Química do solo e fertilidade agrícola

QUÍMICA E FERTILIDADE DO SOLO

Química e Fertilidade do Solo...
Fertilidade do solo
Capacidade dos solos em suprir
nutrientes às plantas

• o manejo eficiente do solo e das culturas
possibilita a adoção de técnicas adequadas de
fornecimento de nutrientes de forma a obter
uma elevada produtividade com menor custo
de produção e mínimo impacto ambiental

Nutrientes de plantas
• Nutrientes Essenciais???
• Vários elementos são essenciais à produção
• Solo como fonte primária???

•
•Exceto C, H e O, que são supridos às plantas através de
água e do ar, os demais elementos essenciais ao
crescimento das plantas têm o solo
como fonte primária

• A essencialidade de certos elementos químicos às
plantas está relacionada ao fato do elemento ser
constituinte de um metabólito essencial ou ser
requerido para ação de um processo metabólico
Nutrientes Essenciais:
C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, Bo, Cl

• os nutrientes supridos pelo solo não são exigidos em
iguais quantidades pelas plantas
POTENCIAL DE ABSORÇÃO
• controla o teor de nutrientes nas plantas
• é geneticamente fixado

Classificação
• MACRONUTRIENTES – ocorrem em teores mais
elevados nas plantas e requeridos em maior quantidade
N, P, K, Ca, S, Mg
• MICRONUTRIENTES - menos exigidos
Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, B, Cl

A classificação em macro ou micronutrientes não está
relacionada com a importância do nutriente para o
desenvolvimento vegetal
TODOS OS 13 ELEMENTOS SÃO NECESSÁRIOS E
ESSENCIAIS AO METABOLISMO DA PLANTA

• Fazendo uso dos conhecimentos básicos e da correta
avaliação da capacidade do solo em suprir nutrientes às
plantas, pode-se, quando necessário, fazer o uso de
práticas corretivas e de adubação = CORRETO MANEJO
DA FERTILIDADE DO SOLO
• SOLOS FÉRTEIS – é necessário uso de corretivos ou
fertilizantes???

• não se pode ignorar a existência de solos férteis, que
permitem a obtenção de elevadas produtividades, sem
uso de corretivos ou de fertilizantes – pelo menos
enquanto sua capacidade de suprir nutrientes de
plantas persistir
• Lopes (1975) e Sanches e Salinas (1981) – 70% dos
solos cultivados no Brasil apresentam limitações

• os avanços na agricultura tende a aumentar ainda mais
a importância do manejo da fertilidade do solo na
produção vegetal
DISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES
• as plantas são capazes de aproveitar/absorver
nutrientes presentes em formas iônicas dissolvidas na
fase aquosa que compõe o solo

nutriente na solução do solo
transporte até a superfície radicular
(aspectos físicos do solo afetam a mobilidade de íons –
textura, compactação, etc)

NUTRIENTE DISPONÍVEL
Quantidade de nutrientes na solução do solo, capaz de
chegar até a superfície da raíz
+
Quantidade na fase sólida, capaz de ressuprir a solução
do solo a medida que o nutriente da fase líquida é
absorvido

A disponibilidade pode ser reduzida:
1. através da interação na solução do solo – reações de
precipitação reduzem a concentração do nutriente e
consequentemente sua disponibilidade (Al e P por
exemplo)
2. através da interação na superfície radicular –
competição entre nutrientes por um sítio de
absorção na raíz (amônio é inibidor da absorção de
K)

1. a disponibilidade de nutrientes influenciada pelo fator planta
2. ...
3. fator planta – principalmente para os nutrientes que
apresentam baixa mobilidade (fósforo), a morfologia
e o crescimento radicular exercem fundamental
papel na disponibilidade desse nutriente
Quelação ou complexação com substâncias orgânicas
de baixo peso molecular exudadas pelas raízes aumenta
a concentração de micronutrientes na solução do solo
assim como o transporte até a superfície radicular

Micorrizas (associações de raízes com fungos
micorrízicos) – segundo Siqueira e Paula (1986) as hifas
dos fungos aumentam a área de absorção promovendo
maior aquisição de nutrientes (notadamente o P)
Para melhor entender o conceito de disponibilidade de
nutrientes, precisa-se considerar toda a plenitude da
relação solo-planta-microorganismos

LEI DO MÍNIMO
•Liebig, 1862
• Para a maximização da produtividade vegetal, há
necessidade de uma adequada disponibilidade de todos
os nutrientes
• Não é considerada uma lei propriamente dita, porém é
importante no manejo da fertilidade visando
recomendação adequada de fertilizantes

LEI DO MÍNIMO
•o equilíbrio de nutrientes é um conceito vital em
fertilidade do solo quando se pensa em produção
“A produção das culturas é limitada pelo nutriente em
menor disponibilidade no solo, mesmo que todos os
outros estejam disponíveis em quantidades
adequadas”

FERTLIDADE DO SOLO x PRODUTIVIDADE
Dois tipos de interação envolvendo a fertilidade do solo
são de destaque:
1. manejo da fertilidade x irrigação
2. manejo da fertilidade x potencial genético

• São obtidos os benefícios esperados com da irrigação e
do uso de variedades mais produtivas se houver
disponibilidade suficiente de nutrientes – CALAGEM E
ADUBAÇÃO são práticas importantes dado ao aumento
da demanda de nutrientes

ASPECTOS GERAIS DO MANEJO DA FERTILIDADE DO SOLO
CONSERVAÇÃO DO
SOLO
PRÁTICAS CORRETIVAS:
calagem, gessagem,
acidificação, fosfatagem
ADUBAÇÃO:
Mineral e orgânica
MANEJO DA FERTILIDADE
DO SOLO

• o manejo da fertilidade do solo incia-se pela Conservação
do solo.
• tal prática permite minimizar o decréscimo ou manter a
fertilidade natural do solo
•para realização de práticas corretivas e de adubação, a
conservação contribui para maximizar a eficiência dessas
práticas – reduz a eutroficação e contaminação de rios e
lagos
“a maioria dos agricultores não faz uso de praticas
conservacionistas”

FATORES ENVOLVIDOS NO MANEJO DA FERTILIDADE
DO SOLO
FATOR SOLO
FATOR PLANTA FATOR AGRICULTOR
MANEJO DA FERTILIDADE
DO SOLO

• Ao realizar o manejo da fertilidade do solo,
considerando a recomendação de práticas corretivas ou
de adubação, o técnico precisa atentar para os três
fatores básicos
• A forma com que o técnico faz uso do solo e com uma
visão mais completa dos aspectos envolvidos a
exploração vegetal, pode-se ampliar e especificar
melhor os fatores envolvidos no manejo da fertilidade
do solo

FATOR SOLO
IMACTO AMBIENTAL ESPÉCIE VEGETAL E
GENÓTIPO
MANEJO DA
FERTILIDADE DO SOLO
RETORNO
ECONÔMICO
PRODUTIVIDADE
ÁGUA
QUALIDADE DO
PRODUTOR
SISTEMA DE
CULTIVO

• fator solo – os ganhos em produtividade e retorno
econômico apenas serão maximizados quando se
abrange toda a complexidade do solo.
• fator água – extremamente importante na
produtividade vegetal
• a prática de adubação tem suas especificidades
relacionadas às exigências nutricionais, porte e ciclo do
genótipo

“ antes de qualquer atuação em termos de fertilidade
do solo, é preciso ter a noção de que o solo é um
dos sistemas mais complexos da natureza,
variando grandemente no tempo
e espaço em seus aspectos
físicos, biológicos
e químicos”

INTERAÇÃO NUTRIENTE-SOLO
•
• Sistema complexo formado por 4 fases distintas
1. Fase sólida
2. Fase líquida
3. Fase gasosa
4. Fase viva

O AR DO SOLO
•A existência de partículas sólidas no solo, de diferentes
tamanhos e formatos, resulta na existência de espaços
vazios ou poros entre as partículas
•Os espaços vazios são ocupados por água e pelo ar
•A composição do ar do solo difere da composição do ar
atmosférico por apresentar maior concentração de CO2
(respiração das raízes e decomposição de matéria
orgânica)

• a respiração gera energia para vários processos
metabólicos, inclusive para absorção de nutrientes.
• solo mal aerado pode não expressar todo o potencial
de suprimento de nutrientes por não permitir geração
de energia nas raízes para absorção de nutrientes
• interação dos nutrientes com a fase gasosa – não
importante exceto quando se refere a absorção de
nitrogênio

A SOLUÇÃO DO SOLO
• é necessário que se tenha uma boa disponibilidade de
água no solo, em função do destacado papel que exerce
no crescimento e desenvolvimento da planta
• a solução do solo representa a fonte imediata de
nutrientes às planta, ou seja, a absorção pelas raízes
ocorre apenas a partir da solução do solo.

• alguns nutrientes se apresentam na solução em formas
catiônicas e outros em formas aniônicas (únicas
absorvidas pelas plantas)
• Principais formas absorvidas:
NO3
- , NH4
+ , HPO4
2- , K+ , Ca2+, Mg2-, Fe2+ , entre outros
•importante considerar a presença de íons H+ e OH- -
definem o pH da solução do solo (principal fator a afetar
a disponibilidade de nutrientes)

• presença de elementos tóxicos, principalmente o Al
em solos ácidos
• os mais diversos compostos orgânicos, resultantes da
ação microbiana ou da exudação das raízes, são de
grande importância na solução do solo (disponibilidade
de nutrientes)

• os micronutrientes catiônicos podem apresentar-se na
solução do solo em formas complexadas ou quelatadas
com radicais orgânicos - a solubilidade e o transporte
até a superfície radicular são aumentados
(disponibilidade maior )
• embora a solução do solo seja a fonte imediata de
nutrientes o teor na fase líquida é muito baixo, mesmo
em solos férteis

• além do baixo teor, a solução do solo está sujeita a
variações de concentração, mesmo a curtas distâncias,
apresentando-se irregularmente distribuída nos poros
do solo
• difícil determinar a real concentração de nutrientes. O
suprimento de nutrientes fica quase que exclusivamente
na dependência da fase sólida do solo

COMPONENTES SÓLIDOS DO SOLO
• a fase sólida do solo é representada pelos
componentes minerais ou inorgânicos e pelos
componentes orgânicos
• componentes minerais representam a maior parte da
fase sólida dos solos bem drenados
• em condições de má-drenagem (acúmulo de matéria
orgânica é maior que a decomposição) é que os
componentes orgânicos podem predominar

• os minerais secundários e as frações húmicas da
matéria orgânica apresentam-se como colóides e, como
tal, são os principais responsáveis pela atividade
química dos solos
• a atividade química deve-se a uma propriedade
fundamental dos sistemas coloidais = desenvolvimento
de cargas elétricas

• com a existência de cargas elétricas na superfície dos
colóides, a fase sólida torna-se capaz de reter os cátions
e ânions liberados para a solução pelo intemperismo
dos minerais primários ou pela decomposição de
matéria orgânica, ou ainda adicionados pela adubação

DESENVOLVIMENTO DE CARGAS ELÉTRICAS
• os colóides do solo podem desenvolver cargas tanto
negativas quanto positivas – predomínio de cargas
negativas (permanentes ou variáveis)
• as cargas permanentes existem na estrutura dos
minerais de argila
•As cargas variáveis tem seu desenvolvimento afetado
pelo pH do solo

RETENÇÃO E TROCA DE ÍONS NO SOLO
• o desenvolvimento de cargas promove a adsorção de
cátions e de ânions da solução do solo, os quais tendem
a ser trocáveis com outros cátions e ânions presentes na
solução do solo.
• na avaliação da capacidade do solo em suprir
nutrientes as plantas, precisa-se considerar a relação
entre a fase líquida (fonte imediata de nutrientes) e a
sólida (grande reservatório de nutrientes)

• a retenção de íons pela fase sólida do solo não envolve
apenas a adsorção em cargas elétricas desenvolvidas na
superfície dos colóides
• cátions Al3+ , Ca2+ , Mg2+ , K+ , NH4
+ , Na+ - adsorção de
cargas negativas é direta (ligação eletrostática)
• cátions trocáveis com a solução do solo – processo
reversível e estequiométrico = CTC do solo (Capacidade
de Troca de Cátions)

•o cátion H+ apresenta relação muito específica com a
superfície dos colóides (liga-se fortemente a superfície
por ligação covalente)
• o cátion H+ não é trocável e só libera a carga negativa
ocupada de forma indireta (neutralização com OH
adicionada na solução) – a CALAGEM, ENTRE OUTROS
BENEFÍCIOS, PROMOVE O AUMENTO DA CTC DO SOLO

No caso de ânions:
•SO4
2- , NO3
- , Cl- : adsorção às cargas positivas é direta
(ligação eletrostatica) – ânions trocáveis com outros da
solução – processo reversível e estequiométrico = CTA
do solo (Capacidade de Troca de Ânions)
• HMoO- e H2PO4
- : liga-se fortemente à superfície por
ligação covalente – dificilmente trocado por outros
ânions -

•a troca de cátions é um processo reversível,
instantâneo e estequiométrico
• a CTC é dada pela quantidade de cátions retidos, por
unidade de peso ou volume de solo

A CTC é influenciada :
1. Mineralogia do solo
2. Textura do solo
3. Teor de matéria orgânica
4. pH do solo
• solos mais arenosos ou com predomínio de argilas de
baixa atividade, o manejo da matéria orgânica e a
prática de calagem pode ser muito importantes para
aumentar a capacidade dos solos em reter cátions

• apesar do processo ser estequiométrico, os cátions
trocáveis não são retidos com a mesma força pelos
colóides. A ordem preferencial de retenção (série
liotrópica) é:
H+ > Al 3+ > Ca2+ > Mg 2+ > K+ > NH4
+ > Na+
• exceto os íons H+, o principal fator determinante da
preferência de adsorção é a carga do cátion

• cátions de igual carga, a preferência é para o cátion
com menor tamanho (raio) quando hidratado
• quanto maior o tamanho do cátion, maior a distância
entre o cátion e a superfície do colóide, menor a força
de adsorção e maior a facilidade de dessorção

Conceitos básico sobre CTC
• CTC efetiva (t) – capacidade do solo em reter cátions
em seu pH natural. Qualquer que seja o pH do solo, as
cargas negativas ocupadas pelo H+, não estão
disponíveis para retenção de outro cátion
•CTC potencial (T) – capacidade do solo em reter cátions
a pH 7,0.

• Soma de bases (SB) – reflete a soma das bases
trocáveis. Desvantagem: não fornece o valor absoluto de
cada base
•Percentual de saturação de alumínio (m) – expressa a
fração da CTC efetiva que é ocupaa por alumínio
trocável
•Percentual de saturação de bases da CTC a pH 7,0 (V) –
reflete a porcentagem da CTC a pH 7,0 que estão
ocupados pelas bases existentes no solo

ORGANISMOS DO SOLO
• capacidade que os organismos influenciam na
aquisição de nutrientes pelas plantas
• microorganismos fundamentais na decomposição de
matéria orgânica e na liberação de nutrientes para a
solução do solo

• micorrizas – as hifas ao crescerem no solo como
prolongamentos das raízes, promovem o aumento da
área de absorção com acentuado incremento na
disponibilidade de nutrientes
• bactérias – participam de várias transformações do
nitrogênio, do enxofre e de micronutrientes, alterando
de forma significativa sua disponibilidade
• algumas bactérias fixam o nitrogênio do ar do solo, em
simbiose ou não com as raízes, liberando-o em forma
mineral

TRANSPORTE DE NUTRIENTES PARA AS RAÍZES
• a medida que as plantas realizam a absorção e
esgotam os nutrientes em solução, há um
ressuprimento destes pela fase sólida.
• TRANSPORTE – afeta a disponibilidade de nutrientes
• para que ocorra a absorção, os nutrientes precisam ser
transportados até a superfície das raízes

Interceptação Radicular
• contribuição mínima na absorção - a quantidade
requerida de nutrientes é muito maior que a quantidade
no solo em contato direto com as raízes

Fluxo de Massa
• transporte de nutrientes com fluxo convectivo da
solução do solo até a superfície das raízes, ocasionado
pelo gradiente de água entre o solo e a raíz, em função
da transpiração das plantas
• a contribuição desse tipo de transporte tem-se
mostrado variável, dependendo do nutriente, solo,
espécie vegetal e idade da planta

• em condições de campo, a precipitação ou o ciclo de
irrigação exercem grande influência na contribuição de
fluxo de massa para o total de nutrientes transportado
até as raízes.
• quando o potencial de água no solo é alto, o fluxo de
massa é irrestrito, mantendo um potencial de água
similar na superfície radicular

Difusão
• é o transporte de nutrientes ao acaso num sistema aquoso,
devido ao gradiente de concentração criado entre a solução
do solo e a superfície das raízes, o qual induz a difusão
predominantemente no sentido de menor concentração
• contrário ao fluxo de massa, a difusão é um processo de
transporte lento e que ocorre mais nas vizinhanças da
superfície radicular
• é grandemente influenciado por fatores do solo e da planta
– crescimento e morfologia radicular

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