As considerações
realizadas até aqui levam à necessidade de enunciar dois termos: “acidez ativa” e “acidez potencial” do solo. Na figura 6.1, estão representados,
esquematicamente, os componentes da acidez do solo: a acidez ativa (na fase
líquida) e a acidez potencial (na fase sólida). A acidez ativa refere-se à
concentração dos íons H⁺ na solução do solo, e a sua medida é expressa pelo
índice pH, que é igual ao logaritmo negativo da concentração molar de H⁺ na
solução, conforme expressão (6.4):
pH = -log [H⁺]
(6.4)
Soluções com pH
igual a 7 são neutras, isto é, a concentração de H⁺ é igual à concentração de
OH⁻, ou seja, 1 x 10⁻⁷ M. A determinação do pH do solo é feita numa suspensão
da amostra do solo com água destilada, geralmente na proporção de 1:1 (uma
parte de solo para uma parte de água). Na tabela 6.3, indica-se a classificação
genética do solo em função do valor do pH em água.
Tabela 6.3 Classificação do solo
em função do pH (adaptado de Volkweiss,
1989).
|
pH
(água)
|
Classificação
|
|
<5,0
|
Extremamente
ácido
|
|
5,0 – 5,5
|
Muito
ácido
|
|
5,6 – 6,0
|
Ácido
|
|
6,1 – 6,5
|
Pouco
ácido
|
|
6,6 – 7,0
|
Aproximadamente
neutro
|
|
7,1 – 7,5
|
Pouca
alcalino (ou básico)
|
|
7,6 – 8,0
|
Alcalino
(ou básico)
|
|
>8,0
|
Muito
alcalino (ou básico)
|
A
acidez potencial corresponde às substâncias ou aos compostos que liberam íons
H⁺ para a solução do solo, causando uma acidificação do meio (reações 6.2 e
6.3). estas incluem, como já visto, o Al³⁺ trocável adsorvido às cargas
negativas das argilas e dos grupos funcionais COOH e OH da matéria orgânica. Da
mesma forma,OH2 e OH ligados às superfícies dos óxi-hidróxidos de ferro e
alumínio e os existentes nas bordas dos argilominerais podem, também, dissociar
íons H⁺ para solução do solo, conforme pode ser observado na figura 6.2.
6.1.3 A correção dos solos ácidos
Como visto, a
acidez do solo é produto da ação dos agentes do intemperismo sobre a rocha
matriz que solubiliza os minerais nela presentes. Os mais solúveis (cálcio,
magnésio, potássio e sódio) são percolados, enquanto aqueles que formam
compostos menos solúveis, como o alumínio, são acumulados.
A correção da
acidez é feita com a aplicação ao solo, através da pratica da calagem, de
substancias que geram íons (oxidrila e
bicarbonato) capazes de neutralizar os íons H⁺. Os calcários agrícolas,
compostos principalmente por carbonatos
|
Figura 6.1 Representação esquemática da acidez potencial e da acidez
ativa do solo (adaptado de Quaggio, 1986).
Figura 6.2 componentes da acidez potencial dos solos (adaptado de
Volkweiss, 1989).
de cálcio e de magnésio, são os mais utilizados, apesar de serem muito
pouco solúveis (< 1,0 g L⁻¹).
Ao ser misturado
com o solo, o carbonato se dissolve e reage com água, conforme as reações
(exemplifica-se com o CaCO3; as mesmas ocorrem para o MgCO3):
Observa-se que a dissolução de umamolecula de carbonato gera duas
moléculas OH⁻ que podem neutralizar os íons H⁺ que estão sendo hidrolisados e
dissociados das fontes potenciais da acidez, conforme as reações (6.8; 6.9)
Quando os
oxidrilas e os íons bicarbonato reagem neutralizando os íons H⁺ que se
encontram na solução do solo, provenientes da dissociação da matéria orgânica e
da hidrolise do alumínio, o pH do solo começa a se elevar. À medida que os íons
H⁺ são neutralizados, os sítios de troca do solo, nas superfícies dos minerais
e da matéria orgânica, vão sendo ocupados pelos cátions Ca²⁺ e Mg ²⁺,
aumentando, assim, a saturação de bases do complexo de troca do solo (CTC).
As reações (6.5 a
6.9) se deslocam da esquerda para a direita, até que os íons H⁺ sejam
neutralizados, ou se esgote o carbonato disponível para a reação.
Solos com o mesmo
valor de pH em água, não precisam, necessariamente, da mesma quantidade de
carbonatos para neutralizar a acidez. Aliás, o que comumente acontece é que
eles necessitam de doses diferentes de carbonatos, das fontes potenciais de
acidez existentes, conforme pode ser observado na tabela 6.4.
Para fins
didáticos a relação entre a acidez potencial, a acidez ativa, a capacidade de
tamponamento do solo (resistência à mudança do pH) e a necessidade de calagem
para corrigir o solo a um determinado valor de pH pode ser melhor compreendida
pelo observação da figura6.3. Nesta, com bases no princípios dos vasos
comunicantes, são representados dois solos, um com alto poder de tamponamento
(A) e o outro com baixo poder de
Necessidade de calcário = 6,5 tha⁻¹
Necessidade de calcário = 2,8 t ha⁻¹
H⁺ = íons hidrogênio dissociados dos grupos – COOH e –OH da matéria orgânica e das reações de hidrólise do alumínio, principalmente.
Figura6.3 Representação do poder de tamponamento de dois solos com mesma acidez ativa(pH = 4,2) e diferente necessidade de calcário para elevar o pH a 6,0 em função da acidez potencial.
Tabela 6.4 Fatores da acidez e quantidade de calcário necessária para
elevar o pH a 6,0 em alguns solos do Rio Grande do Sul (adaptado de Kaminski,
1974).
|
Solo
|
pH
|
M.O.
|
Al³⁺
trocável
|
H
Titulável
|
Argila
|
Necessidade
Calcário
pH 6,0
|
|
|
|
g kg⁻¹
|
Cmolc
|
Kg⁻¹
|
g Kg⁻¹
|
t ha⁻¹
|
|
Latossolo Vermelho
|
4.2
|
4.7
|
2.3
|
5.4
|
650
|
8.1
|
|
Latossolo Roxo
|
4.2
|
5.6
|
3.8
|
6.8
|
520
|
11.7
|
|
Latossolo Bruno
|
4.2
|
6.4
|
4.9
|
9.4
|
730
|
17.9
|
|
Argissolo Vermelho
|
4.2
|
2.9
|
0.6
|
3.7
|
250
|
4.1
|
|
Cambissolo Húmico
|
4.2
|
7.6
|
5.5
|
11.0
|
670
|
16.3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Observa-se que, no
solo com maior poder tampão (A), há maior quantidade de H⁺ no compartilhamento
da esquerda do que no solo com menor poder tampão (B). embora tenham uma
acidez potencial ou de reserva
diferentes, eles mantêm a mesma quantidade de íons H⁺ na solução, tendo,
portanto, o mesmo pH.
Percebe-se, então,
que, para esgotar os íons H⁺ (acidez potencial) que mantem a mesma quantidade
de íons na solução de ambos os solos, é necessário utilizar muito mais
carbonatos no solo de maior tampão (solo A) do que no de menor poder tampão (B). É o que
explica, com referido anteriormente, porque solos com o mesmo valor de pH em
água (acidez ativa) podem necessitar de doses diferentes de calcário para
corrigir o pH do solo, isto é para neutralizar as fontes potenciais de acidez.
Além dos termos já
definidos de acidez ativa e acidez potencial, outros termos são empregados para
caracterizar diferentes “formas” de acidez em solos:
a)
acidez trocável – representa a soma do Al³⁺ e do
H⁺ trocáveis. É a quantidade de Al³⁺ e de H⁺ que é deslocada para a solução por
um sal neutro, usualmente KCl 1mol L⁻¹.
b)
acidez não-trocável – é a quantidade de Al³⁺ e
de H⁺ que não é deslocada para a solução por um sal neutro, usualmente KCl 1
mol L⁻¹. Está associada aos ácidos fracos do húmus, ao Al complexado pela matéria
orgânica e ao Al retido fortemente nas superfícies dos minerais
c)
acidez titulável ouacidez neutralizável –
representa a quantidade de H⁺ e Al³⁺ do solo que é necessário para elevar o pH
até determinado valor. É composta da acidez trocável e de parte da acidez
não-trocável, geralmente simbolizada por H+Al. É extraída por solução
tamponada, no valor do pH desejado. Comumente, é utilizado o acetato de cálcio
a pH7.
6.1.4 Efeito da calagem na disponibilidade dos nutrientes para as
plantas
A
correção da acidez do solo, pela calagem, eleva o seu pH, o que afeta as suas
propriedades químicas e a disponibilidade de nutrientes para as plantas.
A
disponibilidade dos principais nutrientes para as plantas é afetada conforme
descrito a seguir:
a)
Cálcio e magnésio - a medida que o calcário se dissolve no solo,
libera Ca2+ e Mg2+, que são adsorvidos nas cargas negativas da matéria
orgânica, argilas e óxidos. Assim, a calagem aumenta a quantidade desses
cátions na fase solida e na solução do solo, o que aumenta a sua
disponibilidade para as plantas;
b)
Fósforo, molibdênio e enxofre – a dissolução do
calcário aumenta também a concentração de íons OH-(Reações 6.5 e 6.6), os quais
podem deslocar para a solução do solo, por troca de ligantes, o fosforo, o molibdênio
e o enxofre, adsorvidos como complexos de esfera-interna nos oxidos de ferro e
alumínio, aumentando, assim, a quantidade desses nutrientes em formas
disponíveis para as plantas, conforme as reações:
OH
ǀ
Fe−O−P = O
+ OH⁻ ↔ Fe−OH + H2PO4⁻ (6.10)
ǀ ǀ ǀ
O OH
O
ǀ ǀ
FeOH Fe OH
O
ǁ
Fe−O−Mo - OH
+ OH⁻ ↔ Fe−OH + HMoO4⁻ (6.11)
ǀ ǁ ǀ
O O O
ǀ
ǀ
FeOH
Fe OH
O
ǁ
Fe−O−S - O
+ OH⁻ ↔ Fe−OH + SO4²⁻ (6.12)
ǀ ǁ ǀ
O O O
ǀ ǀ
FeOH
Fe OH
c)
Boro, cobre, zinco e manganês – a disponibilidade
desses nutrientes para as plantas diminuem com a elevação do pH do solo, por
formarem complexos de esfera-interna com os óxidos de alumínio e ferro:
OH
ǀ
Fe−ǀOHǀ + H3 BO3 + OH⁻ ↔ Fe −O−B−OH + H2O (6.13)
ǀ ǀ ǀ
O O
OH
ǀ ǀ
FeOH
Fe OH
Fe−ǀOHǀ + M²⁺ + OH⁻
↔ Fe −O−M⁺−O−M⁺ + H2O (6.14)
ǀ ǀ
O O
ǀ ǀ
FeOH Fe OH
O M²⁺ representa um íon
Cu²⁺, Mn²⁺ ou Zn²⁺. O íon Mn²⁺ tem também a sua disponibilidade para as plantas
diminuída devido à seguinte reação de oxidação favorecida pela elevação do pH
do solo:
2Mn²⁺ + O2 + 4 OH⁻ = 2MnO2 + 2H2O (6.15)
Estes
três íons também podem formar complexos com as substancias humicas derivadas da
matéria orgânica do solo, conforme mostrado na reação 6.16, em que M²⁺
representa um desses íons. Dependendo da constante de estabilidade (Kcond) do complexo formado, ele pode permanecer
solúvel na solução e ficar em forma disponível para as plantas.
|
|
−COOH + M²⁺ +
2OH⁻↔ − − COO + H2O (6.16)
6.1.5 Utilização do gesso agrícola em solos ácidos
O gesso (CaSO4.2H2O) tem
sido utilizado em solos ácidos, para melhorar o ambiente radicular das plantas,
e na recuperação de solos afetados por sais (item 6.2). O gesso pode ser obtido
em jazidas naturais (gipsita), que ocorrem no Nordeste do Brasil, ou como
subproduto da produção do ácido fosfórico na indústria de fertilizantes.
O gesso agrícola
pouco afeta o pH do solo, não mais do que 0,3 unidades, mesmo quando aplicado
em doses elevados, pois sua reação no solo não libera íons oxidrila ou
carbonato. Entretanto, em solos ácidos, pode diminuir a toxicidade do alumínio
para as plantas, reduzindo a atividade do Al3+
na solução do solo pelo aumento da quantidade de Ca2+e
SO4²-.
A dissolução do
gesso no solo ocorre conforme a reação (6.17):
CaSO4.2H2O → Ca²+
+ SO4²- + 2H2O (6.17)
Os íons Ca²+ e SO4²- liberados para a solução podem percolar para
camadas mais profundas do solo. O incremento do teor de Ca²+ em profundidade
aumenta a relação Ca:Al, o que resulta numa melhoria do ambiente radicular pela
diminuição da atividade do alumínio. Outro mecanismo que diminui a atividade do
alumínio em solos, devido à aplicação do gesso, é a precipitação de compostos sólidos
de alumínio pelo íon sulfato, como a jurbanita (AlOHSO4.%H2O), basaluminita [Al4(OH)10SO4.5H2O] ou
alunita [KAl3(OH)6(SO4)2].
O gesso tem sido
utilizado em pomares e áreas florestais, para melhorar o ambiente radicular em
solos ácidos, onde é inviável, economicamente, fazer a correção da acidez com a
aplicação do calcário em profundidade. É necessário destacar que os anions SO4 ²-favorecem a descida do Ca²+ no perfil do
solo, mas podem favorecer também a percolação de outros cátions, como o Mg²+ e o K+.
6.2 SOLOS AFETADOS POR SAIS
Os solos afetados
por sais podem ser classificados como salinos (apresentam alta concentrações de
sais solúveis), sódios ( com altas concentrações de sódio trocável) e
salino-sódicos ( apresentam altas concentrações de sais e de sódio trocável).
Estima-se que esses solos compreendam cerca de 10% do total da área de solos
cultiváveis no mundo. Os solos afetados por sais ocorrem em muitos países dos
hemisférios norte e sul. No Brasil, ocupam área significativa da região
nordeste, ocorrendo também em áreas restritas de outros estados.
Os íons mais comuns em solos salinos são os
cátions Na+, Ca2+, Mg 2+, K+, e os ânions Cl-,
SO42-, HCO3
-, CO3 2- e NO 3-, formando sais como
cloreto, sulfatos, nitratos, carboidratos e bicarbonatos, que são bastante
solúveis.
A presença de grandes
quantidades de sais nos solos deve-se a) ao material origem do solo ; b) à
ausência ou escassez de chuvas nas regiões de clima árido e semi árido, onde
não ocorrem precipitações suficientes para percolar os sais solúveis do solo
que consequentemente acumulam c)à alta evapotranspiração; b) salinização pela
água do mar;e) à ascensão do lençol freático; f) à água de irrigação, entre
outros .
6.2.1 Caracterização dos solos afetados por sais
Os principais
parâmetros utilizados para caracterizar os solos afetados por sais são a
condutividade elétrica do extrato de saturação, o pH e o teor de sódio
trocável.
a)
Condutividade elétrica (CE) – íons em solução
conduzem corrente elétrica. Quanto maior a concentração salina, maior a
concentração de íons e mais intensa a corrente conduzida pela solução. A CE é
determinada em extrato resultante da saturação do solo com água. A unidade
empregada para expressar a condutividade elétrica é o Siemens (dS m¹).
b)
pH do solo – como os solos afetados por sais são
geralmente alcalinos, sua determinação também é importante para caracterizar
esses solos.
c)
Porcentagem de saturação de sódio trocável (PST)
– esses índice indica a saturação do comprexo de troca do solo pelo íon sólido.
É obtida pela relação entre o teor de sódio trocável e a CTC do solo (6.18):
PST % = Na/CTC x 100 (6.18)
d)
Relação de absorção de sódio (RAS) – representa
a relação entre as concentrações de Na+ e as concentrações dos íons divalentes
Ca2+ e Mg2+, expressas em mmol L-1, no extrato de saturação do solo. É
calculada pela relação (6.19):
RAS = [Na+] / [(Ca2+ + Mg2+)/2]¹/² (6.19)
6.2.2 Classificação dos solos afetados por sais
Os solos afetados por sais, de acordo com os parâmetros descritos no item anterior, podem ser classificados com solos salinos, solos sódicos e solos salino-sódico (Tabela 6.5).
Nos solos salinos, a concentração de sais é elevada, a ponto de restringir o crescimento das plantas. Devido à alta concentração de sais, os solos se tornam floculados, são permeáveis e não apresentam problemas da natureza física. Esses solos podem ser recuperados pela percolação de água de boa qualidade (baixa concentração de eletrólitos) no perfil. A eficiência desse procedimento pode ser limitada por fatores, com baixa condutividade hidráulica do solo e drenagem deficiente.
Tabela 6.5 Classificação dos solos afetados por sais( adaptado de
Sparks, 1995).
|
Classificação
|
CE
dS m¹
|
pH
|
PST
%
|
|
Salino
|
>4
|
<8,5
|
<15
|
|
Sódico
|
<4
|
>8,5
|
>15
|
|
Salino-Sódico
|
>4
|
<8,5
|
>15
|
Nos solos sódicos,
o teor de Na é alto, causando problemas químicos e fisicos, alem de limitar o
crescimento das plantas. O excesso de sódio no solo provoca a dispersão da
argila e quando o teor é muito alto , pode ocorrer também a dispersão da
matéria orgânica.
|
Os solos
salinos-sodicos apresentam características semelhantes às dos solos salino,
porem possuem maior concentração de sódio. Devido à predominância de
catiosdivalentes, apresentam boa estrutura física e alta permeabilidade. A
recuperação desses solos envolve a combinação das praticas recomendadas para os
solos salinos e sódicos. Os solos afetados por sais podem ser melhorados com a
percolação com água de boa qualidade, no caso dos solos salinos, e com a
aolicação do gesso agrícola (CaSO4, H2O), no caso dos sólidos e salino-sólidos. A
utilização do gesso na recuperação desses solos está baseada na seguinte reação
de troca(6.20):
SOLO + CaSO4 2H2O↔
SOLO = Ca+Na2SO4+H2O (6.20)
Como o calculo é
mais fortemente adsorvido que o sódio, a reação tende para direita, com a
formação do sulfato de sódio, que deve ser removido por percolação com água de
boa qualidade.
Nenhum comentário:
Postar um comentário