fosforo no solo
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fosforo no solo mecanismos de absorçãoTRANSCRIPT
FÓSFORO
Macronutriente absorvido em quantidade < do que N, K e Ca e ≈ ao S e Mg
P no solo
• baixa disponibilidade – forma compostos de baixa solubilidade (solos ácidos)
P na planta
• “bastante”móvel • Absorvidos nas formas de íons ortofosfatos:
� ortofosfato primário: H2PO4-
� ortofosfato secundário: HPO42-
Na Planta: permanece na forma de fosfato (PO43-)
Compostos fosfatados
• RNA, DNA • ADP, ATP • NADP • Fosfato de inositol • Fosfolipídios • Fitina (sementes)
FÓSFORO
DINÂMICA DO FÓSFORO (esquema geral)
Adsorvido nasargilas e óxidos
Matéria orgânicaResíduos orgânicos
Biomassa microbiana
Absorção plantas
Minerais primários
Intemperismo
Fertilizantes
Fosfatados
Lixiviação“pouco”
H2PO4-
HPO42-
Precipitado
Formas de P no Solo
P total: 300 a 3400 mg/L ou 0,03 a 0,34%
� P na solução do solo: < 0,1 mg/L � baixíssima concentração
� P orgânico: 4 a 90% do P total � P adsorvido aos colóides do solo e
precipitado: 10 a 96% do P total
Íons fosfato: H2PO4- e HPO4
--
Formas de P no Solo
P na solução do solo
P orgânico
• Resíduos Vegetais e Matéria Orgânica
• Tecido microbiano (0,5 a 24% do P orgânico)
• Produtos da decomposição
• Fosfato de inositol (em torno de 50%) A disponibilidade depende da relação C:P
� relação C:P < 100 → mineralização do P orgânico
� relação C:P > 300 → imobilização de formas inorgânicas de P pelos microrganismos
Imobilização P no solo: resíduos culturais com
menos de 0,2% de P total.
P adsorvido
Adsorção por Oxidróxidos de Ferro e de Alumino e Adsorção por Aluminossilicatos
Denominada de quimiossorção: há troca de ligantes,
como OH- e OH2+, da superfície dos óxidos, por fosfato da
solução. É uma ligação predominantemente covalente formando complexos de esfera interna (“adsorção específica”)
Ordem preferencial de adsorção de ânions
fosfato > molibdato > sulfato > nitrato
Formação do P lábil e P não-lábil no Solo
O íon Fosfato (H2PO4-) na solução passa para a
forma lábil e depois para a forma não lábil
P lábil • caracterizado por uma atração eletrostática
(física) • P disponível para as plantas
P não-lábil
• formação de ligações coordenadas - troca de ligantes (OH- por H2PO4
-) • P não disponível para as plantas
+ H2PO4-
P lábil (disponível para as plantas)
P não-lábil
Formação de ligações coordenadas Ttroca de ligantes (OH- por H2PO4
-)
Quanto maior o número de ligações para o mesmo íon menor será a distância entre is núcleos e maior será a energia da interação
ADSORÇÃO DO FÓSFORO NO SOLO Adsorção específica: complexos de esfera-interna
TRANSFORMAÇÃO
FÓSFORO LÁBIL EM NÃO LÁBIL
Boa parte do P adicionado aos solos é retida com uma energia tal que seu equilíbrio com o P-solução desaparece, deixando, portanto, de ser útil ao crescimento imediato da planta.
FÓSFORO NÃO LÁBIL EM LÁBIL
A transformação é lenta
Como minimizar a “fixação” de P
� minimizar o contato da fonte de P, particularmente a solúvel, com o solo, pela aplicação localizada de P
� usar adubos granulados
� diminuir o tempo de contato do fertilizante com o solo, em relação à época de plantio, ou, até mesmo, pelo parcelamento da aplicação de P, como se faz com N
� aumentar a competição por ânions nos sítios de adsorção de P, seja por cargas negativas da matéria orgânica ou de produtos da decomposição dos resíduos culturais. Importante no SPD
P precipitado
Precipitação: É a reação entre íons, com a formação de uma nova fase ou composto definido.
Formação de Precipitados Insolúveis
1. Tipo de argilomineral
Smectitas → Caulinita → Óxidos Argila 2:1 Argila 1:1 Fe e Al Aumenta a Adsorção
2. Quantidade de Argila
↑Argila ↑Adsorção ↓Disponibilidade
3. Época de Aplicação ↑Tempo de Contato ↑Adsorção ↓Disponibilidade
Fatores que afetam a disponibilidade de P no solo
4. pH do solo
5. Teor de P no solo
6. Disponibilidade de residuos culturais
7. Outros fatores a. Compactação b. Umidade c. Micorrizas
Fatores que afetam a disponibilidade de P no solo
Combinação de cátions metálicos com o complexo aniônico (POCombinação de cátions metálicos com o complexo aniônico (PO44))33--
Fosfatos de Cálcio - Apatitas
� É o décimo mineral em abundância
na crosta terrestre
� Ocasionalmente ocorre em concentrações massivas de importância econômica
� São encontradas em rochas ígneas, metamórficas e sedimentares (minerais acessórios).
FosfatosFosfatosMINERIAS FONTES DE FÓSFORO - FOSFATOS
Origem das rochas fosfatadas
� Ígnea (fosfatos duros)
� Originaram-se da solidificação do magma de erupções vulcânicas
� Mineral predominante: apatita
� Sedimentar (fosfatos moles ou reativos)
� Originaram-se pela deposição acumulada, em camadas, de ossadas e esqueletos de animais marinhos no fundo de águas calmas, como lagunas
� Mineral predominante: fosforita (85% da produção de fertilizantes)
� Metamórfica (fosfatos duros)
� Categoria intermediária (metasedimentares): têm uma formação inicial sedimentar, porém sofrem metamorfismo.
MINERIAS FONTES DE FÓSFORO - FOSFATOS
Nas rochas igneas, o P está presente como mineral acessório (apatita), sendo a fonte primária de P no solo. Apesar disso, a maioria dos solos brasileiros apresenta deficiência neste nutriente.
O suprimento de P pode ser feito com adubos fosfatados provenientes de depósitos de rochas fosfatadas. Os minerais quecompõem as rochas fosfatadas são, basicamente, formadas por doisgrupos: as apatitas e as fosforitas. Os depósitos de apatitas ocorrem por ação vulcânica ao longo de zonas de fraqueza na crosta terrestre, o que é o caso típico das formações apatíticas do Brasil Central, Canadá, Rússia e África do Sul. Já as fosforitas originam-se de depósitos sedimentares no leito dos oceanos, usualmente em áreas costeirasrasas, encontradas mo norte da África, China, Oriente Médio e Estados Unidos. Atualmente, cerca de, 85% da produção mundial de P vem de depósitos sedimentares de minas de superfície e 15 % de depósitos magmáticos. A maior parte da produção de adubos fosfatados é proveniente de apatitas de rochas brasileiras. ‘
Existem vários tipos de apatitas, dependendo dos íons que encontram na estrutura, tais como, F, Cl, OH, CO3:
Ca10(PO4)6(F,Cl, OH, CO3)
Fluor-apatita: Ca10(PO4)6F2
Cloro-apatita: Ca5PO4Cl
Hidroxi-apatita: Ca5PO4(OH)
Carbonato-apatita (Francolita ou Fosforita) : Ca8MgNa2(PO4)5CO3F3
ApatitasCa10(PO4)6(X2)
CLASSIFICAÇÃO DOS MINERAIS: NitratosCLASSIFICAÇÃO DOS MINERAIS: Nitratos
Flúor-Apatita Carbonato-Apatita
(CO3 )2- (PO4)3-
Substituição isomórficaOcasiona um desequilíbrio na arquitetura do cristal - quebra mais facilmente
Aumenta a reatividade química - mais fácil liberação de P
PO4 PO4
Ca Ca
PO4 Ca PO4
Ca Ca
PO4 Ca PO4
Ca Ca
F F
Ca Ca� �
⁄
⁄
⁄
⁄
⁄
⁄
——
— —
\
\
\
\
\
\
PO4 PO4
Ca Ca
PO4 Ca PO4
Ca Ca
PO4 Ca CO3
Ca Ca
F
Mg Na Na�
⁄
⁄
⁄
⁄
⁄
——
— —
\
\
\
\
\
\
\ ⁄
FF
⁄
⁄
� Principal mineral fosfático encontrado nas rochas ígneas e metamórficas
� Ocorre como um mineral acessório (ex. no basalto e no granito) ou como depósitos de fosfatos
� Nas rochas ígneas origina-se da solidificação do magmaNo Br: Fosfatos de Jacupiranga, Catalão e Araxá
� Nas rochas metamórficas origina-se pelo metamorfismo de rochas sedimentares (metasidimentares)
No Br: Fosfato de Patos de Minas
� São fosfatos “duros”
� Utilizados para fabricação de fertilizantes fosfatados
Rocha fosfatada + ácido Fosfato solúvel
Fluor-apatita
Também chamada de Francolita ou Fosforita
� É encontrada em rochas sedimentaresSua formação é originada na deposição acumulada, em
camadas, de ossos e esqueletos de animais marinhos no fundo de águas calmas, como lagunas ou por precipitados químicos
� É uma fosfato mole devido as substituições de PO4 por CO3
� Fosforita é o nome dado a apatita impura (cristal imperfeito)� São utilizadas como fertilizantes – FOSFATOS NATURAIS REATIVOS
FOSFATOS NATURAIS “MOLES”� Podem ser utilizados diretamente como fertilizantes
Ex. Fosfato de Gafsa (Tunísia), Fosfato de Arad (Israel),Carolina do Norte (EUA)
Carbonato-Apatita
ADUBOS FOSFATADOS Classificação
1. Insolúveis em água - Fosfatos Naturais (FN) - Termofosfatos e escórias - Farinha de ossos, etc.
2. Parcialmente solúveis em água (parcialmente acidulados)
- Fosfato parcialmente solubilizado: FAPS
3. Solúveis em água (acidulados) - Superfosfatos simples (SFS) - Superfosfato triplo (SFT) - Fosfatos de amônio
- Mono-amônio fosfato(MAP) e Di-amônio fosfato (DAP)
Formas de obtenção dos adubos fosfatados
Adubos fosfatados
Rochas fosfatadas (99%)
Escórias siderúrgicas
Formas de obtenção dos adubos fosfatados
Fosfatos naturais
Apenas moagem
70%
84%
6%
98%
91%
Obtido pelo craqueamentode óleos
Da produção mundial, 70,2% é obtido do enxofre elementar, 6,1% da pirita e 23,7% de outras fontes.
Fosfatos Naturais (FN)
Rocha fosfatada moída e concentrada Minerais - Fluorapatitas: Ca10(PO4)6F2
- Hidroxiapatitas: Ca10(PO4)6OH2
- Carbonatoapatitas: Ca10(PO4)6CO3 ou fosforita
Fosfatos Naturais (FN)
-Fosfatos naturais pouco reativos - são aqueles de origem magmática e de baixa eficiência a curto prazo para culturas anuais e bianuais. Apresentam 24% de P2O5 total, mínimo de 4% solúvel em ácido cítrico e 23 a 27% de cálcio.
- Fosfatos naturais reativos - de origem sedimentar, incluindo o conhecido hiperfosfato. Apresentam 28% de P2O5 total, mínimo de 12% solúvel em ácido cítrico e 30 a 34% de cálcio. São excelentes produtos, comparáveis a fontes de fósforo solúveis em água, quando aplicados a lanço em área total e incorporados.
Exemplos de fosfatos naturais � Fosfatos naturais pouco reativos
� Ex.: Araxá, Tapira e Patos de Minas (Triangulo Mineiro); Catalão (GO) e Jacupiranga (SP), no Brasil
- São apatitas - Alta cristalinidade e baixa substituição isomórfica - Baixa solubilidade em água ou ácido - Baixa eficiência como fonte de P às plantas - Poucos usados para aplicação direta ao solo - Usados como matéria prima para a obtenção de fosfatos solúveis
� Fosfatos naturais reativos � Ex.: Arad (Israel), Gafsa (Tunísia), Carolina do Norte (EUA), Olinda (Br) e Marrocos - São fosforitas - Rede cristalina frágil e alta substituição isomórfica
- Baixa solubilidade em água - Média solubilidade em ácido - Podem ser aplicados diretamente ao solo como fertilizante - Usados como matéria prima para a obtenção de fosfatos solúveis
Termofosfatos
Obtido pela fusão de fosfato natural (apatita ou fosforita) com uma rocha magnesiana (serpentina) e resfriamento rápido.
Ca10(PO4)6F2 + Fund. (Silic. Mg) + Energ. → Termofosfato (1000º - 1450 ºC)
O aquecimento destrói a estrutura da apatita permitindo uma recombinação do PO4
-3 em formas mais reativas e mais solúveis
Ex.
Termofosfato Magnesiano 17% de P2O5 total,
14% deP2O5 solúvel em ácido cítrico e
7% de magnésio.
Escória Siderúrgica
Ex. Escória de Thomas
� Resíduo de siderurgia
� Obtido no processo de eliminação do P contido no minério de
ferro (impureza), em fornos revestidos por uma camada de
dolomita, em alta temperatura
Superfosfato Simples (SFS)
Obtido pela mistura de H2SO4 com fosfatos naturais (apatita)
Ca10(PO4)6F2 + H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + CaSO4 + 2HF (Gesso Agrícola)
Fosfatos Solúveis
Contém cerca de:18% de P2O518 a 20% de cálcio e 10 a 12% de enxofre.
Superfosfato triplo (SFT)
Obtido pela mistura de H3PO4 com fosfatos naturais (apatitas)
Ca10(PO4)6F2 + H3PO4 → Ca(H2PO4)2 + 2HF
Fosfatos Solúveis
Contém 41% de P2O5 e 12 a 14% de cálcio.
Obtenção do ácido fosfórico (H3PO4)
Ca10(PO4)6F2 + H2SO4 → H3PO4 + CaSO4 + 2HF
Gesso Agrícola
GESSO AGRÍCOLA (CaSO4.2H2O). Produção do ácido fosfórico (H3PO4): gera sulfato de cálcio dihidratado - gesso – como subproduto Além de gerar um grande problema para o armazenamento , o gesso imobiliza cerca 45% do enxofre utilizado no Brasil. Gesso: fonte de Ca e S
Fosfato de amônia
Obtido pela neutralização parcial de H3PO4 pela amônia
Mono-amônio fosfato/MAP
NH3 + H3PO4 → NH4H2PO4
Di-amônio fosfato/DAP
2NH3 + H3PO4 → (NH4)2HPO4
Fosfatos Solúveis
Mínimo de 9% de N e 48% de P2O5
Mínimo de 16% de N e 45% de P2O5
Qual fertilizante escolher? Como aplicar?
Fosfatos Naturais Reativos Podem ser aplicados para as culturas anuais, mesmo em sistema plantio direto, desde que o teor de fósforo esteja acima do nível crítico
SOLUBILIDADE DOS FOSFATOS
Concentrações de P2O5 de alguns fertilizantes fosfatados comercializados no Brasil
Fertilizante P2O5 Fosfatado Total HCi1 C.N.A.2 Água
----------- % ----------- SFS 19 18 18 17
SFT 45 40 44 38
DAP 45 42 44 40
MAP 52 50 52 50
FN Araxá 36 5 2 0
FN Patos 32 4 2 0
FN Jacupiranga 33 2 0 0
FN Gafsa 27 13 6 0
FN Arad 33 9 n.d. 0
Termofosfato Magnesiano 19 16 13 0
Multifosfato Magnesiano 20 n.d. 19 6
Escória Siderúrgica-Thomas 19 15 12 0
Adaptado de Kaminski & Peruzzo (1997). Dados retirados de Malavolta & Alcarde (1986) e FUNDACEP (1994). 1Ácido cítrico a 2%, relação 1:100. 2C.N.A. Citrato Neutro de Amônio
Fosfatos solúveis
Fosfatos naturais
Termofosfatos
Reativos
Eficiência da Adubação Fosfatada
Índice de Eficiência Agronômica (IEA)
P absorvido no trat testado – P absorvido no trat testemunha
IEA = ------------------------------------------------------------------------------------------P absorvido no trat padrão (SFT) - P absorvido no trat testemunha
Reservas de Rochas Fosfatadas • Principais produtores: EUA, antiga União
Soviética, China, África e Oriente Médio • No Brasil � Depósitos ígneos: Jacupiranga, Ipanema, e
Serrote em São Paulo, Araxá e Tapira em Minas Gerais, Catalão em Goiás, Anitápolis em Santa Catarina e Maicuru no Pará.
� � Depósitos sedimentares: Patos de Minas
em Minas Gerais, Irecê na Bahia e Olinda em Pernambuco.
PRODUÇÃO DE ROCHAS FOSFATADAS
Marrocos35%
China13%
Rússia12%
Jordânia12%
Síria5%
Togo4%
Tunísia4%
Israel4%
Outros11%
EXPORTAÇÃO DE ROCHAS FOSFATADAS
RESERVAS DE ROCHAS FOSFATADAS
RESERVAS DE ROCHAS FOSFATADAS NO BR
MG75%
CE1%
SP7%
SC6%
CE2%
GO8%
PE1%
DNPM (2001)
CONSUMO DE ROCHAS FOSFATADAS
Consumo aparente de P2O5 no Brasil
56 6578
44 3522
0
20
40
60
80
100
120
2000 2005 2010
Ano
Co
nsu
mo
ap
aren
te P
2O5
(%)
Produção Importação
Principais regiões produtoras de rochas fosfáticas APATITA FOSFORITA
Anitapólis
IpanemaJuquiá
Jacupiranga
LagamarPatos de Minas
AraxáTapira
Catalão
PaulistaOlinda*
Iracê*
30%
2%
22%37%
09%▲
▲
▲
Anitapólis
IpanemaJuquiá
Jacupiranga
LagamarPatos de Minas
AraxáTapira
Catalão
PaulistaOlinda*
Iracê*
▲
▲
Geologia da principais regiões produtoras de rochas fosfáticas APATITA FOSFORITA▲
7%
27%
24%
52%
94%
43%
100%
8 %
CLASSIFICAÇÃO DOS MINERAIS: NitratosCLASSIFICAÇÃO DOS MINERAIS: Nitratos
Apatita e Fosforita
Curiosidades.......
A apatita é um dos poucos minerais a serem produzidos e utilizados por sistemas biológicos. A hidroxiapatita é o principal componente do esmalte dentário, e tem considerável participação no material ósseo. A fluorapatita é ligeiramente mais resistente que a hidroxiapatita. Por isso o uso de água fluorada , que permite a substituição dos íons hidróxido por fluoreto nos dentes, tornado-os um pouco mais fortes, embora possa manchá-los frequentemente e se concentrar em outros órgãos, como o tecido ósseo, causando doenças.
> 12,0> 42,0> 24,0> 18,0> 12,0Muito alto
6,1 – 12,021,1 – 42,012,1 – 24,09,1 – 18,06,1 – 12,0Alto
3,1 – 6,014,1 – 21,08,1 – 12,06,1 – 9,04,1 – 6,0Médio
≤ 3,07,1 – 14,04,1 – 8,03,1 – 6,02,1 – 4,0Baixo
-≤ 7,0≤ 4,0≤ 3,0≤ 2,0Muito baixo
- - - - - - - - - - - - - - - - - mg/dm3 - - -- - - - - - - - - - - - - -
4321
Solos
alagados
Classe de solo conforme o teor de argila(1)Interpretação
(1)Teores de argila (%): Classe 1 = > 60; Classe 2 = 60 a 41; Classe 3 = 40 a 21; Classe 4 = ≤ 20
Interpretação dos valores FÓSFORO – Método Mehlich-1
Interpretação dos valores de FÓSFORO – Método Resina
Muito alto
Alto
Médio
Baixo
Muito baixo
Interpretação
> 40
20,1 – 40,0
10,1 – 20,0
5,1 – 10,0
≤ 5,0
mg/dm3
Fósforo
Questões – DINÂMICA DO FÓSFORO NO SOLO
Bibliografia: Capítulo 10 - Livro Fertilidade dos Solos e Manejo da Adubação de Culturas
1. Cite e comente os fatores que interferem na adsorção de fósforo no solo. 2. Explique o processo de adsorção de fosfato pelos colóides do solo? 3. Qual a influência da granulometria do adubo e do pH do solo na eficiência
dos fertilizantes fosfatados? 4. Qual o efeito da textura do solo sobre a adsorção de fósforo? 5. Por quê a compactação do solo afeta a disponibilidade de fósforo? 6. Comente os fatores que interferem na eficiência da adubação fosfatada,
relacionando-os com o uso de fosfatos solúveis e de fosfatos naturais sedimentares?
7. Quais as diferenças entre fosfatos naturais de origem sedimentar e metamórfica e os fosfatos acidulados?