ANÁLISES QUÍMICAS PARA AVALIAÇÃO DE FERTILIDADE

pH em CaCl2 / H2O / KCl , Matéria Orgânica, Fósforo (Resina), Fósforo (Mehlich), Cálcio, Magnésio, Potássio, H+Al (Acidez Potencial), Alumínio Trocável, Enxofre, Sódio, Soma de Bases, Capacidade de Troca Catiônica (CTC), Saturação por Bases (V%), Condutividade Elétrica, Micronutrientes (Boro, Cobre, Ferro, Manganês, Zinco).

 

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pH – potencial hidrogeniônico – (pH = ─ log 1/[ H ]) – Pode ser determinado em água, em CaCl2 e em KCl. Convencionou-se que, para a interpretação de seus valores com relação à fertilidade e nutrição de plantas, adota-se sua determinação em CaCl2, já que ocorre uma maior estabilidade da medida, quando comparados estes valores à sua determinação em água. O pH consiste numa determinação analítica que expressa o nível de acidez do solo. Pela fórmula acima se verifica que, quanto maior a concentração de hidrogênio, menores serão os valores de pH, ou seja, mais ácido encontra-se o solo. A forma mais econômica de correção do pH, ou seja, da redução da acidez do solo, é obtida pela incorporação de calcário, conforme demonstram as reações a seguir:

 

Reações simplificadas da ação neutralizante do calcário no solo

 

Observa-se que a reação dos carbonatos gerando OHpromove a neutralização do H+, formando H2O, precipitando o Al trocável, tornando-o insolúvel [Al(OH)3], e liberando cálcio e magnésio, que são nutrientes para as plantas. Outro efeito muito importante da correção da acidez do solo é a máxima disponibilização dos nutrientes do solo, conforme é classicamente demonstrado no gráfico a seguir, elaborado por Malavolta. Saliente-se ainda que a correção máxima possível, com uma determinada dose de corretivo, é obtida com sua incorporação à massa do solo.

 

Efeito do pH em água na disponibilidade dos nutrientes e na solubilidade do alumínio (Malavolta, 1979).

 

No gráfico e tabela dispostos a seguir são apresentados os efeitos da calagem na eficiência do fornecimento do fósforo e também o impacto relativo na absorção de todos os nutrientes das plantas.

Produção de grãos de soja em função de doses de calcário e fósforo em Latossolo Vermelho Escuro Argiloso distrófico (Souza, 1984).

 

Estimativa da variação percentual na absorção dos macronutrientes pelas plantas em função do pH do solo (EMBRAPA, 1980)

 

Macronutrientes

pH (H2O)

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

Nitrogênio

20

50

75

100

100

100

Fósforo

30

32

40

50

100

100

Potássio

30

35

70

90

100

100

Enxofre

40

80

100

100

100

100

Cálcio

20

40

50

67

83

100

Magnésio

20

40

50

70

80

100

 

Matéria Orgânica – expressa em g/dm3 É determinada através do método do dicromato, cujo princípio baseia-se na oxidação da matéria orgânica a CO2 por íons dicromato em meios fortemente ácidos. Em laboratório determina-se o carbono orgânico (C), que multiplicado por 1,7 resulta na quantidade de matéria orgânica no solo. Para a interpretação dos teores de matéria orgânica no solo, torna-se necessário observar seu teor de argila, uma vez que os solos argilosos estabilizam maiores quantidades de matéria orgânica, devido à elevada quantidade de coloides, que são partículas muito pequenas com elevada superfície específica e grande quantidade de cargas elétricas. No gráfico a seguir estão plotados os teores máximos em equilíbrio de matéria orgânica em vegetação nativa (cerrado e/ou mata), em função do teor de argila dos perfis de solos.

 

Interação entre a substância húmica, cátions polivalentes e minerais de argila na formação de agregados e, portanto, na estabilização e consequente incremento da matéria orgânica em solos argilosos.

 

Distribuição do teor de carbono em perfis de solos com distintas classes texturais

 

Fósforo – expresso em mg/dm3 É realizado através do método da resina ou Mehlich. Constitui-se de um nutriente das plantas, apresentando papel fundamental na cadeia energética, ATP, ADP, etc. Em cana-de-açúcar é fundamental no estabelecimento da população final, o qual é definido em cana-planta.

Os solos do Brasil são, originalmente, muito pobres em fósforo. Assim, a elevação dos seus teores é obtida através de práticas agrícolas como a fosfatagem (aplicação em área total) ou seu aporte nas linhas de plantio. Alguns dos parâmetros mais importantes que devem ser considerados para o incremento da eficiência nas adubações com fósforo são o teor de argila do solo e seu pH. Dependendo da situação, são recomendadas formas diferenciadas de fósforo, parcialmente solúvel ou solúvel em água, aplicadas a lanço ou localizadas. O método da resina trocadora de ânions tem por objetivo reproduzir em laboratório o processo de absorção de P pelas plantas no campo. Este método tem propriedades que permitem a avaliação apenas do P-lábil. A resina é um material sintético, orgânico, poroso, com estrutura matricial tridimensional, que contém grupos químicos com cargas positivas. Essas cargas positivas adsorvem os ânions H2PO4 da solução aquosa em contato com o solo durante a agitação de solo, resina e água durante 16 horas. Já o extrator de Mehlich-1 ou duplo ácido (0,0125 mol L-1 de H2SO4 e 0,050 mol L-1 de HCL), baseia-se no princípio da dissolução de minerais contendo P e/ou deslocamento de P retido nas superfícies sólidas do solo para a solução. Por ser um extrator extremamente ácido (pH de 2,0 a 3,0) tem capacidade de extrair o P-lábil (disponível para a planta) e o P-não-lábil (indisponível para a planta). Nos gráficos dispostos a seguir observa-se que a produção relativa das plantas ajusta-se bem melhor aos teores de P extraídos pela resina (r = - 0,85**) do que aos teores de P extraídos em meio ácido (r = -0,70**).

 

Representação da extração de fósforo do solo através da resina trocadora de íons

 

  

 

Correlação entre a produção relativa e os teores de P no solo extraídos em meio ácido (Mehlich) e os teores de P no solo extraídos pelo método da resina trocadora de íons

 

Cálcio, magnésio e potássio – expressos em mmolc/dm3 - O princípio da extração do cálcio, magnésio e potássio é baseado nos mecanismos de troca iônica com os cátions da solução extratora (cloreto de amônio) e suas determinações (avaliação de seus teores) são feitas em espectrofotômetro de absorção atômica. São enquadrados como macronutrientes das plantas e podem ou não estar originalmente presentes nos solos, dependendo do material de origem destes. Rochas sedimentares como os arenitos podem conter cimentação calcária na sua formação, originando solos distróficos quando originados de arenitos sem cimentação calcária (baixo V% no horizonte B), ou eutróficos quando originados de arenitos com cimentação calcária (elevado V% no horizonte B). Dependendo do nível de intemperismo, alguns materiais de origem, como os basaltos (rochas ígneas), podem apresentar solos com altos (menor grau de intemperismo) ou baixos (maior grau de intemperismo) teores de cálcio, magnésio e potássio. Assim, é possível encontrar solos arenosos com teores de cálcio, magnésio e potássio equilibrados e solos argilosos com baixos teores destes nutrientes, não se recomendando interpretar os solos arenosos como de menor potencial quando comparados aos argilosos.

Enxofre – expresso em mg/dm3 – O elemento em questão caracteriza-se como um macronutriente das plantas, apresentando-se com função estrutural. Também faz parte da composição de alguns aminoácidos e, devido a isso, está presente em todas as proteínas vegetais, inclusive enzimáticas, além de estar envolvido de maneira indireta na formação da clorofila. Os solos brasileiros de uma maneira geral são pobres em S e seu fornecimento se faz necessário na maior parte das áreas cultivadas. O método de análise mais utilizado baseia-se na extração de sulfato por uma solução de fosfato de cálcio (0,01 mol/L) sendo a quantificação feita por turbidimetria provocada pela presença de BaSO4 formado pela reação com o S extraído das amostras de solo.

Sódio – (expresso em mmolc/dm3) – O excesso de sais de sódio, além de trazer prejuízos às propriedades físicas e químicas do solo, provoca a redução generalizada do crescimento das plantas cultivadas. No Brasil, uma maior importância em relação a esse assunto é dada na região nordeste, onde a evapotranspiração supera a precipitação e, por consequência, impossibilita a percolação da água através do perfil e, consequentemente, a lixiviação dos sais do solo. Em outras regiões do Brasil, cuja precipitação supera a evapotranspiração, recomenda-se a análise do sódio em posições deprimidas de relevo, em função da menor lixiviação pela menor drenagem dos perfis de solos localizados nestas posições topográficas. Na região nordeste e nas posições deprimidas de relevo das demais regiões do Brasil, recomenda-se fazer a análise dos teores de Na em laboratório, cuja determinação baseia-se na extração dos cátions de sódio através de troca iônica com a solução extratora de cloreto de amônia. A leitura dos teores do elemento é feita em espectrofotômetro de absorção atômica.

H + Al (Acidez Potencial) – expressa em mmolc/dm3 A acidez total, também referida como potencial, constitui-se de duas partes distintas: a acidez trocável, representada por íons Al+3, e a residual, representada por H não dissociado. Esta determinação caracteriza o poder tampão de acidez do solo e sua estimativa é fundamental para se calcular a capacidade de troca catiônica a pH 7 (CTC) e, por conseguinte, a saturação por bases (V).  A acidez total é extraída do solo através de acetato de cálcio 1 mol L-1 em pH 7, solução tamponada que remove o Al+3 e o H não dissociado do solo. Na análise de rotina, determina-se o pH em uma suspensão de solo em solução de cloreto de cálcio e, em seguida, adiciona-se a solução-tampão SMP e lê-se o pH de equilíbrio da suspensão, denominado pH SMP, que permite a estimativa de H+Al.

Al – expresso em mmolc/dm3 O alumínio (Al) é um elemento tóxico para as plantas e está associado à acidez do solo. É um elemento considerado trocável, por estar adsorvido (ligado) às cargas negativas das argilas (capacidade de troca catiônica – CTC) e estar em equilíbrio com a solução do solo. A extração desse elemento do solo é feita com uma solução de KCl na concentração de 1N e a determinação é feita por titulometria.

Sensibilidade X tolerância das plantas à presença de Al+++ na solução do solo

 

Tombamento de touceiras de variedade de cana-de-açúcar sensível à ocorrência de Al+++ em subsuperfície. A falta de desenvolvimento de raízes em profundidade possibilita o tombamento das soqueiras.

 

Condutividade elétrica – expressa em dS m-1Sais solúveis ocorrem em solos em quantidades variáveis. Em condições naturais onde existe déficit hídrico, isto é, disponibilidade de água no solo menor que a evapotranspiração, como se verifica frequentemente em condições de climas árido e semiárido, pode haver acúmulo de sais no solo, impedindo o desenvolvimento das culturas. Uma das maneiras de se medir o teor de sais no solo é através da condutividade elétrica, com base no princípio de que a resistência para a passagem de corrente elétrica sob condições padronizadas diminui com o aumento da concentração de sais.

 

Parâmetros de fertilidade obtidos através das determinações analíticas:

Soma de Bases (SB) – mmolc/dm3 São consideradas bases do solo o Ca, o Mg e o K. Para os solos salinos deve-se considerar, ainda, o sódio (Na). O cálculo da SB é feito utilizando a seguinte fórmula: SB = Ca + Mg + K + Na.

Capacidade de Troca Catiônica (CTC ou valor T) – mmolc/dm3 Para cálculo da CTC do solo a pH = 7, consideram-se todas as cargas negativas do solo (permanentes e dependentes do pH), ou seja, é calculada somando-se Ca + Mg + K + Na (SB) com a acidez potencial (H + Al), utilizando-se a fórmula: CTC = SB + H + Al. Lembrar que esta CTC é calculada para pH = 7; assim, o valor de CTC que de fato ocorre no solo é bastante inferior, já que o pH do horizonte superficial (Ap) geralmente está entre 5,5 a 6,5. Com relação à CTC ao pH do solo, é referida como CTC efetiva e pode ser calculada somando-se Ca + Mg + K e Al.

V% – Indica a proporção de bases trocáveis com relação à CTC a pH = 7 (T). É calculada pela fórmula: V% = (SB/CTC)*100

m% – Indica a proporção de Al com relação à CTC efetiva (t) e é calculada utilizando-se a fórmula: m% = [Al/(SB+AL)]*100

Micronutrientes – mg/dm3 Os micronutrientes são elementos químicos essenciais para os vegetais, porém em pequenas quantidades, quando comparados com os macronutrientes. Os micronutrientes analisados em rotina de laboratório são divididos em dois grupos, de acordo com a forma de absorção: catiônicos e aniônico.

Micronutrientes catiônicos (zinco, cobre, ferro, manganês) – Os micronutrientes catiônicos são determinados em laboratório através da complexação dos metais que ocorre na solução de DTPA, a qual atua como agente quelante, formando complexos solúveis. A determinação dos teores destes micronutrientes é feita em espectrofotômetro de absorção atômica.

Micronutriente aniônico (boro) – A extração do ânion B ocorre através de água quente sob refluxo, que é o método mais empregado para avaliar a disponibilidade deste micronutriente. As leituras são realizadas por colorimetria em comprimento de onda de 420 nm após a inserção de azometina-H.

Boro (B) – É absorvido pelas plantas na forma iônica H3BO3 e atua: no metabolismo de carboidratos; no transporte de açúcares através de membranas; na formação da parede celular; na divisão celular e no movimento da seiva.

Cloro (Cl) – O cloro e o boro são os micronutrientes de maior solubilidade. O cloro é adicionado indiretamente nas adubações, através do cloreto de potássio, utilizado como fonte de K. A forma iônica absorvida pelas plantas é Cl. Está ligado ao metabolismo da água e à transpiração das plantas, além de participar da fotossíntese.

Cobre (Cu) A forma iônica absorvida pelas plantas é Cu2+. Tem papel importante na fotossíntese, na respiração e na redução e fixação de nitrogênio que ocorrem no interior dos nódulos nas raízes de leguminosas.

Ferro (Fe) – A forma iônica absorvida pelas plantas é Fe2+. Essencial ao metabolismo energético, atua na fixação do nitrogênio e no desenvolvimento do tronco e raízes.

Manganês (Mn) – A forma iônica absorvida pelas plantas é Mn2+. Atua na síntese da clorofila, e participa do metabolismo energético.

Molibdênio (Mo) – Ocorre como sulfeto ou na forma de óxidos. Tem um papel significativo para a fixação do nitrogênio pelas bactérias, no caso das leguminosas. Atua, também, no metabolismo do nitrogênio na planta. 

Zinco (Zn) – Está presente em diversas rochas básicas e ácidas, em compostos como sulfetos, carbonatos, silicatos e fosfatos. É absorvido pelas plantas na forma iônica de Zn2+. Participa da síntese do aminoácido triptofano, componente de hormônio do crescimento. O zinco é fundamental para a síntese das proteínas, desenvolvimento das partes florais, produção de grãos e sementes e maturação precoce das plantas.

 

Interpretação para valores limites relacionados à fertilidade do solo

 

Nível

-------------------------- P (mg/dm3) ------------------------

k

Ca

Mg

S

Mg/dm3

V%

B

Cu

Fe

Mn

Zn

Ph

CaCl2

Florestais

Perenes

Anuais

Hortaliças

---------- mmolc/ dm3 ------------

---------------------------- mg/dm3 -----------------------------

Muito

Baixo

0-2

0-5

0-6

0-10

0-0,7

0-5

-

-

0-20

-

-

-

-

-

Até 4,3

Baixo

3-5

6-12

7-15

11-25

0,8-1,5

6-14

0-5

0-7

21-35

0-0,2

0-0,2

0-4

0-1,2

0-0,5

4,4-5,0

Médio

6-10

13-30

16-40

26-60

1,6-2,9

15-25

6-10

8-16

36-50

0,3-0,6

0,3-0,8

5-12

1,3-5,0

0,6-1,2

5,1-5,5

Alto

11-20

31-60

41-80

61-120

3,0-4,5

26-40

˃10

˃16

51-75

˃0,6

˃0,8

˃12

˃5

˃1,2

5,6-6,0

Muito

Alto

˃20

˃60

˃80

˃120

˃4,5

˃40

-

-

˃75

-

-

-

-

-

˃6

Metodologia de extração: P, K, Ca, Mg – Resina Trocadora de Íons / S – Fosfato Monocálcico / Fe, Mn, Zn e Cu – DTPA / B – Água Quente

 

Equivalência de unidades utilizadas para expressão de concentrações e quantidades dos elementos no solo

 

 

Equivalência de Unidades de Concentrações e Quantidades

Fósforo (P)

1 ppm P

1µg/g de P

1 mg.kg-1 de P

2 kg.ha-1 de P

4,5 kg de P2O5

Potássio (K)

1 meq K/100 cm3

391 ppm de K

10 mmolc K/dm3

782 kg de K.ha-1

942 kg de K2O.ha-1

Cálcio (Ca)

1 meq Ca/100 cm3

10 mmolc Ca/dm3

400 kg.ha-1 Ca

Magnésio (Mg)

1 meq Mg/100 cm3

10 mmolc Mg/dm3

243 kg de Mg.ha-1

Matéria Orgânica (MO)

g/dm3

1% peso / volume

20.000 kg/ha

S-SO4

B, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn

1 mg/dm3

2 kg.ha-1

Alumínio (Al)

1 cmolc/dm3

1 mmolc/dm3

18 kg/ha

Sódio (Na)

1 cmolc/dm3

10 mmolc Na/dm3

460 kg de Na.ha-1

Obs.: 1 hectare (ha) = 0,2 m x 10.000 m2 = 2.000.000 dm3 2.000 t (quando ds = 1 kg/dm3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Equivalência de Unidades de Concentrações e Quantidades

meq 100 cm-3

cmolc . dm-3

mmolc . dm-3

mg . dm-3

ppm

Elemento

(kg . ha-1)

Óxidos *

(kg . ha-1)

Carbonatos **

(kg . ha-1)

1  Ca

10

200

400

560

1000

1 Mg

10

120

240

400

840

1 K

10

400

800

960

1 Al

10

90

180

1 P

100

200

460

1 S

 

 

 

 

 

*CaO, MgO, K2O e P2O5                **CaCO3 e MgCO3

1 ppm = 1 mg.dm-3 quando ds = 1 kg/dm3

 

 

Fatores de Conversão

Fósforo

Potássio

Cálcio

Magnésio

P2O5 * 0,437 = P

P * 2,29 = P2O5

K2O * 0,83 = K

K * 1,205 = K2O

CaO * 0,714 = Ca

Ca * 1,40 = CaO

MgO * 0,603 = Mg

Mg * 1,658 = MgO

 

ANÁLISES QUÍMICAS PARA FINS DE CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS (PEDOLOGIA)

As análises químicas realizadas com finalidade pedológica são semelhantes às feitas para análises de fertilidade, diferenciando-se por serem realizadas com base na massa do solo e não com base em volume da amostra. As determinações de matéria orgânica e da acidez potencial (H + Al) estão baseadas na titulometria. Com o objetivo de se estimar o saldo de cargas do solo (positivo – CTA ou negativo – CTC) são determinados os valores de pH em KCl e os valores de pH em H2O. A diferença entre o pH em KCl e o pH em H2O, quando positiva, indica a presença de CTA (capacidade de troca de ânions) e quando negativa indica a presença de CTC (capacidade de troca de cátions).

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