5 - Fator Intensidade, Quantidade de Capacidade Tampão

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1 5 - Fator Intensidade, Quantidade de Capacidade Tampão As plantas absorvem os nutrientes, na forma de íons, da solução do solo. Por sua vez, na fase sólida é que está a reserva desses íons. Estes são repostos para a solução quando sua concentração é diminuída, em razão da absorção pelas plantas, ou de alguma perda. É importante, portanto, conhecer o teor de íon-nutrientes em solução, a reserva do mesmo na fase sólida e o poder de reposição para a solução, pela reserva da fase sólida. Estas três grandezas, inter-relacionadas, determinam a disponibilidade do nutriente e são denominadas: a) Fator Intensidade (I): é a concentração, ou, mais precisamente, a atividade do íon em solução. b) Fator quantidade (Q): é a reserva do íon disponível na fase sólida do solo (íon em forma lábil). c) Fator capacidade tampão: é a relação entre os fatores quantidade e intensidade, numa dada faixa de concentração (atividade) considerada (ΔQ / ΔI). Uma representação gráfica desses fatores é mostrada na Figura 1. 1

2 Figura 1. Relação entre os fatores Quantidade (Q), Intensidade (I) e Capacidade Tampão (CT) de um nutriente Outra forma de apresentar a interrelação entre fatores é a de apresentá-los segundo uma visão hidrodinâmica (Figura 2). A Figura 2 pode ser interpretada tomando como exemplo o fósforo. Assim, a figura indica a capacidade máxima de adsorção de fosfatos, quanto desta capacidade está ocupada por íons fosfato na forma lábil (que podem passar a solução e ser absorvidos pelas plantas), ou seja, qual é a quantidade de formas disponíveis de fósforo presente no solo (Fator Quantidade, Q). Também apresenta, por um lado, as formas de fósforo presentes no solo, mas que não estão disponíveis para as plantas (P não lábil), e por outro, as formas presentes na solução do solo e que podem ser absorvidas diretamente pelas plantas (Fator Intensidade, I). Indica a capacidade tampão de fosfatos (CTF), que, ao relacionar os fatores quantidade e intensidade (ΔQ / ΔI), está medindo a resistência que tem o solo a que se altere a concentração do fósforo em solução. 2

3 Figura 2. Visão hidrodinâmica das inter-relações entre fatores Quantidade (Q), Intensidade (I) e Capacidade Tampão (CT). 5.1 Transporte de nutrientes no solo A comparação entre o comportamento de uma planta durante uma estação seca e aquele observado durante uma chuvosa permite verificar alterações bem distintas nesta planta. Os sintomas de deficiência nutricional que podem ser intensos em condições de baixa disponibilidade de água no solo diminuem em intensidade e normalmente desaparecem durante os períodos chuvosos. Os lançamentos curtos do caule, quando em déficit hídrico, são seguidos de lançamentos longo com o aumento da umidade do solo. Essa situação é comumente observada no colmo de cana-de-açúcar que numa mesma planta pode apresentar regiões de entrenós curtos alternadas com outras de entrenós longos. É fácil verificar, ao acompanhar o crescimento da planta, a íntima relação entre o observado e a distribuição de chuvas ao longo do ano. Como a deficiência de zinco é a responsável pelo menor alongamento celular observado nos entrenós curtos, pode-se deduzir que houve naquele solo, onde a planta cresceu períodos de maior e de menor disponibilidade real de zinco durante o crescimento da cana. Uma análise de zinco disponível numa amostra daquele solo por um extrator usual qualquer, ao longo desse período, não deverá acusar variações maiores, que justifiquem o observado. À medida que a raiz cresce num solo ela absorve os nutrientes que inicialmente se encontram no trajeto de seu crescimento. Com o tempo, há um decréscimo da concentração desses elementos junto a superfície das raízes, à 3

4 medida que eles são absorvidos, criando-se um gradiente de concentração entre esta região e aquela mais distante da raiz. Para que novo suprimento chegue à superfície de absorção torna-se necessário seu transporte até esse ponto. E, este transporte tem como veículo a água. Pode-se entender, conseqüentemente, que os elementos a serem transportados e absorvidos deverão estar na solução do solo, em suas formas iônicas, para que o veículo possa atuar. Um exemplo prático da importância desse transporte na nutrição da planta é o alumínio, que em solos ácidos pode se encontrar em solução e ser transportado, absorvido e trazer problemas de toxicidade para uma planta, e, quando precipitado pela calagem, já não entra mais em solução, não sendo, portanto, transportado e não sendo, conseqüentemente, absorvido por essa planta Fluxo de Massa, Difusão e Intercepção Radicular Dependendo do nutriente e de suas interações com o solo, dois mecanismos distintos são responsáveis pelo seu transporte no solo: a) Fluxo de Massa b) Difusão Além destes dois mecanismos de transporte, há um terceiro mecanismo pelo qual a planta tem acesso ao nutriente. À medida que uma raiz cresce no solo ela encontra, ao longo de sua trajetória, nutrientes que são então absorvidos. Este processo, denominado intercepção de raízes, embora seja conseqüência do crescimento radicular apenas, ele também, indiretamente, facilita aqueles dois mecanismos de transporte, principalmente a difusão, por diminuir as distâncias entre os elementos e a raiz, pelo menos na sua região apical de crescimento. A quantidade de nutriente interceptado é aquela encontrada em um volume de solo igual ao volume de raiz. Assim, a contribuição desse processo na quantidade total de nutrientes absorvidos pela planta é variável com o elemento e suas interações com o solo e, evidentemente, com a quantidade de raízes por unidade de volume de solo. Embora o volume interceptado varie de 0,1 a 2 % da camada superficial do solo (de 0 a 15 cm), a quantidade interceptada de cálcio, por exemplo, 4

5 pode praticamente satisfazer aquela requerida por uma cultura dada a grande quantidade deste elemento no volume de solo (solução) interceptado. De modo geral, considera-se que a contribuição da intercepção de raízes comparada aos mecanismos de transporte, fluxo de massa e difusão, é pequena (Tabela 1). Elementos que se encontram em maiores concentrações na solução do solo, como cálcio e nitrogênio, por serem retidos com menor energia na fase sólida do solo que outros elementos, como o zinco e o fósforo, são transportados pelo fluxo de massa (Tabela 1). O fluxo de massa é conseqüência da existência de um potencial de água no solo maior do que aquele junto à raiz. Esta diferença de potencial que causa um movimento de massa da água em direção à raiz, arrastando nela os íons que se encontram em solução, é causada pela transpiração da planta. Assim, o fluxo de massa segue o fluxo transpiracional da planta. Pode-se imaginar que condições que causem o fechamento de estômatos, como falta d'água, deverão causar menor absorção de cálcio e de nitrogênio entre outros de maior mobilidade no solo. Tecidos que apresentem uma baixa transpiração como os meristemas das plantas e os frutos, como no caso do tomate, ficam em desvantagem, pelo cálcio absorvido, com relação as folhas já desenvolvidas. Para elemento como o fósforo que se encontra em concentrações extremamente baixas na solução do solo, algo em torno de 0,05 µg ml -1 ou menor ainda em solos mais intemperizados, como os de cerrado a contribuição do fluxo de massa é muito baixa, algo em torno de 1% do fósforo absorvido. Tabela 1. Teores médios de fósforo, potássio e cálcio na solução de amostras de doze solos do Rio Grande do Sul e contribuição relativa da intercepção de raízes, fluxo de massa e difusão no suprimento destes nutrientes para plantas de milho, em casa de vegetação. Nutrientes Solução Intercepção Fluxo de Difusão do solo radicular massa µg ml % Fósforo 0,35 3,5 2,6 93,9 Potássio 12,4 0,9 10,1 89,0 Cálcio 168,2 35,0 337,

6 Para aqueles elementos, como o fósforo e o zinco, que se encontram fortemente adsorvidos ao solo e, portanto, com baixo teor na solução, a difusão torna-se o mecanismo de transporte responsável pela quase totalidade absorvida destes elementos. Este tipo de transporte ocorre quando a absorção é superior à chegada do elemento à superfície da raiz, criando-se, assim, um gradiente de concentração que proporciona a difusão dos nutrientes. O coeficiente de difusão (D) de um íon no solo é dado pela equação: D = D I θ f I δc I δc onde, DI é o coeficiente de difusão do nutriente em água (uma constante para cada elemento); θ é o conteúdo volumétrico de água no solo; f 1 é um fator de impedância; C 1 é a concentração do nutriente na solução do solo e C é a concentração deste elemento adsorvido ao solo mas em equilíbrio com C 1. Em termos práticos, uma análise da equação acima, considerando um certo solo, com um dado teor de um nutriente (δc 1 /δc praticamente constante), a difusão deste nutriente até a raiz de uma planta variará diretamente com o conteúdo de água do solo. Sobre os valores dos coeficientes de difusão (D) em solos (Tabela 2), pode-se tirar algumas informações práticas interessantes. O valor de D do NO 3 - é algo em torno de vezes maior que o do H 2 PO 4 -. Disso pode-se assegurar sobre a alta mobilidade de NO 3 - nos solos, o que lhe acarreta intensas perdas por lixiviação, pequeno ou nulo efeito residual ao longo dos anos de cultivo e fluxo de massa como o mecanismo de maior suprimento de N para as plantas. O baixíssimo valor de D para H 2 PO 4 - assegura-lhe sua "imobilidade" no solo (a difusão ocorre de distâncias não superiores a 1 mm da raiz, aproximadamente), sua virtual não-lixiviação e a difusão como mecanismo de suprimento maior deste nutriente para a planta (quase que totalmente). O Zn +2, com valor de D mais próximo ao do H 2 PO 4 -, apresenta comportamento semelhante a este quanto ao seu transporte, lixiviação etc. 6

7 Tabela 2. Valores médios dos coeficientes de difusão (D) de alguns íons no solo. Íon D cm 2 s -1 Na + 1,0 x NH 4 0,4 a 3,0 x 10-7 K + 2,3 x 10-7 Ca +2 3,2 a 7,4 x 10-8 Zn +2 3,1 a 266,0 x NO 3 - H 2 PO 4-0,5 a 5,0 x ,0 a 4,0 x O valor de D para NH +4, aproximadamente dez vezes menor que o de NO - 3, garante-lhe menor lixiviação que a observada para o NO - 3. Assim, a manutenção, no solo, de N na forma amoniacal por mais tempo, sem sua nitrificação, assegura ao fazendeiro que utilizou a fonte amoniacal menores perdas de N por lixiviação. Observa-se que o valor de D do NH +4 é semelhante ao do K + (Tabela 2), o que confere a este comportamento semelhante àquele discutido para o amônio. A presença de micorrizas ( extensão da raiz) em plantas deverá contribuir com a absorção de nutrientes com pequenos valores de D, como do H 2 PO - 4 e do Zn +2, e não daqueles com grandes valores, como os de NO - 3 e de Ca +2. Os nutrientes com menores valores de D são mais críticos na fase inicial de crescimento da planta, dado o pequeno volume de solo explorado (volume de raízes pequeno), componente importante como a micorriza ("extensão da raiz"). Contrariamente, a demanda de nutrientes com grande valor de D, como de NO3 - e de K +, são críticos mais tarde, coincidente com estádios de crescimento de maior demanda. Esses nutrientes de maior valor de D são pouco dependentes do volume de raízes (como de micorriza), uma vez serem transportados de grandes distâncias por fluxo de massa. O Zinco tende a ser problema mais crítico para o milho em seus estádios iniciais de crescimento e o N (fluxo de massa) mais tarde. Aspecto importante, intimamente relacionado à mobilidade dos nutrientes no solo (valores de D), diz respeito aos estudos sobre a interação doses de nutrientes x populações de plantas. Estudos sobre essa interação no plantio de milho são freqüentes na literatura, enquanto para elementos como o fósforo (muito baixo valor 7

8 de D) este estudo não tem muito sentido. Esse conceito foi compreensivamente apresentado na Figura 3. Observa-se que, à medida que se aumenta a densidade de plantio, a competição por aquele elemento mais móvel aumenta grandemente, o que não acontece para o nutriente "imóvel". A competição pelo "imóvel" somente vai existir, em pequena (mínima) intensidade uma vez que sua distância de transporte é algo não mais que 1 mm de distância da raiz. Assim, apenas naqueles locais onde raízes de duas plantas se tocam haverá competição entre elas pelo H 2 PO 4 -. Como o volume de solo explorado pelas raízes de uma planta é, em média 1 %, o contato de raízes entre plantas vizinhas é bastante pequeno. Disso, pode-se dizer que a quantidade de fósforo a ser utilizada em um plantio de milho com plantas ha -1 será, basicamente, a mesma a ser utilizada se essa população for aumentada para plantas. Para nitrogênio, esse aumento na densidade de plantio de milho acarretará na necessidade de um aumento significativo na sua dose, comparativamente à recomendada para a menor densidade. Figura 3. Competição entre plantas por nutrientes de alta mobilidade no solo (grande valor de D, como NO - 3, por exemplo) e por nutrientes "imóveis" - (pequeno valor de D, como H 2 PO 4 por exemplo) (Bray, 1954) (adaptado). Uma consideração final e de amplo aspecto de aplicação prática é a dependência direta que o fluxo de massa tem da abertura estomática (condutância estomática), enquanto a difusão não, ou apenas indiretamente, mais tardiamente, 8

9 por limitações na absorção ativa de nutrientes (gasto de energia). Assim, tecidos que transpiram menos, variações rápidas na abertura estomática, ao longo do dia, estarão em fase com o fluxo de massa e não com a difusão. 9