes finalidades na agricultura, entre as quais destacam-se: a) Fonte de Ca e de S; b) Correção de camadas subsuperficiais contendo alto teor de Al3+ e, ou, baixo teor de Ca2+, ou seja, para melhorar o ambiente radicular de plantas; c) Evitar a formação de camadas adensadas em solos muito intemperizados; d) Correção de solos sódicos. A recomendação do uso de gesso agrícola com esta última finalidade pode implicar a utilização de doses elevadas, devendo ser feita com base no conhecimento das características físicas e químicas dos solos, não apenas da camada arável, mas também das camadas subsuperficiais. Para decidir sobre a recomendação de aplicação de gesso agrícola, deve-se observar que as camadas subsuperficiais do solo (20 a 40 cm ou 30 a 60 cm) apresentem as seguintes características: ≤ 0,4 cmolc/dm3 de Ca 2+ e, ou, > 0,5 cmolc/dm3 de Al 3+ e, ou, > 30 % de saturação por Al 3+ .
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