02 Relação Solo Planta 02

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RELAÇÃO 
SOLO-PLANTA
INTRODUÇÃO
Do ponto de vista físico-químico, o solo pode ser considerado um 
sistema aberto, trifásico e multicomponente
Fração sólida
Fração líquidaFração gasosa
Solo
Interface 
dos três
sistemas
Composição do solo 
25%
45 - 48%
2-5%
25%
Água 
Ar 
Minerais
Matéria Orgânica
50 % fase 
sólida 50 % de 
poros ± 25 %
± 25 %
± 2 – 5 %
INTRODUÇÃO
Dinâmica dos nutrientes no solo
Impacto do Manejo da Fertilidade do Solo e do 
Uso Eficiente de Corretivos e Fertilizantes nas 
Lavouras, Perspectivas
Formas em que os nutrientes são absorvidos 
em condições de solo.
NUTRIENTE FORMAS NUTRIENTE FORMAS
Nitrogênio NO3
- e NH4
+ Boro H3BO3
Fósforo H2PO4
- Cloro Cl-
Potássio K+ Cobre Cu++
Cálcio Ca++ Ferro Fe++ e Fe+++
Magnésio Mg++ Manganês Mn++
Enxofre SO4
= Molibdênio MoO4
=
Zinco Zn++
Cobalto Co++
M.O. fresca
M.O.
humus
Sólidos areia
Comp. mineral silte
argila
Macro – 17%
Poros
Micro – 33%
Limite dos tamanhos das partículas dos solos
Classes texturais
Argila Silte Areia 
Muito 
Fina 
Areia 
Fina 
Areia 
Média 
Areia 
Grossa 
Areia 
Muito 
Grossa 
Cascalho 
0 - 
0,002 
0,002 - 
0,02 
0,02 - 
0,05 
0,05 - 
0,02 
0,2 - 0,5 0,5 -1 1 - 2 > 2 mm 
 
|-------------------------Terra fina-------------------------|
SISTEMA COLOIDAL 
3.1. Propriedades de um sistema coloidal 
a) Grande Superfície Específica (m2/g)
Variações devidas a:
- * Textura
- * Tipos de mineral argila
- * Teor de matéria orgânica
5 cm
5 cm
5 cm
1 cm
1 cm
ÁREA SUPERFICIAL DAS PARTÍCULAS
Comparação do Tamanho Relativo das Particulas do Solo
Bola de basquete
frisbee
Areia 
(granulado ao tato)
Silte
(farinhado ao tato)
moeda
Argila
(liso ao tato)
2.00 - 0.05 mm
0.05 - 0.002 mm
< 0.002 mm
Superfície Específica dos principais componentes da 
fração argila do solo 
Constituintes da fração argila Superfície específica (m2 g-1)
Gibsita 1-2,5
Caulinita 10-30
Goethita 30
Mica hidratada 100-200
Clorita 100-175
Óxidos de ferro 100-400
Sílica amorfa 100-600
Vermiculita 300-500
Alofana 400-700
Montmorilonita 700-800
Matéria orgânica ± 700 *
* Muito variável 
b) Cargas Elétricas 
+ 
adsorve íons opostos
-
c) Cinética
❖ - Movimento Browniano
❖ - Movimento Difusão
❖ - Movimento causado Força gravitacional.
Mineralogia da Fração Argila 
Argilas Silicatadas 
Duas unidades estruturais básicas: 1 tetraedro 
de sílica e um octaedro de alumina
Origem das argilas silicatadas
Alteração
2KAlSi3O8 + 9H2O + 2H
+ → Al2(Si2O5).(OH)4
+ 4SiO2 + 2KOH
Ortoclásio
(Feldspato de potássio)
Caulinita – argila 1:1
Insolúvel - residuo
Solúveis - removidos
Recristalização
Caulinita 
Representação esquemática das argilas do 
grupo da caulinita (tipo 1:1)
Montmorilonita
Representação esquemática das argilas do
grupo da montmorilonita (tipo 2:1)
Argilas não silicatadas: Óxidos de Fe e Al
Predominantes: Gibgsita (Al2O3.3 H2O) e a
Goethita (Fe2O3.H2O)
Substituição isomórfica (cargas permanentes) 
Origem das cargas elétricas 
Negativas (-)
Al
OH
Al
OH OH
OHOO
Sem substituição
Mg
OH
Al
OH OH
OHOO
1/2 1/2
Com substituição
Exemplo de substituição isomórfica 
(Mg → Al nos octaedros de Al e Al → Si nos tetraedros de Si)
Origem das cargas elétricas 
Negativas (-)
Cargas variáveis - dissociação dos grupos OH nas
bordas de um cristal de argila.
R C OH 
O
R C O + H2O
O
+ OH 
(1) Carboxílicos
(2) Fenólicos
Elevação do pH
(Dissociação)
(Dissociação)
Formação de cargas negativas dependentes de pH
OH O
+ H2O
+ OH 
Matéria orgânica
+ 3OH 
OH
Al
Al
O
OH
OH
(Dissociação)(3) Óxidos
Elevação do pH
Exemplos de formação de cargas dependentes de pH 
+ 3H2O
OH
Al
Al
O
OH
OH
(4) Complexos (Desobstrução)
Elevação do pH
Exemplos de formação de cargas dependentes de pH 
(Fonte: Lopes & Guidolin, 1989)
Al
R C O
O
R C O
O
R C O
O
+ Al(OH)3
R C O
O
R C O
O
R C O
O
+ 3OH
Positivas (+)
As cargas positivas têm sua origem nos óxidos e
hidróxidos de ferro e de Al, preferencialmente. De
maneira mais significativa em condições mais
ácidas de solo.
OH
Al
Al
O
OH
OH
OH2
+
Al
Al
O
OH2
+
OH2
+
3H+ +
Diminuição do pH
Formação de cargas positivas no solo pela protonação de
hidroxilas (OH) dos óxidos e hidróxidos de Fe e Al. 
TROCA IÔNICA: é a reação 
de troca entre íons de mesma 
carga
a) Troca Catiônica 
ADSORÇÃO E TROCA IÔNICA (Adsorção não específica) 
a) Troca Aniônica 
CAPACIDADE DE TROCA CATIÔNICA (CTC) 
CTC Permanente 
CTC dependente de pH
CTC Efetiva 
Princípios Básicos do Fenômeno 
de Troca Catiônica 
a) É reversível
b) É estequiométrico 
c) É um processo rápido 
Características da CTC do Solo 
a) CTC efetiva (t)
SB + Al3+
b) Potencial a pH 7,0 (T)
SB + Al3+ + H+
b) Soma de Bases (SB)
Ca2++ Mg2++ K+ + Na+* + NH4
+*
c) Saturação por Bases (V)
V = SB/T * 100
Características da CTC do Solo 
d) Acidez Trocável 
Representada pelo Al 3+
e) Acidez Potencial 
Representada pelo (H + Al)
f) Saturação por Alumínio 
m = Al3+/(SB+Al3+) * 100
Expressão da CTC
CTC centimolesc (10
- 2 moles de carga) por dm3 (cmolc/dm
3) ou milimolesc
(10-3 moles de carga) por dm3 ( mmolc/dm
3) 
Recordando: o que é 1 milimolc de um cátion? 
É igual a 1 miligrama (1 mg) de hidrogênio ou seu equivalente; 
ou, é igual ao peso atômico em g / valência / 1000.
Logo: 1 centimolc de hidrogênio é igual a 10 miligramas (10 mg) de H
+ ou seu 
equivalente; ou, peso atômico em g / valência / 100.
Resumindo:
reage
desloca 
cmolc de A cmolc de B 
troca
substitui
Exemplo: qual é o centimolc de cálcio em relação ao hidrogênio, ou seja, qual a 
quantidade de cálcio necessária para deslocar 10 mg de hidrogênio?
1 centimolc H
+ = Peso atômico / valência / 100
= 1,008g / 1 / 100
= 0,01008 g ou 10,08 mg de H+
1 centimolc Ca
2+ = Peso atômico / valência / 100
= 40,08 / 2 / 100
= 0,2004 g ou 200,4 mg de Ca2+
200 mg de Ca2+ deslocam 10 mg de H+ e 1 cmolc de Ca
2+ equivale a 200 mg
Exemplo: Qual o centimol de carga do potássio, do alumínio e do magnésio?
Potássio = 39,102 / 1 / 100 = 391,02 mg
Alumínio = 26,981 / 3 / 100 = 89,94 mg
Magnésio = 24,312 / 2 / 100 = 121,56 mg
Variação da CTC em função do pH do meio
Tipo de
argila
pH
2,5 a 6,0
pH
7,0
Aumento % aumento
Caulinita 4 10 6 150,0
Montmorilonita 95 100 5 5,3
Fonte: Russel e Russel, 1968.
--------------------cmolc/kg-----------------
CTC Potencial a pH 7,0, de alguns materiais 
trocadores constituintes do solo. 
Material CTC (cmolc/kg)
Matéria orgânica 
Vermiculita
150-400
100-150
Montmorilonita
Ilita 
80-150
20-50
Clorita 10-40
Haloisita . 4H2O 40-50
Haloisita . 2H2O 5-10
Caulinita 3-15
Óxidos de Fe e Al 4-10
Wutke ; Camargo (1972)
Capacidade de troca de cátions de alguns materiais
Material CTC Superfície 
específica
Tamanho
cmolc/kg m
2/g
Mat. Org. humificada 100 - 250 -
Vermiculita 100 - 150 - -
Montmorilonita 80 - 120 800 0,01 - 1,0
Ilita 30 - 50 100 0,1 - 2,0
Clorita 10 - 40 - -
Glauconita 5 - 40 - -
Haloisita 5 - 10 - -
Caulinita 3 - 15 3 0,1 - 5,0
Óxidos de Fé e Al 2- 5 - -
Fonte: Adaptado de Fassbender, 1980.
u
-
Solo Prof. Argila MO
CTC
Total da MO 
cm ----------- % ---------
-
----cmolc/kg----- %
PVLs 0-6 5 0,8 3,2 2,2 69
Pml 0-15 6 0,6 3,3 2,1 64
Pln 0-14 12 2,5 10,0 8,2 82
Pc 0-16 19 2,4 7,4 6,0 81
PV 0-12 13 1,4 3,7 2,7 73
E 0-15 64 4,5 24,4 15,0 62
LR 0-18 59 4,5 28,9 16,1 56
LEa 0-17 24 1,2 3,9 2,9 74
Capacidade de troca de cátions de amostras de solos, total e
da matéria orgânica.
Fonte: Raij, 1981.
Devida à
MO
Série preferencial de troca
H+ >>> Al3+ > Ca2+ > Mg2+ . K+ > Na+
Capacidade de troca de ânions
a) Não existe um mecanismo totalmente definido 
b) NO3
- extremamente móvel
c) SO4
2- pode ser retido fracamente sob certas condições
d) Em valor baixo de pH, arestas quebradas de argila e 
óxidos, hidróxidos e oxi-hidróxidosde Fe e Al 
podem gerar cargas positivas 
Delta pH ( pH) 
Sistemas de argilas silicatadas
- } H+ + H2O  - } H
+ + H20
- } H+ + KCl  - } K+ + Cl - + H+
Sistemas oxídicos
+ } OH- + H2O  + } OH
- + H20
+ } OH- + KCl  + } Cl- + OH-
Exemplos: 
pH = pH KCl – pH H20
- 1,0 = 4,0 – 5,0
0 = 5,0 – 5,0
+1,0 = 5,0 – 4,0
A adsorção específica é de baixa reversibilidade
e é bem conhecida para o P, principalmente em
solos ricos em óxidos de Fe e Al.
Forma Simplificada, Mengel e Kirkby (1982)
ADSORÇÃO ESPECÍFICA
Convenientemente denominada ADSORÇÃO ANIÔNICA 
Íon - Fase Sólida 
( Q )
( Q / I )
Íon - Fase Líquida 
( I )
Perdas 
Q
CT
I
Transporte 
Perdas 
Visão hidrodinâmica das inter-relações entre os fatores
Quantidade (Q), Intensidade (I) e Capacidade Tampão (CT).
Alvarez, 1986.
Não Lábil 
TRANSPORTE 
DE NUTRIENTES 
NO SOLO 
MOVIMENTO IÔNICO PARA AS 
RAÍZES
◼ O nutrientes podem atingir as raízes 
através de diferentes processos:
(1) Interceptação radicular
(2) por fluxo em massa
(3) por difusão
RAIZ
Argila,
Matéria orgânica
M
M
H2O M
Fluxo de massa
Difusão
Contato
Mecanismos de contato de nutrientes 
com as raízes
Características gerais de absorção iônica
- Seletividade
- Acumulação contra um gradiente 
de concentração
- Variabilidade de germoplasma
◼ O caminho dos solutos do meio exterior para o apoplasto
da raiz
◼ A fase líquida do solo penetra livremente o espaço livre
aparente (ELA) ou apoplasto
◼ As interações entre os componentes da P.C. e os íons da
fase líquida do solo são reduzidas
◼ As pectinas da lamela média possuem cargas negativas
(-COOH) que trocam H+ por cátions da fase líquida do
solo.
INTERCEPTAÇÃO RADICULAR 
À medida que a raiz cresce no solo ela
encontra, ao longo da sua trajetória, nutrientes que
são então absorvidos.
Este processo, embora seja conseqüência do
crescimento radicular apenas, ele facilita aquele dois
mecanismos de transporte, principalmente a difusão,
por diminuir as distâncias entre os elementos e a
raiz.
A quantidade de nutriente interceptado é
aquela encontrada em um volume de solo = ao
volume de raízes.
É variável com o elemento e suas interações
com o solo e quantidade de raízes por unidade de
volume de solo.
De modo geral, a contribuição da
interceptação de raízes comparada aos mecanismos
de fluxo de massa e difusão, é pequena.
Nutrientes Solução 
do Solo 
Interceptação 
de Raízes
Fluxo de 
Massa
Difusão 
µg/mL --------------------- % --------------------
Fósforo 0,35 3,5 2,6 93,9
Potássio 12,4 0,9 10,1 89,0
Cálcio 168,2 20,1 79,9 ------
FONTE: Vargas et al. (1983)
Teores médios de P, K e Ca na solução de amostras de 12 solos
do Rio Grande do Sul e contribuição relativa da interceptação
de raízes, fluxo de massa e difusão no suprimento destes
nutrientes para plantas de milho, em casa de vegetação.
O fluxo de massa é conseqüência da
existência de um potencial hídrico no solo maior que
aquele junto à raiz.
Esta diferença de potencial causa um
movimento de massa de água em direção à raiz,
arrastando nela os íons que se encontram em
solução.
É causada pela transpiração da planta.
FLUXO DE MASSA 
Este tipo de transporte ocorre quando a 
absorção é superior à chegada do elemento à 
superfície da raiz, criando-se um gradiente de 
concentração que proporciona a difusão dos 
nutrientes. 
Relação entre o processo de contato e 
a localização de adubos
 
Elem. 
Processo de contato 
 
Aplicação de adubos 
Interceptação Fluxo de massa Difusão 
(% do total) 
N 1 99 0 Distante, em cobertura (parte) 
P 2 4 94 Próximo das raízes 
K 3 25 72 Próximo das raízes, em cobertura 
Ca 27 73 0 A lanço 
Mg 13 87 0 A lanço 
S 5 95 0 Distante, em cobertura (parte) 
B 3 97 0 Distante, em cobertura (parte) 
Cu 70 20 10 A lanço, localizado 
Fe 50 10 40 A lanço, localizado 
Mn 15 5 80 Próximo das raízes 
Mo 5 95 0 A lanço 
Zn 20 20 60 Próximo das raízes 
Fonte: MALAVOLTA et al., 1997. 
Para elementos como o P e o Zn, que se 
encontram fortemente adsorvidos ao solo e, 
portanto, com baixo teor na solução, a 
DIFUSÃO torna-se o mecanismo de 
transporte responsável pela quase totalidade 
absorvida destes elementos (Barber, 1974; 
Nye e Tinker, 1977)
Valores médios dos coeficientes de difusão (DI) de 
alguns íons no solo (Barber, 1974)
ÍON Dl
(cm2 s-1)
Na+ 1,0 x 10-5
NH4
+ 0,3 a 0,4 x 10-7
K+ 2,3 x 10-7
Ca2+ 3,2 a 7,4 x 10-8
Zn2+ 3,1 a 266,0 x 10-10
NO3
- 0,5 a 5,0 x 10-6
H2PO4
- 2,0 a 4,0 x 10-11