disciplina lso 300 – química e fertilidade do solo
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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
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ”
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DO SOLO
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.
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ”
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DO 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
Conceitos e constituintes da MOS
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%
Conceitos e constituintes da MOS
CONSTITUINTES
Conceitos e constituintes da MOS
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
Conceitos e constituintes da MOS
Fluxos no sistema florestal (mg m-2 de C)
Pluviolixiviado
5277
1 m1 m
1 m
Chuva
3022
Conceitos e constituintes da MOS
CONSTITUINTES
Conceitos e constituintes da MOS
Pluviolixiviados
Liteira, restos de culturas e resíduos orgânicos
Raízes e exsudatos
Organismos do solo
Substâncias não-húmicas
Substâncias húmicas
33
Liteira, restos de culturas e resíduos orgânicos
Ecossistema natural
Resíduos orgânicos
Agrossistema
Definição: resíduos vegetais e animais depositados na superfície do solo
Conceitos e constituintes da MOS
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
Conceitos e constituintes da MOS
Vinhaça
BiossólidoComposto de lixo urbano
Tipos de resíduos orgânicos
Conceitos e constituintes da MOS
34
Resíduos de cortume
Resíduos petroquímicos
Farinhas e resíduos frigoríficos
Torta de origem vegetal
Estercos
Tipos de resíduos orgânicos
Conceitos e constituintes da MOS
CONSTITUINTES
Conceitos e constituintes da MOS
Pluviolixiviados
Liteira, restos de culturas e resíduos orgânicos
Raízes e exsudatos
Organismos do solo
Substâncias não-húmicas
Substâncias húmicas
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
Conceitos e constituintes da MOS
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
Conceitos e constituintes da MOS
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.
Conceitos e constituintes da MOS
Destino no solo
MucilagemSecreções
Plantas
Coloides
minerais
orgânicoshumina
Biomassamicrobiana
Mucigel
CO2
Humificação (humina microbiana)
Mineralização (NH4+, NO3-, ...)assimilação pelas plantas
Conceitos e constituintes da MOS
• Lubrificante para movimento da raiz no solo• Melhora contacto raiz-solo
36
CONSTITUINTES
Conceitos e constituintes da MOS
Pluviolixiviados
Liteira, restos de culturas e resíduos orgânicos
Raízes e exsudatos
Organismos do solo
Substâncias não-húmicas
Substâncias húmicas
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
Conceitos e constituintes da MOS
Formigueiro
Classe Insecta
Ordem Hymenoptera Formicidae
Megafauna (> 20 mm)
Vertebrados ( ratos, toupeiras)
Rato do campo
Cupinzeiro
Cupim soldado
Classe InsectaOrdem Isóptera
Macrofauna (> 2 mm)
Conceitos e constituintes da MOS
37
Tesourinha
Ordem Dermaptera
Larvas de borboleta
Ordem Lepidoptera
Larva bezouro
Ordem Coleoptera
Larva de môsca
Ordem Diptera
Excrementos Excrementos
Conceitos e constituintes da MOS
Excrementos
Minhoca
Minhoca
Trato digestivo
Trato digestivo
Classe Oligochaeta
Ordem Megascolecidae
Conceitos e constituintes da MOS
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
Conceitos e constituintes da MOS
38
CONSTITUINTES
Conceitos e constituintes da MOS
Pluviolixiviados
Liteira, restos de culturas e resíduos orgânicos
Raízes e exsudatos
Organismos do solo
Substâncias não-húmicas
Substâncias húmicas
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)
Conceitos e constituintes da MOS
Microbiológica Bioquímica
Degradação
CarboidratosCerasResinas
Produtos da degradação
Substâncias não-húmicas
Degradação
Síntese Húmus
Carboidratos Proteínas Ácidos graxos Ceras OutrosResinasLignina Pigmentos
Conceitos e constituintes da MOS
39
CONSTITUINTES
Conceitos e constituintes da MOS
Pluviolixiviados
Liteira, restos de culturas e resíduos orgânicos
Raízes e exsudatos
Organismos do solo
Substâncias não-húmicas
Substâncias húmicas
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)
Conceitos e constituintes da MOS
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
Conceitos e constituintes da MOS
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
Conceitos e constituintes da MOS
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
Considerações gerais
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
Propriedades químicas
Elevada capacidade de troca de cátions da MOS
Propriedades químicas
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
Propriedades químicas
43
Sambatti et al., 2003
MOS aumenta a CTC do solo
De 20 a 70% da CTCde muitos solos é
devido a MOS
Propriedades químicas
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+
Propriedades químicas
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
Propriedades químicas
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
Propriedades químicas
Definição: Compostos estranhos ao sistema biológico. Freqüentemente sãoreferidos a compostos resistentes à decomposição
Xenobióticos
Inseticidas
Herbicidas
Brady, 1989
Propriedades químicas
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
Propriedades químicas
45
1
Comportamento dos pesticidas no solo
Propriedades químicas
MATÉRIA ORGÂNICA DO SOLO
Propriedades físicas
Propriedades biológicas
Propriedades químicas
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
...
Propriedades físicas
46
Perfil de região sub-tropical
Propriedades físicas
Propriedades físicas
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
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
...
Propriedades físicas
47
Propriedades físicas
Densidade do solo
Franzluebbers et al., 2001
→ grau de aeração
Brady & Weil, 1999
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
...
Propriedades físicas
Propriedades físicas
MOS pode reter 20 vezes seu peso em água
48
Microscopia Eletrônica de Varredura (aumento de 23.000 vezes)
Ácido fúlvico
Tan, 2003
Propriedades físicas
Propriedades físicas
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
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
...
Propriedades físicas
Erosão
49
Propriedades físicas
Wildner 2001
Restos vegetais sob a superfície do solo: impacto da gota de chuva
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 infitração da água
Escoamento superficial
...
Propriedades físicas
Propriedades físicas
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
Propriedades físicas
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.
Propriedades físicas
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
...
Propriedades físicas
51
Propriedades físicas
Rompimento dos agregados
Propriedades físicas
Rompimento dos agregados
Propriedades físicas
Estabilidade dos agregados
52
MATÉRIA ORGÂNICA DO SOLO
Propriedades físicas
Propriedades biológicas
Propriedades químicas
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
Propriedades biológicas
Fragmentos vegetais dentro do tubo digestivo
Propriedades biológicas
53
Dejeção de minhocas
Propriedades biológicas
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
Propriedades biológicas
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
Propriedades biológicas
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
Propriedades biológicas
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
Propriedades biológicas
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
Considerações gerais
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
Relação C/N do material orgânico incorporado
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
Relação C/N do material orgânico incorporado
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
Relação C/N do material orgânico incorporado
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
Relação C/N do material orgânico incorporado
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
- Matéria orgânica Complexos e quelatos
- 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
- Matéria orgânica Complexos e quelatos
- 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]
- Matéria orgânica Complexos e quelatos
- 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
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
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?
Leis da Fertilidade do Solo
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
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
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
20% de 700 mmolc kg-1 = 140 mmolc kg-1
CTC oriunda da matéria orgânica
4% de 900 mmolc kg-1 = 36 mmolc kg-1
CTC total do solo A = 176 mmolc kg-1
SOLO B
102
CTC oriunda da fração argila
50% de 60 mmolc kg-1 = 30 mmolc kg-1
CTC oriunda da matéria orgânica
2% de 800 mmolc kg-1 = 16 mmolc kg-1
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
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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.
Leis da Fertilidade do Solo
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
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ”
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DO SOLO
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BIBLIOGRAFIAS
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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ”
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