REAÇÃO DO SOLO. Atributos físicos e químicos do solo -Aula 11- Prof. Alexandre Paiva da Silva INTRODUÇÃO. Solos ácidos: distribuição geográfica

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1 REAÇÃO DO SOLO Atributos físicos e químicos do solo -Aula 11- Prof. Alexandre Paiva da Silva INTRODUÇÃO Solos ácidos: distribuição geográfica Efeito sobre as culturas e nos atributos do solo Acidez superficial e sub-superficial Importância: práticas de correção e uso dos recursos naturais 1

2 DISTRIBUIÇÃO DE SOLOS ÁCIDOS NO MUNDO CONCEITOS ÁCIDO-BASE Definições ácido-base: Arrhenius e Brönsted-Lowren Arrhennius (1884) ácidos substâncias com H, que em solução produzem H + bases são substâncias com H, que em solução produzem OH - Brönsted-Lowren (1923)* ácidos espécie química que doa prótons bases espécie química que recebe prótons HA + H 2 O A - + H + B + H 2 O BH + + OH - 2

3 ORIGEM DA ACIDEZ DO SOLO Acidez natural Material de origem INTEMPERISMO Grupos ácidos da Matéria orgânica Argilominerais Absorção e exportação de cátions Erosão e Fertilizantes amoniacais Oxidação biológica da Matéria orgânica e de S ORIGEM DA ACIDEZ DO SOLO Remoção de bases Remoção de cátions básicos por culturas, erosão e lixiviação formas trocáveis de H + e Al 3+ no complexo de troca concentração na solução Hidrólise ACIDEZ Grupos ácidos da Matéria orgânica Ionização de H de ácidos carboxílicos, fenólicos e alcóois Mineralização e liberação de compostos de N e S Oxidação e liberação de prótons na solução NH 4 + 2O 2 + H 2 NO 3 + 2H3O + S + 3/2 O 2 + 3H 2 SO H 3 O + 3

4 ORIGEM DA ACIDEZ DO SOLO Grupos ácidos da Matéria orgânica (continuação) Oxidação biológica de compostos orgânicos Produção de CO 2 Reage com H 2 O Forma HCO 3 Dissociação Liberação de prótons ACIDEZ CO 2 + H 2 O H2CO 3 H + + HCO 3 CO H + Argilominerais Grupos estruturais Si-OH e Al-OH de argilas silicatadas / óxidos -Argilas silicatadas Si ] OH + H 2 O Si ] O - + H 3 O - -Óxidos e hidróxidos de Fe e Al Al ] OH + H 2 O Al ] O - + H 3 O - Fe ] OH + H 2 O Fe ] O - + H 3 O - ORIGEM DA ACIDEZ DO SOLO Fertilizantes minerais Nitrogenados amoniacais sulfato e nitrato de amônio Oxidação do amônio NITRIFICAÇÃO 2NH O 2 2NO H 2 O + 4H + + ENERGIA Nitrosomonas 2NO 2- + O 2 2NO 3- + ENERGIA Nitrobacter O NH 4 + pode deslocar O Al 3 + adsorvido e aumentar a acidez Argila ] Al NH 4+ Argila ] NH4 + + Al 3+ Al H 2 O Al (OH) 3 + 3H 2 O + EQUIVALENTE DE ACIDEZ Quantidade de corretivo requerida por unidade de fertilizante usada para retornar o ph para valores antes da aplicação (VIDE TABELA) 4

5 Influência da fonte de N sobre a acidez (ph) do solo Dose de N (kg/ha) Fonte (NH 4 ) 2 SO 4 CO(NH 2 ) ph ,85 5, ,99 5, ,22 5, ,00 5, ,87 4,89 Efeito do ph sobre a disponibilidade de nutrientes 5

6 COMPONENTES DA ACIDEZ Diferentes componentes contribuem para reação ácida ou básica Ácidos orgânicos ou inorgânicos decomposição da MOS Respiração das raízes H 2 CO 3 em água Nitrificação Perda de bases por troca O íon H + pode assumir duas diferentes formas Adsorvido na superfície do complexo de troca Os íons trocáveis se dissociam em íons H + livres e a quantidade adsorvida está em equilíbrio com a solução Na forma de íons livres na solução Tipos de Acidez TIPOS DE ACIDEZ Tipo de íons e grau de ionização e dissociação ACIDEZ ATIVA E ACIDEZ POTENCIAL ACIDEZ ATIVA Compreende os íons H + livres; medida por ph regula o crescimento vegetal ACIDEZ POTENCIAL Compreende os íons H + trocáveis acidez de reserva ou trocável; medida por curva de titulação ACIDEZ TOTAL ACIDEZ POTENCIAL + ATIVA (1000x x) A acidez do solo resulta do equilíbrio I, Q E Q/I (VIDE FIG) 6

7 ACIDEZ ATIVA E POTENCIAL Figura 1 Representação da acidez ativa e da acidez potencial. ORIGEM DA ACIDEZ POTENCIAL COLÓIDE - Al +3 Al +3 solução + HOH Al(OH) 2+ solução + H + Al +3 + H 2 O Al(OH) 2+ + H + pk a1 = 5,0 Al(OH) 2+ + H 2 O Al(OH) H + pk a1 = 5,1 Al(OH) H 2 O Al(OH) H + pk a1 = 6,7 0 Al(OH) 3 + H 2 O Al(OH) H + pk a1 = 6,2 7

8 DISTRIBUIÇÃO RELATIVA DAS ESPÉCIES DE ALUMÍNIO DE ACORDO COM O ph DA SOLUÇÃO TIPOS DE ACIDEZ FATOR INTENSIDADE (I) ACIDEZ ATIVA concentração efetiva de H + na solução ph do solo FATOR QUANTIDADE (Q) ACIDEZ TROCÁVEL Concentração de H + e Al 3+ e outros cátions de hidrólise ácida por forças eletrostáticas (Al 3+ ) ACIDEZ NÃO TROCÁVEL Concentração de H e Al 3+ adsorvidos de forma eletrovalente e H ligado covalentemente (H + Al) Dissociação de compostos orgânicos, grupos OH das superfícies de argilas e polímeros de Al FATOR CAPACIDADE (Q/I) Poder tampão da acidez Resistência à mudança de ph com adição ou remoção de ácido ou base Quantidade de base para aumentar 1 und. de ph Depende do complexo de troca 8

9 PODER TAMPÃO DOS SOLOS Curvas de neutralização de cinco amostras de solos com CaCO 3, Regossolo; Latossolo Vermelho-Amarelo, fase arenosa; Latossolo Vermelho-Amarelo, húmico; Latossolo Vermelho- Escuro orto; solo com B câmbico. Fonte: Raij (1979). DETERMINAÇÃO DA ACIDEZ ACIDEZ ATIVA Fatores Envolvidos -precipitação -manejo do solo -época de amostragem e preparo de amostras -adubações Métodos de Determinação -Potenciométricos: Eletrodo de vidro Eletrodo de Calomelano Água, KCl* e CaCl 2 10 mmol/l* 1:1 e 1:2,5 Variáveis que influenciam os Valores -Efeito diluição: < relação solo:solução ph em solos ácidos -Tempo de equilíbrio: profundidade de imersão do eletrodo -Sais solúveis: afeta a atividade dos íons H + -CO 2 : ph do solo pressão de CO 2 -Potencial redox: oxidação de Fe e Mn 9

10 DETERMINAÇÃO DA ACIDEZ ACIDEZ TROCÁVEL Princípio A solução de KCl 1 mol/l a ph = 5,5, pelo excesso de K, extrai, por troca, H + Al, retido nas micelas por forças eletrovalentes Metodologia 10 cm3 TFSA ml KCl 1 mol/l agitação (5 min) Reposuo (16 h) Alíquota (sobrenadante)) TITULAÇÃO (NaOH) 50 mmol/l com fenolftaleína Aplicações Cálculos de m % e CTC efetiva DETERMINAÇÃO DA ACIDEZ ACIDEZ POTENCIAL Princípio Após a extração de Al 3+ por KCl pequena quantidade de acidez não trocável Refere-se aos íons H + Al 3+ adsorvidos a MOS extraída com acetato de Ca em ph = 7,0 A solução de acetato de Ca, ph = 7,0, torna-se ácida após reagir com o solo deslocamento do H + solução ácido acético; O íon Al 3+ também é deslocado para a solução formando acetato de Al; Os íons de H + Al 3+ deslocados para a solução são titulados com solução básica (NaOH) Solução Tampão SMP 10

11 CORREÇÃO DA ACIDEZ DO SOLO (CALAGEM) Conceito CALAGEM Processo de aplicação de calcário (ou derivados) ao solo Origens (tipos) de calcário Calcário cristalino: originado de rochas antigas cristalinas do précambriano (há cerca de 2,5 bi anos). Calcários metamórficos (pré-cambriano) Calcário sedimentares (rocha química ou precipitada) Calcários modernos (conchas, recifes de corais) 11

12 OBJETIVOS E BENEFÍCIOS DA CALAGEM elevar o ph fornecer Ca e Mg como nutrientes diminuir ou eliminar os efeitos tóxicos do Al, Mn e Fe diminuir a fixação de P aumentar a disponibilidade de N, P, K, Ca, Mg, S e Mo aumentar a eficiência dos fertilizantes aumentar a atividade microbiana melhorar os atributos físicos do solo CARACTERÍSTICAS DOS CALCÁRIOS NATUREZA QUÍMICA Calcários (calcítico CaCO 3 e dolomítico - (Ca, Mg)CO 3 Óxidos CaO, MgO Hidróxidos Ca(OH) 2, Mg(OH) 2 Silicatos CaSiO 2 12

13 CLASSIFICAÇÃO DOS CALCÁRIOS REAÇÕES CaCO 3 + H 2 O Ca 2+ + CO 3-2 (kb = 2,2 x 10-4 ) CO H 2 O HCO 3- + OH - (kb = 2,4 x 10-4 ) HCO 3- + H 2 O H 2 CO 3 + OH - Qual tipo de calcário deve ser aplicado/adquirido? calcítico, magnesiano, ou dolomítico? CARACTERÍSTICAS DOS CORRETIVOS Poder de neutralização (PN) Granulometria (ER) Poder relativo de neutralização total (PRNT) 13

14 PODER DE NEUTRALIZAÇÃO (PN) -Quantidade de H + que pode neutralizar - Depende de natureza química e grau de pureza - Calcário- padrão = 100% PN = percentagem equivalente em CaCO 3 PN = (%CaO. 1,79) + (%MgO. 2,48) -Ex: calcário com 30% de CaO e 10% MgO => PN = 78,5 CaO x 1,79 = CaCO 3 ; MgO x 2,5 = CaCO kg desse corretivo tem poder neutralizante de 78,5 kg de CaCO 3 GRANULOMETRIA (ER) -< tamanho de partículas => maior eficiência. ER (%) = (A.0,2) + (B.0,6) + (C.1,0) ER = percentagem que reage em três meses A = Percentagem de partículas de 0,84 a 2 mm B = Percentagem de partículas de 0,3 a 0,84 mm C = Percentagem de partículas menor que 0,3 mm Ex: A = 30%, B = 20%; C = 60% ER(percentagem que reage em três meses)=? 14

15 PODER RELATIVO DE NEUTRALIZAÇÃO TOTAL (PRNT) -Ex: PN = 90% e ER = 70% PRNT (%) = (PN x ER)/100 Quantidade de calcário a ser aplicada: QC = (NC x 100)/PRNT -Ex: NC = 2,5 t/ha calcário (quanto aplicar?). -Efeito da profundidade de incorporação e da área de aplicação NECESSIDADE DE CALAGEM OU DE CALCÁRIO (NC) Diferentes métodos Correlação ph x V % Incubação SMP Neutralização da acidez trocável Teores de Ca + Mg trocáveis Saturação de bases* Neutralização da acidez trocável mais elevação de Ca e Mg* 15

16 MÉTODO DE SATURAÇÃO DE BASES NC = (V 2 V 1 ) x CTC PRNT - NC = necessidade de calcário, t/ha -V 2 = saturação por base desejada, % -V 1 = saturação por base atual do solo, % V 1 = SB x 100 CTC T = CTC potencial = SB + (H+Al), cmol c /dm 3 MÉTODO DE NEUTRALIZAÇÃO DE Al 3+ FORNECIMENTO DE Ca 2+ e Mg 2+ NC = CA + CD CA = Y [Al 3+ - (m t t/100)], em t/ha Y = valor variável em função da capacidade tampão da acidez e definido com base na textura Al = acidez trocável, cmol c /dm 3 m t = máxima saturação por Al tolerada pela cultura, % t = CTC efetiva, cmol c /dm 3 CD = X (Ca 2+ + Mg 2+ ), em t/ha X = exigência da cultura em Ca e Mg Ca 2+ + Mg 2+ = teores de Ca e Mg trocáveis no solo, cmol c /dm 3 16

17 QUANTIDADE DE CALCÁRIO QC = NC SC/100 PF/ /PRNT, t/ha NC = necessidade de calagem por um dos métodos SC = percentagem da superfície do terreno a ser coberta na calagem, %; PF = profundidade de incorporação do calcário, cm; PRNT = poder relativo de neutralização total do corretivo, % Obs: sob quais condições QC será igual a NC? 17