Acidez do Solo e Calagem

Acidez do Solo e Calagem

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Departamento de Solos e Engenharia Rural Disciplina Solos I

ACIDEZ DO SOLO E CALAGEM (REAÇÃO DO SOLO) Profa Responsável: Sânia Lúcia Camargos

Cuiabá – MT 2005

1. Introdução No Brasil, o maior problema relacionado à reação do solo diz respeito ao fato de que cerca de 70% dos solos cultivados apresentam acidez excessiva. Assim, a prática da calagem torna-se de vital importância no manejo da fertilidade do solo. Os valores de pH dos solos variam grandemente, numa faixa entre 3 e 10. A reação do solo é o fator que, em geral, mais afeta a disponibilidade dos nutrientes às plantas. Sob acidez ou alcalinidade excessiva, entre outros problemas para as plantas, tem-se uma baixa disponibilidade de nutrientes. Portanto, antes do preparo do solo e da adubação, deve-se procurar saber as condições de acidez do solo.

2. Conceitos básicos da acidez do solo- componentes da acidez do solo Apesar dos conceitos básicos de acidez e CTC serem bastantes conhecidos, tanto nas regiões de clima temperado como nas regiões de clima tropical, ainda existe muita confusão gerada pelo uso inadequado destes conceitos na solução de problemas ligados à fertilidade do solo. Deve-se salientar que nem os princípios fundamentais da acidez do solo, nem aqueles ligados à CTC podem ou devem ser considerados em termos isolados, sendo óbvia a necessidade de avaliar as interrelações entre os mesmos. Neste sentido, cabem algumas definições isoladas destes conceitos, como meta para avaliá-los em conjunto, na diagnose de problemas ligados à fertilidade do solo.

Figura 1. Componentes da acidez do solo.

a) Acidez ativa: é dada pela concentração de H+ livre na solução do solo, que é liberada pelas substâncias que compõem a acidez potencial e é medida pelo valor de pH, em escala que, para a maioria dos solos do Brasil, varia de 4,0 a 7,5. O pH é definido como sendo o logaritmo negativo da concentração (atividade, mais corretamente) do íon H+, expresso por: pH = - log [H+] = log 1/[H+] A concentração de H+ é dada em moles/litro ou íons grama/litro. Assim, por exemplo, se a concentração do íon H+ de uma solução apresentar uma concentração de 0,0001 molar ou 10-4 M em H+, o pH será igual a 4,0: pH = 4,0 = 10-4 moles/litro O significado prático desta relação é que cada unidade de mudança no pH do solo significa uma mudança de 10 vezes no grau de acidez ou basicidade. Um solo com pH = 6,0 tem acidez 10 vezes maior que pH = 7,0, ou seja, 10 vezes H+ mais ativo, significando ainda que as necessidades de calcário aumentam rapidamente a medida que o pH diminui (a acidez aumenta).

A acidez ativa é muito fácil de ser corrigida, pois em 1 ha com pH = 4,0, com 25% de água, precisa apenas de 2,5 kg de CaCO3 para ser corrigido. Porém, a medida que se neutraliza o H+ em solução, as substâncias que compõem a acidez potencial passam a liberar mais H+ que tende a manter, ao final de reações no solo, altos índices de acidez ativa.

Apesar da fração de íons H+ na solução do solo ser muito reduzida, ela é quimicamente ativa e, entre outros aspectos, exerce grande efeito na disponibilidade dos nutrientes (Tabela 1).

Tabela 1 . Estimativa da variação percentual na assimilação dos principais nutrientes pelas plantas, em função do pH do solo.

Tabela 2. Disponibilidade de micronutrientes em relação ao pH

Como se pode observar, quanto mais o pH se aproxima da neutralidade maior é o porcentual dos macronutrientes absorvidos pelas plantas (Tabela 1).

Exemplo: num pH de 5,0 com um total de 100 kg, de P (P2O5), uma apenas absorve 32%, isto é, 32 kg de

P2O5, ao passo que no mesmo pH a planta absorveria 100 5 de Zn, já que este é mais disponível em solos ácidos. Num pH de 6,5 a planta absorveria 100% de P, enquanto que o Zn se indisponibilizaria, se fixando nos solos. Sendo assim, temos que observar, com muita atenção, a disponibilidade de cada nutriente, pois sua eficiência ou ausência nas diversas culturas, causa grandes perdas de produtividade.

Figura 5. Disponibilidade de nutrientes em função do pH.

b) Acidez trocável(meq/100g ou meq/100cc ou cmolc/dm3): refere-se ao alumínio e hidrogênio trocáveis e adsorvidos nas superfícies dos colóides minerais ou orgânicos, por forças eletrostáticas. Este tipo de acidez é, nas análises de rotina, extraído com KCl 1N, não tamponado, que também é utilizado, em alguns laboratórios, para cálcio e magnésio trocáveis.

A acidez trocável, também conhecida por Al trocável ou acidez nociva, é um componente de destaque na acidez dos solos, uma vez que apresenta efeito detrimental ao desenvolvimento normal de um grande número de culturas (o Al atua no meristema apical da raiz, cessando a divisão celular, portanto, paralisando o crescimento das raízes), além de ser causa da acidez excessiva de certos solos, pois ao ser deslocado dos sítios de adsorção para a solução este cátion hidrolisa produzindo íons H+: colóide-Al3+2 Al3+sol. +HOH 2 Al(OH)2+ sol. + H+ c) Acidez não-trocável(meq/100 g ou meq/100 c ou cmolc/dm3): sabe-se que os íons H+ não participam das reações normais de troca iônica, isto é, não são trocáveis. A ligação covalente do H+ com os colóides requer alta energia para ser desfeita, que só é conseguida através da reação de neutralização com íons OH- introduzidos na solução do solo.

Os íons H+ da fase sólida constituem a outra parte da acidez potencial, denominada de acidez não-trocável. Essa acidez praticamente não causa qualquer problema para os crescimentos da planta. Na prática, em solos com maior teor de matéria orgânica, que apresentam grande quantidade de íons H+ adsorvidos nos grupamentos carboxílicos e fenólicos, essa acidez representa apenas o gasto de uma maior quantidade de calcário para elevar o pH do solo, em função de um maior poder tampão. Em valores de pH acima de cerca de 6,0 ainda existe acidez ativa e acidez não-trocável, mas não acidez trocável ou nociva, pois todo Al já foi precipitado na forma Al(OH)3. Em termos práticos, nessa condição não há mais efeito desfavorável da acidez para as plantas. A continuada neutralização da acidez não-trocável, com a consequente neutralização da acidez ativa na faixa de pH 6 a 7, traria como benefício maior o aumento da CTC do solo e aumento da atividade de certos microorganismos. Portanto, a acidez não-trocável é uma estimativa das cargas negativas passíveis de serem liberadas a pH 7,0. A avaliação da acidez não-trocável é feita subtraindo-se os valores da acidez trocável da acidez potencial ou total.

d) Acidez potencial ou acidez total(meq/100g ou meq/100cc ou cmolc/dm3): refere-se ao total de íons H+

(diretamente) e os íons Al+3 (indiretamente), adsorvidos nos colóides da fase sólida, sendo usada na sua determinação uma solução tamponada a pH 7,0, normalmente o Acetato de cálcio 1N.

Figura 2. Componentes da acidez potencial dos solos (adaptado de Volkweiss, 1989).

e) Poder tampão dos solos: a capacidade ou poder tampão do solo diz respeito à resistência do solo em ter o valor de seu pH alterado, quando tratado com ácido ou base. Quanto maior a acidez potencial maior será o poder tampão do solo. Assim, solos mais argilosos ou com argila de maior atividade ou solos com maiores teores de matéria orgânica possuem maior poder tampão do que solos mais arenosos ou argilosos com argila de baixa atividade ou solos com menores teores de matéria orgânica. Num solo com baixo poder tampão, é preciso estar atento para o fato de que a aplicação de doses de calcário em excesso podem elevar o pH acima de 7,0, o que acarreta a redução da disponibilidade de vários nutrientes, principalmente os micronutrientes.

Deve-se lembrar que a resistência que o solo oferece em ter seu pH elevado é idêntica àquela para ter seu pH diminuído. Portanto, considerando as causas de acidificação dos solos, principalmente pelo uso de fertilizantes nitrogenados e pela remoção das bases pelas colheitas, é preciso estar atento para a resistência que o solo oferece em ter seu pH decrescido. Isto tem implicações, inclusive, na frequência da análise química do solo para avaliar sua acidez. Quanto menor o poder tampão do solo menor será o espaço de tempo entre uma amostragem e outra, pois o processo de acidificação ocorre mais rapidamente.

Figura 3. Poder tampão em dois solos.

Necessidade de calcário do solo B= 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.

Figura 4. Representação do poder de tamponamento de dois solos com a mesma acidez ativa (pH = 4,2) e diferente necessidade de calcário para elevar o pH a 6,0 em função da acidez potencial.

Tabela 3. Relação entre poder tampão e quantidade de calcário.

Solo ASolo B pH = 5,0pH = 5,0

Alto teor de matéria orgânicaBaixo teor de matéria orgânica

5 Necessidade de calcário do solo A = 6,5 t ha-1

Textura argilosaTextura média ou arenosa

Maior acidez potencialMenor acidez potencial Maior poder tampãoMenor poder tampão Maior necessidade de calcárioMenor necessidade de calcário

3. Origem da acidez do solo Os solos tropicais são normalmente ácidos, seja pela ocorrência de precipitação suficientemente alta para lixiviar quantidades apreciáveis de bases trocáveis do solo, seja pela ausência de minerais primários e secundários responsáveis pela reposição dessas bases. Além da ocorrência natural da acidez do solo, pelos motivos anteriormente expostos, o próprio cultivo tende a acentuar o problema, principalmente devido a absorção de cátions pelas raízes das plantas, deixando em seus lugares quantidades equivalentes de íons H3O+, ou simplesmente H+. Também a atividade biológica produzindo ácidos e práticas agrícolas, como por exemplo a aplicação de fertilizantes acidificantes (nitrato e sulfato de amônio) resultam na acidificação devido à produção de HNO3 e/ou H2SO4, apresentando esses fertilizantes índice de acidez, respectivamente, de 62 a 110* (* quantidade de carbonato de cálcio que deve ser adicionada ao solo para neutralizar a aplicação de 100 kg de fertilizantes). De forma simplificada, a acidificação do solo consiste na remoção dos cátions básicos(Ca, Mg, K e Na) do sistema solo, substituindo-os por cátions ácidos (Al e H).

3.1. Material de origem: os solos serão naturalmente ácidos quando a rocha de origem for pobre em bases ou, então, quando mesma rica em bases, houve intenso processo de pedogênese. Neste último caso, uma condição de precipitação mais intensa, ao longo dos anos, promove grande lixiviação das bases, permanecendo no complexo de troca, predominantemente, os cátions H e Al. Essa é a situação apresentada por muitos latossolos originados de rochas básicas.

3.2. Remoção de bases pelas colheitas: o processo de colheita representa uma importante fonte de acidificação dos solos, uma vez que qualquer material vegetal é muito rico em bases. Por exemplo, a colheita de cerca de 1 tonelada/ha de grãos de feijão remove aproximadamente 40Kg/ha de bases. 3.3. Uso de fertilizantes de reação ácida: os fertilizantes aplicados ao solo, após reação dos mesmos, produzem significativa alteração no pH do solo. A maior alteração do pH do solo é promovida pelos fertilizantes nitrogenados amoniacais, ou por aqueles que resultam na formação de amônio no solo, como é o caso da uréia. O amônio adicionado ou formado no solo gera acidez conforme o esquema abaixo:

OBS: O sulfato de amônio possui índice de acidez de -110 Eq CaCO3, ou seja, são necessários a aplicação de 110Kg de CaCO3 puro para corrigir a acidez gerada por 100Kg deste fertilizante.

3.4. Decomposição da matéria orgânica: a decomposição da matéria orgânica gera acidez de diversas formas. O CO2 produzido, em solos com pH acima de 5,2, acidifica o solo, segundo as reações:

O NH4+ produzido na decomposição da matéria orgânica pode acidificar o solo através da reação de nitrificação: NH4+ + 2 O2 1 NO3- + HOH + 2H+

E, por fim, a oxidação do enxofre por bactérias autotróficas, partindo-se de compostos resultantes da decomposição da matéria orgânica por bactérias heterotróficas, também resulta na produção de íons H+ : H2S + 2 O2 1 SO4= + 2H+

3.5. Grupos ácidos da matéria orgânica: a superfície da matéria orgânica presente nos solos apresenta-se repleta de grupos funcionais, dos quais, os mais importantes, em relação à capacidade de produzir efeitos sobre o pH do meio, são os grupos carboxílicos (R-COOH) e os fenólicos (R(aromáticos)-OH). A capacidade de liberar H+ para o meio acidificando-o vai depender do grupo R presente. Este, depende da estrutura à qual está ligado:

3.6. Chuva ácida: a emissão de óxidos de enxofre e de nitrogênio por refinarias de petróleo, termoelétricas, siderurgias e outras fontes poluidoras da atmosfera resulta na chuva ácida, representando mais um processo de acidificação dos solos. Esses óxidos carreados para o solo pela chuva sofrem oxidação formando ácidos fortes. De forma simplificada, temos:

3.7. Planta: no processo de absorção de nutrientes a planta pode alterar o pH do solo através da liberação de

H+ ou OH-, em função do balanço entre a absorção de cátions e ânions, dado a necessidade do balanço eletroquímico tanto no citoplasma das células da raiz quanto na solução do solo. A maior influência na relação de absorção entre cátions e ânions é exercida pelo nitrogênio, que é grandemente absorvido e o único que pode ser absorvido na forma catiônica ou aniônica. Uma maior absorção da forma nítrica causa uma elevação do pH da solução, enquanto que a maior absorção da forma amoniacal resulta no abaixamento do pH. Esse efeito das raízes tende a ser mais importante ao redor das mesmas, ou melhor, as raízes tendem a criar um microambiente de pH na sua vizinhança(rizosfera), o qual pode diferir em muito do pH do solo adjacente.

4. Efeitos prejudiciais da acidez do solo(causas do pouco crescimento das plantas em solos ácidos e alcalinos) O crescimento da maioria das plantas é drasticamente reduzido, tanto sob acidez quanto alcalinidade excessivas. Em qualquer uma das condições, normalmente, são várias as causas da baixa produção vegetal. Ademais, é preciso considerar que as causas variam com o próprio pH do solo, com a textura e mineralogia do solo, com o teor e tipo de matéria orgânica e com a espécie ou, até mesmo com o genótipo dentro de uma mesma espécie. A acidez excessiva do solo afeta o desenvolvimento das plantas e conseqüentemente queda na produção agrícola devido a: •Baixos teores de cálcio e magnésio do solo;

•Presença de elementos tóxicos como o alumínio e manganês (maior solubilidade destes);

•Baixo aproveitamento dos nutrientes pelas plantas;

•Menor atividade dos microrganismos decompositores da matéria orgânica (amonificação e nitrificação);

•Redução da fixação simbiótica de N pelas leguminosas;

•Maior adsorção de fósforo;

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