Disciplina LSO 300 – Química e Fertilidade do Solo

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ”

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DO SOLO

Av. Pádua Dias, 11 – Piracicaba, SP – Brasil – CEP 13418-900 – Fone: (19) 3417-2100

Docentes:

Prof. Luís Reynaldo F. Alleoni (coordenador)

Prof. Carlos Eduardo P. Cerri

Profa. Jussara Borges Regitano

2017

Disciplina LSO 300 – Química e Fertilidade do Solo

APOSTILA – AULAS TEÓRICAS




Docentes

Prof. Luís Reynaldo Ferracciú Alleoni

Engenheiro Agrônomo pela Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ), da

Universidade de São Paulo (USP) em 1985, Mestre (1992) e Doutor (1996) em Solos e Nutrição de Plantas e

Livre-Docente em Química do Solo (2000) pela ESALQ/USP, com Pós-Doutorado pela Universidade da

Florida - EUA (2005/2006). É Professor Titular no Departamento de Ciência do Solo da ESALQ e tem

experiência em alterações químicas do solo em função do manejo e comportamento de elementos

potencialmente tóxicos no ambiente. Atua também na área de Redação Científica.

Prof. Carlos Eduardo Pellegrino Cerri

Engenheiro Agrônomo pela ESALQ/USP (1997), Mestre em Solos e Nutrição de Plantas pela

ESALQ (1999), Doutor em Ciência Ambiental pelo CENA/USP (2003) e Livre-Docente em Manejo da

Matéria Orgânica do (2010) pela ESALQ/USP. É Professor Associado no Departamento de Ciência do Solo

da ESALQ e tem experiência em temas relacionados à Matéria Orgânica do Solo, Aquecimento global e

mudanças climáticas, agricultura e mercado de créditos de carbono, modelagem matemática, geoestatística e

geoprocessamento.

Profa. Jussara Borges Regitano

Engenheira Agrônoma pela ESALQ (1984), Mestre em Solos e Nutrição de Plantas pela

Universidade Federal de Lavras (1987); Doutora em Agronomia/Ciência do Solo pela Universidade de Purdue

- EUA (1994), com Pós-Doutorado em Comportamento de Pesticidas no Ambiente pela Universidade de

Minessota - EUA (2003). É Professora Doutora no Departamento de Ciência do Solo da ESALQ e tem

experiência na área de comportamento ambiental de pesticidas, fármacos e poluentes orgânicos no solo.




ÍNDICE

Cargas Elétricas do Solo, Ponto de Carga Zero ..................................................................... 1

Adsorção e Troca Iônica ............................................................................................................ 9

Reação do Solo ......................................................................................................................... 17

Oxidação e Redução no solo ................................................................................................... 24

Matéria Orgânica do Solo - Constituintes ............................................................................. 29

Matéria Orgânica do Solo – Propriedades físicas, químicas e biológicas ........................ 39

Nitrogênio no Solo ................................................................................................................... 53

Fósforo no Solo ......................................................................................................................... 61

Potássio no Solo ........................................................................................................................ 69

Cálcio, Magnésio e Enxofre no Solo ..................................................................................... 74

Micronutrientes no Solo .......................................................................................................... 78

Solo Fértil; Solo Produtivo; Elementos Essenciais; Leis da Fertilidade do Solo ............ 85

Questões ..................................................................................................................................... 93

Respostas ................................................................................................................................. 100

Bibliografia .............................................................................................................................. 112

Origem das Cargas nos Solos

Literatura recomendada:

Origem das cargas; Ponto de carga zero

• ERNANI, P.R. Química do Solo e Disponibilidade de Nutrientes, 2008. cap. 3 – p. 46-55.

• LEPSCH, I.F. 19 Lições de Pedologia, 2011. cap. 5 – p. 107-117.

• LOPES, A.S. Manual da Fertilidade do Solo, 1989. cap. 1 – p. 22-23.

• MELLO, F.A.F.; BRASIL SOBRINHO, M.O.C.; ARZOLLA, S. et al. Fertilidade do

Solo, 1987. cap. 3 – p. 45-50 e cap. 5 – p. 78-82.

• MEURER, E.J. Fundamentos de Química do Solo, 2006. cap. 5 – p. 125-146.

• NOVAIS, R.F.; ALVAREZ V., V.H.; BARROS, N.F.; FONTES, R.L.F.; CANTARUTTI,

R.B.; NEVES, J.C.L. Fertilidade do solo, 2007. cap. 4 - p.151-157 e cap. 5 – p. 215-

230.

• RAIJ, B. van. Avaliação da Fertilidade do solo, 1981. cap. 3 – p. 17-30 e cap. 6 – p. 83-85.

Tipos de carga no solo:

1. Cargas permanentes ou constantes

2. Cargas variáveis

1

1. Cargas permanentes ou constantes

Principal processo: substituição isomórfica,também chamada iônica (termo maisadequado)

Características:

substituição de íons de tamanhos

semelhantes, mas com cargas diferentes

Formam-se cargas permanentes

Grande quantidade de cargas (-) formadas

em argilas do tipo 2:1

TETRAEDROS DE SÍLICA E

OCTAEDROS DE ALUMINA

Tetraedros de sílica e octaedros de alumina

2

Tetraedros e Octaedros

Principais substituições iônicas: geram

cargas negativas

Tetraedros de sílica

Si4+ → Al3+

Octaedros de alumina

Al3+ → Fe2+

Al3+ → Mg2+

2. Cargas variáveis

Ocorrem nos grupos OH expostos:

- dissociação: geração de cargas negativas

- protonação: geração de cargas positivas

3

_

_

_O

Dissociação

O

O

O

O

H+

COLOIDE

H

H

H

H

H

Carga negativa

Carga negativa

Carga negativa

+

+

+

H+

Protonação

O

OO

O

O

Carga positiva

Carga positiva

Carga positiva

COLOIDE

H+

H+

H+H+

H+

H

H

H

HH

varia c/ pH

Importantes para:

- minerais silicatados 1:1 (nas bordas);

- colóides orgânicos;

- hidróxidos de Fe e de Al.

Características das cargas variáveis:

4

Geração de cargas negativas na matéria orgânica

• Principais grupos: carboxílico e fenólico

- Carboxílico : – COOH – COO- + H+

-Fenólico : OH O- + H+O O

Geração de cargas nos hidróxidos de Fe e de Al

• Importantes em solos tropicais altamente

intemperizados: alto teor de hidróxidos de Fe e de Al

• Apresentam caráter anfótero (anfi = duplo):

podem ter balanço positivo ou negativo de

cargas

Fe

Fe

O OH

OH

OH

Fe

Fe

O O

O

O

Fe

Fe

O OH2

OH2

OH2

Carga nula Dissociação - carga (-)Protonação - carga (+)

0

5

Características das cargas elétricas do solo

CARGAS CONSTANTES(Negativas)

CARGAS VARIÁVEIS(Negativas e positivas)

Resultam de substituições iônicasde Si por Al ou de Al por Mg ou Fe(II) na grade cristalina

Resultam de reações entre os íonsH+ e átomos de O existentes na superfície da partícula

Ocorrem somente nos minerais deargila de grade 2:1 e 2:1:1.

Ocorrem nos óxidos de Fe e Al, nos minerais de argila e no húmus

Não são influenciadas pelascondições do meio como pH econcentração da solução

São influenciadas pelas condiçõesdo meio como pH e concentração da solução

Têm origem interna Têm origem externa

São sempre negativas Podem ser negativas ou positivas

Ponto de Carga Zero (PCZ)

Definição:

Valor de pH em que a superfície de

determinado colóide (orgânico ou

inorgânico) tem carga nula.

PCZ de alguns constituintes dos solos

0 2 4 6 8 10 (pH) Colóide PCZ

+ + + + + + + + + + + + + + + + - - - - -Hematita / Goethita

8,5

+ + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - Gibbsita 7,5

+ + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - Caulinita 3,5

+ + + - - - - - - - - - - - - - - - - - Húmus <2,0

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Esmectita / Vermiculita

-

6

- Se o colóide estiver num meio em que o pH >

pcz do colóide: carga negativa.

- Se o colóide estiver num meio em que o pH <

pcz do colóide: carga positiva.

- Se o colóide estiver num meio em que o pH =

pcz do colóide: carga nula.

Fe

Fe

O OH

OH

OH

Fe

Fe

O O

O

O

Fe

Fe

O OH2

OH2

OH2

P C Z Acima do PCZAbaixo do PCZ

0

Valores comuns de PCZ de solos

Camada superficial (0-20 cm): PCZ na faixa de 3 a 4.

Camada subsuperficial: geralmente os valores

de PCZ se mantém na faixa de 3 a 4, mas

podem ser mais altos, dependendo

principalmente dos teores de hidróxidos de

Fe e de Al.

7

Teores de matéria orgânica e de óxidos, PCZ, pH e carga líquida de um solo tropical altamente

intemperizado

A

B

• > teor de matéria orgânica;

• < valor de PCZ;

• pH do solo > PCZ;

• carga líquida (-);

• pred. retenção de cátions == CTC > CTA.

• < teor de matéria orgânica;• predominam os óxidos;• > valor de PCZ;• pH do solo pode ser < PCZ;• carga líquida pode ser (+) == CTA > CTC.

Questões: Origem das cargas elétricas do solo e Ponto de Carga Zero – Prof. Alleoni

-As cargas elétricas do solo são divididas em duas classes principais.Quais são elas?

-Qual o principal mecanismo de geração de cargas permanentes ou constantes? Esse tipo de carga é mais comum em solos tropicais úmidos bem drenados ou em solos temperados? Por quê?

-Quais as principais substituições iônicas (ou isomórficas) que ocorremnos tetraedros de sílica e nos octaedros de alumina?

- Explique o mecanismo de geração de cargas por dissociação do grupo OH e por protonação. Como a variação do pH da solução do solo afeta os mecanismos?

- Quais os principais radicais orgânicos que participam da geração de cargas elétricas? São formadas predominantemente cargas positivas ou negativas?

- Qual o mecanismo de geração de cargas nos seguintes colóides do solo:

matéria orgânicaminerais de argilaóxidos e hidróxidos de Fe e de Al

- Por que é mais comum que o solo tenha carga líquida negativa do que positiva?

- Defina Ponto de Carga Zero (PCZ).

- Quais os valores médios de PCZ dos óxidos de ferro e de alumínio,minerais de argila e matéria orgânica?

8

- Em valores comuns de pH do Solo (de 4 a 6,5) é mais comum que apareçam cargas positivas na superfície dos colóides orgânicos ou de óxidos de Fe e de Al? Relacione sua resposta com o conceito de PCZ.

- Considerando a diversidade dos componentes da fase sólida, qual seria o valor médio do PCZ da camada superficial da maioria dos solos tropicais? Qual é faixa de variação do pH da solução do solo? Com base nessas informações, é mais comum se encontrar carga líquida negativa ou positiva nos solos?

- Qual o principal colóide que atua na redução do PCZ dos solos?Se o pH do solo for maior do que o seu PCZ, há predomínio de que tipo de carga (negativa ou positiva)? E se o pH for menor que o PCZ, o que ocorre?

- À medida que a profundidade do solo aumenta, o PCZ de um solo tropical altamente intemperizado aumenta ou diminui? Por quê?

9

CTC, Adsorção, troca iônica

• ERNANI, P.R. Química do Solo e Disponibilidade de Nutrientes, 2008. cap. 3 –

p. 46-55

• LEPSCH, I.F. 19 Lições de Pedologia, 2011. cap. 5 – p. 107-117

• LOPES, A.S. Manual da Fertilidade do Solo, 1989. cap. 1 – p. 22-23

• MELLO, F.A.F.; BRASIL SOBRINHO, M.O.C.; ARZOLLA, S. et al. Fertilidade do

Solo, 1987. cap. 3 – p. 45-50 e cap. 5 – p. 78-82

• MEURER, E.J. Fundamentos de Química do Solo, 2006. cap. 5 - p. 125-146

• NOVAIS, R.F.; ALVAREZ V., V.H.; BARROS, N.F.; FONTES, R.L.F.;

CANTARUTTI, R.B.; NEVES, J.C.L. Fertilidade do Solo, 2007. cap. 4,

p.151-157; cap. 5, p. 215-230.

• RAIJ, B. van. Avaliação da Fertilidade do Solo, 1981. cap. 3, p. 17-30; cap. 6, p.

83-85.

24 g

Mol = 6,02 .1023

1 milimol = mmol

Ex.: 1 mmol de Mg = 24 mg

1 milimol de carga = mmolc

mmolc = mmol valência

mmolc de Ca = 40 = 20 mg2

Até 1996: usava-se a unidade miliequivalente (meq)

mmolc = meq = equivalente miligrama

10

Capacidade de troca de cátions

- CTC - número de milimols de cargas negativas porunidade de massa ou de volume.

Unidades: mmolc dm-3 (à base de volume) ou

mmolc kg-1 (à base de massa)

Unidades antigas (até 1996):

meq 100 cm-3 - 1 meq 100 cm-3 = 10 mmolc dm-3 ou

meq 100 g-1 - 1 meq 100 g-1 = 10 mmolc kg-1

• Importante: reações de troca de cátions são baseadasem carga por carga (e não íon por íon).

Estimativa da CTC

Exemplos:

a) Um Chernossolo cultivado, localizado em Iowa-USA (pH 7; 20% de argila e 4 % de matéria orgânica);

• Argila do tipo 2:1 com CTC média de 800 mmolc kg-1

• Matéria orgânica com CTC de 2.000 mmolc kg-1

CTC oriunda do teor de argila:

20% de 800 mmolc kg-1 = 160 mmolc kg-1

CTC oriunda da Matéria Orgânica:

4 % de 2.000 mmolc kg-1 = 80 mmolc kg-1

Assim, a CTC total do Chernossolo é:

160 + 80 = 240 mmolc kg-1

b) Um Latossolo localizado em uma área de floresta virgem na regiãoamazônica, no Brasil (pH = 4; 60 % de argila e 4 % de mat. orgânica).

• CTC dos minerais de argila (Caulinita) + Óxidos de Fe e Al é 30mmolc kg-1.

• CTC da matéria orgânica em solos muito ácidos = 1.000 mmolc kg-1

CTC oriunda do teor de argila:

60 % de 30 mmolc kg-1 = 18 mmolc kg-1

CTC oriunda da Matéria Orgânica:

4 % de 1.000 mmolc kg-1 = 40 mmolc kg-1

Assim, a CTC total do Latossolo é:

18 + 40 = 58 mmolc kg-1

11

Tipos de Colóides do Solo

Principais propriedades de alguns colóides do solo:

Esmectita Silicatada 2:1 0,01-1,0 Flocos 80-150 -800 a -1.500

Vermiculita Silicatada 2:1 0,1-0,5 Placas/flocos 70-120 -1.000 a -2.000

Mica gran. fina Silicatada 2:1 0,2-2,0 flocos 70-175 -100 a -400

Caulinita Silicatada 1:1 0,1-5,0Cristais

hexagonais5-30 -10 a -150

Gibbsita Óxido Al < 0,1Cristais

hexagonais80-200 +100 a -50

Goethita Óxido Fe < 0,1 Variável 100-300 +200 a -50

Húmus Orgânico 0,1-1,0 Amorfa Variável -1.000 a -5.000

ColóideTipo deargila

Tamanho FormaÁrea superficial

externaCarga

líquida

nm m2 g-1 mmolc kg-1

Cargas elétricas de alguns minerais da fração argila de solos

Matéria orgânica e CTC de solos tropicais

** Cerrado

12

Capacidade de troca catiônica dos solos

• CTC – relacionada às quantidades dos colóides no

solo e a CTC desses colóides.

• CTC originada do húmus: papel dominante nas

reações de troca de cátions no solo,

principalmente dos tropicais altamente

intemperizados.

Relação entre pH do solo, PCZ e cargas de um solo altamente intemperizado

Sup

erfí

cie

de c

arga

(cm

olc/

kg)

Adsorção

e

troca iônica

13

• Adsorção =

1. Eletrovalente ou iônica =

acúmulo de íons ou moléculas na superfíciede uma partícula

atração por cargas elétricas

2. Covalente = Reação íntima entre o íon e a

superfície do colóide

Adsorção e troca de cátions

1. Eletrovalente ou Iônica

Ca Mg

Série liotrópica =

REVERSÍVEL+ Mg 2+ + Ca2+ =

Al3+ > Ca2+ > K+> Mg2+ > Na+

Troca de cátionsSuperfície externa

Superfície interna

Superfície externa

Colóide

Cargas negativasdo colóide

Ânions e cátionsem solução

Cátions emsolução

Cátionsadsorvidos

Superfície dos colóides e troca de cátions

14

2. Covalente

Metais pesados:

- Ex.: adsorção de Cu na matéria orgânica

C

OH

O

OH+ Cu2+

O + 2 H+

OC

O Cu

Cu, Pb, Cd = adsorção específica

Ex.: adsorção de Zn no óxido de Fe

Fe

O

Fe

OH

HOH

OH

HOH

+ Zn2+ Zn + 2H+

Fe

O

Fe

OH

HO

OH

HO

Adsorção e troca de ânions

1. Eletrovalente ou iônica

++++

Cl NO3

++++

+ NO3- + Cl- REVERSÍVEL

NO3-: mobilidade nos solos

15

Fe

O

Fe

OH2+

OH

OH2+

OH

+ H2PO4-

P

Fe

O

Fe

OH2+

O

OH2+

O

O

O

2. Covalente

• Principal = Fosfato (H2PO4-)

ex.: P em óxido de Fe

• SO42- = intermediário entre fosfato e nitrato

Adsorção específica e não-específica

Ligação iônica

• relativamente fraca;

• elétrons não são compartilhados ;

• água de hidratação ou solvatação permanece;

• exemplos: - cátions trocáveis: cálcio, magnésio, potássio; alumínio.

- alguns ânions: nitrato, carbonato, fluoreto.

16

Ligação covalente

• reação mais íntima;

• elétrons são compartilhados;

• sem água de hidratação;

• adsorção é chamada específica;

• exemplos: - alguns metais pesados: Cu, Pb, Cd

- ânions derivados de ácidos polipróticos (commuitos hidrogênios)

ex.: fosfato

Questões: Adsorção e Troca Iônica - Prof. Alleoni

- Qual a definição de CTC? Quais as unidades utilizadas até 1996? Quais as unidades recomendadas atualmente?

- Calcule a estimativa de CTC de um solo A com 20% de argila e 4 % de matéria orgânica, sendo a argila do tipo 2:1 com CTC média de 700 mmolckg-1 e matéria orgânica com CTC de 900 mmolc kg-1. Faça o mesmo paraum solo B com 50% de argila e 2 % de matéria orgânica, sendo a argila do tipo 1:1 e alto teor de óxidos de Fe e de Al com CTC média de 60 mmolckg-1 e matéria orgânica com CTC de 800 mmolc kg-1. Qual deles tem maior CTC? Qual deles deve ser da região tropical úmida? Explique sua resposta.

- Cite a faixa de valores de CTC dos argilominerais 2:1, 1:1 e óxidos de Fe e de Al.

-Um solo A tem 80% da CTC representada por cargas permanentes e 20 % de cargas variáveis. Por outro lado, um solo B tem 25% da CTC representada por cargas permanentes e 75 % de cargas variáveis. Qualdos solos deve ser da região tropical úmida? Explique sua resposta.

-A matéria orgânica é responsável, aproximadamente, por que % da CTC total de solos do trópico úmido? Que relação isso tem com o sistema de plantio direto?

-Explique por que, a CTC de um solo é próxima à sua CTA num solo emque o pH está próximo ao ponto de carga zero (PCZ).

- Defina o fenômeno de adsorção.

17

-Quais os tipos de mecanismos de adsorção pelos quais os nutrientes e/ou elementos tóxicos podem se ligar ao solo?

-Cite a ordem preferencial de atração de cátions trocáveis (Al, Ca, Mg e K) pelos solos (série liotrópica) e explique os motivos dessa sequência.

-Cite íons que são especificamente adsorvidos pelo solo.

-Relacione alguns íons retidos pelo solo por adsorção não-específica.

- Descreva o mecanismo de adsorção dos macronutrientes (N, P, K, Ca, Mg e K) nos solos. Quais deles são trocáveis? Qual a relação entre força de adsorção e movimento dos íons no solo?

18

REAÇÃO DO SOLO

Literatura recomendada: Reação do Solo

• QUAGGIO, J.A. Acidez e calagem em solos tropicais. Campinas:

Instituto Agronômico, 2000. p.5-14.

• LEPSCH, I.F. 19 Lições de Pedologia, 2011. cap. 10, p. 209-220.

• MELLO, F.A.F.; BRASIL SOBRINHO, M.O.C.; ARZOLLA, S. et al.

Fertilidade do Solo, 1987. cap. 4.

• BRADY, N.C.; WEIL, R.R. Elementos da Natureza e Propriedades

dos Solos, 3 ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. (trad. de

I.F. Lepsch). cap. 9, p.299-323.

Introdução

• Definição de pH

• pH = - log (H+)

Exemplos:

• pH = 4

• pH = 6

(H+) = 10-4 mol L-1

(H+) = 10-6 mol L-1

pH 4 pH 6 Atividade do H+ cai vezes100

19

Causas da acidez

a. Regime pluvial:

• clima úmido + drenagem =

é o principal fator

lixiviação das “bases” (cátions básicos) – Ca, Mg e K

muito H e Al nos colóides pH baixo

• clima seco = acúmulo de “bases”

pouco H e Al nos colóides pH alto

Importância da drenagem solos de várzea

b. Material de origem

• Rochas ácidas (granitos/arenitos):

tendem a originar solos mais ácidos

• Rochas básicas (calcário/basalto):

tendem a originar solos menos ácidos

c. Alguns fertilizantes

ex: sulfato de amônio: (NH4)2SO4

NH4+ + 3 O2 → NO3

- + 2 H+ + 2 H2O

20

Disponibilidade dos elementos em função do pH

5,0 6,0 6,5 7,0 8,0

4,4 5,4 5,9 6,4 7,4

Al

K, Ca e Mg

N, S e B

P

Mo e Cl

Fe, Cu, Mn e Zn

pH em H2O

pH em CaCl2 0,01 mol L-1

Dis

po

nib

ilid

ade

Componentes da acidez do solo

• Acidez ativa

• Acidez trocável

• Acidez não trocável

acidez

potencial

Componentes da acidez do solo

Fase sólida Fase líquida

Ca AlMinerais

silicatados AlO - H

Húmus

O

Al

H

H

- COO - COO

Óxidos

FeO

AlO

H

H

CT

C

Acidez trocável

Acidez não trocável

Al3+

Ca2+

H+

H+

Acidez ativa

21

Acidez ativa = pH

Acidez trocável = Al3+ trocável

Acidez não trocável = H covalente

Acidez trocável + não trocável

Acidez potencial

- Ligada ao poder tampão- Aparece como (H + Al) na CTC

Poder tampão do solo

Resistência que o solo oferece às mudanças de

pH, e está intimamente ligado ao teor de

matéria orgânica e à textura do solo.

22

Solo II

Solo III

Solo I

0,25

0,06

0,25

1,6

0,25

1,0

2,4

0,2510

0,25

0 4 8 12 16 20 244,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

pH

Ca(OH)2, cmolc kg-1 de terra

Qual solo tem maior poder tampão?

PROVÃO 2001 – Qual a alternativa correta?

O conceito de poder tampão é derivado da Química, mas tem estreita relação com Fertilidade do Solo. Assinale a alternativa que apresenta a definição correta de poder tampão e sua aplicação em Química e Fertilidade do Solo.

a) é a capacidade de um solo fornecer micronutrientes às plantas, na forma assimilável, para as plantas, em condições de pH baixo (solo ácido).

b) é a capacidade que determinadas leguminosas tem de exsudarem ácidos orgânicos e manterem o pH do solo constante em sistemas de adubação verde.

c) é um processo de fornecimento de nutrientes na forma líquida, principalmente em sistemas de ferti-irrigação, nos quais os elementos são adicionados ao solo na forma de cátions trocáveis.

d) é referente à resistência de um solo às mudanças de pH e corresponde ao hidrogênio ligado de forma covalente aos colóides do solo.

e) é a propriedade de certos minerais de argila promoverem correção da acidez do solo mediante a carbonatação da superfície de grânulos de areia.

a) Soma de bases (SB ou S): SB = K + Ca + Mg (+ Na)

b) CTC efetiva (ao pH atual do solo): CTC efetiva = SB + Al

c) CTC total (a pH 7,0): CTC = SB + (H+Al)

d) Porcentagem de saturação por bases (V%):

V% = SB x 100 / CTC (pH 7,0)

e) Porcentagem de saturação por Alumínio (m%):

m% = Al x 100/ CTC efetiva

Algumas definições importantes

23

c

Solo 2: CTC = 200 mmolc dm-3

Revisão de conceitos: SB, CTC, V%

a) Solos 1 e 2

- mesma CTC = 200

b) Solos 2 e 3: não tem mais Al

- mesma V% = 70%

- mesmo pH = 6,5Solo 3: CTC = 100 mmolc dm-3

c) Solos 1 e 3

- mesma SB 70

(Ca + Mg + K)

Solo 1: pH = 4,5 V% = 30

Solo 2: pH = 6,5 V% = 70

Solo 1: pH = 4,5 V% = 30

Solo 3: pH = 6,5 V% = 70

Os atributos de fertilidade devem ser analisados em conjunto e não isoladamente.

H

Ca

MgNa

H

Ca

Ca

K

K

Mg

Al

Al

H

H

H

H

H

H

Ca

Mg

Na

H

Ca

Ca

KK

Mg

H

CaK

MgH

H

H

Ca

Ca

Ca

Mg

Mg

Solo ácido Solo com pH “corrigido”

Colóide Colóide

24

Questões da aula de “Reação do solo” - Prof. Alleoni

- Dê as definições de Soma de Bases, CTC efetiva, CTC total, porcentagem de saturação por bases (V%) e porcentagem de saturação por alumínio (m%).

- Sabendo-se somente o valor de V% de um solo, podemos inferir sobre sua fertilidade? Por quê?

- Observe algumas características dos solos A e B. Qual está sendo mais bem manejado? Qual tem maior fertilidade potencial?

Solo A SoloBCTC: 50 mmolc dm-3 CTC: 100 mmolc dm-3

pH em CaCl2: 6,0 pH em CaCl2: 4,5V%: 70% V%: 30%

- Defina pH.

- Qual a atividade de hidrogênio (mol L-1) de um solo que apresenta pH =4,0?

- Um solo foi corrigido e seu pH aumentou de 4,0 para 5,0. A atividade de H+ diminuiu ou aumentou? Quantas vezes?

- O pH de um solo diminuiu de 6 para 4. Mostre como variou a atividade de H+ e verifique quantas vezes a acidez do solo aumentou.

- Quais são as principais causas da reação do solo?

- Qual o efeito do pH na fertilidade do solo? Qual a faixa de pHH2O e pHCaCl2 considerada ideal para a disponibilidade dos nutrientes?

- Como o pH afeta a disponibilidade dos micronutrientes?

- De que maneira o pH pode influenciar a disponibilidade de N, S e B nos solos?

- Como se comportam os cátions básicos trocáveis do solo (Ca, Mg e K) em relação à variação do pH?

- O aumento do pH do solo na faixa de 4 a 7 aumenta ou diminui a disponibilidade de Al? Por quê?

- O que é poder tampão de um solo?

- Quais são os componentes da fase sólida do solo que afetam o poder tampão dos solos? Por quê?

- Se dois solos tiverem o mesmo pH, qual deles necessitará de mais calcário: um argiloso com alto teor de matéria orgânica ou um arenoso combaixo teor de matéria orgânica? Por quê? Explique com base no conceito de poder tampão do solo.

25

Oxidação e redução no solo

• BRADY, N.C.; WEIL, R.R. Elementos da Natureza e Propriedadesdos Solos, 3 ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. (tradução deI.F. Lepsch). p. 222-241; 460-461; 440-441; 491-493.

• LEPSCH, I.F. 19 Lições de Pedologia. São Paulo: Oficina deTextos. 2011. cap. 3, p. 68-69.

• SOUSA, R.O.; VAHL, L.C.; OTERO, X.L. Química dos solosalagados. In: MELO, V.F.; ALLEONI, L.R.F. (Eds.). Química eMineralogia do Solo - Aplicações. 1.ed. Viçosa: SociedadeBrasileira de Ciência do Solo, 2009. v.2, cap. 20, p.485-528.

• MEURER, E.J. Fundamentos de Química do Solo, 3.ed. PortoAlegre: Editora Evangraf, 2006. cap. 7, p.171-194.

• SANTOS, G.A; SILVA, L.S.; CANELLAS, L.P.; CAMARGO, F.A.O.(Eds). Fundamentos da matéria orgânica do solo:ecossistemas tropicais e subtropicais. Porto Alegre: Genesis.2008. p. 59-60.

Oxidação e Redução

• Importância:-Transformações químicas de elementos essenciais- Toxicidade em solos inundados

OXIDAÇÃO E REDUÇÃO: envolve transferência de elétrons

Conceito básico

Oxidação

Redução

Perda de elétrons

Ganho de elétrons

Conceito original: combinação com O2

6 Fe + 1/2 O2 3 Fe2O3

Fe: número de oxidação passou de 0 para 3+

(cedeu 3 elétrons)

sofreu oxidação agente redutor

Entretanto: presença de oxigênio não é obrigatória

(0) (3+)

26

Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu(0) (+2) (+2) (0)

Cedeu elétrons

Sofreu oxidação

Agente redutor

Recebeu elétrons

Sofreu redução

Agente oxidante

REDUTORES OU DOADORES DE ELÉTRONS DO SOLO

Principal : matéria orgânica

1) Carbono orgânico numerosos compostos

2) Grupo amino (-NH2)

3) Grupo sulfidrilo (-SH)

4) Amônea : reação de nitrificação

C6H12O6 + 6 H2O 6 CO2 + 24 H+ + 24 e-(0) (+4)

NH3 + 3 H2O NO3- + 9 H+ + 8 e-

OXIDANTES OU RECEPTORES DE ELÉTRONS

Principal receptor = oxigênio

Oxigênio é consumido por microrganismos e não há reposição

Difusão do O2 é mais lenta

O2 + 4 e- + 4 H+ 2 H2O

27

Condições que favorecem o baixo teor ou a ausência de O2

• Solos molhados ou inundados → transporte de gasesé 10.000 vezes maior em espaço poroso do que emfase aquosa.

• Presença de resíduos orgânicos facilmente decomponíveis.

• Elevado crescimento microbiano.

• Descarte de lixos orgânicos em solos (aterros)

Solos anaeróbicos:

• Taxas de metabolismo das raízes e de absorção de íons.

• Resistência de raízes a patógenos.

• Concentração de íons reduzidos indesejáveis na solução do solo.

NH3 e NO2- → mais tóxicos que o NO3

-

H2S → mais tóxicos que o SO42-

Fe2+ e Mn2+ → mais solúveis e fitotóxicos que o Fe3+

e o MnO2

Desnitrificação do NO3- → N2 ou N2O, indesejável

(perda de N)

Na falta de oxigênio receptores secundários

Nitrato - instável num meio redutor

Transforma-se em nitrito e daí em gás N2 desnitrificação

Ex: 2 NO3- + 10 e- + 12 H+ N2 + 6 H2O

Na seqüência: manganês (MnO2), ferro (Fe(OH)3),

enxofre - SO42- (condições drásticas de redução), gás

carbônico (CO2) e, por último gás hidrogênio

(H2) H+ + e- 1/2 H2

28

MnO2 + 2 e- + 4 H+ Mn2+ + 2 H2O

Fe(OH)3 + e- + 3 H+ Fe2+ + 3 H2O

SO42- + 8 e- + 10 H+ H2S + 4 H2O

CO2 + 8 e- + 8 H+ CH4 + 2 H2O

O2 NO3- MnO2 Fe(OH)3 SO4

2- CO2 H+

Condições de redução

2 H+ + 2 e- H2

Transformações químicas em solos alagados

Condições de oxidação: Fe3+, MnO2, SO42- e NO3

-

Condições de redução: Fe2+, Mn2+, H2S e NH3

- Diminuição a concentração de oxigênio molecular (O2)

- Aumento de pH em solos ácidos e diminuição de pH emsolos alcalinos

- Aumenta a disponibilidade de Ca, Mg e K

- Diminui a disponibilidade de outros micronutrientes catiônicos

- Produção de compostos tóxicos

- Perda de N2 por volatilização

- Aumento na disponibilidade de P às plantas

29

Exercícios

1. O que envolve as reações redox e qual sua importância na química e na fertilidade do solo.

2. Qual a diferença entre as reações de oxidação e redução?

3. De modo geral em solos aeróbicos, qual o principal agente oxidante e qual o principal agente redutor?

4. Quais condições favorecem o baixo teor ou a inexistência de O2 no solo?

5. Em solos anaeróbicos, a concentração de íons reduzidos indesejáveis na solução do solo aumenta ou diminui? Explique exemplificando quais são esses íons e por que eles são indesejáveis.

6. Qual a sequência de receptores de elétrons secundários em solos?

7. Solos alagados sofrem várias transformações químicas. Quais as implicações em termos da fertilidade do solo?

30

Matéria orgânica do solo

MOSNutrição deplantas

Propriedades biológicas do solo

Propriedadesfísicas do solo

Propriedadesquímicas do solo

Sustentabilidadeagrícola

Funções da matéria orgânica do solo

Ambiente

Considerações gerais

Conceitos e constituintes da MOS

Matéria orgânica do solo (MOS)

Definição:

Todos os derivados de materiais vegetais e animais

incorporados ao solo ou dispostos sobre sua superfície,

na forma viva ou nos vários estágios de decomposição,

mas exclui-se a parte aérea das plantas.

Encyclopedia of Soil Science

31

Ecossistema Natural Agrosistema

Restos de culturasLiteira

Resíduos org: agrícolaurbanoindustrial

Pluviolixiviados

Macro e meso fauna e microrganismos

MetabólitosExsudatos

Raízes

Exsudatos

Raízes Carvão

Carbono


Matéria orgânica do solo

Matéria orgânica estável (húmus)

Solo

Fração mineral

Fração orgânica

5%

MOS prontamente

decomponível, serapilheira,

raízes e outros Fungos

50%

Fauna 10%

Leveduras, algas,protozoários,nematóides

10%

20-40%

Organismos vivos

Bactérias e actinomicetos

30%


CONSTITUINTES


Pluviolixiviados

Liteira, restos de culturas e resíduos orgânicos

Raízes e exsudatos

Organismos do solo

Substâncias não-húmicas

Substâncias húmicas

32

Definição: Porção da chuva que chega ao solo passando pela copa da vegetação, pelas aberturas nas copas, gotejando das folhas, galhos e troncos.

Pluviolixiviados (throughfall)

Evapotranspiração

Interceptação

Armazenamento(nas palntas)

Infiltração

Absorção

Pluviolixiviados


Fluxos no sistema florestal (mg m-2 de C)

Pluviolixiviado

5277

1 m1 m

1 m

Chuva

3022


CONSTITUINTES


Pluviolixiviados


Raízes e exsudatos

Organismos do solo



33


Ecossistema natural

Resíduos orgânicos

Agrossistema

Definição: resíduos vegetais e animais depositados na superfície do solo


Composição elementar e bioquímica

Água

75%

Matéria seca

25%

Celulose45%

Açúcar e gomas 5 %

Lignina 20 %

Hemicelulose 20 %

Gorduras e ceras 2 %

Proteína 8 %

Tipos de compostos

Carbono

44 %

Oxigênio

40 %

Hidrogênio 8 %

Cinzas 8 %

Composição elementar


Vinhaça

BiossólidoComposto de lixo urbano

Tipos de resíduos orgânicos


34

Resíduos de cortume

Resíduos petroquímicos

Farinhas e resíduos frigoríficos

Torta de origem vegetal

Estercos

Tipos de resíduos orgânicos


CONSTITUINTES


Pluviolixiviados


Raízes e exsudatos

Organismos do solo



Produção de raízes pelas principais culturas tropicais

Profundidade (cm)

0-4

4-9

9-15

15-30

30-60

60-100

Total

Matéria seca t.ha-1

0,938

0,191

0,140

0,150

0,175

0,147

1,741

Distribuição %

54

11

8

9

10

8

100

FUNDAÇÃO MS, 2000

Brachiaria decumbens

Avaliado após 16 anos de formação e pastejo contínuo


35

Produção anual de biomassa de raízes com a liteira da floresta Amazônica

Biomassa aérea 7,6 121 2

Biomassa de raízes 8,0 190 9

Mg.ha-1.ano-1 kg.ha-1.ano-1

Floresta Amazônica Total N P

Biomassa de raízes


Ponta de uma raiz penetrando no solo.

Exsudatos

Definição: Compostos orgânicos secretados ou liberados pelasuperfície de raízes jovens.

Rizosfera: porção do solo na vizinhançaimediata das raízes que influencia aabundância e a composição dapopulação microbiana.


Destino no solo

MucilagemSecreções

Plantas

Coloides

minerais

orgânicoshumina

Biomassamicrobiana

Mucigel

CO2

Humificação (humina microbiana)

Mineralização (NH4+, NO3-, ...)assimilação pelas plantas


• Lubrificante para movimento da raiz no solo• Melhora contacto raiz-solo

36

CONSTITUINTES


Pluviolixiviados


Raízes e exsudatos

Organismos do solo



Tamanho relativo

Fungos

Bactérias

Ameba

Cabeça de nematóide

bacteriófago

Protozoa cilicata

Núcleo

Parede celular da raiz

Pelo da raíz

Actinomicetos

Megafauna: > 20 mm

Macrofauna: 2-20 mm

Mesofauna: 100 m-2 mm

Microfauna: < 100 m


Formigueiro

Classe Insecta

Ordem Hymenoptera Formicidae

Megafauna (> 20 mm)

Vertebrados ( ratos, toupeiras)

Rato do campo

Cupinzeiro

Cupim soldado

Classe InsectaOrdem Isóptera

Macrofauna (> 2 mm)


37

Tesourinha

Ordem Dermaptera

Larvas de borboleta

Ordem Lepidoptera

Larva bezouro

Ordem Coleoptera

Larva de môsca

Ordem Diptera

Excrementos Excrementos


Excrementos

Minhoca

Minhoca

Trato digestivo

Trato digestivo

Classe Oligochaeta

Ordem Megascolecidae


Definição: Organismos menores do que 0,1 mm, predominando fungos,bactérias e actinomicetos em número, massa e capacidade metabólica.

Biomassa microbiana do solo

Actinomicetos

ProtozoáriosBactériasFungosJenkinson et al., 1986


38

CONSTITUINTES


Pluviolixiviados


Raízes e exsudatos

Organismos do solo



Substâncias não-húmicas Definição: Compostos derivados de carboidratos, aminoácidos e proteínas,lipídeos, compostos fenólicos e lignina provenientes da decomposição derestos vegetais e animais no solo

Celulose

Lipídeos

Quitina

Aminoácidos

Glicina(aminoácido)

Ácidos nucleicos

Carboidratos

Glucose(aldose)


Microbiológica Bioquímica

Degradação

CarboidratosCerasResinas

Produtos da degradação


Degradação

Síntese Húmus

Carboidratos Proteínas Ácidos graxos Ceras OutrosResinasLignina Pigmentos


39

CONSTITUINTES


Pluviolixiviados


Raízes e exsudatos

Organismos do solo



Definição (antiga) de substâncias húmicasMistura complexa e recalcitrante de substâncias orgânicas amorfas e coloidais de cor marrom ou marrom escuro, modificadas a partir de tecidos orgânicos ou de materiais orgânicos pelos organismos do solo (Stevenson, 1994)


Associação de moléculas depequeno tamanho estabilizadaspor forças fracas: interaçõeshidrofóbicas, pontes de H eforças de van der Waals(Piccolo, 1996)

Cátions metálicos

polissacarídeos

polipeptídios

cadeias alifáticas

fragmentos aromáticos

Simpson et al., 2002

Modelo Supramolecular


40

Matéria Orgânica do solo

HUMINAAltamente condensada, Complexo com argila

ÁCIDO HÚMICOMarrom escuro a pretoElevado peso molecular

(até 300.000)

Tratamento com ácido (pH = 1)

Precipitado Não precipitado

ÁCIDO FÚLVICOAmarelo para vermelhoBaixo peso molecular

(2.000 a 50.000)

Organismos vivosBIOMASSA

Tecidos mortos identificáveis

RESTOS

Organismos mortos com tecidos não identificáveis

HUMUS

Solúvel

Extração com NaOH

Insolúvel


41

Matéria orgânica do solopropriedades químicas, físicas e biológicas

Resíduos de plantas e

de animais adicionados

ao solo

Redução da água perdida por

evaporação

Redução da temperatura

extrema do solo

Aumento das trocas de gases

Aumento da disponibilidade Fe, Mn, Cu, Zn

Aumento da infiltração água

Absorção de poluentes como

Pb, Cd, Cu

Aumento da disponibilidade

de N, P, S

Redução da toxicidade por Al

Maior retenção Ca, Mg, K

Diminuição da fertilização

Menor risco de inundações

Menor utilização de alguns pesticidas

Menor utilização de alguns pesticidas

Maior recarga das reservas

hídricas do solo

Menor poluição da água

Menor degradação das

paisagens

Aumento do seqüestro de C

Maior produção das plantas

Efeito primário Efeito secundário Efeitos subseqüentes sobre o solo Efeitos sobre o ambiente

Produção de substâncias

húmicas

Aumento das funções

microbianas como a

fixação de N, infecção,

antagonismo

Produção de polissacarí-deos e de

outros compostos

não húmicos

Solos mais frios durante o dia no

verão

Inativação das toxinas e dos

pesticidas

pH mais estável

Melhor aeração, disponibilidade O2 para raízes

Menor escoamento superficial

Menor erosão do solo

Aumento da disponibilidade de água para as

plantas

Solos mais quentes durante

a noite no inverno

Se adicionado na superfície do

solo como Mulch, protege contra a energia solar e a chuva

Se incorporados ao solo

(frações leves) promovem macroporos

Como fonte de alimento, aumenta

a atividade e diversidade da

fauna e biomassa microbiana do solo

Influência da MO nas prop do solo, produtividade das plantas e qualidade ambiental


Aumento da capacidade

tampão

Aumento da capacidade de retenção

de água

Aumento da capacidade de absorção de

íons

Aumento da mineralização

Aumento da estabilidade

dos agregados, porosidade

Aumento da quelação dos

metais

Aumento da competição

com patógenos de plantas

Cor escura do solo

MATÉRIA ORGÂNICA DO SOLO

Propriedades físicas

Propriedades biológicas

Propriedades químicas

42

Indica a quantidade cátions que o solo é capaz de reter e permutar porquantidades estequiométricas equivalentes de outros cátions, ou seja,é função da intensidade de cargas (-) que se manifesta nos colóides.

Capacidade de troca de cátions (CTC)

CTC 25Maior teor de argila e MO,

mais posições para reter cátions

CTC 5Menor teor de argila e MO,

poucas posições para reter cátions

Lope & Guilherme, 1992


Elevada capacidade de troca de cátions da MOS


As cargas negativas das substâncias húmicas surgem da dissociação de prótons dos grupos funcionais:

O desenvolvimento de cargas negativas das substâncias húmicas é

dependente do pH do meio cargas variáveis ou dependentes do pH

Carboxílicos

Fenólicos - OH

Cargas elétricas


43

Sambatti et al., 2003

MOS aumenta a CTC do solo

De 20 a 70% da CTCde muitos solos é

devido a MOS


MOS no fornecimento de nutrientes para as plantas superiores

Decomposição da MOS

CaNb+kPcSd…MgH2xOx + (a+2b+2d)O2

Processo de transformação das formas orgânicas dos elementos em formasiônicas através da ação das enzimas dos microrganismos

aCO2 + bNO3- + cH2PO4

- + dSO42- + gM+ +

kNH4+ + x H2O + (b+c+2d-g-k)H+


CO2

Mineralização Decomposição do humus produz, NH4

+, NO3- , PO4

3 - e SO4 2-

Fonte de nutrientes para o crescimentodas plantas

MOS (g kg-1)

Pro

du

çã

o d

e g

rão

s d

e m

ilho

(M

g h

a-1)

Weil & Magdoff, 2004


44

Efeito das SHs no crescimento de plantas superiores

• Aumento na absorção de íons

• Aumento do número e crescimento de raízes finas

Nannipieri et al., 1983

• Aumento na velocidade das reações enzimáticas do ciclo de Krebs

• Aumento no conteúdo de clorofila

• Efeitos sobre síntese proteica


Definição: Compostos estranhos ao sistema biológico. Freqüentemente sãoreferidos a compostos resistentes à decomposição

Xenobióticos

Inseticidas

Herbicidas

Brady, 1989


Definição: Compostos estranhos ao sistema biológico. Freqüentemente sãoreferidos a compostos resistentes à decomposição

Xenobióticos

Associação MOS com

xenobióticos

Afeta bioatividade, persistência e

biodegradabilidade dos pesticidas

Modifica a taxa de aplicação dospesticidas para um controle efetivo


45

1

Comportamento dos pesticidas no solo






Alguns atributos físicos relativos aos solos

condicionados pela MOS

Agregação

Cor do solo

Densidade global

Grau de aeração

Conteúdo de água no solo (umidade)

Taxa de infiltração da água

Escoamento superficial

...


46

Perfil de região sub-tropical



MO incorporada ao solo cor do solo aumento da temperatura

MO na superfície do solo (forma de restos culturais/liteira)

Reduzir temperatura do solo Temperatura mais constante do solo



Agregação

Cor do solo

Densidade global

Grau de aeração




...


47


Densidade do solo

Franzluebbers et al., 2001

→ grau de aeração

Brady & Weil, 1999



Agregação

Cor do solo

Densidade global

Grau de aeração




...



MOS pode reter 20 vezes seu peso em água

48

Microscopia Eletrônica de Varredura (aumento de 23.000 vezes)

Ácido fúlvico

Tan, 2003



MOS pode reter 20 vezes seu peso em água

Solo com alto

teor MO

Solo com baixo

teor MO

Solos

mesma

textura

Solo com alto

teor MO

Solo com baixo

teor MO

Solos

mesma

textura



Agregação

Cor do solo

Densidade global

Grau de aeração




...


Erosão

49


Wildner 2001

Restos vegetais sob a superfície do solo: impacto da gota de chuva



Agregação

Cor do solo

Densidade global

Grau de aeração


Taxa de infitração da água


...



Definição: são conglomerados de minerais do solo (partículas de argila, areia fina e silte), resíduos vegetais e microbiano, matéria orgânica amorfa fortemente ligada a argila

Agregados

50

Hifa

Esporo

Raizes Finas


Hifas fúngicas podem dar início a formação de agregados

Processo efêmero

PBC

Interação entre os materiais orgânicos e as argilas silicatadas em um agregadoestável em água. Os materiais escuros (C) são grupos de partículas de argila queestão interagindo com polissacarídeos orgânicos (P), uma célula de bactéria (B) étambém cercada por polissacarídeos.


Processos bioquímicos por meio de adesão de polissacarídeos(Exsudatos de raízes e hifas)

Rompimento dos agregados

Prática de manejo (revolvimento excessivo)

Expansão diferenciada da argila

Dispersão mecânica pela energia cinética das gotas de chuva

...


51






Estabilidade dos agregados

52





Funções dos organismos no solo

Atividades indiretas

Atividades diretas

SoloMontículos

Pedoturbação

Formação de vazios

Preenchimento de vazios

Formação/destruição de agregados

Ação sobre a erosão

Ação sobre a liteiravegetal

Ação sobre a liteiraanimal

Ciclagem de nutrientesAção sobre a biota

Ação sobre o movimentode ar e água

Produção de constituíntes especiais

Hole F.D. (1981) Geoderma, 25:75-112


Fragmentos vegetais dentro do tubo digestivo


53

Dejeção de minhocas


7-10 Mg.ha-1.ano-1

Floresta tropical

15-16 Mg.ha-1.ano-1

Pastagem

1-15 Mg.ha-1.ano-1

Cultura anual

Biomassa microbiana

Em solução

NH4+

NO3-Ca+

K+

PO3-

Mg

Na atmosfera

CO2

N2O

CH4NOx

No solo

Humus


Balanço do carbono nos agrossistemas

Distribuição relativa dos produtos de decomposição de resíduos vegetaisincorporados ao solo

Resíduos orgânicos: 100 g

60-80 g

CO2

Biomassa (organismos do solo)

Substâncias não húmicas Compostos húmicos complexos

Húmus (15-35 g)

3-8 g 3-8 g10-30 g


54

Decomposição de resíduos orgânicos

Condições ideais aos processos de oxidação

oxidaçãoenzimática

(C, 4H) + 2O2compostos contendocarbono e hidrogênio

CO2 + 2H2O + energia 478 kJ mol-1 C

R

Condições aeróbicas


Condições aeróbicas ≠ Condições anaeróbicas

Decomposição de resíduos orgânicos

Condições anaeróbicas Oxidação parcial dos compostos orgânicos

CO2 + CH4CH3COOH bactériasmetanogênicas

CO2 + 4H2bactérias

metanogênicas2H2O + CH4

4CH3COOH + CO2 + 3CH4

acetato4C2H5COOH + 2H2O

propionatobactérias

metanogênicas

acetato


55

NITROGÊNIO NO SOLO

NITROGÊNIO NO SOLO

• Um dos elementos mais exigidos pelas plantas

• Alto grau de transição na natureza

1Pg = 1015 g

Reservatórios de N

Oceano220.000

Terrestreplantas+animais

3,5

TerrestreMOS

95

Atmosfera3. 900.000


56

CICLO DO NITROGÊNIO

60

1 m

50 40 30 20 10 0 1 2

Carbono, %

Solo de tundra

Nitrogênio, % 10 0 1

Solo de floresta

C, % N, %10 0 1C, % N, %

Chernozem

10 0 1C, % N, %

Solo tropical ferruginoso

50 40 30 20 10 0 1 2

Podzol húmico ferro60

1m

10 0 1

Podzólico marron cinzento

10 0 1 10 0 1

Solo ChestnutSolo ferralítico amarelo

marron

50 40 30 20 10 0 1 260

1m

10 0 1

TurfaSolos mediterrâneos vermelhos

10 0 110 0 1

Vertissolos Solo ferralítico

húmico

Distribuição de N no perfil do solo: acompanha MOS

FORMAS DE OCORRÊNCIA DO N:

• Dinitrogênio: N2

• Óxidos gasosos: nitroso (N2O), nítrico (NO) e NOx

• N amoniacal: amônio (NH4+) e amônia (NH3)

NH4+: íon

NH3: composto químico, molécula formada por:

N2 + 3 H2 → 2 NH3

• N nítrico: nitrato (NO3-) e nitrito (NO2

-)

• N orgânico: 98% ou mais do N total do soloEx: proteínas, aminoácidos, aminoaçúcares

57

Principais fontes de N-orgânico no solo

Proteínas35 a 50%

Paredes celulares (quitina, peptídio-glicanas)5 a 10%

Ácidos nucléicos5 a 10%

Fontes de N Orgânicoo esterco animalo lodos de tratamento biológico de esgoto e

águas residuáriaso composto de resíduo sólido urbanoo resíduos do processamento de alimentoso resíduos industriaiso resíduos de culturas anuaiso resíduos florestais

AQUISIÇÃO DE N PELO SOLO

Fonte original: atmosfera N2

• Deposição atmosférica de N: 2 a 5 g m-2 por ano

• Fixação biológica

a) Assimbiótica ou livre

Bactérias Azotobacter, Clostridium, BeijerinchiaAlgas azuis-verdes (cianofícias)Contribuição: 10-24 kg ha-1 de N por ano

b) Simbiótica

Rhizobium x leguminosas = nódulosContribuição: 50-250 kg ha-1 de N por ano

58

FORMAS DE ABSORÇÃO DE NITRGÊNIOPELAS PLANTAS:

• Amônio (NH4+)

• Nitrato (NO3-)

Nitrogênioorgânico

Nitrogênioinorgânico

imobilização

mineralização

Mineralização e imobilização de N

Etapas da mineralização de N:

Proteínas Aminoácidos Amônio (NH4+) Nitrato (NO3

-)

nitrificaçãoamonificação

PERDAS DE N DO SOLO

• Produtos agrícolas

Em média: 40 a 100 kg ha-1 de N por colheita

• Lixiviação

NO3- > NH4

+ > Norg

Em média: 0 a 80 kg ha-1 de N por ano

• Erosão

Em média: 0 a 100 kg ha-1 de N

• Desnitrificação

• Volatilização

Após aplicação de fertilizantes

59

Mecanismo geral (dependente das condições e mecanismos envolvidos)

Perdas de Nitrogênio por desnitrificação

Brady & Weil, 1999

100

50

00 10050

Amonificação

Nitrificação

Desnitrificação

% da porosidade com água

% d

e at

ivid

ade

mic

robi

ana

máx

ima

Relação C/N do material orgânico incorporado

Material orgânico %C %N C/N

Serragem 50 0,005 600/1Palha de trigo 38 0,5 80/1Milho 40 0,7 57/1Resíduos de cana-de-açúcar 40 0,8 50/1Grama fertilizada 40 1,3 31/1Feno de alfafa maduro 40 1,8 25/1Esterco de curral curtido 41 2,1 20/1Composto maduro 40 2,5 16/1Feno de alfafa jovem 40 3,0 13/1Lodo de esgoto digerido 31 4,5 7/1Microorganismos do solo

Bactérias 50 10,0 5/1Actinomicetos 50 8,5 6/1Fungos 50 5,0 10/1

Matéria orgânica do soloHorizonte Ap de Molisol 56 4,9 11/1Horizonte A1 de Ultisol 52 2,3 23/1Horizonte B médio 46 5,1 9/1

60

C/N = 10

Fungos

Relação C/N da biomassa microbiana

C/N = 5

Bactérias

C/N média = 8/1 C/N média = 8/1

Material orgânicoFonte de energia e síntese de compostos

1/3 C incorporado células

2/3 C respirado: CO2

Proporção relativa dos produtos de decomposição de resíduos vegetais incorporados ao solo

Resíduos orgânicos: 100 g

60-80 g

CO2

Biomassa (organismos do solo)

Substâncias não húmicas Compostos húmicoscomplexos

Húmus (15-35 g)

3-8 g 3-8 g10-30 g

C/N = 10

Fungos

Relação C/N da biomassa microbiana

C/N = 5

Bactérias

C/N média = 8/1 C/N média = 8/1

Material orgânicoFonte de energia e síntese de compostos

1/3 C incorporado células

2/3 C respirado: CO2 C/N = 24/1Substrato microbiano ideal

C/N = 24/1

< 24 baixa

Relação C/N > 24 alta< 24 baixa

1N

AmionoácidosEnzimasDNA

61

BiomassaBiomassa microbiana

Material orgânico

Relaçao C/N > 24

N da solução do solo

N planta

N solo

+

Relação C/N alta

Relação C/N dos resíduos

N solúvel no solo

Adição de resíduos C/N < 24Tempo

Atividade microbianaCO2 evoluído

Atividade microbiana (CO2 evoluído)

N solúvel no solo

Período de diminuição do nitrato

Tempo

Adição de resíduos C/N >24

Relação C/N dos resíduos


Taxa de decomposição de diferentes resíduos

0

100

80

60

40

20

20 40 60 80 100 120

% r

eman

esce

nte

do r

esíd

uo

C/N = 10/1

C/N = 28/1

C/N = 38/1

Dias após incorporação do material


62

8000 kg/ha de resíduos que contêm42% C e 0,65% N são incorporados aosolo. C/N = 42/0,65 = 65/1

3360 kg C 4588 kg O e H

52 kg N

Disponibilidade de N solúvel no soloIndisponibilidade de N solúvel no solo

Resíduos vegetais

EXERCÍCIO


8000 kg/ha de resíduos que contêm42% C e 0,65% N são incorporadosao solo. C/N = 42/0,65 = 65/1

52 kg N permitem assimilar52x8=416 kg C e liberam 832kg de C-CO2.

416+832=1248 kg C Os restantes 2112 kg C sóirão se decompor quando osmicrorganismos morrem eseu N for reciclado.

1/3 resíduos (3360/3=1120 kg C) éassimilado pelos microrganismos.Como o C/N= 8, serão necessários1120/8=140 kg N.52 kg podem vir dos resíduos88 kg N virão de N solúvel no solo

2/3 C é perdido na forma de CO2

(resp. microbiana)

3360 kg C 4588 kg O e H

52 kg N

Disponibilidade de N solúvel no solo

Húmus

CO2

2240 kg C

CO2

832 kg C

Húmus

Indisponibilidade de N solúvel no solo

Resíduos vegetais


63

FÓSFORO NO SOLO

FÓSFORO NO SOLO

1. Características do P:

- Menos exigido pelas plantas que o N e o K

- Muito deficiente em nossos solos

- Sofre forte interação com a fase sólida

- Baixa mobilidade no solo

- Forma numerosos compostos minerais,principalmente com Fe, Al, Ca, Mg e K

64

2. Conteúdo no solo e distribuição no perfil

- Nossos solos são muito pobres em P

- No est. de SP: P-resina varia de 1 a 30 mg dm-3

de P, sendo mais comum entre 3 e 10 mg dm-3

- Mais ricos: derivados de rochas basalto e diabásio e não excessivamente intemperizados;

- Mais pobres: derivados de arenitos e calcáriosou excessivamente intemperizados

0

20

TEOR DE P TOTAL

PRO

FUN

DID

AD

E,

cm

40

60

80

100

P MINERAL

P ORG.

P TOTAL

Distribuição típica do P no perfil do solo

10 mg dm-3

6 mg dm-34 mg dm-3

3. Formas de ocorrência de P no solo

a) P nos minerais primários

Mais importantes: apatitas:

Fluorapatita CaF2.Ca3(PO4)2

Hidroxiapatita Ca(OH)2.Ca3(PO4)2

Cloroapatita CaCl2.Ca3(PO4)2

Carbonatoapatita CaCO3.Ca3(PO4)2

Constituem a fonte original do P do solo

65

b) P nos minerais secundários

Mais importantes:

Estrengita Fe(OH)2H2PO4

Variscita Al(OH)2H2PO4

Fosfato dicálcico CaHPO4

Fosfato tricálcico Ca3(PO4)2

Fosfato octocálcico Ca8(H2PO4)6.5H2O

c) P orgânico

Representa de 25 a 75% do total de P do solo

Na forma de ânion fosfato H2PO4- ligado a radicais

orgânicos da MOS

Principais formas:

- Fosfatos de inositol ou fitinas (principais)

- Fosfolipídeos

- Açúcares fosforilados

- ATP

- Ácidos nucléicos

- H2PO4- ligado às estruturas do húmus

d) P na solução do solo

Ocorre em concentrações muito baixas

Principais formas químicas:

- Ortofosfato primário (H2PO4-): predom. a pH < 7,2

- Ortofosfato secundário (HPO42-): predom. a pH > 7,2

e) P adsorvido

66

4. Adsorção de P

a) Definição de adsorção: é o fenômeno pelo qualíons ou substâncias acumulam-se na superfície de outra substância ou partícula (colóide).

COLÓIDE

b) P adsorvido é representado pelas formas H2PO4-

e HPO42- ligadas à superfície dos colóides

c) Maior parte adsorção específica:

- Ocorre por reação química

- Não depende de cargas elétricas no colóide

- Ligações são covalentes (fortes)

- O íon adsorvido não é trocável

- Principais colóides envolvidos: óxidos de Fe e de Al

67

d) Fatores que influem na adsorção do P

- Reação do solo (pH)A adsorção aumenta abaixo de pH 6,5 e acima de pH7,5

- Concentração de P na soluçãoA adsorção aumenta com a concentração de P nasolução

- Teor e natureza da argila

Maior teor de argila Maior adsorção

Óxidos de Fe e de Al > Minerais de argila

Matéria orgânica não adsorve P

5. Fixação de P

Fixação = Precipitação + Adsorção

Fixação = perda de disponibilidade

6. Fósforo “disponível”

Dificuldade de se caracterizar o P disponível dosolo

-Extratores ácidos: H2SO4 diluído, mistura de H2SO4 e HCl diluídos (Mehlich), etc.

-Resina de troca aniônica

68

7. Classificação das formas de P segundo a disponi-bilidade e equilíbrio entre as formas

a) P solução

- Íons H2PO4- e HPO4

2- que estão na solução do solo P prontamente disponível

b) P lábil

- Está na fase sólida mas pode passar para a soluçãoem curto prazo P disponível

c) P não lábil

- Está na fase sólida e pode passar para a solução alongo prazo P não disponível

Equilíbrio entre as formas de P do solo

P DO SOLO

P NA FASE SÓLIDAP SOLUÇÃO

P ADSORV.P MINERAISSECUNDÁR.

P MINERAISPRIMÁR. P ORGÂNICO

P LÁBIL P NÃO LÁBIL

Relações entre as formas de P do solo

69

8. Perdas de P do solo

a) Produtos agrícolas

Perdas são menores do que as de N e K

Em geral variam entre 5 e 20 kg ha-1 de P2O5

b) Erosão

Perdas podem superar as das colheitas

Em geral variam entre 0 e 30 kg ha-1 de P2O5

c) Lixiviação

Perdas desprezíveis em solos argilosos e muitopequenas em solos arenosos de clima úmido

9. Manejo do solo visando a manutenção do P

a) Fazer calagem antes da adubação fosfatada

b) Fazer adubações fosfatadas com frequência

c) Aplicar fertilizantes orgânicos com frequência

d) Fazer rotação de culturas com espécies com alta capacidade de extração do P (ex: trigo sarraceno)

e) Adotar sistema de plantio direto

f) Utilizar fungos micorrízicos quando possível

g) Aplicar o fosfato solúvel de forma localizada.

70

POTÁSSIO NO SOLO

1. INTRODUÇÃO

- É o terceiro dos macronutrientes nobres

- Exigido pelas plantas em quantidades semelhantes às de N e superiores às de P

- Nutriente exclusivamente catiônico, ao contrário do N edo P

2. CONTEÚDO NO SOLO

- Nossos solos são pobres em K, mas este não é onutriente mais limitante de produção

- Em SP o teor disponível varia de 0,2 a 13,5 mmolc L-1

3. FORMAS DE OCORRÊNCIA

3.1. Nos minerais primários

- É a forma original de todo o K do solo

- Representa a maior parte do K em solos minerais

- Principais minerais potássicos:

Feldspatos: Ortoclase .... KAlSi3O8

Microclina .... KAlSi3O8

Sanidina ..... (K,Na)AlSi3O8

Micas: Biotita ....... K(Mg,Fe)3(OH)2AlSi3O10

Moscovita ....KAl2(OH)2AlSi3O10

3.2. Na rede cristalina dos minerais de argila

- Faz parte da estrutura do mineral

- Mais rico é a ilita, com 4-5% de K

3.3. Fixado

- É o K firmemente ligado à rede cristalina de certos minerais de argila

- Não disponível às plantas

- Fixação ocorre somente nos minerais de argila 2:1expansivos

- Penetração do K nas cavidades hexagonais existen-tes nas lâminas de sílica

71

Representação da lâmina tetraedral de um filossilicato

Representação da lâmina octaedral de um filossilicato

Estrutura da lâmina tetraedral de um filossilicato

Representação tridimensional da lâmina tetraedral

72

Representação da fixação de K por minerais de argila expansivos

Minerais que fixam potássio:

- Montmorilonita

- Vermiculita

- Mica hidratada (não saturada com K)

Caulinita e matéria orgânica não fixam potássio

Nossos solos em geral não fixam potássio

3.4. Potássio na matéria orgânica

- K não se liga a nenhum composto orgânico da planta

- Ocorre como íon no suco celular e na seiva

- Também pode adsorver-se às proteínas doprotoplasma

- No húmus: adsorvido às cargas negativas como Ktrocável

3.5. Potássio solúvel

- É o K dissociado na solução do solo como íon K+

- É disponível às plantas

- Quantidades extremamente pequenas

73

3.6. Potássio trocável

- É o K adsorvido às cargas negativas dos colóides

- Representa praticamente todo o K disponível dosolo

- Está em equilíbrio com o K solúvel

- Representa 1-2% do K total em solos minerais e a maior parte nos solos orgânicos

3.7. Proporções entre as formas

Nos minerais primários e secundários ........ 96-98%

Trocável + solúvel ................................... 1-2%

Na matéria orgânica ................................0,5-2%

4. DINÂMICA NO SOLO

Estuda a movimentação do K no globo e suas transfor-mações

4.1. Ciclo do potássio

- K tem alta mobilidade no solo

- O ciclo é aberto (não há retorno natural do K perdido)

K NA ROCHA

K NO SOLO

K NAS PLANTAS

K NOS ANIMAIS

K NA ENXURRADA E ÁGUA DE PERCOLAÇÃO

K NOS RIOS

K NOS LAGOS E MARES

O CICLO DO POTÁSSIO

74

4.2. Equilíbrio entre as formas de K

K NOS MINERAIS PRIMÁRIOS

K NOS MINERAIS

SECUNDÁRIOSK NA SOLUÇÃO

K FIXADO

K TROCÁVEL

5. PERDAS DE POTÁSSIO DO SOLO

a) Produtos agrícolas

- Extração é equivalente à de N e cerca de 2 a 3vezes a do P

- Em média variam de 20 a 150 kg ha-1 por colheita

b) Lixiviação

Condições favoráveis:

- Solos arenosos, pobres em M.O. e de baixa CTC

- Alta precipitação pluvial

- Calagem

- Gessagem

Em média variam de 20 a 70 kg ha-1 por ano

c) Erosão

- Perdas muito variáveis

- Em média variam de 0 a 80 kg ha-1 por colheita

75

ENXOFRE NO SOLO

1. CARACTERÍSTICAS DO ENXOFRE

- Exigido pelas plantas em quantid. maiores que as de P

- Deficiência tem aparecido em diversos solos, principal-mente devido ao emprego de fertilizantes concentrados (sem S)

- Semelhante ao N em vários aspectos:> Apresenta vários estados de oxidação> Predomina no solo sob a forma orgânica> Ocorre em formas sólidas e gasosas> Sofre diversas transformações causadas por microrga-

nismos

2. CONTEÚDO NO SOLO E DISTRIBUIÇÃO NOPERFIL

- Solos minerais: 0,02% a 0,2% de S total

- Em solos orgânicos o teor pode chegar a 1%

Em geral

Solos argilosos > solos arenosos

-Distribuição no perfil é semelhante à da matéria orgânica: maiores teores na superfície, decrescendocom a profundidade

0

20

TEOR DE S TOTAL

PRO

FUN

DID

AD

E,

cm

40

60

80

100

S MINERAL

S TOTAL

Distribuição típica do S no perfil do solo

S ORG.

76

3. FORMAS DE OCORRÊNCIA DE S NO SOLO

3.1. Nos minerais

a) Sulfetos

- Bissulfeto de ferro (FeS2)Pirita (sistema cúbico) e marcassita (sist. rômbico)

- Zinco blenda (ZnS)- Galena (PbS)- Calcopirita (CuFeS2)- Bornita (CuFeS3)

b) Sulfatos (apenas em regiões áridas)

- Gesso (CaSO4.2H2O)- Sulfatos de Mg, Na e K

3.2. Sulfato (SO42-) adsorvido

Adsorção pode ser específica e não específica

Fatores que afetam a adsorção:

a) Teor e natureza do complexo coloidal

Oxidos de Fe e Al > Caulinita > Miner. argila 2:1

b) pH do solo

A adsoção diminui com o aumento do pH, tornando-se muito baixa acima de pH H2O 6,5

c) Presença de outros ânions

Ânions como fosfato e molibdato diminuem a adsorção pelo efeito competitivo

3.3. Enxofre na solução

SO42-

- Espécie mais estável em solos bem drenados

- Mais importante forma disponível para as plantas

H2S

- Apenas em solos muito reduzidos (encharcados)

- Pode ser tóxico acima de certas concentrações

3.4. Gases de enxofre

SO2 e H2S

77

3.5. S orgânico

- Representa de 80 a 95% do S total do solo

- É importante forma de reserva de S do solo

- Principais formas:

> Aminoácidos : cistina, cisteína, metionina, etc.

> Proteínas

> Ésteres de sulfato

4. ENXOFRE DISPONÍVEL

a) SO42- na solução e adsorvido: mais importante

b) Aminoácidos: alguns podem ser absorvidos

c) SO2 atmosférico pode ser absorvido pelosestômatos

Extrator de S disponível:

Solução de fosfato monocálcico – Ca(H2PO4)2.2H2O

5. TRANSFORMAÇÕES NO SOLO

5.1. Mineralização

Realizada por microrganismos heterotróficos não especializados

S-proteína HIDRÓLISE S-aminoácido

S-aminoác. DESAMINAÇÃO Ácidos orgân. + NH3 + H2S

Outros produtos finais: S elementar, SO2 e SO4-2

78

5.2. Transformações do S mineral

a) Oxidação: realizada por bactérias do gênero Thiobacillus

H2S + ½ O2 S + H2O

S + 1,5O2 + H2O H2SO4 (acidifica)

b) Redução: realizada por bactérias anaeróbias

SO42- SO2 S H2S

6. ADIÇÕES AO SOLO

6.1. Água da chuva

Arrasta SO2 atmosférico proveniente de:

a) Combustão de materiais orgânicos

b) Fusão de minérios de ferro e S

c) Digestão de madeira pelo H2SO4 (produção de celulose)

Quantidades adicionadas: 4 a 60 kg ha-1 por ano, dependendo da proximidade de centros industriais e urbanos

6.2. Inseticidas e fungicidas

6.3. Fertilizantes

Sulfato de amônio - (NH4)2SO4

Superfosfato simples

Sulfato de potássio - K2SO4

79

7. PERDAS DO SOLO

7.1. Lixiviação

Perdas médias: 10 a 50 kg ha-1 por ano

Sulfato é móvel no solo (adsorção é fraca)

Maiores perdas:

- Regiões chuvosas

- Solos arenosos

- Solos sem cobertura vegetal

- Após calagem e adubação fosfatada

7.2. Erosão

Perdas médias: 0 a 50 kg ha-1 por ano

7.3. Produtos agrícolas

Perdas médias: 4 a 30 kg ha-1 por colheita

80

MICRONUTRIENTES NO SOLO

1. INTRODUÇÃO

- Conceito de micronutrientes

- Ocorrências de deficiências nas culturas

- Comprovação da essencialidade dos micrunutrientes:

Fe final do século XIX

Todos os demais depois de 1920

Mo em 1939 e Cl em 1954

Zn

Cu

Número relativo de átomos de

ele/os essenciais em alfafa

Concentrações de

micronutrientes em plantas

2. CONTEÚDO NO SOLO

ELEMENTO TEOR TOTAL TEOR

DISPONÍVEL

-------------------- mg kg-1 ------------------

Boro, cobre e zinco 2-300 0,1-10,0

Manganês 20-3.000 5-20

Ferro 200-100.000 5-100

Molibdênio 0,2-5,0 0,05-2,00

Cloro 10-10.000 1-1.000

Fe: 4o elemento em abundância na crosta terrestre

Mo: deficiente a <0,04 mg kg-1 e tóxico a >3,0 mg kg-1

Cl: concentrações elevada apenas em solos salinos

(0,03%)

(0,3%)

(10%)

(0,0005%)

(1%)

(3,3 a 5%)

(0,7 a 25%)

(0,1 a 2,5%)

(25 a 40%)

(10%)

81

3. FORMAS DE OCORRÊNCIA

3.1. Boro

- Minerais primários Turmalina (3,1% de B)

- Matéria orgânica 50 a 200 mg kg-1 de B

- Adsorvido B4O7-2, H2BO3

-

- Na solução H3BO3, H2BO3-, B4O7

2-

3.2. Cobre

- Minerais primários Calcopirita (CuFeS2)Bornita (CuFeS3)

- Matéria orgânica Complexos e quelatos

- Adsorvido Cu2+

- Na solução Cu2+ e complexos solúveis

3.3. Ferro

- Minerais primários Olivina, hornblenda, biotitaIlmenita (FeTiO2)Magnetita (Fe3O4)Pirita (FeS2)

- Minerais secundários Goetita (αFeOOH)

Hematita (Fe2O3)

Lepidocrocita (ϒFeOOH)

Óxidos e hidróxidos amorfos


- Adsorvido Fe2+

- Na solução Fe2+ e complexos solúveis

3.4. Manganês

- Minerais primários Pirolusita (MnO2)Hausmanita (Mn3O4)Manganita (MnOOH)Rodocrosita (MnCO3)

- Minerais secundários Óxidos e hidróxidosMinerais de argila


- Adsorvido Mn2+

- Na solução Mn2+ e complexos solúveis

82

3.5. Molibdênio

- Minerais primários OlivinaPiroxêniosPlagioclásios

- Minerais secundários Minerais de argila

- Matéria orgânica Inúmeros comp. orgânicos

- Adsorvido MoO42- (adsorção específ.)

- Na solução MoO42-

3.6. Zinco

- Minerais primários Olivina, Hornblenda,Biotita, Augita, Magnetita

- Minerais secundários Fosfatos, CarbonatosHidróxidosZincato de cálcio

[CaZn(OH)4]


- Adsorvido Zn2+

- Na solução Zn2+ e complexos solúveis

3.7. Cloro

- Minerais primários CloroapatitaSodalita

- Minerais secundários Minerais de argila

- Adsorvido Cl- (adsorção não específ.)

- Na solução Cl- (sais solúveis)

83

Disponibilidade dos elementosem função do pH

5,0 6,0 6,5 7,0 8,0

4,4 5,4 5,9 6,4 7,4

AlK, Ca e Mg

N, S e B

P

Mo e Cl

Fe, Cu, Mn e Zn

pH em H2O

pH em CaCl2 0,01 mol L-1

Dis

po

nib

ilid

ad

e

4. CONDIÇÕES PARA DEFICIÊNCIA

4.1. Material de origem

Maior probabilidade de deficiência:

Boro:

Ígneas básicas > Ígneas ácidas > Sedimentares

Demais:

Sedimentares > Ígneas ácidas > Ígneas básicas

4.2. Reação do solo (pH)

CONDIÇÃO PARA

ELEM. DEFICIÊNCIA CAUSA

B pH baixo Perdas por lixiviação

Mo pH baixo Precipit. como óxidosMaior adsorção aos óxidos de ferro

Fe pH elevado Precipit. como óxidos e hidróxidos

Mn pH elevado Precipit. como óxido (MnO2)

Cu pH elevado Precipit. como óxidos, hidróxidos,carbonatos, sulfatos e fosfatos

Zn pH elevado Precipit. como carbonato, hidróxido ou zincato de cálcio

84

4.3. Teor de matéria orgânica

- Boro

Quando teor de MO é muito baixoCausa: a MO é fonte de boro

- Cobre

Em solos orgânicosCausa: forte complexação do Cu pela MO

4.4. Secas prolongadas

- Boro

Causa: paralização da decomposição da MO

4.5. Solos arenosos de regiões úmidas

- Todos Causa: perdas elevadas por lixiviação

5. CONDIÇÕES PARATOXIDEZ:

5.1. Boro

Condições

- Solos provenientes de rochas ricas em B situados em regiões áridas (pH alto)

Controle

- Aplicação de gesso (forma borato de Ca insolúvel)

- Adubação fosfatada pesada (precipita o B)

- Aplicação de S e irrigação abundante

5.2. Cobre

Ocorrência de toxidez pouco provável

Condições

- Solos ácidos tratados com fertilizantes, defensivos ou resíduos ricos em cobre

- Uso prolongado de calda bordaleza (CuSO4)

Controle

- Calagem

- Aplicação de fertilizantes orgânicos

- Aplicação de fosfato (precipita o cobre)

85

5.3. Ferro

Condições

- Solos ácidos

- Solos mal drenados (formação de reboleiras nas depres-

sões do terreno) (Fe3+ Fe2+)

Controle

- Calagem

- Drenagem

5.4. Manganês

Condições

- Solos ácidos (pomares adubados com sulfato de amônio)

- Solos mal drenados (Mn4+ Mn2+)

- Solos tratados com resíduos contendo Mn (ex: lodo deesgoto)

Controle

- Calagem

- Drenagem

5.5. Molibdênio

Condições

- Solos alcalinos (toxidez pouco comum em plantas e mais frequente em animais, causando doença chamada molibdenose)

Controle

- Aplicar S para baixar o pH

86

5.6. Zinco

Condições

- Solos ácidos formados de material de origem ricoem zinco

- Solos tratados com resíduos contendo Zn (ex: lodo deesgoto)

Controle

- Calagem

- Adubação fosfatada (precipita o Zn como fosfatos de zinco)

5.7. Cloro

Condições

- Muito especiais (solos salinos, próximos ao litoral)

- Raramente ocorre porque as plantas têm alta tolerância ao cloro (o KCl possui 45% de Cl)

Controle

- Irrigação abundante com água sem cloro

- Aplicação de S se o pH for alto

6. EXTRATORES PARA DETERMINAÇÃO DA DISPONIBILIDADE DOS MICRONUTRIENTES NO SOLO

- B ......................... Água quente

- Cu, Fe, Mn e Zn ..... DTPA (ácido dietilenotriamínicopenta-

cético)

- Mo ....................... Oxalato de amônio

87

Nutrientes ou elementos essenciais

Análise completa de uma planta revela

Presença de dezenas de elementos químicos

A maior parte não tem qualquer importância à vida do vegetal

* Nem todos os elementos encontrados naplanta são essenciais, mas todos os essenciaisdevem estar obrigatoriamente presentes.

Macronutrientes: exigidos pelas plantas em grande quantidade

Micronutrientes: exigidos pelas plantas em pequenas quantidades

C H O N P K Ca Mg S B Cu Fe Mn Mo Zn Cl

Macro e micronutrientes

Macronutrientes Micronutrientes

Algumas definições

Solo fértil

- Contém todos os nutrientes em quantidades suficientes

e balanceadas e sob formas assimiláveis

- Não contém materiais tóxicos

- Possui bons atributos físicos

Solo produtivo

É aquele que, sendo fértil, está situado em zona climática favorável ao desenvolvimento das plantas

88

Leis da Fertilidade do Solo

Lei da restituição (1860 aprox.)

Lei do mínimo ou de Liebig (1862)

Lei de Mitscherlich ou dos acréscimos decrescentes

Lei da restituição (1860 aprox.)

“A fertilidade de um solo só poderá ser conservadaquando são restituídas as quantidades dos nutrientesremovidas pelas colheitas”.

* Lei didática e até ecológica, principalmente na época emque foi enunciada.

Inconveniente: existem outras formas de perdasde nutrientes, além das colheitas.

Extração de nutrientes pela cultura do milho

Hiroce et al. (1979)

Parte da plantaExtração de macronutrientes (kg ha-1)

N P K Ca Mg S

Folha 30,2 2,8 28,0 9,9 3,9 2,6

Colmo 23,2 2,2 44,3 14,9 7,1 1,7

Grão 49,4 8,2 11,1 2,1 1,7 4,0

Parte da plantaExtração de micronutrientes (g ha-1)

B Cu Fe Mn Mo Zn

Folha 10 14 900 134 0,056 52

Colmo 22 9 800 187 0,075 88

Grão - 18 207 10 0,069 108

*Produção média de folha - 1,4 t ha-1; colmo - 1,9 t ha-1; grão - 3,5 t ha-1.

89

Extração de nutrientes pela cana-de-açúcar

Orlando (1993)

*Produção de colmos de 100 t ha-1.

Parte da plantaExtração de macronutrientes (kg ha-1)

N P K Ca Mg S

Folha 83 11 78 47 33 26

Colmo 60 8 96 40 16 18

Parte da plantaExtração de micronutrientes (g ha-1)

B Cu Fe Mn Mo Zn

Folha 149 234 1393 1052 - 369

Colmo 86 105 5525 1420 - 223

Extração de nutrientes por genótipos de milho

Sá et al. (2011)

*PMS - Produção de massa seca total (folhas + colmos + grãos).

Extração de nutrientes por genótipos de cana-de-açúcar

Oliveira et al. (2010)

*PC - Produção de colmos.

**Extração de nutrientes por tonelada de cana.

90

Lei do mínimo ou de Liebig (1862)

“As produções das culturas são limitadas pelo fatorde crescimento que se encontra à disposição da plantaem menor quantidade”

* Culturas: produzem em função da presença de água,nutrientes, calor etc. De acordo com a lei, semprehaverá um fator à disposição da planta em menorquantidade, e esse fator limitará a produção.

* Observação: quando vários fatores limitam a produção,porém não excessivamente, o aumento de qualquerum deles levará a aumentos de produção!!

Representação da lei de Liebig

Lei de Mitscherlich ou dos acréscimos decrescentes

“Os aumentos de produção de uma cultura, obtidos pelaadição de quantidades crescentes de um nutriente,são decrescentes”

dy1

dx1

dy2

dx2 dx3 dx4 dx5

dy3

dy4

Dose do nutriente X

Pro

du

ção

dy1 > dy2 > dy3 > dy4

Prod. máx. econômica

91

Inconveniente: a curva é assintótica com o eixo x.Na verdade, a produção quase sempre sofre efeitosdepressivos do nutriente nas doses altas.

Alternativas:- Polinômios do 2º grau: desvantagem de produzir curva

simétrica em torno do máximo

- Função raiz quadrada- Função exponencial etc.

0

+ 10

+ 10

+ 10

+ 10

+ 10

+ 10

1790

1934

2032

2099

2146

2177

2199

144

98

67

47

31

22

---------- kg ha-1 ---------- kg

Quantidade deNitrogênio

Produção deAlgodão Aumento

1500

1800

2100

2400

0 + 10 + 10 + 10 + 10 + 10 + 10

Quantidade de Nitrogênio

Pro

du

tivi

dad

e, k

g h

a-1

Exemplo: Produção de algodão x adubação nitrogenada(resultados médios de 15 experimentos em Latossolo Vermelho)

* A quantidade aplicada de nitrogênio foisempre a mesma, mas os aumentosforam cada vez menores.

Inconvenientes:

- Curva assintótica

- Não prevê efeitos depressivos deprodução em doses altas dos nutrientes

92

93


ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA LUIZ DE QUEIROZ

Departamento de Ciência do Solo

LSO – 0300 Química e Fertilidade do Solo

Questões de aulas teóricas

Origem das cargas elétricas do solo e Ponto de Carga Zero

1. As cargas elétricas do solo são divididas em duas classes principais. Quais são elas?

2. Qual o principal mecanismo de geração de cargas permanentes ou constantes? Esse tipo de

carga é mais comum em solos tropicais úmidos bem drenados ou em solos temperados? Por

quê?

3. Quais as principais substituições iônicas (ou isomórficas) que ocorrem nos tetraedros de sílica

e nos octaedros de alumina?

4. Explique o mecanismo de geração de cargas por dissociação do grupo OH e por protonação.

Como a variação do pH da solução do solo afeta os mecanismos?

5. Quais os principais radicais orgânicos que participam da geração de cargas elétricas? São

formadas predominantemente cargas positivas ou negativas?

6. Qual o mecanismo de geração de cargas nos seguintes coloides do solo:

a) matéria orgânica;

b) minerais de argila;

c) óxidos e hidróxidos de Fe e de Al;

7. Por que é mais comum que o solo tenha carga líquida negativa do que positiva?

8. Defina Ponto de Carga Zero (PCZ).

9. Quais os valores médios de PCZ dos óxidos de ferro e de alumínio, minerais de argila e

matéria orgânica?

10. Em valores comuns de pH do Solo (de 4 a 6,5) é mais comum que apareçam cargas positivas

na superfície dos coloides orgânicos ou de óxidos de Fe e de Al? Relacione sua resposta com

o conceito de PCZ.

11. Considerando a diversidade dos componentes da fase sólida, qual seria o valor médio do PCZ

da camada superficial da maioria dos solos tropicais? Qual é faixa de variação do pH da

solução do solo? Com base nessas informações, é mais comum se encontrar carga líquida

negativa ou positiva nos solos?

94

12. Qual o principal coloide que atua na redução do PCZ dos solos?

13. Se o pH do solo for maior do que o seu PCZ, há predomínio de que tipo de carga (negativa ou

positiva)? E se o pH for menor que o PCZ, o que ocorre?

14. À medida que a profundidade do solo aumenta, o PCZ de um solo tropical altamente

intemperizado aumenta ou diminui? Por quê?

Adsorção e Troca Iônica

1. Qual a definição de CTC? Quais as unidades utilizadas até 1996? Quais as unidades

recomendadas atualmente?

2. Calcule a estimativa de CTC de um solo A com 20% de argila e 4 % de matéria orgânica,

sendo a argila do tipo 2:1 com CTC média de 700 mmolc kg-1 e matéria orgânica com CTC

de 900 mmolc kg-1. Faça o mesmo para um solo B com 50% de argila e 2 % de matéria

orgânica, sendo a argila do tipo 1:1 e alto teor de óxidos de Fe e de Al com CTC média de 60

mmolc kg-1 e matéria orgânica com CTC de 800 mmolc kg-1. Qual deles tem maior CTC? Qual

deles deve ser da região tropical úmida? Explique sua resposta.

3. Cite a faixa de valores de CTC dos argilominerais 2:1, 1:1 e óxidos de Fe e de Al.

4. Um solo A tem 80% da CTC representada por cargas permanentes e 20 % de cargas variáveis.

Por outro lado, um solo B tem 25% da CTC representada por cargas permanentes e 75 % de

cargas variáveis. Qual dos solos deve ser da região tropical úmida? Explique sua resposta.

5. A matéria orgânica é responsável, aproximadamente, por que % da CTC total de solos do

trópico úmido? Que relação isso tem com o sistema de plantio direto?

6. Explique por que a CTC de um solo é próxima à sua CTA num solo em que o pH está próximo

ao ponto de carga zero (PCZ).

7. Defina o fenômeno de adsorção.

8. Quais os tipos de mecanismos de adsorção pelos quais os nutrientes e/ou elementos tóxicos

podem se ligar ao solo?

9. Cite a ordem preferencial de atração de cátions trocáveis (Al, Ca, Mg e K) pelos solos (série

liotrópica) e explique os motivos dessa sequência.

10. Cite íons que são especificamente adsorvidos pelo solo. Relacione alguns íons retidos pelo

solo por adsorção não-específica.

11. Descreva o mecanismo de adsorção dos macronutrientes (N, P, K, Ca, Mg e K) nos solos.

Quais deles são trocáveis? Qual a relação entre força de adsorção e movimento dos íons no

solo?

95

Reação do Solo

1. Dê as definições de Soma de Bases, CTC efetiva, CTC total, porcentagem de saturação por

bases (V%) e porcentagem de saturação por alumínio (m%).

2. Sabendo-se somente o valor de V% de um solo, podemos inferir sobre sua fertilidade? Por

quê?

3. Observe algumas características dos solos A e B. Qual está sendo mais bem manejado? Qual

tem maior fertilidade potencial?

4. Defina pH.

5. Qual a atividade de hidrogênio (mol L-1) de um solo que apresenta pH = 4,0

6. Um solo foi corrigido e seu pH aumentou de 4,0 para 5,0. A atividade de H+ diminuiu ou

aumentou? Quantas vezes?

7. O pH de um solo diminuiu de 6 para 4. Mostre como variou a atividade de H+ e verifique

quantas vezes a acidez do solo aumentou.

8. Quais são as principais causas da reação (acidez) do solo?

9. Qual o efeito do pH na fertilidade do solo? Qual a faixa de pH H2O e pH CaCl2 0,01M

considerada ideal para a disponibilidade dos nutrientes?

10. Como o pH afeta a disponibilidade dos micronutrientes?

11. De que maneira o pH pode influenciar a disponibilidade de N, S e B nos solos?

12. Como se comportam os cátions básicos trocáveis do solo (Ca, Mg e K) em relação à variação

do pH?

13. O aumento do pH do solo na faixa de 4 a 7 aumenta ou diminui a disponibilidade de Al? Por

quê?

14. O que é poder tampão de um solo?

15. Quais são os componentes da fase sólida do solo que afetam o poder tampão dos solos? Por

quê?

16. Se dois solos tiverem o mesmo pH, na faixa ácida, qual deles necessitará de mais calcário: um

argiloso com alto teor de matéria orgânica ou um arenoso com baixo teor de matéria orgânica?

Por quê? Explique com base no conceito de poder tampão do solo.

Oxidação e Redução no Solo

1. O que envolve as reações redox e qual sua importância na química e na fertilidade do solo.

2. Qual a diferença entre as reações de oxidação e redução?

3. De modo geral em solos aeróbicos, qual o principal agente oxidante e qual o principal agente

redutor?

96

4. Quais condições favorecem o baixo teor ou a inexistência de O2 no solo?

5. Em solos anaeróbicos, a concentração de íons reduzidos indesejáveis na solução do solo

aumenta ou diminui? Explique exemplificando quais são esses íons e por que eles são

indesejáveis.

6. Qual a sequência de receptores de elétrons secundários em solos?

7. Solos alagados sofrem várias transformações químicas. Quais as implicações em termos da

fertilidade do solo?

Matéria Orgânica do Solo

1. O que se entende por matéria orgânica do solo (MOS).

2. Qual a diferença entre matéria orgânica e húmus?

3. Quais são os principais constituintes da MOS?

4. Do que é composto o húmus?

5. Quais são os fatores que determinam a quantidade de MOS? Explique suas influências.

6. Como a MOS se comporta ao longo do perfil do solo? Dê exemplos de suas formas de

distribuição no perfil.

7. Quais as principais propriedades físicas do solo influenciadas pela matéria orgânica? Cite

exemplos.

8. Quais as principais propriedades químicas do solo influenciadas pela matéria orgânica? Cite

exemplos.

9. Caso você fosse um agricultor preocupado em manter um teor adequado de MOS, quais

práticas você adotaria?

10. Por que a matéria orgânica é tão importante para os solos tropicais?

Nitrogênio do Solo

1. Cite e comente sobre as formas de ocorrência do nitrogênio do solo.

2. Qual(s) é(são) a(s) forma(s) de absorção de N pelas plantas?

3. A distribuição de N total e N mineral é uniforme no perfil do solo? Comente.

4. Por que a distribuição do N no perfil do solo se assemelha a distribuição da MOS?

5. A aquisição de N pelo solo através de precipitações atmosféricas é significativa ou não?

Explique.

6. Comente sobre as duas formas de fixação biológica do N no solo: assimbiótica ou livre e a

simbiótica.

97

7. O que é mineralização e imobilização de N no solo? Qual a influência desses processos na

absorção de N pelas plantas a partir da solução do solo?

8. Comente sobre as etapas da mineralização do N no solo.

9. Como ocorrem as perdas de N do solo? Comente.

10. Quais as consequências do processo de desnitrificação para o ambiente e para as plantas?

11. O que representa a relação C/N? Como se comporta esta relação com o avanço da

decomposição

12. Qual o valor ideal da relação C/N? O que acontece caso sejam observados valores acima ou

abaixo desta relação?

13. Imagine que você trabalha em uma propriedade e que dispõe dos seguintes compostos:

Fósforo do Solo

1. Considerando a importância do fósforo (P) como macronutriente primário essencial à nutrição

vegetal, aponte algumas características gerais do elemento.

2. Qual o conteúdo médio de P (mg dm3) nos solos do Estado de São Paulo? Normalmente o

conteúdo é maior em solos arenosos ou argilosos?

3. Quais as principais formas de ocorrência de P no solo?

4. Cite quatro minerais primários que contêm P na sua composição, indicando sua fórmula

química. O P contido nestes minerais está disponível para as plantas?

5. Cite 2 minerais secundários contendo P, indicando sua fórmula química. Sabendo que estes

minerais possuem grande estabilidade em condições ácidas, a calagem aumentaria ou

diminuiria a disponibilidade de P?

6. Quais as principais formas de P presentes na solução do solo passíveis de serem absorvidas

pelas plantas? Considerando que a grande maioria dos solos tropicais possui pH < 7,2, qual é

a forma predominante de P nestas condições?

7. Através de qual mecanismo o P é retido pela fase sólida? Quais os coloides do solo com os

quais o P possui maior afinidade de reação?

8. Cite e comente sobre os principais fatores que influem na adsorção de P.

9. Qual a influência da matéria orgânica na adsorção de P

10. Diferencie fixação de P e adsorção de P.

11. Segundo a disponibilidade para as plantas, como o P pode ser classificado? Comente cada

uma das formas.

12. Quais são os principais mecanismos de perda de P do solo?

98

Potássio no Solo

1. Quais são os principais mecanismos de perda de P do solo?

2. Cite as formas de ocorrência de K no solo.

3. Em que fração (mineral, trocável ou orgânica) se encontra a maior parte do K do solo?

4. O que é fixação de potássio, qual o mecanismo responsável e os principais minerais

responsáveis por esse fenômeno?

5. Compare a mobilidade do K em relação à de N e de P no solo.

6. Quais as principais perdas de K do solo?

7. Quais fatores favorecem as perdas de K por lixiviação? Explique.

Enxofre no solo

1. Quais as semelhanças entre o ciclo do S e do N?

2. Como é a distribuição do teor de S no perfil do solo?

3. Quais as formas de ocorrência de S no solo? E nos minerais? Cite exemplos.

4. Quais fatores afetam a adsorção de enxofre no solo? Explique sua resposta.

5. Qual a contribuição do S orgânico no conteúdo total de S do solo.

6. Quais as principais formas de S disponível para as plantas?

7. Por que geralmente o teor de sulfato é maior na camada de 20-40 cm do que na camada de 0-

20 cm?

8. Quais transformações o S pode sofrer no solo?

9. Como ocorre a mineralização de S?

10. Quais formas de S predominam nos solos alagados e nos solos aerados?

11. Quais formas de adição de S ao solo?

12. Cite as formas de perda de S do solo e qual forma contribui em maior proporção.

13. Quais fatores contribuem para a lixiviação de S no solo?

Micronutrientes no solo

1. O que são micronutrientes e o que diferem dos macronutrientes?

2. Qual a principal fonte de B para as plantas? Quais os fatores que influenciam na sua

disponibilidade?

3. Sob que formas o B pode ser adsorvido aos coloides do solo? Essa adsorção é do tipo

específica ou não específica?

4. Em que formas o Cu ocorre na matéria orgânica do solo?

99

5. O que pode acontecer com a disponibilidade de Cu em solos com alto teor de matéria

orgânica? Explique.

6. Em solos intemperizados o Fe geralmente está em estado oxidado ou reduzido? Explique.

7. Sob que forma o Mo pode ser adsorvido pelos coloides do solo? Essa adsorção é específica

ou não específica? A disponibilidade para as plantas é alta ou baixa?

8. Sob que forma o Cl pode ser adsorvido aos coloides? Qual é o tipo de adsorção?

9. A calagem de um solo ácido pode causar deficiência de Zn no solo? Por que?


1. Qual a diferença entre macro e micronutriente?

2. Quais os elementos considerados macronutrientes e quais são os micronutrientes?

3. Dê 2 características de um solo fértil.

4. Diferencie solo fértil de solo produtivo.

5. Comente a “Lei da Restituição”. Qual o seu inconveniente?

6. O que diz a “Lei do Mínimo” ou de Liebig? Qual sua limitação?

7. Enuncie a “Lei dos Acréscimos Decrescentes” e aponte sua limitação. Esboce graficamente a

lei, introduzindo os efeitos depressivos não considerados por Mitscherlich.

100


ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA LUIZ DE QUEIROZ

Departamento de Ciência do Solo

LSO – 0300 Química e Fertilidade do Solo

Respostas - questões de aulas teóricas

Origem das cargas elétricas do solo e Ponto de Carga Zero

1. Cargas permanentes ou constantes e cargas variáveis.

2. São formadas principalmente por substituição isomórfica (iônica), que é o processo de substituição de íons de

tamanhos semelhantes, mas de cargas elétricas distintas. As substituições iônicas ocorrem principalmente em

argilas 2:1, que são mais comuns em solos menos intemperizados, encontrados predominantemente em regiões

temperadas, com menos ação dos agentes de intemperismo, como chuva e calor.

3. Nos tetraedros de sílica a principal substituição iônica que ocorre é a do Si4+ pelo Al3+ e nos tetraedros de alumina

ocorre a substituição do Al3+ por Mg2+ ou Fe2+, principalmente.

4. A dissociação corresponde à saída do H dos grupos OH expostos na superfície dos coloides, enquanto a

protonação ocorre quando o H da solução é adsorvido pelos grupos OH expostos, gerando cargas positivas.

5. Os principais grupos que contribuem com as cargas na MOS são os carboxílicos e os fenólicos. Como o PCZ do

húmus é menor que 2 e a grande maioria dos solos possuem pH acima deste valor, as cargas formadas são

predominantemente negativas, sendo a MOS uma importante fonte de cargas negativas em solos altamente

intemperizados.

6. a) matéria orgânica:

A geração de cargas da MOS é feita principalmente pela dissociação do H dos grupamentos OH da superfície

dos coloides. Como o PCZ do húmus é menor que 2 e a grande maioria dos solos possuem pH acima deste valor,

as cargas formadas são predominantemente negativas, sendo a MOS uma importante fonte de cargas negativas

em solos intemperizados.

b) minerais de argila:

Nos minerais de argila 2:1, ocorre a geração de cargas pela substituição iônica, sendo estas cargas permanentes

e de grande maioria negativa. Nos argilominerais 1:1, como a caulinita, a substituição iônica praticamente não

ocorre, e a principal geração de carga é feita nas bordas do mineral pela protonção/dissociação nos grupos OH.

Como o PCZ da caulinita é baixo, na faixa de 3,5, a expressão de cargas negativas neste argilomineral é

predominante.

c) óxidos e hidróxidos de Fe e de Al:

Nos óxidos e hidróxidos, ocorre predominantemente a formação de cargas variáveis positivas, uma vez que o

PCZ desses componentes está acima de 7 (Gibbsita = 7,5 e Hematita/Goethita = 8,5). Com isso, é necessário um

valor de pH da solução do solo acima de seu PCZ para que ocorra a expressão de cargas negativas, sendo esta

uma situação extremamente rara.

7. Porque o pH da solução de solos agrícolas está na faixa de 4,50 a 6,0; e esse valor é maior do que o PCZ do solo,

que é dependente do PCZ de seus constituintes. Como o PCZ da maioria dos constituintes do solo é baixo, o

balanço de cargas fica negativo, pois o PCZ do solo é predominantemente menor do que o pH da solução do

101

solo. Um eventual balanço positivo de cargas somente ocorre em solos altamente intemperizados, com altos

teores de óxidos e hidróxidos de Fe e de Al, e com baixo teor de matéria orgânica, mas essa é uma condição rara

de ocorrer.

8. Ponto de Carga Zero é o valor de pH em que a superfície de um coloide orgânico ou inorgânico possui balanço

de carga zero.

9. Hematita/Goethita (óxidos de Fe) = 8,5

Gibbsita (óxido de Al) = 7,5

Caulinita = 3,5

Húmus (MOS) < 2

10. Nesta faixa de pH do solo, aparecerão cargas positivas na superfície dos óxidos de Fe e Al, pois seu PCZ é

superior a 7,5, e em valores de pH do solo inferiores a este a expressão de cargas é positiva. Os coloides orgânicos

apresentam PCZ inferior a 2, sendo necessário um pH de solo muito baixo, raramente encontrado, para que haja

cargas positivas em sua superfície.

11. Solos da região tropical úmida apresentam grande proporção de caulinita e de óxidos e hidróxidos de Fe e de Al.

Como o PCZ do solo é resultante do PCZ de seus constituintes, o PCZ da camada superficial está na faixa de 3,5

a 4, devido à grande atividade da MO, que tem PCZ abaixo de 2. Como a maioria dos solos apresentam um pH

de 4.5 a 6, a carga liquida é negativa.

12. A MOS possui um PCZ muito baixo (inferior a 2), sendo responsável pela redução do PCZ do solo,

principalmente nos altamente intemperizados.

13. Quando o pH do solo está acima do seu PCZ, ocorre a dissociação do H dos grupos OH expostos, gerando cargas

negativas. Por outro lado, quando o pH do solo está abaixo do seu PCZ, ocorre a protonação de H da solução do

solo nos grupos OH expostos, gerando cargas positivas.

14. À medida que se aumenta a profundidade do solo ocorre a redução da quantidade de MOS. Como a MOS é a

principal responsável pela redução do PCZ de solos altamente intemperizados, ocorre o aumento do PCZ deste

solo, uma vez que nesse caso predominam os óxidos e hidróxidos de Fe e de Al, podendo ocorrer um balanço

positivo de cargas em profundidade.

Adsorção e Troca Iônica

1. CTC é o número de milimols de cargas negativas por unidade de massa ou de volume. Até 1996, eram usadas

as unidades meq 100 cm-3 ou meq 100 g-1, mas atualmente a CTC é representada em mmolc dm-3 para resultados

com fins de avaliação de fertilidade e mmolc kg-1 para resultados com fins de classificação ou pesquisa.

2. SOLO A

CTC oriunda da fração argila


CTC oriunda da matéria orgânica


CTC total do solo A = 176 mmolc kg-1

SOLO B

102

CTC oriunda da fração argila


CTC oriunda da matéria orgânica


CTC total do solo A = 46 mmolc kg-1

Sendo assim, a CTC do solo A é maior do que a CTC do solo B. O solo B deve ser de uma região tropical úmida, pois

nestas regiões os solos tendem a ter baixa CTC e alto teor de óxidos devido o intenso processo de intemperismo.

3. Argilomineral CTC (mmolc kg-1)

2:1 800 – 3000

1:1 0 – 100

Óxidos de Fe 20 - 40

Óxidos de Al 20 - 50

4. O solo B deve ser de uma região tropical úmida, porque nestas regiões os solos estão em estados avançados de

intemperismo, portanto apresentam poucos minerais 2:1 (com cargas permanentes), e mais minerais do tipo 1:1

e óxidos/hidróxidos (com cargas variáveis); além disso, a matéria orgânica também representa grande

importância para a presença de cargas variáveis.

5. Cerca de 70% da CTC de solos do trópico úmido é proveniente da matéria orgânica. Sendo assim, em sistemas

conservacionistas como o plantio direto, ocorre o acúmulo de matéria orgânica, e, consequentemente, aumento

da capacidade de troca (o reservatório de cargas) do solo. Portanto, nos solos do trópico úmido, o sistema de

plantio direto favorece o aumento e manutenção da fertilidade do solo.

6. Porque quando o pH de um solo está próximo do seu PCZ o balanço das cargas negativas dos coloides é quase

igual ao balanço das cargas positivas, ou seja, a carga líquida do solo é próxima de zero.

7. Adsorção é o fenômeno de acúmulo de íons ou moléculas na superfície de uma partícula.

8. Os elementos podem estabelecer ligações iônicas ou covalentes.

9. Al+3 > Ca+2 > Mg+2 > K+ > Na+

Os cátions com maior valência tendem a ter maior afinidade pela superfície dos coloides. Dentre os cátions com

mesmo número de valência, os com menor raio iônico hidratado são preferidos aos com maior raio iônico

hidratado.

10. Metais pesados como o cobre (Cu), chumbo (Pb) e cádmio (Cd).

11. Al+3, Ca+2, Mg+2, K+, Na+, NO3-.

12. Os macronutrientes N, Ca, Mg e K são adsorvidos por ligações iônicas, ou seja, estão fracamente retidos pelos

coloides e permanecem na forma trocável, o que favorece a mobilidade desses elementos na solução do solo.

Sendo o N adsorvido na forma aniônica (NO3-) e os demais na forma catiônica (Ca+2, Mg+2, K+). No caso do P,

o elemento se liga de forma covalente, que é uma reação muito mais forte e estável, logo, o P no solo tem baixa

mobilidade.

Reação do Solo

1. Soma de Bases – é a somas dos cátions básicos trocáveis do solo (K + Ca + Mg + Na);

CTC efetiva – é a somas dos cátions trocáveis do solo mensurada no pH atual do solo é a SB + Al;

103

CTC total – é a somas dos cátions básicos trocáveis do solo + H covalente mensurada a pH 7,0 – é a SB + (AL

+ H);

Porcentagem de saturação por bases (V%) – é a proporção da quantidade de cargas ocupada por cátions básicos

em relação à CTC total - V% = SB x 100 / CTC (pH 7,0);

Porcentagem de saturação por alumínio (m%) - é a é a proporção da quantidade de Al trocável em relação à

soma dos cátions trocáveis - m% = Al x 100/ CTC efetiva;

2. Não, devemos analisar também o valor da CTC e os teores dos elementos e o grau de acidez do solo, ou seja,

devemos avaliar os atributos de fertilidade em conjunto.

3. Solo A SoloB

CTC: 50 mmolc dm-3 CTC: 100 mmolc dm-3

pH em CaCl2 0,01M: 6,0 pH em CaCl2 0,01M: 4,5

V%: 70% V%: 30%

O solo A foi mais bem manejado, pois apresenta pH = 6,0 e uma alta V(%). Contudo, o solo B apresenta uma

maior fertilidade potencial (CTC=100 mmolc dm-3), porém, está mal manejado.

4. É o potencial hidrogeniônico, correspondente ao antilog da atividade de hidrogênio em solução. pH = - log (H+).]

10-4 mol L-1

5. Diminuiu 10 vezes

6. pH = 6 → (H+) = 10-6 mol L-1

pH = 4 → (H+) = 10-4 mol L-1

A atividade do H+ em solução aumentou 100 vezes.

7. Regime pluvial e drenagem; material de origem; e alguns fertilizantes.

8. O pH afeta disponibilidade dos nutrientes e Al. A faixa ideal é de 6,0 a 6,5 em pHH2O e de 5,5 a 6,0 em pHCaCl2

0,01M.

9. Os micronutrientes catiônicos tem sua disponibilidade reduzida com o aumento do pH, enquanto os aniônicos,

tem sua disponibilidade aumentada.

10. À medida que se aumenta o pH do solo esses nutrientes aumentam sua disponibilidade. Contudo, em pH maior

que 7,0 a disponibilidade começa a diminuir.

11. Em solos ácidos sua disponibilidade é baixa, mas ela aumenta com o aumento do pH até atingir a máxima

disponibilidade em pH em torno de 5,5.

12. O Al se encontra na forma tóxica (Al3+), em pHH2O abaixo de 5,5. Acima deste valor ele encontra-se precipitado

como Al(OH)3, e não é tóxico as plantas.

13. Resistência que o solo oferece às mudanças de pH e está intimamente ligada ao teor de matéria orgânica e à

textura do solo.

14. Teor de matéria orgânica e textura do solo. Solos com maior MOS e textura mais argilosa possuem mais cargas,

o que possibilita maior acidez potencial, pois tem mais cargas para o H+Al se ligarem. Consequentemente, esses

solos tem maior poder tampão.

15. O solo argiloso com alto teor de matéria orgânica necessitará de mais calcário, pois ele terá maior acidez

potencial e maior poder tampão. Por isso esse solo terá maior “reserva” de H+ que necessita ser neutralizada para

que o pH possa ser alterado.

104

Oxidação e Redução no Solo

1. As reações redox envolvem transferências de elétrons. A importância está no conhecimento das formas oxidadas

ou reduzidas dos elementos no solo, o que afeta o manejo do solo, principalmente no que se refere à adubação.

2. A oxidação refere-se à perda de elétrons por um elemento, enquanto a redução refere-se ao ganho de elétrons.

3. Em solos aeróbicos o principal agente oxidante é o O2 e o principal agente redutor é a matéria orgânica.

4. A substituição do ar pela água nos espaços porosos e o estabelecimento de uma lâmina de água sobre o solo

restringem as trocas gasosas com a atmosfera. O oxigênio é rapidamente consumido, e a difusão de gases através

da água é muito baixa. Além disso, o consumo de oxigênio pelos microrganismos do solo é muito maior que o

suprimento por difusão. Quanto maior a presença de resíduos orgânicos facilmente decomponíveis, maior será a

atividade dos microrganismos e mais intensa será a redução do solo.

5. A concentração de íons reduzidos indesejáveis aumenta. Estes íons são indesejáveis, pois, quando reduzidos

podem estar na forma tóxicas as plantas, podem ocorrer perdas de nitrogênio e diminuição nas concentrações de

Zn e Cu que são micronutrientes catiônicos. Por exemplo, o nitrato (NO3-) é a forma estável do nitrogênio em

solos sob condições de oxidação. Em solos alagados, o NO3- é reduzido a N2O e N2 voláteis, desaparecendo do

solo em poucos dias de alagamento. Redução dos óxidos mangânicos (Mn4+) a óxidos manganosos (Mn2+) e dos

óxidos férricos (Fe3+) a óxidos ferroso (Fe2+), com consequente aumento da solubilidade nos solos. Altas

concentrações de Mn2+ e de Fe2+ na solução do solo pode atingir níveis tóxicos nas plantas. A toxidez indireta é

causada por desbalanceamento nutricional múltiplo, devido à presença de ferro em excesso na solução do solo,

o que pode inibir a absorção, o transporte e/ou a utilização de outros nutrientes, bem como induzir a deficiência

nutricional. Redução do sulfato (SO42-) para ácido sulfídrico (H2S) pode ser tóxico para as plantas, o arroz, por

exemplo. A presença de H2S inibe a respiração e o poder de oxidação das raízes do arroz, diminuindo a absorção

de nutrientes.

6. NO3 > MnO2 > Fe(OH)3 > SO42- > CO2 > H2

7. Quando os solos são alagados, o oxigênio pode desaparecer e em consequência os microrganismos passam a

utilizar outros aceptores de elétrons. A redução do solo eleva o pH de solos ácidos para faixas de 6,5 – 7,0, e

podem ocorrer situações em que há danos para o estabelecimento e crescimento inicial das plantas devido a

diminuição na concentração de alguns micronutrientes catiônicos, como Zn e Cu, perdas de N, toxidez por Fe,

Mn e H2S. Por outro lado, o aumento no pH promove aumento na disponibilidade de Ca, Mg, K e P.

Matéria Orgânica do Solo

1. São todos os derivados de material vegetal ou animal sobre sua superfície ou dentro do solo, vivos ou em

diferentes estágios de decomposição, excluindo a parte aéreas das plantas.

2. O húmus é a parte mais estabilizada da matéria orgânica.

3. Pluviolixiviados, liteira, restos culturais, resíduos orgânicos, raízes, exsudados, organismos do solo (menor que

20mm), substâncias não-húmicas e substâncias húmicas.

4. É constituído de ácidos húmico, ácido fúlvico e humina.

5. Quantidade de MOS incorporada no solo, práticas de manejo, atividade microbiana, clima etc. A quantidade de

matéria orgânica que entra no solo vai influenciar na quantidade desse material continuará no solo ou será

perdido na forma de gás. As práticas de manejo podem contribuir para o aumentar ou diminuição na quantidade

de MOS no solo, práticas como o revolvimento do solo tendem a favorecer perdas de MOS pois propicia um

ambiente mais adequado para a degradação da MOS pelos microrganismos, já práticas conservacionistas do solo,

podem propiciar o acúmulo de MOS. A atividade microbiana é responsável pela síntese do húmus, bem como

105

pela sua perda. As condições climáticas vão influenciar a atividade microbiana e estes por sua vez são os

responsáveis pelas mudanças na MOS.

6. A MOS tende a ter maiores concentrações na camada mais superficial do solo e tende a diminuir à medida que

se aumenta a profundidade

(MARCOLAN E ANGHINOMI, 2006)

7. Cor, agregação, densidade, capacidade de retenção de água (CRA), infiltração de água no solo, escoamento

superficial. Cor – a MOS confere coloração escura aos solos. Agregação – a MOS age como agente cimentante

dos agregados do solo. Densidade – diminui a densidade do solo devido ao seu baixo e grande volume. CRA –

a MOS humificada possui uma grande quantidade de microporos que retém água facilmente disponível para as

plantas. Infiltração e escoamento superficial – a MOS aumenta a infiltração dá água do solo e consequentemente

diminui o escoamento superficial, bem como a presenta de resíduos sobre o solo diminui o impacto das gostas

de chuva no solo diminuindo também a erosão do solo.

8. CTC, fornecimento de nutrientes para as plantas, promotores de crescimento das plantas e interação com

xenobióticos. CTC- a MOS possui vários grupos funcionais que podem dissociar H gerando carga negativa no

solo em ampla faixa de pH, os principais grupos são os carboxílicos e fenóis. Fornecimento de nutrientes para

as plantas – a mineralização da MOS libera nutrientes que ficam disponíveis para a planta. Promotores de

crescimento das plantas – as substâncias húmicas possuem efeitos nas plantas superiores entre eles: aumento da

absorção de íons, aumento do crescimento e número de raízes, aumento no conteúdo de clorofila etc. Interação

com xenobióticos – ao se associar com xenobióticos a MOS afeta sua bioatividade, persistência e

biodegradabilidade, sendo necessário avaliar essa interação na hora da aplicação desses produtos.

9. Adotaria práticas de manejo conservacionistas que não revolva o solo, não utilize de fogo e que mantenha os

restos culturais sobre o solo.

10. Solos tropicais são altamente intemperados e por isso são normalmente ácidos e com baixa CTC. Nesse tipo de

solo a matéria orgânica pode contribuir com a até 90% da CTC do solo. Assim sendo, é fundamental para o

desenvolvimento da agricultura nesses solos a manutenção da MOS.

Nitrogênio do Solo

1. No solo, o nitrogênio está predominantemente na forma orgânica (N orgânico), composta por proteínas,

aminoácidos e aminoaçúcares, que representam mais de 95% do N no solo. Além disso, existem as formas

minerais de N (N mineral), representadas principalmente pelo amônio (NH4+) e o nitrato (NO3-), além de baixas

concentrações de nitrito (NO2-). Em menores proporções, aparecem o N2 e outros gases NOx na fase gasosa e na

solução do solo.

2. As plantas absorvem o N na forma de amônio e nitrato.

106

3. Não. No caso do N total, considerando que a maior parte do N no solo encontra-se na forma orgânica, a tendência

natural é que a distribuição do mesmo se assemelhe a distribuição da matéria orgânica no perfil, concentrando-

se nas camadas superficiais. Considerando-se apenas o N na forma mineral, é possível que se observe uma

distribuição mais uniforme, principalmente se nessa forma predominar o nitrato, tendo em vista que esse ânion

apresenta grande mobilidade no solo.

4. Porque o nitrogênio está predominantemente na forma orgânica, que representa mais de 95% do N no solo. Essa

fração é composta principalmente por proteínas, aminoácidos e aminoaçúcares, que são componentes da matéria

orgânica do solo. Dessa forma, a distribuição do N no perfil do solo se assemelha a distribuição da MOS,

tendendo a se concentrar na camada arável do solo.

5. Sim. A concentração dessas formas de N na atmosfera depende, predominantemente, de dois fatores: i) a

ocorrência de descargas elétricas que fornecem energia para quebrar a tripla ligação no N2 atmosférico, e ii)

emissões de NH3 ou NOX, por ação antrópica ou não. Dessa forma, em regiões com alta incidência de descargas

elétricas ou mesmo regiões onde é grande a emissão de NH3 ou NOX para a atmosfera (ex.: aglomerações

industriais ou grandes confinamentos), a aquisição de N via precipitações atmosféricas pode ser significativa,

podendo chegar a 30 kg N ha-1 ano-1.

6. A fixação de N por meio de bactérias assimbióticas ou de vida livre caracteriza-se, principalmente, pela ausência

da simbiose rizóbio-planta. É representada principalmente pelas bactérias dos gêneros Azotobacter, Clostridium,

Beijerinchia, que podem contribuir com 10-24 kg ha-1 de N por ano em áreas cultivadas com gramíneas. A

fixação simbiótica do N caracteriza-se pela simbiose rizóbio-leguminosa, principal sistema simbiótico entre

plantas e microorganismos no planeta. Como exemplo, temos a simbiose entre Bradyrhizobium e soja no Brasil,

com contribuição de 50-250 kg ha-1 de N por ano.

7. A mineralização é a transformação do N na forma orgânica para a forma inorgânica (NH4+ e NO3-). O processo

é realizado por microorganismos heterotróficos do solo que utilizam os compostos orgânicos como fonte de

energia. A imobilização é um processo que ocorre concomitantemente com a mineralização, porém no sentido

inverso. Ou seja, a imobilização é a transformação do N inorgânico em orgânico. O processo é realizado por

microrganismos que incorporam o N inorgânico disponível às suas células durante o crescimento microbiano. O

balanço entre esses dois processos define se a solução do solo terá mais ou menos N inorgânico disponível para

a absorção das plantas. A adição de resíduos orgânicos ao solo é um dos principais aspectos que afetam esse

equilíbrio, pois a relação C:N do resíduo adicionado irá determinar a ocorrência de mineralização (baixa relação

C:N) ou imobilização (alta relação C:N).

8. A primeira etapa consiste na hidrólise das proteínas em aminoácidos, processo desencadeado pela ação de

enzimas proteases, chamado proteólise. Posteriormente, os aminoácidos liberados também são hidrolisados pela

ação da enzima aminoácido desidrogenase, liberando amônia e energia, processo chamado amonificação. Ambos

os eventos anteriores são conduzidos por organismos heterotróficos do solo, que utilizam os compostos orgânicos

hidrogenados como fonte de energia. Já a nitrificação, sequência do processo de mineralização, é realizada por

bactérias quimioautotróficas e consiste na conversão do NH4+ em NO3-.

9. O N pode sair do agrossistema através de 5 processos: exportação via produtos agrícolas, lixiviação, erosão,

volatilização e desnitrificação. A exportação via produtos agrícolas ocorre no momento da colheita, pois o N é

componente da biomassa removida do agrossistema. A lixiviação de formas agrícolas ocorre quando o N mineral

(principalmente nitrato) é translocado no perfil, atingindo profundidades fora do alcance radicular ou mesmo o

lençol freático. A erosão também remove N do agrossistema, pois esse elemento é parte do solo transportado

pelo escoamento superficial, que pode se depositar em posições inferiores da paisagem ou até atingir cursos

107

d’água. A volatilização ocorre quando o NH4+ é transformado em NH3, forma gasosa de N e passível de perdas

por volatilização. Na desnitrificação o N também sai do sistema na forma gasosa. No entanto, o nitrato ou nitrito

que são transformados em formas gasosas de N, nesse caso N2, NO e N2O.

10. Para o ambiente as principais consequências associam-se a liberação de N2O para a atmosfera. O N2O é um

importante gás para o efeito estufa e um intermediário nas reações que resultam na destruição da camada de

ozônio. Para as plantas a principal consequência desse processo é a perda de N. Essa saída de N do agrossistema

pode associar-se a deficiências nutricionais e comprometer o desenvolvimento das plantas.

11. A relação C/N é uma aproximação da relação energia/N, que regula o equilíbrio entre os processos de

mineralização e imobilização durante a decomposição dos resíduos. Geralmente, a relação C/N decresce ao longo

da decomposição até atingir níveis próximos de 8/1, pois 2/3 do C do resíduo é liberado na forma de CO2.

12. Assume-se que o valor ideal para a relação C/N é 24/1. Esse número considera que a relação C/N da microbiota

é 8/1 e que 2/3 do C do resíduo é liberado na forma de CO2. Sendo assim, num resíduo com 24 partes de C, 16

partes serão perdidas na forma de CO2 e o produto apresentará relação C/N 8/1, o que não alteraria o equilíbrio

entre os processos de mineralização e imobilização pois a relação C/N é a mesma observada para a microbiota

do solo. Considerando que os microrganismos do solo precisam manter sua relação C/N em 8/1, a adição de um

resíduo com relação C/N > 24 faz com que a microbiota do solo recorra ao N inorgânico do solo para sustentar

o crescimento de sua população promovido pela adição de C, caracterizando o processo de imobilização. Já para

um resíduo com relação C/N < 24ocorrerá o inverso: a falta de energia no sistema (C) faz com que os

microrganismos liberem N para manterem sua relação C/N em 8/1, ou seja, ocorre a mineralização.

13.

Composto Relação C/N

A 500/1

B 25/1

C 7/1

Nesta mesma propriedade, você tem dois talhões onde pretende manejar de forma diferenciada. No primeiro,

não foi feito plantio, mas você pretende adicionar um composto que se acumule na superfície. No segundo talhão,

há uma cultura de ciclo curto, portanto você precisa que os nutrientes sejam rapidamente disponibilizados para

a planta. Com base na tabela acima, qual composto você aplicaria em cada talhão? Justifique sua resposta. No

talhão onde não foi feito o plantio deve-se adicionar o resíduo A, tendo em vista que a alta relação C/N irá

retardar o processo de decomposição e permitir que o resíduo se acumule na superfície. No talhão com a cultura

de ciclo curto deve-se adicionar o composto C, que irá se decompor rapidamente e liberar N para a cultura pelo

processo de mineralização.

Fósforo do Solo

1.

•Forma aniônica no solo (H2PO4-; HPO42-; PO4

3-), sendo a forma predominante dependente do pH.

•Formação de ligação covalente (troca de ligantes ou de esfera interna)

•Função na planta: Principalmente as ligadas a energia - ATP (componente de RNA, DNA, membranas

plasmáticas)

•Fonte: Fosfatos naturais, que podem ser apatitas (fosfatos reativos) ou fosforitas (fosfatos não-reativos). A

partir delas, por um processo acidificante ou de fusão térmica, produz-se os fertilizantes fosfatados.

108

2. Total em torno de 0,1 % ou 1000 mg dm-3.O conteúdo total é maior em solos argilosos, porém a disponibilidade,

devido a sua elevada adsorção e tampão, poderá ser maior em um solo arenoso.

3.

•Formas minerais: ligadas aos óxidos-hidróxidos de ferro e alumínio e caulinita

•Formas orgânicas (ligado a MOS, como citados)

•Formas em solução do solo: na forma aniônica (H2PO4-; HPO42-; PO4

3-), sendo a forma predominante

dependente do pH.

4. Apatita (Ca5(PO4)3(F,OH,Cl))

Variscita (AlPO4)

Sua disponibilidade para as plantas só ocorre após a solubilização, sendo este processo e, consequentemente

sua liberação, lento.

5. Goethita(FeO ou FeOH)

Gibsita (AlOH3)

O processo de calagem tem como principal função a elevação do pH do solo, acarretando em maior

disponibilidade do P então adsorvido em óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio (Goethita e Gibbsita por

exemplo).

6. O P orgânico corresponde a um grande estoque deste elemento no solo, representado em torno de 50 % do P do

solo. Esta forma é importante principalmente para pequenos agricultores ou cultivos anuais e florestais, que não

utilizam fortes adubações fosfatadas. O P contido nas moléculas orgânicas não está diretamente disponível para

as plantas, mas os microrganismos que produzem as fosfatases conseguem liberar o P orgânico em formas

aniônicas (formas disponíveis para as plantas).

7. As principais formas são as aniônicas (H2PO4-; HPO42-; PO4

3-), sendo a forma predominante dependente do pH.

A forma predominante nos solos tropicais é a H2PO4-.

8. Troca de ligantes (ligação covalente ou adsorção de esfera interna). A maior afinidade ocorre principalmente

com a fração argila (óxidos-hidróxidos de ferro e alumínio principalmente).

9.

•Acidez: o valor de pH do solo influencia não somente a forma de dissociação do P no solo, mas também a

presença de cátions adsorventes como o Al em solução. Além disso, dependendo do valor de pH haverá um

predomínio de cargas positivas ou negativas nesse solo, sendo variável de acordo com seu PCZ.

•MOS: Devido ao seu caráter aniônico, a MOS pode atuar bloqueando sítios de adsorção e, ou, solubilizando

oxidróxidos, reduzindo suas superfícies de adsorção. Além disso, a MOS atua reduzindo o PCZ do solo, que

precisará de valores menores de pH para ter um balanço positivo de cargas.

•Presença de ânions competitivos, como silicatos, que irão reduzir a adsorção competindo com o sítio de

adsorção.

•Grau de intemperismo do solo: Além de influenciar os valores de pH (acidez), o grau de intemperismo diz

sobre a presença de minerais secundários. Solos mais intemperizados possuem maiores teores de óxidos-

hidróxidos e caulinitas, sendo estes responsáveis por altas taxas de adsorção de P.

10. Devido ao seu caráter aniônico, a MOS pode atuar bloqueando sítios de adsorção e, ou, solubilizando

oxidróxidos, reduzindo suas superfícies de adsorção. Além disso, a MOS atua reduzindo o PCZ do solo, que

precisará de valores menores de pH para ter um balanço positivo de cargas.

109

11. A adsorção do P pode ser reversível, formando um P não lábil, que está em equilíbrio com o P em solução. A

fixação do P, por outro lado, forma um P não-lábil, que dificilmente será revertido, voltando para formas

disponíveis.

12. O P não lábil é o P adsorvido, que está em equilíbrio com o P em solução (P-lábil), podendo se tornar disponível

novamente. Este equilíbrio é governado pelo poder tampão do solo e variável de acordo com a textura e a MOS,

principalmente.

13. A perda física do P, ou seja, por lixiviação, dificilmente ocorre em solos tropicais, que devido ao seu

intemperismo adsorvem grande parte do disponível. A maior perda nesses solos ocorre por fixação, sendo esta

uma perda irreversível, ou por adsorção, sendo esta uma perda temporária. Finalmente, existe a perda que

chamamos de “erosão de porteira”, esta perda diz respeito ao que foi absorvido pela planta e que não mais

voltará ao solo após a colheita e venda da mesma.

Potássio do Solo

1. As formas de ocorrência do elemento K no solo são: em solução, aderidos ao complexo sortivo (CTC), não

trocável (fixação em entrecamadas de minerais 2:1) e a forma estrutural (componente de minerais primários, ex:

micas).

2. Mineral.

3. A fixação de K é a imobilização do íon em entrecamadas de argilas 2:1com intuito de neutralizar as cargas

negativas mantendo assim a estabilidade eletrônica do cristal (2º lei de Pauling). Esse fenômeno ocorre

principalmente em minerais do grupo das ilitas e das vermiculitas.

4. Em solos tropicais o íon K+ apresenta alta mobilidade, mas menor que as formas iônicas do N (NH4+ e NO3-),

uma vez que esses íons apresentam alta solubilidade e o NO3- não apresenta atração eletrostática à fração coloidal

do solo, e maior que as principais formas de P na solução do solo (HPO32- e H2PO3-), que apresentam reações de

adsorção específicas com o complexo sortivo do solo.

5. O K pode ser perdido do sistema solo pela exportação pelas culturas, erosão e lixiviação.

6. A lixiviação de K é favorecida em sistemas que aportam elevadas quantidade de K excedendo a capacidade de

retenção do solo, diminuição da MOS e consequentemente diminuição da CTC e aplicação de elevadas doses de

calcário e gesso. Ressalta-se que a lixiviação é observada principalmente em solos de baixa capacidade de troca

catiônica.

Enxofre no Solo

1. Semelhante ao N, a maior parte do S está presente na forma orgânica, apresenta vários estados de oxidação,

ocorre em formas sólidas e gasosas, e sofre diversas transformações microbianas.

2. Em solos minerais sem restrições hídricas, considera-se que 90 % do S esteja em formas orgânicas, assim a

distribuição do teor total de S no solo será semelhante ao da MOS, decrescente da superfície em direção a

subsuperfície. Contudo o sulfato tende a se acumular em subsuperfície, sendo a camada de 20-40 ou 40-60

escolhidas avaliações de disponibilidade de sulfato.

3. O S está presente no solo principalmente em formas orgânicas como ésteres sulfatados, tioglicosídeos e

sulfamatos, mas está presente também na fração mineral em menores proporções. Na solução do solo, o S está

como ânion sulfetos (S2-) e, primariamente, sulfato (SO4

2-), dependendo do potencial redox do meio. Essas

espécies podem adsorver às superfícies da matriz mineral do solo.

110

4. Alguns fatores determinantes à adsorção de S no solo são: (1) valor de pH visto que em solos ácidos, o caráter

eletrostático da adsorção é favorecido devido à protonação do sulfato, (2) a composição da matriz mineral do

solo pois solos mais oxídicos apresentam minerais de maior avidez à adsorção de S, (3) a presença de outros

ânions, pois em ambientes de alta atividade de fosfato e molibidato, os mesmos competirão pelos sítios de

adsorção, reduzindo a adsorção de sulfato.

5. Em solos minerais sem restrições hídricas, considera-se que 80-95 % do S esteja em formas orgânicas.

6. 6.A principal forma de S disponível às plantas é o sulfato (SO42-) na solução ao adsorvido à fração coloidal e

aminoácidos que podem ser absorvido pelas raízes, e o SO2 gasoso que pode ser absorvido pelos estômatos.

7. 7.O SO42- tem sua mobilidade acentuada nas camadas superiores do solo, pois tendem a formar pares iônicos de

alta mobilidade. Em solos fertilizados, a calagem e a aplicação de P acentuam esse acumulo em subsuperfície.

8. 8.Em condições de oxirredução o sulfato poderá ser transformado a sulfeto e posteriormente a ácido sulfídrico e

perdido do sistema na forma de gás. As frações orgânicas podem ser oxidadas e passarem as forma de sulfato

sendo essa adsorvida pela matriz mineral, reabsorvida por plantas e microbiota.

9. A mineralização do S é dada pela oxidação da MOS via atividade microbiológica ou ação de altas temperaturas.

10. Em condições de alagamento prolongado, as espécies inorgânicas dominantes apresentam formas reduzidas

como os sulfetos. Já em condições de aerobiose, a espécie inorgânica dominante é o sulfato.

11. A adição de S ao solo é oferecida via fertilizantes (supersimples), gessagem, deposição atmosférica e pluvial,

agroquímicos e resíduos orgânicos.

12. As perdas de S do solo são dadas pela exportação via colheita, lixiviação e erosão.

13. Solo com baixa CTC (arenoso), chuva, falta de cobertura vegetal e práticas de calagem e fosfatagem.

Micronutrientes

1. Micronutrientes são aqueles nutrientes que são requeridos em quantidades extremamente pequenas pelas culturas

em comparação aos macronutrientes (Ca, Mg, K, N, P e S) que são requeridos em quantidades maiores. São

micronutrientes: boro (B), cloro (Cl), cobre (Cu), ferro (Fe), manganês (Mn), molibdênio (Mo) e zinco (Zn).

2. A matéria orgânica é a principal fonte de B do solo. Quando o tempo está quente e seco a decomposição diminui

nas camadas mais superficiais do solo. A seca restringe a atividade dos microrganismos que decompõem a

matéria orgânica e o desenvolvimento das raízes causando uma deficiência temporária de B. Outro fator que

pode limitar a disponibilidade do B é o pH. A faixa adequada de pH para manter o B disponível está entre o pH

6,0 e 7,0, diminuindo em valores abaixo ou acima dessa faixa, podendo ocorrer perdas por lixiviação,

principalmente em solos arenosos e em regiões de muita chuva.

3. O B pode ser adsorvido nas formas B4O72- e H2BO3-. Ele é adsorvido nas superfícies das partículas coloidais,

principalmente dos óxidos e hidróxidos de Fe e Al e por minerais de argila. O B é adsorvido pelo mecanismo de

adsorção específica.

4. O cobre pode ser encontra na forma de complexos e quelatos com ácidos húmicos da matéria orgânica.

5. A disponibilidade de Cu pode diminuir com o aumento da matéria orgânica, pois pode ocorrer a formação de

complexos insolúveis no solo, não disponíveis às plantas.

6. Em solos intemperizados o Fe é encontrado na forma oxidada. É encontrado, principalmente na forma de óxidos,

como a hematita e goethita. A oxidação do Fe está associada avalores de pH baixo e boas condições de aeração.

7. O Mo pode ser adsorvido aos coloides do solo na forma do ânion molibidato, MoO42-, de forma específica, suas

reações são muito semelhantes às do íon fosfato em meio ácido. Ele é retido fortemente pelos óxidos de ferro e

de alumínio, por mecanismo de adsorção específica. Devido à forte adsorção à fase sólida do solo, pode ocorrer

111

restrições na mobilidade de Mo. Solos ácidos favorecem a retenção do Mo no solo, reduzindo sua disponibilidade

para as plantas. Ao contrário dos outros micronutrientes, a disponibilidade de Mo no solo aumenta em valores

de pH mais altos do solo.

8. O cloro pode ser adsorvido aos coloides na forma do ânion cloreto Cl-. A adsorção é do tipo não específica.

9. Sim, pois com o aumento do pH, diminui a disponibilidade deste micronutriente. Com o aumento do pH, o Zn

passa a estar em formas menos solúveis, sendo indisponíveis às plantas.


1. A diferença entre os macronutrientes e os micronutrientes é a sua necessidade pelas plantas. Os macronutrientes

são exigidos em quantidades bem maiores em comparação aos micronutrientes.

2. Macronutrientes- Carbono (C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O), Nitrogênio (N), Fósforo (P), Potássio (K), Cálcio

(Ca), Magnésio (Mg) e Enxofre (S). Micronutrientes- Boro (B), Cloro (Cl), Cobre (Cu), Ferro (Fe), Manganês

(Mn), Molibdênio (Mo), Níquel (Ni), Zinco (Zn).

3. Elevado teor de matéria orgânica e elevada capacidade de troca catiônica.

4. Solo fértil é aquele que contem quantidades adequadas de todos os nutrientes necessários para o bom crescimento

das plantas, não contem matérias tóxicos e possui bons atributos físicos. Solo produtivo, é um solo fértil, situado

em zona climática favorável ao desenvolvimento de plantas.

5. Essa lei se baseia de que todos os nutrientes que são retirados do solo pelas plantas e exportados através das

colheitas devem ser restituídos. O inconveniente dessa lei é que muitos solos perdem seus nutrientes por

lixiviação e erosão, ou outros meios, que não são contabilizados para restituição.

6. A lei do mínimo formulada por Liebig diz que a produção será limitada por um nutriente que ocorre em menores

proporções sendo o único a limitar a produção. A sua limitação é que no caso de vários nutrientes serem

deficientes, a adição de qualquer um deles leva a aumentos na produção.

7. “Ao se adicionar doses crescentes de um nutriente, o maior incremento em produção é obtido com a primeira

dose. Com aplicações sucessivas do nutriente, os incrementos de produção são cada vez menores. A equação de

Mitscherlich assume um comportamento assintótico, ou seja, a curva de resposta da produção devido a adubação

irá atingir um platô e permanecer constante. Entretanto, não são raros os efeitos depressivos de doses elevadas

de fertilizantes (efeito tóxico), ou seja, a produção irá diminuir a partir de uma determinada dose como pode ser

observado na figura abaixo.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 100 200 300 400 500

Pro

du

tiv

ida

de

(k

g h

a-1

)

Fertilizante (kg ha-1)

Depressão não considerada na equação de Mitscherlich




112

BIBLIOGRAFIAS

BIBLIOGRAFIA BÁSICA (ordem alfabética)

ERNANI, P.R. Química do Solo e Disponibilidade de Nutrientes. Lages: Udesc, 1. ed., 2008. v.1, 230

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Disciplina LSO 300 – Química e Fertilidade do Solo