MOBILIDADE DE ÍONS EM SOLO ÁCIDO COM APLICAÇÃO … · de baixa massa molar e nutrientes...
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MILTON FERREIRA DE MORAES MOBILIDADE DE ÍONS EM SOLO ÁCIDO COM APLICAÇÃO DE CALCÁRIO E MATERIAL VEGETAL EM SUPERFÍCIE Campinas 2005
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MILTON FERREIRA DE MORAES
MOBILIDADE DE ÍONS EM SOLO ÁCIDO COM
APLICAÇÃO DE CALCÁRIO E MATERIAL VEGETAL
EM SUPERFÍCIE
Campinas
2005
MILTON FERREIRA DE MORAES
MOBILIDADE DE ÍONS EM SOLO ÁCIDO COM
APLICAÇÃO DE CALCÁRIO E MATERIAL VEGETAL
EM SUPERFÍCIE
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Agricultura Tropical e Subtropical do Instituto Agronômico - Área de Concentração em Gestão de Recursos
Agroambientais, como requisito parcial à obtenção do título de mestre.
Orientador: Dr. Heitor Cantarella.
Campinas
2005
Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca do Instituto Agronômico
M792m Moraes, Ferreira de Mobilidade de íons em solo ácido com aplicação de
calcário e material vegetal em superfície / Milton Ferreira de Moraes. – Campinas, SP : [s.n], 2005.
80fls. il.
Orientador: Dr. Heitor Cantarella. Dissertação (Mestrado em Agricultura Tropical e
Subtropical) - Instituto Agronômico. Bibliografia: f.
1. Solos. 2. Calagem. 3. Plantio direto. I. Cantarella,
Heitor. II. Instituto Agronômico.
CDD: 631.4
MILTON FERREIRA DE MORAES
MOBILIDADE DE ÍONS EM SOLO ÁCIDO COM
APLICAÇÃO DE CALCÁRIO E MATERIAL VEGETAL
EM SUPERFÍCIE
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Agricultura Tropical e Subtropical do Instituto Agronômico - Área de concentração em Gestão de Recursos
Agroambientais, como requisito parcial à obtenção do título de mestre.
COMISSÃO EXAMINADORA
Dr. Heitor Cantarella Instituto Agronômico
Dr. José Antônio Quaggio Instituto Agronômico
Dr. Carlos Alexandre Costa Crusciol Universidade Estadual Paulista
Campinas, 21 de março de 2005
A organização dos cientistas, socialmente comprometidos requer um voluntário ético e responsável, voltado para o coletivo e destituído de ambições pessoais.
Glaci Zancan
À Deus nosso criador e guardião.
Aos meus pais, Valdivino (in memoriam) e Maria Coracy pelo amor, confiança e lições de vida passadas ao longo desta caminhada.
Ao Jefferson meu irmão e Vilson meu padastro pela solidariedade e carinho que sempre me deram.
A minha namorada Fernanda pelo amor, compreensão e ajuda nos momentos difíceis.
AGRADECIMENTOS
Ao Dr. Heitor Cantarella pela inestimável contribuição a minha formação profissional,
constante apoio e amizade.
Aos mestres Huberto José Kliemann e David Vieira Lima pela amizade, incentivos e por me
iniciarem na carreira científica.
A Escola de Agronomia - UFG pela sólida formação profissional e oportunidade de iniciar a
carreira científica como bolsista do PIBIC/CNPq.
A FUNDAG pela concessão da bolsa de estudos e apoio financeiro ao projeto de pesquisa.
Ao Dr. José A. Quaggio pelas sugestões e incentivo ao estudo do assunto proposto.
Ao Prof. Dr. Luiz Roberto G. Guilherme e ao doutorando Giuliano Marchi, da Universidade
Federal de Lavras, pelas facilidades oferecidas para realização das análises cromatográficas.
Aos pesquisadores (as) Bernardo van Raij, Cleide F. Abreu, Ondino C. Bataglia, Ângela M.C.
Furlani, Ronaldo S. Berton, Sueli S. Freitas pela contribuição à minha formação profissional.
As Dras. Mônica F. Abreu e Aline R. Coscione pelas sugestões e solidária colaboração na
realização das análises químicas.
A Dra. Adriana P. D. da Silveira, Dr. Otávio A. Camargo e Dr. Pedro R. Furlani pelos
valiosos ensinamentos tanto em sala de aula como nas saudosas conversas de fim de tarde.
Aos funcionários do Centro de Solos e Recursos Agroambientais, especialmente a Marilda,
Tibana, Rubens, Edilberto, Gizelda, pela amizade e colaboração.
A Renata Presta e José Luiz pela amizade, ensinamentos e apoio na realização da pesquisa.
Aos colegas de Pós-Graduação Tiago, Bruno (Pereira), Fabrício, Flávio, Patrícia, Valdemar,
Seneda, Fernando pela amizade e convivência alegre durante o curso.
Aos amigos e camaradas Paulo Boaventura e Thais Prado pelo incentivo e companheirismos
nos momentos de dificuldade.
Aos amigos de toda a vida Rafael, Tércio e Eduardo por simplesmente serem AMIGOS.
A todos que direta e indiretamente contribuíram para o cumprimento de mais essa jornada de
minha vida, e que por ventura, não-intencionalmente tenham sido omitidos os devidos
agradecimentos.
MORAES, Milton Ferreira de. Mobilidade de íons em solo ácido com aplicação de calcário e material vegetal em superfície. 2005. 80f. Dissertação (Mestrado em Agricultura Tropical e Subtropical) – Instituto Agronômico.
RESUMO
O cultivo das culturas de grãos em sistema plantio direto (SPD) está sendo largamente adotado no Brasil. Neste sistema a calagem é realizada na superfície do solo. A eficiência da correção da acidez da camada subsuperficial pela aplicação de calcário na presença de materiais vegetais de plantas de cobertura é controvertida e faltam informações sobre os mecanismos envolvidos no processo. O objetivo deste trabalho foi quantificar a contribuição dos materiais vegetais de plantas de cobertura, com ênfase nos seus teores de ácidos orgânicos de baixa massa molar e nutrientes solúveis, sobre a mobilização no perfil do solo, dos produtos da dissolução do calcário aplicado em superfície. Foram conduzidos 3 experimentos em laboratório usando cilindros de PVC com colunas de 20 cm de solo de amostras deformadas de um Latossolo Vermelho, textura muito argilosa. Os experimentos foram dispostos em delineamento inteiramente casualizado, com três repetições. Os tratamentos constituíram da aplicação isolada ou conjunta de calcário (equivalente a 6,1 t ha-1) e materiais vegetais (equivalente a 20 t ha-1) de nabo forrageiro e aveia preta, bem como das suas respectivas soluções equivalentes de ácidos orgânicos e sais neutros. Nos experimentos 1 e 2 foram feitas lixiviações com solução equivalente a um volume de poro ou 84,4 mm de chuva imediatamente e dez dias após aplicação dos tratamentos. No experimento 3, as lixiviações foram realizadas aos 10, 30 e 45 dias após a aplicação dos tratamentos, correspondendo à adição total de 253,2 mm de chuva. Análises químicas foram realizadas nas amostras de solos, lixiviado e material vegetal residual coletadas de cada experimento. Além das análises químicas de rotina, nas soluções lixiviadas realizou-se a quantificação dos ácidos orgânicos presentes e pela técnica da especiação iônica foram determinadas as formas de alumínio. A calagem isolada ou associada, promoveu a redução da acidez somente na camada superficial (0-8 cm). A presença de materiais vegetais teve influência relativamente pequena na mobilização de Ca e Mg para as camadas inferiores. Nas condições estudadas, devido à baixa taxa de recuperação dos ácidos orgânicos adicionados (≤7,2%), os dados obtidos sugerem que os ácidos orgânicos presentes na matéria seca do nabo forrageiro foram rapidamente degradados ou adsorvidos aos colóides do solo, tendo pouca influência na mobilização de cátions. No experimento 3, as duas lixiviações adicionais não contribuíram para aumentar a mobilização de bases provenientes do calcário. Parte substancial da mobilização de íons pela aplicação de material vegetal de nabo forrageiro, deveu-se ao conteúdo de bases do próprio material em vista da alta solubilidade em água do conteúdo de cátions (65 a 71%) e ânions (84%). Os materiais vegetais reduziram o alumínio trocável, sendo os efeitos mais pronunciados na camada superficial. As concentrações de Al nas soluções lixiviadas foram baixas (<0,1 a 2,4 mmolc L-1). Porém, a especiação iônica mostrou redução da porcentagem de Al livre (e o aumento correspondente de outras espécies químicas de Al) somente nas lixiviações realizadas imediatamente após a aplicação dos tratamentos, provavelmente devido à rápida degradação dos ácidos orgânicos liberados pelo material vegetal. Conclui-se que a presença de materiais vegetais teve pouca influência na mobilização no perfil do solo dos produtos da dissolução do calcário aplicado em superfície. Palavras-chave: Calagem; complexação de íons; adubos verdes; ácidos orgânicos.
MORAES, Milton Ferreira de. Ion mobility in acid soils with surface application of lime and plant materials. 2005. 80f. Dissertação (Mestrado em Agricultura Tropical e Subtropical) – Instituto Agronômico.
ABSTRACT No till systems where lime is surface applied without incorporation are being increasingly adopted for grain crop production in Brazil. The efficiency of subsurface acidity alleviation with surface application of lime in the presence of crop residues is controversial and there is a lack of information about the processes involved. The objective of this work was to quantify the contribution of cover crop residues, with respect to their low molar mass organic acids and soluble nutrient contents, on the mobilization in the soil profile, of the components of the reaction of surface-applied lime. Three experiments were carried out under controlled conditions in the laboratory using 20-cm soil columns made of an acid and clayey Red Latosol placed in 30-cm-high PVC cylinders. The treatments consisted of the application of lime to reach 80% of soil base saturation (6.1 t ha-1) sole or combined with radish (Raphanus sativus) or black oat (Avena strigosa) crop residues (20 t ha-1), as well as the equivalent amounts of organic acids and inorganic salts present in the plant materials. In experiments 1 and 2 the soil columns were leached with water equivalent to one pore volume or 84.4 mm rainfall, applied immediately or 10 days after treatment application. In the third experiment leachings were carried out at the 10th, 30th and 45th days after treatment application, summing up the equivalent of 253 mm of rain. Soil, leached solutions, and plant material residues were analyzed at the end of each experiment. Lime application alone or associated with plant material reduced soil acidity only in the surface 0-8 cm layer. The presence of crop material had a relatively small effect on mobilization of Ca and Mg to the lower soil layers. The recovery of organic acids in the soil and leached solution was low (≤7.2 %) and the data suggest that they were rapidly metabolized or adsorbed to the soil colloidal fraction, showing little effect on cation mobilization. In the third experiment, two additional leachings did not contribute to move the alkaline effect of lime application bellow the 0-8 cm layer. A substantial part of the ion mobilization in the soil and leached solution after application of crop residues was due to plants own inorganic ions content because of their high water solubility: 65 to 71% for the cations and 84% for the anions. This agrees with the data showing greater displacement of soil Al to the leaching solution when the inorganic salt solutions were applied. Application of plant material caused a slight reduction in soil exchangeable aluminum but the effect was more pronounced in the surface 0-8 cm layer. The aluminum concentration in the leached solution was relatively small even in the treatments with plant material, salts, or organic acids (<0.1 to 2.4 mmolc L-1); however, ionic speciation data showed a reduction in the percentage of exchangeable Al (and a corresponding increase in other Al species) only in the leaching solutions obtained immediately after treatment application, probably due to the fast degradation of the organic acids released by the plant material. It was concluded that the presence of plant residues had little effect on the mobilization in the soil profile of the products of reaction of surface-applied lime. Key-words: Lime, green manure, ion complexing, no-till.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Curva de titulação potenciométrica do solo.............................................. 11
Figura 2 - Vista frontal de uma seção da coluna de solo (A), vista superior (B) e frontal (C) do anteparo acoplado internamente as seções para evitar fluxos preferenciais de água pelas bordas................................................
12
Figura 3 - Vista frontal do suporte e sistema de irrigação ........................................ 12
Figura 4 - Correlação entre teores de cátions (Al, K, Na, Ca, Mg, Mn e N-NH4+) e
ânions (N-NO3-, Cl- e S-SO4
2-) nas soluções lixiviadas após aplicação dos tratamentos em diferentes épocas. Experimentos 1, 2 e 3.................
63
Figura 5 - Teores de cátions e ânions nas soluções lixiviadas imediatamente (0), 10, 30 e 45 dias após aplicação dos tratamentos com solução equivalente a um volume de poros. Experimentos 1, 2 e 3......................
64
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Composição química e física do solo ...................................................... 10
Tabela 2 - Adubação mineral das plantas cultivadas em casa de vegetação ............ 13
Tabela 3 - Composição química e alcalinidade dos materiais vegetais avaliados por diversos métodos .............................................................................
27
Tabela 4 - Componentes de acidez do solo após lixiviação com solução equivalente a um volume de poros, imediatamente (T0) e após dez dias (T10) da aplicação dos tratamentos. Experimento 1 ......................
32
Tabela 5 - Cátions trocáveis no solo após lixiviação com solução equivalente a um volume de poros, imediatamente (T0) e após dez dias (T10) da aplicação dos tratamentos. Experimento 1 ............................................
33
Tabela 6 - Componentes de acidez do solo após lixiviação com solução equivalente a um volume de poros, imediatamente (T0) e após dez dias (T10) da aplicação dos tratamentos. Experimento 2 ......................
34
Tabela 7 - Cátions trocáveis no solo após lixiviação com solução equivalente a um volume de poros, imediatamente (T0) e após dez dias (T10) da aplicação dos tratamentos. Experimento 2 .............................................
35
Tabela 8 - Componentes de acidez do solo após três lixiviações com soluções equivalentes a um volume de poros, aos 10, 30 e 45 dias após aplicação dos tratamentos. Experimento 3 ............................................
36
Tabela 9 - Cátions trocáveis no solo após três lixiviações com soluções equivalentes a um volume de poros, aos 10, 30 e 45 dias após aplicação dos tratamentos. Experimento 3..............................................
37
Tabela 10 - Comparação entre os teores de carbono, cátions, ânions e alcalinidade (excesso de bases e titulação das cinzas) do material vegetal (MV) inicial e após o término do experimento 1 .............................................
45
Tabela 11 - Comparação entre os teores de carbono, cátions, ânions e alcalinidade (excesso de bases e titulação das cinzas) do material vegetal (MV) inicial e após o término do experimento 2 .............................................
46
Tabela 12 - Comparação entre os teores de carbono, cátions, ânions e alcalinidade (excesso de bases e titulação das cinzas) dos materiais vegetais (MV) iniciais e após o término do experimento 3 ...........................................
47
Tabela 13 - Balanço de bases determinado pela curva de titulação potenciométrica do solo e calculado pela análise do material vegetal após a lixiviação. Experimento 1........................................................................................
50
Tabela 14 - Análise do solo após lixiviação com solução equivalente a um volume de poros, imediatamente após aplicação dos tratamentos, avaliados pelos extratores NH4AOc(1) 1 mol L-1, KCl 1 mol L-1 e CuCl2 0,5 mol L-1. Experimento 1 ......................................................
52
Tabela 15 - Análise química das soluções lixiviadas em diferentes períodos após aplicação dos tratamentos. Experimento 1 ...........................................
56
Tabela 16 - Análise química das soluções lixiviadas em diferentes períodos após aplicação dos tratamentos. Experimento 2 ...........................................
57
Tabela 17 - Análise química das soluções lixiviadas em diferentes períodos após aplicação dos tratamentos. Experimento 3 ...........................................
58
Tabela 18 – Especiação(1) das formas de alumínio, cálcio e magnésio das soluções lixiviadas em diferentes períodos após aplicação dos tratamentos. Experimento 1 ......................................................................................
69
Tabela 19 - Espécies predominantes de alumínio nas soluções lixiviadas em diferentes períodos após aplicação dos tratamentos. Experimentos 1 e 2 .......................................................................................................
70
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO......................................................................................................... 1
2 REVISÃO DE LITERARURA.................................................................................. 3
3 MATERIAL E MÉTODOS....................................................................................... 10
3.1 Caracterização dos Solos......................................................................................... 10
3.1.1 Curva de titulação potenciométrica do solo........................................................ 11
3.2 Montagem das Colunas e Suporte........................................................................... 11
3.3 Preparo das Colunas................................................................................................ 13
3.4 Materiais Vegetais................................................................................................... 13
3.4.1 Análises químicas................................................................................................. 14
3.5 Experimento 1......................................................................................................... 16
3.5.1 Tratamentos.......................................................................................................... 16
3.5.2 Lixiviação............................................................................................................. 18
3.5.3 Coleta e análises das soluções lixiviadas, resíduo vegetal e amostras de solos... 19
3.5.4 Fracionamento do alumínio no solo e solução lixiviada...................................... 20
3.6 Experimento 2......................................................................................................... 21
3.7 Experimento 3......................................................................................................... 22
3.8 Análise Estatística................................................................................................... 25
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO............................................................................... 26
4.1 Efeitos sobre Atributos do Solo.............................................................................. 30
4.1.1 Acidez trocável e potencial.................................................................................. 38
4.1.2 Cátions trocáveis.................................................................................................. 40
4.2 Resultados das Análises do Material Vegetal após as Lixiviações......................... 44
4.3 Balanço de Bases no Solo....................................................................................... 49
4.4 Fracionamento das Formas de Alumínio no Solo................................................... 51
4.5 Soluções Lixiviadas................................................................................................ 53
4.5.1 Teores de cátions.................................................................................................. 55
4.5.2 Teores de ânions inorgânicos............................................................................... 61
4.5.3 Teor de ácidos orgânicos...................................................................................... 65
4.5.4 Especiação das formas de alumínio..................................................................... 68
5 CONCLUSÕES.......................................................................................................... 73
REFERÊNCIAS............................................................................................................ 74
1
1 INTRODUÇÃO
A acidez do solo é um dos fatores que mais limita a produtividade das culturas em
várias partes do mundo. Na região tropical da América do Sul, os solos ácidos ocupam 85%
da área total e, aproximadamente, 850 milhões de hectares são subutilizados para a produção
agrícola (COCHRANE, 1991). O território brasileiro é composto por cerca de 70% de solos
ácidos e, em 40% destes a produtividade das culturas é reduzida à metade (QUAGGIO, 2000).
Esta acidez, indicada pelos baixos valores de pH, é representada principalmente
pelos altos teores de hidrogênio (H+) e alumínio (Al3+), aliada à carência de bases trocáveis
como o cálcio (Ca2+) e o magnésio (Mg2+). A aplicação de calcário além de reduzir os teores
de H+ + Al3+, pode adicionar ao solo Ca2+ e Mg2+ em quantidades suficientes à nutrição das
plantas.
No Brasil, o cultivo de grãos em sistema plantio direto (SPD) está sendo largamente
adotado, por ser um sistema com menor impacto sobre o solo, reduzindo a erosão e
possibilitando a obtenção de elevadas produtividades com viabilidade técnica e econômica.
Este sistema, caracterizado pelo não revolvimento do solo, cobertura permanente com
vegetação viva ou morta e rotação de culturas, foi introduzido inicialmente na região sul do
Brasil, no início da década de 70 (MUZILLI, 1981). Desde então tem se expandido
rapidamente, já alcançando 22 milhões de hectares no Brasil (FEBRAPDP, 2004).
Para correção da acidez do solo no SPD, o calcário é distribuído na superfície do
solo, sem incorporação. Se houver acidez, o calcário se dissolve produzindo Ca2+ e Mg2+
trocáveis que se movimentam no solo se houver ânions livres; caso contrário, o calcário
2
permanece na superfície. Assim, a aplicação superficial do calcário tem sido o gargalo deste
sistema de produção em várias partes do mundo. Existem muitas pesquisas sobre o assunto,
entretanto, os resultados muitas vezes são contraditórios, ora a aplicação superficial de
calcário é eficiente na correção da acidez tanto de superfície como de subsuperfície, já em
outras ocasiões os efeitos são limitados aos primeiros 0-5 cm de profundidade. Observa-se
assim, que os mecanismos envolvidos no processo de correção da acidez com aplicação
superficial de calcário não estão completamente entendidos.
Recentemente, tem sido bastante apregoado que um dos principais mecanismos
responsáveis pela eficiência da correção da acidez do solo com a aplicação superficial de
calcário em SPD é a liberação de compostos orgânicos hidrossolúveis de baixa massa molar
(geralmente sais de ácidos orgânicos), pelos materiais vegetais presentes na superfície do
solo, antes do início da decomposição microbiana (MIYAZAWA et al., 1996; ZIGLIO et al.,
1999; FRANCHINI et al., 1999a,b). A presença de certos materiais vegetais é capaz de
potencializar o efeito da calagem mobilizando a chamada frente alcalina. Estes compostos
orgânicos apresentam capacidade de complexar e mobilizar cálcio e magnésio, elevar o pH e
neutralizar o alumínio em profundidade. Porém, algumas tentativas de reprodução destes
trabalhos não tiveram sucesso (AMARAL, 2002; ARAÚJO, 2003).
Neste trabalho são examinados alguns dos possíveis fatores envolvidos na
movimentação de íons quando a calagem é aplicada na superfície em SPD: conteúdo de bases
nos materiais vegetais e ácidos orgânicos.
3
2 REVISÃO DE LITERATURA
A eficiência da correção da acidez em SPD pela aplicação superficial de calcário é
controvertida, faltando informações a respeito das reações e critérios de recomendação com
base em análise química de solo (CAIRES et al., 2000). Resultados de pesquisas realizadas na
região sul do Brasil revelam pouca movimentação do calcário no perfil do solo. Pöttker e Ben
(1998) trabalhando com Latossolos, de teor de argila de 380 e 580 g kg-1 de solo, após três
anos da aplicação do calcário observaram efeito significativo somente na camada de 0-5 cm.
Respostas semelhantes foram obtidas por Amaral e Anghinoni (2001), num Argissolo
Vermelho textura franco-argilosa: após um ano da aplicação a correção da acidez não
ultrapassou cinco centímetros de profundidade. Entretanto, outros trabalhos indicam
expressivo efeito da movimentação do calcário e conseqüentemente correção da acidez do
solo em profundidade. Caires et al. (1998, 2000) e Tissi et al. (2004) observaram correção da
acidez até 60 cm de profundidade em Latossolos de textura média e muito argilosa. Outro
exemplo da eficiência da aplicação superficial de calcário é relatado por Oliveira e Pavan
(1996), que não obtiveram diferenças significativas na produção de grãos de soja entre a
aplicação em superfície e a incorporada, num Latossolo Vermelho-Escuro, em Ponta Grossa,
PR, com 620 g kg-1 de argila e dose aplicada de 5,5 Mg ha-1.
Segundo Rheinheimer et al. (2000), a movimentação dos produtos da dissolução do
calcário depende dos fatores tempo e doses de calcário, e enquanto existirem cátions ácidos
(H, Al3+, Fe2+ e Mn2+), a reação de neutralização da acidez ficará limitada à camada
superficial, retardando o efeito em subsuperfície. Os íons OH- e HCO3- provenientes da
dissociação do calcário, são rapidamente consumidos pelos cátions ácidos e somente migram
4
para porções inferiores em pH > 5,0. Em sistema de cultivo convencional com a incorporação
do calcário aplicado Quaggio et al. (1985) observaram movimentação significativa de Ca e
Mg além da camada incorporada num Cambissolo álico, após 24 meses da calagem. O efeito
foi diretamente proporcional à dose aplicada e mais intenso para dose de 12 t ha-1.
A adubação nitrogenada, devido à produção de prótons durante a nitrificação do
amônio, e a decomposição de materiais vegetais na superfície do solo aceleram a acidificação
na camada superficial, formando um gradiente de pH a partir da superfície, processo chamado
frente de acidificação (BLEVINS at al., 1983; HELYAR, 1991; PAUL et al., 2001). Para que
a neutralização da acidez ocorra na subsuperfície, os produtos da dissociação do calcário
devem ser arrastados para as camadas inferiores. Assim, devido à maior acidificação formada
na camada superficial e à baixa mobilidade do calcário, a neutralização da acidez de
subsuperfície demanda bastante tempo e depende dose aplicada.
Meda et al. (2002) afirmaram que para estender os efeitos da calagem em
profundidade ou provocar a movimentação de cátions, basicamente, três práticas podem ser
utilizadas: a incorporação motomecanizada, a mobilização químico-inorgânica (uso do gesso
agrícola) e a mobilização químico-orgânica. O uso de materiais vegetais associados à calagem
é capaz de potencializar o feito da calagem mobilizando a chamada frente alcalina. Autores de
experimentos feitos em colunas de solos montadas em laboratório atribuem a percolação de
Ca2+ e Mg2+ para a subsuperfície, à liberação de compostos orgânicos hidrossolúveis de baixa
massa molar, pelos materiais vegetais presentes na superfície do solo, antes do início da
decomposição microbiana (MIYAZAWA et al., 1996; ZIGLIO et al., 1999; FRANCHINI et
al., 1999a,b). Estes compostos orgânicos apresentam capacidade de complexar e mobilizar
cálcio e magnésio, elevar o pH e neutralizar o alumínio em profundidade.
5
Os resultados desses experimentos feitos em laboratório têm sido freqüentemente
citados nas literaturas como um dos principais mecanismos, talvez o principal responsável
pelo aprofundamento do efeito da calagem aplicada em superfície (LOPES et al., 2004;
BERNARDI et al., 2003; CAIRES, 2000; OLIVEIRA e PAVAN, 1996; OLIVEIRA et al.,
2002; PAVAN, 1994; PAVAN e OLIVEIRA, 2000). Franchini et al. (1999a,b, 2001a,b)
avaliaram alterações na química de solos ácidos e mobilização dos produtos da dissolução do
calcário no solo mediante a aplicação de materiais vegetais e soluções puras de ácidos
orgânicos. Em curto período houve mobilização Ca2+ e Mg2+, elevação do pH e neutralização
do alumínio, atingindo 20 cm de profundidade em poucos dias. Entretanto, vale destacar que
naqueles experimentos foram utilizadas amostras do horizonte Bw de Latossolos, geralmente
com baixo teor de argila e matéria orgânica, e doses de até 80 t ha-1 de matéria seca.
O efeito da aplicação superficial de calcário na correção da acidez no perfil do solo,
contatado por Oliveira e Pavan (1996), em sistema plantio direto, foi atribuída à
movimentação do calcário por ligantes orgânicos proveniente dos materiais vegetais
acumulados na superfície do solo. Da mesma forma, Pavan (1994) avaliando a movimentação
de calcário no solo por meio de técnicas de manejo e cobertura vegetal em pomares de
macieira, obteve redução de Al3+ e aumentos de pH e Ca2+ até 40 cm de profundidade. Tal
efeito foi atribuída à complexação dos metais com ânions orgânicos e à movimentação física
do calcário através de canais formados por raízes mortas.
Segundo Miyazawa et al. (2000) a capacidade de neutralização da acidez do solo por
materiais vegetais está associada aos seus teores de cátions e carbono orgânico solúvel, que
normalmente são maiores em materiais vegetais de cobertura, tais como aveia preta, nabo
forrageiro, tremoços, leucena, mucunas, crotalárias e outros. A menor capacidade de
neutralização da acidez do solo pelos materiais vegetais de culturas comerciais como soja,
6
trigo e milho está relacionada à redução dos teores de cátions e carbono solúvel com o avanço
da idade fisiológica da planta.
A razão para o aumento do pH e correção da acidez do solo após aplicação de
materiais vegetais, tem sido bastante discutida nos últimos anos. Alguns autores atribuem tal
efeito à adsorção de H+ e Al3+ na superfície do material (HOYT e TURNER, 1975), à troca de
ânions entre o OH- terminal de óxidos de Fe e Al e os ânions orgânicos (HUE e AMIEN,
1989; Hue, 1992) e a complexação de Al3+ e outros metais por ácidos orgânicos (HUE et al.,
1986; MIYAZAWA et al., 1993; FRANCHINI et al., 1999a). Vale destacar que o trabalho
pioneiro de Hue et al. (1986) demonstrando que os ácidos orgânicos são capazes de reduzir a
toxidez de Al3+ na solução. Outros autores atribuem o efeito ao conteúdo de cátions (Ca2+,
Mg2+, K+ e Na+) adicionados pelos materiais vegetais (BESSHO e BELL, 1992). Esses
últimos autores estudando um Argissolo da Austrália (260 g kg-1 de argila e saturação por
alumínio de 63,5%), tomando como base o crescimento de 90% do sistema radicular de
plantas de feijão em relação aplicação de calcário, estimaram a necessidade da aplicação de
doses de 14 e 42 t ha-1 de matéria seca, de folha de uma planta leguminosa e palha de cevada,
respectivamente.
Na década de 90, os trabalhos de Barekzai e Mengel (1993), Yan et al. (1996) e
Pocknee e Sumner (1997) demonstraram que o aumento do pH após adição de materiais
vegetais no solo é devido à descarboxilação ou protonação de ânions orgânicos, que requer
um próton por grupo carboxílico descarboxilado, qualquer que seja o processo. Segundo
Barekzai e Mengel (1993) a decomposição microbiana dos ânions orgânicos que resulta em
consumo de prótons pode ser descrita pela equação abaixo:
R-CO-COO- + H+ → R-CHO + CO2
7
Yan et al. (1996) calcularam que durante a decomposição microbiana, em média,
para cada um mmol de CO2 produzido há o consumo de um mmol de prótons. Neste mesmo
trabalho os autores verificaram efeito significativo da nitrificação na redução do pH, seja pela
aplicação de fertilizante (NH4)2SO4 ou mesmo por meio da nitrificação de uma fonte orgânica
durante a decomposição microbiana. Estes resultados corroboram os de Helyar (1976).
Algumas tentativas de reprodução dos resultados obtidos, principalmente por
Franchini et al. (1999a,b, 2001b) não foram bem sucedidas. Araújo (2003), estudando a
aplicação de extratos de milho e braquiária em colunas deformadas do horizonte Bw de um
Latossolo Vermelho Distroférrico típico textura muito argilosa (770 g kg-1 de argila) do Brasil
Central, não encontrou efeito relevante sobre a movimentação de calcário aplicado em
superfície. O autor relata que a ação dos materiais vegetais sobre a química de solos parece
estar mais diretamente ligado ao conteúdo de cátions (Ca2+, Mg2+ e K+) das espécies vegetais,
do que aos ácidos orgânicos provavelmente por elas liberados. Comparando-se os aumentos
de pH e teores de Ca2+ e K+ do solo, após a aplicação de materiais vegetais, no estudo de
Meda et al. (2002), observa-se que estes são proporcionais ao conteúdo de nutrientes
adicionados ao solo pelos tratamentos.
Amaral (2002) trabalhando com um Cambissolo Húmico Alumínico Léptico (430 g
kg-1 de argila), do município de Lages, SC, em colunas de solo coletadas sem deformação de
área há cinco anos com manejo em SPD, não observou efeito relevante dos materiais vegetais
na ação do corretivo em profundidade. Este restringiu-se à camada superficial (0-2,5 cm) do
solo em 60 dias. A dose de materiais vegetais (nabo forrageiro e aveia preta) correspondeu a
10 t ha-1 de matéria seca. Neste mesmo estudo, a aplicação do tratamento calcário + ácido
cítrico (citrato de potássio) promoveu aumento da ordem de dez vezes nos teores de Al3+ e K+
na solução percolada, porém, após 60 dias, os efeitos nos atributos químicos da fase sólida
(pH, Ca2+, Mg2+) foram semelhantes aos demais (calcário ou calcário + materiais vegetais),
8
mesmo com a alta dose de ácido cítrico e potássio aplicada. Tal resultado pode ser melhor
explicado pela ação de descarboxilação do ácido cítrico, com correspondente consumo do H+,
e devido à grande quantidade de potássio (560 kg ha-1), que deslocou o Al3+ dos sítios de troca
por ação de massas.
As reações dos ácidos orgânicos de baixa massa molar, provenientes dos materiais
vegetais, é bastante complexa, pois envolve vários fatores que interagem simultaneamente e
em curto espaço de tempo. Conforme Jones (1998), ácidos orgânicos de baixa massa
molecular como citrato e malato, quando adicionados ao solo em concentrações de rizosfera
(10 – 100 µmol kg-1 de solo), são rapidamente degradados e apresentam meia vida de duas a
três horas. O estudo de Ström et al. (2001) também evidenciou a rápida degradação dos ácidos
orgânicos no solo. A adição de doses de malato variando entre 0 a 1 mmol kg-1 de solo,
resultou em meia vida de aproximadamente três horas. Os autores relataram que a taxa de
degradação dos ácidos orgânicos é semelhante em solos alcalinos ou ácidos.
Outro fator limitante é a determinação desses ácidos orgânicos de baixo peso
molecular na solução do solo, especialmente em solos argilosos e com alto teor de matéria
orgânica. Amaral (2002), não encontrou ácidos orgânicos tanto nas soluções lixiviadas,
coletadas entre 15 e 60 dias após aplicação dos tratamentos, como na solução do solo coletada
ao final do experimento (60 dias de duração), ainda que aplicados 940 kg ha-1 de ácido cítrico
na forma de citrato de potássio.
Por ser uma técnica laboriosa e nem sempre se consegue a quantificação dos
referidos ácidos orgânicos em solução do solo. Em alguns trabalhos tem sido feita a
estimativa das espécies orgânicas associadas a cátions utilizando-se para tal o teor de carbono
orgânico dissolvido (SALET et al., 1999; ZAMBROSI, 2004). Em estudos envolvendo ácidos
9
orgânicos este procedimento pode não ser conveniente, pois estes constituem apenas
aproximadamente 2% do carbono orgânico dissolvido total (JONES, 1998).
Portanto, faltam informações sobre a liberação e dinâmica dos ácidos orgânicos no
solo, associada à correção de acidez abaixo da camada de aplicação do calcário, pois a rápida
degradação microbiana desses ácidos pode tornar o processo pouco relevante. Os objetivos
deste trabalho foram:
• Quantificar a contribuição dos materiais vegetais de plantas de cobertura, com ênfase
nos seus teores de ácidos orgânicos de baixa massa molar e nutrientes solúveis, sobre a
mobilização no perfil do solo, dos produtos da dissolução do calcário aplicado na
superfície;
• Usando a técnica da especiação iônica, avaliar os efeitos da aplicação de calcário e
materiais vegetais em superfície sobre as espécies químicas de alumínio nas soluções
lixiviadas em diferentes épocas após a aplicação dos tratamentos.
10
3 MATERIAL E MÉTODOS
Foram conduzidos três experimentos no ano de 2004 em laboratório sob condições
controladas, em colunas de PVC com amostras deformadas.
Foram usadas amostras da camada de 0-20 cm de profundidade de um Latossolo
Vermelho, textura muito argilosa (unidade Laranja Azeda), de uma área há 30 anos com
vegetação de eucalipto do Centro de Citricultura (Cordeirópolis, SP).
Após a remoção dos materiais orgânicos da superfície, as amostras de solo foram
secas ao ar e passadas em peneira (malha de 2 mm).
3.1 Caracterização dos Solos
Foram analisados: pH (CaCl2); matéria orgânica por oxidação com dicromato de
sódio, H++Al3+, por solução tampão SMP; Al3+, por extração com KCl 1 mol L-1 e titulação
com NaOH 0,025 mol L-1, conforme Raij et al. (2001). Os teores trocáveis de Ca, Mg e K
foram extraídos com solução de acetato de amônio 1 mol L-1 a pH 7; o Ca e Mg foram
determinados por espectrofotometria de absorção atômica e o K por fotometria de chama
(CAMARGO et al., 1986). Os resultados das análises estão apresentados na Tabela 1.
Tabela 1 - Composição química e física do solo.
MO pH(1) K+ Ca2+ Mg2+ Al3+ H+Al Argila Silte Areia g kg-1 - ________________ mmolc dm-3 _______________ _________ g kg-1 _______
38 4,1 0,7 5 3 15 80 640 190 170 (1) pH (CaCl2) - 1:2,5 (solo:solução)
11
3.1.1 Curva de titulação potenciométrica do solo
Amostras com 2,00 gramas de solo foram colocadas em 12 tubos de polietileno em
duplicata. A seguir foram adicionadas alíquotas de 0; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 10,0 e 20,0 mL de
solução de NaOH 0,01 mol L-1 e 1 mL de KCl 1 mol L-1 e completado o volume para 25 mL
com água deionizada. Os tubos foram agitados por 16 horas e após 30 minutos procedeu-se à
determinação do pH no sobrenadante. A curva tampão do solo foi obtida plotando-se no eixo
X a quantidade de bases e no eixo Y o pH do solo. Esta metodologia foi adaptada de Pierre
(1927), James e Riha (1986) e Conyers et al. (2000). O gráfico da curva de titulação
potenciométrica do solo é apresentado na Figura 1.
3.2 Montagem das Colunas e Suporte
Tubos de PVC com diâmetro de 10 cm foram divididos em seções de 10 cm de
comprimento, no interior das quais aplicou-se parafina derretida para aumentar a rugosidade e
evitar o fluxo preferencial de água pelas bordas. Além disso, na parte inferior de cada seção
foi colocado internamente um anteparo de PVC de 1,0 cm de altura por 0,5 cm de largura em
forma de anel, também visando reduzir possíveis fluxos preferências de água (Figura 2). Três
seções foram unidas com fita isolante especial à prova de água, para formar uma coluna com
NaOH (mmolc kg-1)
0 20 40 60 80 100
pH d
o so
lo
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
pH = 4,20 + 0,0305.NaOH R2 = 0,99
Figura 1 - Curva de titulação potenciométrica do solo.
12
30 cm. Na parte inferior da última seção foi acoplada uma capa de PVC com um furo no
centro e mangueira para escoamento da água lixiviada.
Os suportes para as colunas foram feitos com alumínio e continham hastes para
acoplamento dos sistemas de irrigação sobre as colunas (Figura 3).
Figura 2 - Vista frontal de uma seção da coluna de solo (A), vista superior (B) e frontal (C) do anteparo acoplado internamente as seções para evitar fluxos preferenciais de água pelas bordas.
9,9 cm
0,5 cm
( B )
( C ) 10 cm
( A ) 10 cm
1 cm
9,9 cm
Figura 3 - Vista frontal do suporte e sistema de irrigação.
13
3.3 Preparo das Colunas
Antes do preenchimento das colunas na parte inferior foi colocada uma manta
acrílica para evitar perdas de solo. O solo foi umedecido com água deionizada à taxa de 200
mL kg-1, correspondente a 66% da capacidade de retenção de água. Porções equivalentes a 3
cm3 da coluna, foram sucessivamente colocadas e levemente compactadas para uma
densidade de 0,96 g cm-3. As colunas foram preenchidas com solo até 2 cm da borda superior,
ou seja, uma camada de solo igual a 28 cm. Após o enchimento, colocou-se um papel filtro
cobrindo a superfície do solo da coluna e sacos plásticos vestindo-a para evitar a evaporação
excessiva. Por um período mínimo de 10 dias, as colunas ficaram encubadas para o
restabelecimento da comunidade microbiana do solo.
3.4 Materiais Vegetais
Plantas de aveia preta (Avena strigosa), calopogônio (Calopogonium mucunoides),
crotalária (Crotalária juncea e C. breviflora), leucena (Leucaena leucocephala), nabo
forrageiro (Raphanus sativus) e milheto (Pennisetum glaucum) foram produzidas em vaso em
casa de vegetação.
As plantas foram cultivadas em vasos com 7 kg de solo, que receberam calagem para
elevar a saturação por bases a 70% e adubação mineral, conforme tabela abaixo:
Tabela 2 - Adubação mineral das plantas cultivadas em casa de vegetação.
Época Nutriente Forma Dose do nutriente (mg kg-1) Observação semeadura P Superfosfato triplo 250 sólida
K(1) Sulfato de potássio 250 S Sulfato de potássio 101,8(2)
semeadura B Na2B2O7.10H2O 0,4 solução Cu CuSO4.5H2O 1,0 Mn MnSO4.H2O 3,0 Zn ZnSO4.7H2O 3,0
cobertura N(3) NH4NO3 300 solução (1)Dividido em duas aplicações, metade na adubação básica e metade em cobertura; (2)Somados o S das outras fontes adicionadas; (3)Dividido em quatro aplicações conforme desenvolvimento das plantas.
14
As plantas foram cultivas até pleno florescimento, à exceção das plantas de Leucena
que foram colhidas após quatro meses de cultivo. Todo material vegetal da parte aérea foi
seco em estufa a 65 ºC durante 48 horas e armazenado em ambiente seco e protegido.
3.4.1 Análises químicas
Amostras dos materiais vegetais da parte aérea das plantas, após secos, foram moídos
e analisados para caracterização da composição química, cujos resultados são apresentados na
Tabela 3. O carbono orgânico foi determinado por oxidação com dicromato, conforme Nelson
e Sommers (1996); N, P, K, Ca, Mg, Na e S, segundo Bataglia et al. (1983) e Cl conforme
Abreu et al. (2001).
A alcalinidade das espécies vegetais foi avaliada por diversos métodos:
a) Excesso de bases (PIERRE et al., 1970)
O somatório de cátions inorgânicos menos o somatório de ânions inorgânicos
expressando a capacidade de alcalinização do material vegetal. Excesso de bases (EB) = Σ
(Ca++ + Mg++ + K+ + Na+) - Σ (Cl- + SO4-- + H2PO4
-).
b) Calcinação (SLATTERY et al., 1991)
A alcalinidade vegetal foi mensurada indiretamente pela titulação do excesso de
acidez, adicionada após calcinação do material por titulação com uma base.
Amostras de 0,5 g de material vegetal moído foram colocadas em cadinho de
porcelana de 50 mL ou becker pyrex, em triplicata. Foram levados a mufla e aquecidos
lentamente até 200 ºC por 1 hora, e a 500 ºC por 4 horas. As cinzas do material incinerado
foram dissolvidas em 20 mL de solução de HCl 0,1 mol L-1 e aquecidas por 20-30 minutos em
chapa elétrica. O excesso de ácido foi titulado com solução de NaOH 0,1 mol L-1. Para cada
15
conjunto de amostras, foi titula uma prova em branco contendo 20 mL de HCl 0,1 mol L-1, em
triplicata.
Alcalinidade vegetal (mmolc kg-1) = MS
VOHi 1000 x C x )V ( OHOHf−
No qual:
VOHi = volume de NaOH, em mL, gasto para neutralizar 20 mL da solução de HCl 0,1 mol L-1;
VOHf = volume de NaOH, em mL, gasto para neutralizar o excesso de 20 mL de HCl 0,1 mol
L-1 dissolvido nas cinzas das amostras;
COH = concentração da solução padronizada de NaOH 0,1 mol L-1;
MS = massa de matéria seca (g).
c) Calcinação alcalina (FREAR, 1930 e JUNGK, 1968)
O procedimento analítico é o mesmo da metodologia anterior, porém, antes da
calcinação foi adicionada ao material vegetal uma alíquota de solução de NaOH 0,1 mol L-1
(JUNGK, 1968) ou Mg(NO3)2 0,1 mol L-1 (FREAR, 1930), visando evitar perdas de S e Cl
que são voláteis em altas temperaturas. As amostras foram aquecidas em chapa elétrica
regulada de modo que a mistura fervesse com a mais baixa temperatura possível; após a
evaporação do líquido o material foi levado a mufla para calcinação. Os cálculos foram
semelhantes aos descritos para o método anterior.
d) Extrato aquoso (MIYAZAWA et al., 1993)
Amostras de 1,0 g de material vegetal moído foram colocadas em tubos de centrífuga
de 50 mL, em triplicata. A seguir foram adicionadas alíquotas de 10 mL das seguintes
soluções de NaOH e HCl (0,001; 0,005; 0,010; 0,020; 0,040; 0,060; 0,080; 0,100 e 0,120 mol
L-1). Os tubos foram agitados a 1200 rpm três vezes ao dia durante 15 minutos por dois dias.
16
Em seguida foi determinado o pH da suspensão com eletrodo de vidro. A alcalinidade do
material vegetal foi obtida no gráfico de pH vs [H+] e [OH-], sendo a alcalinidade a
quantidade necessária de H+ para reduzir o pH da solução a 3,5, onde a maioria dos grupos
funcionais (carboxílicos, fenólicos, aminas etc.) dos compostos orgânicos são protonados.
3.5 Experimento 1
Colunas compostas por 3 seções de 10 cm de comprimento com e 10 cm de diâmetro
foram preenchidas com solo até 2 cm da borda superior, conforme descrito no item 3.3. Cada
coluna continha uma massa equivalente 2110 g de solo.
O solo permaneceu incubado por 67 dias antes da aplicação dos tratamentos.
3.5.1 Tratamentos
O delineamento experimental usado foi o inteiramente casualizado, com três
repetições.
O experimento 1 foi composto por cinco tratamentos e dois tempos de lixiviação
(zero e 10 dias após aplicação dos tratamentos), totalizando 30 colunas.
T1 - Testemunha;
T2 - Calcário (incorporado na camada de 0-3 cm)
T3 - Nabo forrageiro (20 t ha-1 de matéria seca);
T4 - Solução de ácidos orgânicos parcialmente neutralizados com Ca e K, aproximadamente
equivalentes à composição de ácidos orgânicos presentes no tratamento T3;
T5 - Solução de sais neutros em quantidades aproximadamente equivalentes aos presentes no
tratamento T3.
17
A dose de calcário (6,1 t ha-1) visou à saturação por bases de 80% e foi calculada
baseada na área da coluna considerando a profundidade de 0-20 cm. Foi usada uma mistura de
CaCO3 + MgCO3 na proporção de 3:1.
A dose de material vegetal de nabo forrageiro foi calculada baseada na área da
coluna (15,7 g por coluna). O material vegetal foi moído a 1 mm e agitado com um bastão de
vidro em 150 mL de água destilada.
A solução de ácidos orgânicos foi calculada baseada na dose de material vegetal e
nos teores de ácidos orgânicos presentes na parte aérea da planta de nabo forrageiro, segundo
Amaral (2002). Foram aplicados por coluna, 550 mg de ácido cítrico e 550 mg de ácido
málico, equivalentes à quantidade de ácidos orgânicos fornecidos pelo tratamento com nabo
forrageiro. Estes ácidos foram parcialmente neutralizados com hidróxido de cálcio (40%) e de
potássio (60%) para o pH de 5,5 que representava o pH da suspensão de material vegetal sem
adição de ácido ou base. Os cátions escolhidos para a neutralização dos ácidos orgânicos (Ca
e K) são os prevalentes na parte aérea do nabo forrageiro.
O tratamento contendo os sais neutros aproximadamente equivalentes às quantidades
de Ca, Mg e K presentes no nabo forrageiro (Tabela 3) foram preparados com sais de sulfato e
cloreto, os ânions inorgânicos predominantes no material vegetal.
Embora as quantidades de sulfato e cloreto adicionadas tenham sido um pouco
superiores às contidas no nabo forrageiro, foi respeitada a proporção entre esses ânions.
A solução foi composta pelos seguintes sais: 8,7060 g L-1 de cloreto de cálcio;
3,8887 g L-1 de cloreto de potássio; 5,8147 g L-1 de sulfato de magnésio e 1,9480 g L-1 de
sulfato de potássio. A solução final tinha pH 5,39.
18
Os tratamentos T3, T4 e T5 foram aplicados por meio de 150 mL de eluente,
quantidade suficiente para o solo atingir a capacidade máxima de retenção de água (307 mL
kg-1), sem provocar lixiviação. Os tratamentos testemunha e calcário receberam apenas 150
mL de água destilada como eluente. Os tratamentos com calcário foram aplicados quatro dias
antes do início da primeira lixiviação, misturados ao solo dos três cm superficiais de cada
coluna.
3.5.2 Lixiviação
Metade das colunas foi lixiviada imediatamente após a aplicação dos tratamentos
(T0) e a outra metade ficou encubada com os tratamentos por dez dias (T10) a fim de permitir
um maior tempo de reação dos tratamentos com o solo antes da lixiviação. Os tempos de
lixiviações foram estabelecidos levando em conta o provável tempo de permanência de ácidos
orgânicos no solo. Amaral (2002), não detectou ácidos orgânicos nas soluções lixiviadas
coletadas 15 dias após aplicação dos tratamentos.
As colunas receberam 648 mL de água deionizada, equivalente a um volume de
poros (307 mL kg-1 de solo) que correspondeu a uma precipitação de 84,4 mm. Cada coluna
tinha três gotejadores distribuídos eqüidistantes. Durante o gotejamento estes foram
alternados em duas posições sobre a coluna a fim de evitar a formação de bulbo de
molhamento e fluxo preferencial no centro da coluna, além de obter uma frente de
molhamento uniforme. Antes da lixiviação, foram colocados papéis filtro sobre a superfície
do solo a fim evitar o impacto direto das gotas de água e melhorar a distribuição de água
sobre a coluna.
A velocidade de gotejamento foi de aproximadamente 0,75 mL min-1 por gotejador
(2,25 mL min-1 por coluna) e o tempo para a lixiviação foi de cerca de 4,8 horas.
19
3.5.3 Coleta e análises das soluções lixiviadas, resíduo vegetal e amostras de solos
O lixiviado foi coletado em frascos de vidro colocados sob as colunas e
imediatamente após a coleta, as soluções lixiviadas foram filtradas e medidos o pH e a
condutividade elétrica. Alíquotas de 200 mL de cada repetição foram armazenadas em frascos
plásticos e mantidas congeladas para realização posterior de análises químicas.
Depois de cessada a lixiviação, nas colunas com material vegetal sobre a superfície,
foi feita uma coleta do resíduo vegetal restante, tomando cuidado para não coletar terra
misturada ao mesmo. As amostras foram secas em estufa a 65 ºC durante 48 horas, novamente
moídas a 1 mm e analisadas para a determinação da alcalinidade e dos teores totais de
nutrientes remanescentes.
As colunas foram desmontas e seccionadas em camadas de 0-8, 8-18, 18-28 cm.
Amostras de 300 g de solo foram secas em estufa sob ventilação forçada a 45 ºC.
Nas soluções lixiviadas foram realizadas análises de pH e condutividade elétrica
(CE), NH4+ e NO3
- por destilação a vapor após adição de MgO e liga de Devarda
(CANTARELLA e TRIVELIN, 2001), Ca, Mg, P, S, Al, B, Cu, Fe, Mn e Zn por
espectrometria de emissão atômica em plasma, K e Na por fotometria de chama, e Cl por
eletrodo seletivo, conforme Abreu et al. (2001).
As análises de ácidos orgânicos no lixiviado foram realizadas no Departamento de
Ciência do Solo da Universidade Federal de Lavras, seguindo os procedimentos descritos por
Marchi (2001). As amostras foram analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência
(CLAE), com detector de arranjo de diodos e coluna C18, fase reversa (Zorbax / SB). Durante
a análise, as soluções utilizadas na fase móvel foram: H2PO4Na 0,5 mol L-1 (pH = 3,2) e
20
H2PO4 0,25% v/v (pH = 2,0). Para evitar a interferência na quantificação dos ácidos
orgânicos, o nitrato foi previamente removido usando resina de troca aniônica Dowex 1.
No resíduo vegetal foram determinados carbono orgânico, por oxidação com
dicromato, conforme Nelson e Sommers (1996), N, P, K, Ca, Mg, Na e S, segundo Bataglia et
al. (1983), Cl conforme Abreu et al. (2001), alcalinidade por calcinação e excesso de bases,
conforme descrito anteriormente.
Na fase sólida do solo foram analisados pH (CaCl2), H++Al3+ por solução de tampão
SMP e Al3+ por titulação do extrato de KCl 1 mol L-1 com titulação NaOH 0,025 mol L-1,
conforme Raij et al. (2001) e Ca2+, Mg2+ e K+, por extração com solução de acetato de amônio
1 mol L-1 a pH 7. O Ca e Mg foram determinados em espectrofotometria de absorção atômica
e o K por fotometria de chama (CAMARGO et al., 1986).
3.5.4 Fracionamento do alumínio no solo e solução lixiviada
As formas de alumínio da solução lixiviada foram fracionadas pela metodologia
adaptada por Franchini et al. (1999b). Dois centímetros cúbicos de resina pré-condicionada
(CHELEX 100, convertida à forma de H, com HNO3 e ajustada a pH 4,5 com NaOH) foram
transferidos para seringa de cinco centímetros cúbicos. Alíquotas de 10 mL da solução do
lixiviado, e a seguir, 10 mL de água deionizada foram passados pela resina. Após a eluição
foram novamente determinados no lixiviado os teores de Al, Ca e Mg, por espectrometria de
emissão atômica em plasma (ICP-AES). Considerou-se que o Al, Ca e Mg que passaram pela
resina estavam na forma orgânica, e o retido, obtido por diferença entre as determinações
antes e após a eluição pela resina, como espécies monoméricas livres.
Com o auxílio do software GEOCHEM, foram feitas as especiações iônicas das
formas de alumínio das soluções lixiviadas. Considerando um sistema aberto, todos os valores
21
de concentração foram convertidos a – log da concentração, conforme Parker et al. (1995). A
força iônica e a atividade do Al foram estimadas teoricamente pelo próprio software.
Para fracionamento das formas de alumínio da fase sólida do solo foram feitas
extrações com solução de CuCl2 0,5 mol L-1, conforme metodologia proposta por Juo e
Kamprath (1979), com adaptações de Drabek et al. (2003). Amostras com 2,5 cm3 de terra
foram transferidas para frascos plásticos cilíndricos de 100 mL, os quais foram acrescentados
25 mL de solução de CuCl2 0,5 mol L-1 (pH 3,2), seguido de agitação a 220 rpm por 2 horas
em agitador com movimento circular horizontal. O extrato foi obtido por centrifugação a 6000
rpm durante 5 minutos e filtragem com papel filtro qualitativo de filtragem lenta. As
concentrações de Al, Ca e Mg foram determinadas por espectrometria de emissão atômica em
plasma (ICP-AES).
3.6 Experimento 2
Foram usadas colunas de solo semelhantes às do experimento 1.
O experimento foi composto por cinco tratamentos e dois tempos de lixiviação (zero
e 10 dias após aplicação dos tratamentos), com três repetições, totalizando 30 colunas.
T1 - Testemunha;
T2 - Calcário (incorporado na camada de 0-3 cm)
T3 - Calcário + Nabo forrageiro (20 t ha-1);
T4 - Calcário + solução de ácidos orgânicos parcialmente neutralizados com Ca e K,
aproximadamente equivalentes à composição de ácidos orgânicos presentes no
tratamento T3;
T5 - Calcário + solução de sais neutros em quantidades aproximadamente equivalentes aos
presentes no tratamento T3.
22
O solo permaneceu incubado por 10 dias antes da aplicação dos tratamentos.
O preparo da suspensão contendo nabo forrageiro e das soluções de ácidos orgânicos
e sais seguiu os mesmos procedimentos do experimento 1. O calcário (tratamentos T2 a T5),
para elevar a saturação por bases a 80%, foi misturado ao solo da camada de 3 cm superficial
quatro dias antes da aplicação das soluções ou suspensões (150 mL por coluna) referentes aos
tratamentos T3 a T5. Para os tratamentos T1 e T2 foram aplicados 150 mL de água deionizada
por coluna.
Os procedimentos para lixiviação e análises químicas foram semelhantes aos
descritos para o experimento 1.
3.7 Experimento 3
Foram usadas colunas de solo semelhantes às do experimento 1.
O delineamento experimental usado foi o inteiramente casualizado, com três
repetições.
O experimento foi composto por oito tratamentos, totalizando 24 colunas.
T1 - Testemunha;
T2 - Calcário (incorporado na camada de 0-3 cm)
T3 - Calcário + aveia preta (20 t ha-1);
T4 - Calcário + solução de ácidos orgânicos parcialmente neutralizados com Ca e K,
aproximadamente equivalentes à composição de ácidos orgânicos presentes no
tratamento T3;
T5 - Calcário + solução de sais neutros em quantidades aproximadamente equivalentes aos
presentes no tratamento T3;
23
T6 - Calcário + Nabo forrageiro (20 t ha-1);
T7 - Calcário + solução de ácidos orgânicos parcialmente neutralizados com Ca e K,
aproximadamente equivalentes à composição de ácidos orgânicos presentes no
tratamento T6;
T8 - Calcário + solução de sais neutros em quantidades aproximadamente equivalentes ao
presente no tratamento T6.
O solo permaneceu incubado por 23 dias antes da aplicação dos tratamentos.
Os tratamentos foram aplicados com 150 mL de eluente em todas as colunas. As
lixiviações, realizadas nas mesmas colunas, foram feitas aos 10, 30 e 45 dias após aplicação
dos tratamentos.
Para os tratamentos testemunha e com calcário, adotou-se as mesmas doses e
procedimentos dos ensaios 1 e 2.
A dose dos materiais vegetais de nabo forrageiro e aveia preta (15,7 g por coluna) foi
calculada baseada na área da coluna. O material vegetal foi moído a 1 mm e misturado em
150 mL de água destilada.
A solução de ácidos orgânicos para a aveia preta foi calculada de maneira semelhante
à descrita para o nabo forrageiro. Segundo Amaral (2002), predominam na aveia preta os
ácidos cítricos (25% do total de ácidos presentes) e aconítico (67% do total de ácidos
presentes). Devido à dificuldade de aquisição do ácido aconítico, todo seu conteúdo foi
fornecido como ácido cítrico, por ser o ácido orgânico de composição mais semelhante ao
mesmo. Assim foram aplicados 227 mg de ácido cítrico, equivalente à quantidade de ácidos
orgânicos fornecidos pelo tratamento com aveia preta. Estes ácidos foram parcialmente
neutralizados com hidróxido de cálcio (40%) e de potássio (60%) para o pH de 5,65 que
24
representava o pH da suspensão de material vegetal sem adição de ácido ou base. Os cátions
escolhidos para a neutralização dos ácidos orgânicos (Ca e K) são os prevalentes na parte
aérea da aveia preta.
O tratamento equivalente de sais neutros foi calculado com base nas doses de aveia
preta e nabo forrageiro e suas composições químicas (Tabela 3), fornecendo as mesmas
quantidades de Ca, Mg e K, usando para esse fim apenas sais com os ânions inorgânicos de
sulfato e cloreto. Todo o conteúdo de sódio do material vegetal foi fornecido como K, por
serem elementos com dinâmica semelhante no solo. A solução do tratamento T5 foi composta
pelos seguintes sais: 2,5433 g L-1 de cloreto de cálcio; 5,9000 g L-1 de cloreto de potássio;
3,3807 g L-1 de sulfato de magnésio e 1,2167 g L-1 de sulfato de potássio.
A solução de sais neutros referentes ao nabo forrageiro foi alterada porque utilizou-
se material vegetal produzido em um segundo cultivo no qual a concentração de K foi 37,4 g
kg-1.
Da mesma forma que para a solução de sais neutros da aveia preta, todo o conteúdo
de sódio do material vegetal foi fornecido como K. A solução do tratamento T8 foi composta
pelos seguintes sais: 8,7060 g L-1 de cloreto de cálcio; 5,8147 g L-1 de sulfato de magnésio e
9,2407 g L-1 de sulfato de potássio.
De forma semelhante aos experimentos anteriores, todas as colunas receberam 150
mL de eluente. Nos tratamentos com material vegetal de aveia preta, nabo forrageiro, ácidos
orgânicos e sais neutros, estes foram aplicados diluídos ou misturados a 150 mL de eluente.
Os tratamentos testemunha e de calcário receberam apenas 150 mL de água destilada como
eluente. O calcário foi aplicado quatro dias antes do início da primeira lixiviação, misturado
ao solo dos três centímetros superficiais de cada coluna.
25
As lixiações, coleta de lixiviados, materiais vegetais e amostras de solos, bem como
as análises e determinações, foram procedidas conforme descrito no experimento 1.
3.8 Análise Estatística
Os resultados obtidos foram submetidos à análise de variância (ANOVA), e as
diferenças estatísticas determinadas por meio do teste de Tukey ao nível de significância de
5% (PIMENTEL-GOMES e GARCIA, 2002).
26
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
As espécies vegetais variaram muito quanto à composição química e alcalinidade
(Tabela 3). Entre os cátions, o potássio foi o elemento que teve a maior concentração, com
destaque para aveia preta, milheto e nabo forrageiro, com teores (g kg-1) de 32,8, 28,1 e 27,8,
respectivamente. O material vegetal de nabo forrageiro usado no experimento 3, apresentou
37,4 g kg-1 de K; nota-se que esta concentração foi duas até três vezes maior do que a das
plantas de crotalária e leucena. O cálcio também teve ampla variação. As espécies que
apresentaram maiores teores foram: nabo forrageiro, leucena e calopogônio, com 22,7, 22,2 e
19,5 g kg-1, respectivamente. Para o magnésio os teores foram menores em relação ao K e Ca,
entretanto, as plantas de milheto e nabo forrageiro apresentaram teores (g kg-1) bastante
superiores às demais (5,5 e 5,9, respectivamente). Os ânions também variaram conforme a
espécie vegetal: o fósforo e o enxofre atingiram concentrações superiores na planta de nabo
forrageiro, em média, duas a quatro vezes maiores que nas outras espécies. Os teores de
cloreto nas plantas de nabo forrageiro e aveia preta foram, em média, duas a quatro vezes
superiores aos das demais (Tabela 3).
As concentrações de cátions e ânions são compatíveis com as comumente
encontradas por diversos autores no Brasil (AMARAL, 2002; DIAS et al., 2003;
FRANCHINI et al., 1999a, b, 2001a, 2003; MIYAZAWA et al., 2002). Nestes estudos as
faixas de teores (g kg-1), para as plantas de nabo forrageiro e aveia preta foram: N = 23,5 –
41,0 e 18,4 – 29,6; P = 3,2 – 7,0 e 2,1 – 4,6; K = 29,9 – 43,0 e 22,0 – 42,2; Ca = 19,2 – 22,8 e
2,0 – 7,8; Mg = 2,8 – 4,7 e 1,4 - 2,0, respectivamente. Os teores de Cl, Na e S não foram
reportados naqueles trabalhos.
moraesmf
Nota
Accepted definida por moraesmf
moraesmf
Nota
None definida por moraesmf
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kg-1
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kg-1
) 32
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27,8
28
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Ca
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g-1)
6,6
19,5
8,
5 11
,1
22,2
22
,7
5,0
Mg
(g k
g-1)
3,2
3,6
2,4
2,4
3,8
5,5
5,9
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(g k
g-1)
2,0
0,2
0,2
0,5
0,1
2,2
0,2
P
(g k
g-1)
3,0
3,2
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2,1
2,1
4,7
3,7
S (g
kg-1
) 2,
6 2,
8 2,
2 1,
3 5,
2 10
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2,8
Cl (
g kg
-1)
15,4
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9 3,
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7,2
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g-1)
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1,
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2,
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1,46
∑
Âni
ons (
mm
olc k
g-1)
0,69
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0,39
0,
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3).
moraesmf
Caixa de texto
27
28
Considerando o somatório dos cátions expresso em mmolc por quilograma de massa
de matéria seca, observa-se que a planta de nabo forrageiro apresentou valores superiores aos
das outras espécies (Tabela 3). Os teores de ânions seguiram a mesma tendência dos cátions.
O excesso de bases (EB) indica o conteúdo de ânions orgânicos acumulados pelas
plantas para manutenção da eletroneutralidade, em resposta ao desbalanço iônico interno
provocado pela maior absorção de cátions (K, Ca, Mg, NH4 e Na) sobre os ânions inorgânicos
(Cl, P, S e NO3). Em geral, plantas leguminosas apresentam maior EB que gramíneas.
Durante o ciclo de vida das plantas, o EB aumenta até o estádio de pleno florescimento e,
depois decresce, por isso resíduos vegetais de pós-colheita têm baixo EB. Maiores detalhes
sobre balanço de cátions e ânions podem ser encontrados nos trabalhos pioneiros de Kirkby e
Mengel (1967) e Kirkby (1968). Os valores de EB variam na faixa de 250 a 2550 mmolc kg-1
de massa de matéria seca da parte aérea (TANG e RENGEL, 2003) e podem ser influenciados
pela idade da planta, parte da planta (raiz, caule, folha) e condições edáficas e climáticas
(PIERRE e BANWART, 1973; BRASCHKAT e RANDALL, 2004).
Existem vários métodos para determinação do EB. Pierre et al. (1970) sugerem a
determinação direta pelos teores totais dos elementos após destruição da matéria seca.
Segundo Slattery et al. (1991), o EB também pode ser determinado indiretamente por
calcinação do material vegetal e titulação das cinzas com NaOH após adição de HCl em
excesso. O último método, na realidade, foi simplificado das metodologias propostas por
Frear (1930) e Jungk (1968), onde o material vegetal, antes da calcinação, recebe uma base
(MgNO3 ou NaOH), e é aquecido até a secagem. A calcinação alcalina tem o objetivo de
evitar perdas de Cl e S, que são elementos voláteis a altas temperaturas. Recentemente
Miyazawa et al. (1993) apresentaram um método alternativo indireto usando pHmetro para a
estimativa do EB em extrato aquoso, o qual é determinado como a quantidade de H+
29
consumida para o pH do meio atingir 3,5, onde a maioria dos grupos funcionais (carboxílicos,
fenólicos, aminas etc) dos compostos orgânicos está protonada.
O EB determinado indiretamente pelo extrato aquoso e pela calcinação alcalina na
presença de Mg(NO3)2, apresentou os menores e maiores valores de alcalinidade para todas as
espécies vegetais testadas (Tabela 3). O EB determinado indiretamente pela calcinação
simples, calcinação alcalina na presença de NaOH e diretamente pelos teores totais resultou
em valores semelhantes (Tabela 3). Em geral, para estas três metodologias os valores de
alcalinidade variaram entre 693 a 1662 mmolc kg-1, considerando todas as espécies. Os
maiores valores de EB ocorreram nas plantas de calopogônio, leucena e nabo forrageiro.
Embora a planta de nabo forrageiro tenha tido o maior somatório de cátions, seu EB foi menor
do que o das plantas de calopogônio e leucena, devido à baixa absorção de ânions pelas
mesmas.
Os valores de EB para aveia preta pelos teores totais e calcinação simples foram de
825 e 941 mmolc kg-1, respectivamente, e são semelhantes aos citados por Slattery et al.
(1991) e Banwart e Pierre (1975a,b), que variam entre 478 e 890 mmolc kg-1, determinados
por calcinação. Não foi encontrado na literatura, valor de alcalinidade para plantas de nabo
forrageiro para as metodologias do EB pelo teor total ou calcinação.
Os valores de EB determinado pelo método do extrato aquoso, para as plantas de
nabo forrageiro e aveia preta foram 748 e 518 mmolc kg-1, respectivamente. Estes valores são
semelhantes aos encontrados por Franchini et al. (1999a, 2001a) para o nabo forrageiro (696 e
842 mmolc kg-1, respectivamente) e aveia preta (488 mmolc kg-1).
O maior coeficiente de correlação entre os vários métodos foi obtido entre EB pelos
teores totais e calcinação simples (y = 1,11x + 34,44; r = 0,89; n = 21). Os resultados, aqui
obtidos, corroboram os levantados por Noble et al. (1996) e Noble e Randall (1999), que
30
trabalhando com material vegetal de liteiras de diversas espécies de eucaliptos e outras
espécies florestais, encontraram altas correlações entre EB pelos teores totais e calcinação,
com coeficientes angulares de 1,07 e 0,73, respectivamente. A baixa equivalência do último
caso, é justificada, segundo aqueles autores, pelas altas concentrações de Cl e S encontradas
nas amostras. Desta forma, por serem as determinações de alcalinidade que mais se
correlacionam, no presente estudo estas duas metodologias foram as utilizadas nas avaliações
de alcalinidade dos materiais vegetais após as lixiviações.
4.1 Efeitos sobre Atributos do Solo
A primeira camada da coluna de solo tinha 8 cm de espessura porque em SPD é esta
camada que concentra a maioria das raízes das plantas.
Os resultados dos atributos químicos do solo ao final dos experimentos estão
apresentados nas Tabelas 4 e 5 (experimento 1), 6 e 7 (experimento 2) e, 8 e 9 (experimento
3). Os períodos de lixiviação, imediatamente (T0) ou após dez dias (T10) da aplicação dos
tratamentos não influenciaram significativamente os atributos da fase sólida do solo.
A aplicação de calcário elevou o pH do solo da primeira camada a 7; entretanto, nas
camadas inferiores não houve efeito do corretivo e o pH permaneceu igual ao da testemunha
(Tabela 4). É provável que o efeito do calcário sobre os atributos do solo não tenha atingido a
base da camada de solo de 0-8 cm. Os dados das Tabelas 4, 6 e 8 se referem a amostras
homogeneizadas daquela camada. O material vegetal de nabo forrageiro e solução de ácidos
orgânicos aplicados na superfície promoveram pequenos, porém, significativos acréscimos no
pH do solo nas camadas de 0-8 e 8-18 cm. Nas camadas subsuperficiais os aumentos de pH
não foram superiores a 0,2 unidades. A solução de sais neutros, equivalente aos nutrientes
contidos na planta de nabo forrageiro, como já esperado, não promoveu nenhum efeito sobre
o pH do solo, independente da profundidade. Observou-se uma pequena redução do pH do
31
solo do tratamento testemunha após a lixiviação realizada dez dias depois da aplicação dos
tratamentos (Tabela 4). Este efeito, deve-se provavelmente a acidificação causada pela
nitrificação da matéria orgânica do solo, devido o longo período de incubação do solo antes
da aplicação dos tratamentos (67 dias) e ao excesso de sais, que provoca interferências nas
leituras de pH.
A aplicação de calcário na presença de material vegetal de nabo forrageiro, solução
de ácidos orgânicos e solução de sais neutros não promoveu aumentos de pH
significativamente diferentes da aplicação de isolada de calcário, para a camada de 0-8 cm
(experimento 2, Tabela 6). Nas camadas inferiores, apesar de existirem diferenças
significativas entre os tratamentos e a testemunha, em nenhum caso esta foi superior a 0,2
unidades de pH.
No experimento 3, ao contrário dos dois primeiros, as lixiviações (3) foram
realizadas sucessivamente nas mesmas colunas, as quais foram desmontas aos 45 dias após
aplicação dos tratamentos. Assim como no segundo experimento, a aplicação de calcário na
presença de material vegetal de nabo forrageiro e aveia preta, tanto como nas suas respectivas
soluções equivalentes de ácidos orgânicos e sais neutros, não promoveram aumentos
significativos de pH quando comparados à aplicação isolada de calcário, independentemente
da profundidade (experimento 3, Tabela 8).
Estes resultados estão de acordo com os encontrados por Amaral (2002), que
trabalhando com um Cambissolo Húmico Léptico argiloso (430 g kg-1) em colunas
indeformadas, observou efeito relevante da aplicação isolada ou conjunta de calcário e
materiais vegetais de nabo forrageiro, ervilhaca e aveia preta (10 t ha-1) sobre o pH do solo
somente na camada de 0-2,5 cm de profundidade. Entretanto, discordam dos apresentados por
Franchini et al. (1999b) que demonstraram efeitos da aplicação superficial de resíduos de
32
nabo forrageiro e aveia preta (20 t ha-1) no pH do solo (acréscimos de até 1,7 unidades de pH),
até 40 cm. Entretanto, os solos usados por Franchini et al. (1999a) foram amostras do
horizonte Bw de um Latossolo Vermelho-Escuro (210 g kg-1 de argila e 1,2% MO), ao passo
que no presente estudo foi usada uma amostra da camada de 0-20 cm de profundidade de um
Latossolo Vermelho, textura muito argilosa (640 g kg- 1 de argila e 3,8% MO). O solo usado
no estudo citado acima, apresenta menor teor de matéria orgânica e capacidade de troca de
cátions, o que pode favorecer o maior aumento de pH do solo em profundidade, devido à
menor capacidade tampão, conforme destacado por Quaggio (2000).
Tabela 4 - Componentes de acidez do solo após lixiviação com solução equivalente a um volume de poros, imediatamente (T0) e após dez dias (T10) da aplicação dos tratamentos. Experimento 1.
pH(CaCl2) Al3+ H+ + Al3+ V Tratamentos(1) Profun-didade T0(2) T10 T0 T10 T0 T10 T0 T10
cm _________ mmolc dm-3 _________ % Testemunha 0-8 4,03c 3,87c 17a 17a 82a 93a 7d 7c Calcário 7,00a 6,87a 0d 0d 12c 13c 91a 90a Nabo forrageiro 4,43b 4,43b 6c 3c 60b 63b 29b 32b Ácidos orgânicos 4,27b 4,23b 10b 6c 67b 65b 23bc 27b Sais neutros 4,07c 3,93c 14a 13b 79a 85a 19c 23b
Testemunha 8-18 4,00c 3,83b 17a 17a 82a 95a 9c 7c Calcário 4,10bc 3,97ab 15ab 16a 74ab 92ab 12bc 9bcNabo forrageiro 4,23a 4,07a 11c 11c 69c 79b 19a 17a Ácidos orgânicos 4,17a 4,00a 13bc 14b 74ab 82ab 15b 11b Sais neutros 4,07bc 3,93ab 15ab 14b 85a 92ab 15b 15a
Testemunha 18-28 4,07b 3,93a 17a 16a 79ab 93a 10b 8c Calcário 4,10ab 3,93a 16a 17a 85ab 95a 10b 9c Nabo forrageiro 4,23a 4,03a 11c 12b 72b 82a 19a 15a Ácidos orgânicos 4,13ab 3,93a 13bc 15a 80ab 85a 13b 9bcSais neutros 4,13ab 3,97a 15ab 15a 88a 95a 17a 12b
CV, % 1 2 9 7 6 7 8 13 (1) Calcário: aplicado na superfície do solo, calculado para V=80% na camada 0-20 cm; Nabo forrageiro: moído (1 mm), equivalente a 20 t ha-1 de matéria seca com base na área superficial; Ácidos orgânicos: mistura de soluções de ácido cítrico e ácido málico equivalentes ao conteúdo do nabo forrageiro; Sais neutros: mistura de CaCl2, KCl, MgSO4 e K2SO4 equivalente ao conteúdo do nabo forrageiro; (2) Médias, nas colunas, para a mesma profundidade, seguidas pela mesma letra não diferem pelo teste de Tukey (P≤ 0,05).
33
Tabela 5 - Cátions trocáveis no solo após lixiviação com solução equivalente a um volume de poros, imediatamente (T0) e após dez dias (T10) da aplicação dos tratamentos. Experimento 1.
K+ Ca2+ Mg2+ Tratamentos (1) Profun-didade T0(2) T10 T0 T10 T0 T10
cm _____________________ mmolc dm-3 _____________________
Testemunha 0-8 0,5b 0,6b 4b 4c 2b 2c Calcário 0,5b 0,7b 84a 94a 29a 28a Nabo forrageiro 10,6a 10,6a 10b 13b 4b 6b Ácidos orgânicos 8,6a 8,9a 9b 12b 2b 3c Sais neutros 7,4a 7,2a 8b 13b 3b 6b Testemunha 8-18 0,5d 0,5c 5c 4c 2b 2d Calcário 0,4d 0,7c 6bc 5bc 4ª 3bc Nabo forrageiro 6,2ª 6,3ª 7ab 7b 3ab 4ab Ácidos orgânicos 3,1c 3,3b 7ab 5bc 3ab 2cd Sais neutros 4,0b 3,9b 8ª 9ª 3ab 4ª Testemunha 18-28 0,6d 0,6d 5d 5bc 3c 3bc Calcário 0,5d 0,8cd 6cd 5bc 3bc 3ab Nabo forrageiro 4,3a 4,5a 8b 7ab 4ab 4a Ácidos orgânicos 1,4c 1,9bc 7bc 5bc 3c 2c Sais neutros 2,8b 2,5b 11a 8a 5a 3ab
CV, % 28 25 11 12 14 12 (1) Calcário: aplicado na superfície do solo, calculado para V=80% na camada 0-20 cm; Nabo forrageiro: moído (1 mm), equivalente a 20 t ha-1 de matéria seca com base na área superficial; Ácidos orgânicos: mistura de soluções de ácido cítrico e ácido málico equivalentes ao conteúdo do nabo forrageiro; Sais neutros: mistura de CaCl2, KCl, MgSO4 e K2SO4 equivalente ao conteúdo do nabo forrageiro; (2) Médias, nas colunas, para a mesma profundidade, seguidas pela mesma letra não diferem pelo teste de Tukey (P≤ 0,05).
34
Tabela 6 - Componentes de acidez do solo após lixiviação com solução equivalente a um volume de poros, imediatamente (T0) e após dez dias (T10) da aplicação dos tratamentos. Experimento 2.
pH (CaCl2) Al3+ H+ + Al3+ V Tratamentos (1) Profun-didade T0(2) T10 T0 T10 T0 T10 T0 T10
cm _________ mmolc dm-3 _________ % Testemunha 0-8 4,27b 4,27b 12a 12a 77a 77a 11b 11b Calcário 6,93a 6,93a 0b 0b 14b 14b 90a 90a Nabo forrageiro + calcário 6,97a 6,97a 0b 0b 14b 14b 92a 92a Ácidos orgânicos + calcário 6,90a 6,90a 0b 0b 14b 14b 91a 91a Sais neutros + calcário 6,77a 6,77a 0b 0b 15b 15b 90a 89a
Testemunha 8-18 4,23b 4,23b 12a 12a 77a 77a 10c 10c Calcário 4,30ab 4,30ab 11a 11a 72a 72a 12c 12c Nabo forrageiro + calcário 4,40a 4,40a 7b 7b 62b 62b 23a 23a Ácidos orgânicos + calcário 4,23b 4,23b 10a 10a 75a 75a 13c 12c Sais neutros + calcário 4,23b 4,23b 11a 11a 72a 72a 18b 18b
Testemunha 18-28 4,27ab 4,27ab 12a 12a 80a 80a 10b 11b Calcário 4,27ab 4,27ab 12a 12a 75ab 75ab 11b 12b Nabo forrageiro + calcário 4,30a 4,30a 9b 9b 72b 72b 15a 15a Ácidos orgânicos + calcário 4,17b 4,17b 12a 12a 80a 80a 11b 11b Sais neutros + calcário 4,20ab 4,20ab 11a 11a 75ab 75ab 17a 17a
CV, % 2 2 6 6 5 5 4 4 (1) Calcário: aplicado na superfície do solo, calculado para V=80% na camada 0-20 cm; Nabo forrageiro: moído (1 mm), equivalente a 20 t ha-1 de matéria seca com base na área superficial; Ácidos orgânicos: mistura de soluções de ácido cítrico e ácido málico equivalentes ao conteúdo do nabo forrageiro; Sais neutros: mistura de CaCl2, KCl, MgSO4 e K2SO4 equivalente ao conteúdo do nabo forrageiro; (2) Médias, nas colunas, para a mesma profundidade, seguidas pela mesma letra não diferem pelo teste de Tukey (P≤ 0,05).
35
Tabela 7 - Cátions trocáveis no solo após lixiviação com solução equivalente a um volume de poros, imediatamente (T0) e após dez dias (T10) da aplicação dos tratamentos. Experimento 2.
K+ Ca2+ Mg2+ Tratamentos (1) Profun-didade T0(2) T10 T0 T10 T0 T10
cm _____________________ mmolc dm-3 _____________________
Testemunha 0-8 0,5c 0,5c 6b 6b 3d 3d Calcário 0,5c 0,5c 108a 108a 27a 27a Nabo forrageiro + calcário 15,1a 15,1a 125a 125a 24b 24b Ácidos orgânicos + calcário 11,2b 11,2b 105a 105a 27a 27a Sais neutros + calcário 8,9b 8,9b 102a 102a 18c 18c
Testemunha 8-18 0,5d 0,5d 6a 6a 3b 3b Calcário 0,5d 0,5d 6a 6a 3b 3b Nabo forrageiro + calcário 4,4a 4,4a 7a 7a 8a 8a Ácidos orgânicos + calcário 1,2c 1,2c 6a 6a 3b 3b Sais neutros + calcário 2,2b 2,2b 7a 7a 6a 6a
Testemunha 18-28 0,6c 0,6c 6a 6a 3c 3c Calcário 0,6c 0,6c 6a 6a 3c 3c Nabo forrageiro + calcário 1,7ab 1,7ab 6a 6a 5b 5b Ácidos orgânicos + calcário 1,0bc 1,0bc 6a 6a 3c 3c Sais neutros + calcário 2,1a 2,1a 7a 7a 7a 7a
CV, % 16 16 25 25 7 7 (1) Calcário: aplicado na superfície do solo, calculado para V=80% na camada 0-20 cm; Nabo forrageiro: moído (1 mm), equivalente a 20 t ha-1 de matéria seca com base na área superficial; Ácidos orgânicos: mistura de soluções de ácido cítrico e ácido málico equivalentes ao conteúdo do nabo forrageiro; Sais neutros: mistura de CaCl2, KCl, MgSO4 e K2SO4 equivalente ao conteúdo do nabo forrageiro; (2) Médias, nas colunas, para a mesma profundidade, seguidas pela mesma letra não diferem pelo teste de Tukey (P≤ 0,05).
36
Tabela 8 - Componentes de acidez do solo após três lixiviações com soluções equivalentes a um volume de poros, aos 10, 30 e 45 dias após aplicação dos tratamentos. Experimento 3.
Tratamentos (1) Profun-didade pH (CaCl2) Al H + Al V
cm (2) _____mmolc dm-3 _____ % 0-8 Testemunha 4,03b 15a 85a 9b Calcário 6,80a 0b 17b 87a Aveia preta + calcário 6,83a 0b 15b 90a Ácidos org. - aveia + calcário 6,77a 0b 16b 88a Sais neutros - aveia + calcário 6,60a 0b 19b 86a Nabo forrageiro + calcário 6,83a 0b 16b 91a Ácidos org. - nabo + calcário 6,73a 0b 16b 90a Sais neutros - nabo + calcário 6,53a 0b 20b 86a
Testemunha 8-18 4,00c 17a 88a 7e Calcário 4,10b 15ab 88a 8de Aveia preta + calcário 4,10b 12c 82ab 13bc Ácidos org. - aveia + calcário 4,10b 15ab 88a 10cd Sais neutros - aveia + calcário 4,10b 14bc 82ab 13bc Nabo forrageiro + calcário 4,20a 13c 79b 17a Ácidos org. - nabo + calcário 4,13ab 14bc 79b 13bc Sais neutros - nabo + calcário 4,13ab 14bc 85ab 15ab Testemunha 18-28 4,00c 17a 95 7e Calcário 4,00c 16ab 92 7de Aveia preta + calcário 4,10ab 13d 85 11bc Ácidos org. - aveia + calcário 4,03bc 16ab 88 9cd Sais neutros - aveia + calcário 4,10ab 15b 92 12b Nabo forrageiro + calcário 4,13a 13d 85 15a Ácidos org. - nabo + calcário 4,00c 14bc 85 11b Sais neutros - nabo + calcário 4,07bc 14bc 88 14a
CV, % 1 7 5 4 (1) Calcário: aplicado na superfície do solo, calculado para V=80% na camada 0-20 cm; Nabo forrageiro e aveia preta: moídos (1 mm), equivalente a 20 t ha-1 de matéria seca com base na área superficial; Ácidos orgânicos: mistura de soluções de ácido cítrico e ácido málico equivalentes aos conteúdos do nabo forrageiro e aveia preta; Sais neutros: mistura de CaCl2, KCl, MgSO4 e K2SO4 equivalentes aos conteúdos do nabo forrageiro e aveia preta; (2) Médias, nas colunas, para a mesma profundidade, seguidas pela mesma letra não diferem pelo teste de Tukey (P≤ 0,05).
37
Tabela 9 - Cátions trocáveis no solo após três lixiviações com soluções equivalentes a um volume de poros, aos 10, 30 e 45 dias após aplicação dos tratamentos. Experimento 3.
Tratamentos (1) Profun-didade K+ Ca2+ Mg2+
cm ____________________ mmolc dm-3 _____________________
Testemunha 0-8 0,6d 5b 3c Calcário 0,4d 92a 27ab Aveia preta + calcário 8,0b 96a 28a Ácidos org. - aveia + calcário 1,3d 96a 28a Sais neutros - aveia + calcário 5,6c 90a 25ab Nabo forrageiro + calcário 9,9a 114a 31a Ácidos org. - nabo + calcário 5,8c 110a 30a Sais neutros - nabo + calcário 5,3c 94a 21b
Testemunha 8-18 0,5c 4d 2d Calcário 0,4c 5cd 3c Aveia preta + calcário 3,6a 5cd 3c Ácidos org. - aveia + calcário 0,7c 6bc 3cd Sais neutros - aveia + calcário 2,5b 6bc 3c Nabo forrageiro + calcário 4,6a 8a 4a Ácidos org. - nabo + calcário 2,4b 7ab 3cd Sais neutros - nabo + calcário 3,8a 8a 4ab Testemunha 18-28 0,4d 4e 2c Calcário 0,4d 4e 2bc Aveia preta + calcário 2,4b 5de 3b Ácidos org. - aveia + calcário 0,6d 6cd 2bc Sais neutros - aveia + calcário 2,8ab 6c 3ab Nabo forrageiro + calcário 3,2a 8a 4a Ácidos org. - nabo + calcário 1,7c 7bc 3b Sais neutros - nabo + calcário 3,1a 7ab 4a
CV, % 10 22 14 (1) Calcário: aplicado na superfície do solo, calculado para V=80% na camada 0-20 cm; Nabo forrageiro e aveia preta: moídos (1 mm), equivalente a 20 t ha-1 de matéria seca com base na área superficial; Ácidos orgânicos: mistura de soluções de ácido c e ácido málico equivalentes aos conteúdos do nabo forrageiro e aveia preta; Sais neutros: mistura de CaCl2, KCl, MgSO4 e K2SO4 equivalentes aos conteúdos do nabo forrageiro e aveia preta; (2)
Médias, nas colunas, para a mesma profundidade, seguidas pela mesma letra não diferem pelo teste de Tukey (P≤ 0,05).
38
4.1.1 Acidez trocável e potencial
O calcário, adicionado na superfície, neutralizou todo o alumínio trocável e reduziu
acentuadamente os teores de alumínio + hidrogênio da camada superficial (0-8 cm);
entretanto, o efeito não atingiu as outras camadas, nas quais os valores foram iguais aos da
testemunha (experimento 1, Tabela 4). Os tratamentos com nabo forrageiro e ácidos orgânicos
reduziram significativamente os teores de Al trocável e H+Al da camada superficial em
comparação com o tratamento testemunha. Nesta camada, nota-se uma maior capacidade de
redução do Al pela aplicação do material vegetal de nabo forrageiro do que da solução de
ácidos orgânicos ou de sais neutros. Nas camadas inferiores, apenas o material de nabo
forrageiro teve ação relevante, ainda que pequena, na redução do Al e H+Al. A solução de
sais neutros teve pouco efeito sobre a acidez trocável e potencial, independente da camada de
solo; pequenas reduções nos valores Al em relação à testemunha foram observadas até 18 cm
(Tabela 4).
No experimento 2, os teores de Al da camada superficial foram totalmente
neutralizados, tanto pela aplicação isolada de calcário como na presença de material vegetal
de nabo forrageiro e soluções equivalentes de ácidos orgânicos e sais neutros (Tabela 6). Estes
mesmos tratamentos também reduziram substancialmente os teores de H+Al. Entretanto, a
exceção do tratamento de nabo forrageiro, que apresentou efeito significativo, porém de
pequena magnitude na redução do Al e H+Al nas camadas inferiores, todos os demais não
diferiram da testemunha.
Os resultados do experimento 3 foram semelhantes aos do experimento 2: todo o Al
trocável da camada superficial foi neutralizado pela aplicação isolada ou conjunta de calcário
e os teores de H+Al foram reduzidos drasticamente (Tabela 8). Nas camadas inferiores,
apenas os tratamentos com aveia preta e nabo forrageiro foram capazes de provocar pequenas
39
reduções nos teores de Al, não tendo a mesma constância e magnitude para os teores de
H+Al.
As pequenas, porém significativas reduções nos teores de Al trocável observadas em
relação à testemunha na camada superficial no experimento 1 e nas camadas abaixo de oito
centímetros em todos os experimentos (Tabelas 4, 6 e 8), provavelmente ocorreram em função
do efeito alcalinizante desses materiais, uma vez que houve um pequeno aumento de pH no
solo. O efeito dos ácidos orgânicos na remoção do Al, se houve (Tabela 4, profundidade 18-
28 cm) foi muito pequeno comparado aos observados por Franchini et al. (1999b, 2001a,
2003).
Em geral, o efeito do calcário ficou restrito à camada 0-8 cm de profundidade, com
pouca atuação nas camadas inferiores. Para que a neutralização da acidez ocorra em
profundidade, os produtos da dissociação do calcário devem ser arrastados para as camadas
inferiores. Porém, segundo Rheinheimer et al. (2000), enquanto existirem cátions ácidos (H+,
Al3+, Fe2+ e Mn2+), a reação de neutralização da acidez ficará limitada à camada superficial,
retardando o efeito na subsuperfície. Os íons OH- e HCO3- provenientes da dissociação do
calcário, são rapidamente consumidos pelos cátions ácidos e somente migram para porções
inferiores em pH > 5,0. Conforme observado nas Tabelas 4, 6 e 8, nas camadas inferiores (8-
28 cm) os valores de pH não chegaram 5, assim, não era de se esperar efeito na redução da
acidez nestas camadas.
Assim como no presente estudo, Amaral (2002) e Araújo (2003) não observaram
efeitos significativos de redução de acidez em profundidade pela aplicação de calcário isolado
ou em conjunto com materiais vegetais. E igualmente discordam dos efeitos encontrados por
Franchini et al. (2001a,b; 2003) e Meda et al. (2002) que observaram redução da acidez em
profundidade pela aplicação de materiais vegetais isolados ou associados à calagem.
40
4.1.2 Cátions trocáveis
Os aumentos dos teores de K, Ca e Mg trocáveis no solo foram proporcionais às
doses adicionadas pelos tratamentos e interações com a reação do solo. Em geral,
independente do tratamento os maiores aumentos aconteceram na camada superficial (Tabelas
5, 7 e 9). Nos experimentos 1 e 2, para os tratamentos com material vegetal de nabo forrageiro
e sais neutros, foram adicionados por coluna 437, 356 e 86 mg de K, Ca e Mg,
respectivamente; os tratamentos com ácidos orgânicos continham, por coluna, 382 e 129 mg
de K e Ca. No experimento 3 para os tratamentos com aveia preta e suas soluções
equivalentes de sais neutros foram adicionados por coluna 546, 104 e 50 mg de K, Ca e Mg,
respectivamente. Os valores correspondentes para o nabo forrageiro foram 622, 356 e 86 mg
de K, Ca e Mg, respectivamente. Os tratamentos com as soluções de ácidos orgânicos
equivalentes aos materiais vegetais de aveia preta e nabo forrageiro foram adicionados por
coluna 74 e 382, 26 e 129 mg de K e Ca, respectivamente. Convém ressaltar que nos
tratamentos com ácidos orgânicos os teores de K e Ca são menores quando comparados aos
respectivos tratamentos com materiais vegetais ou soluções de sais neutros, porque nestes
tratamentos foram igualados os conteúdos de ácidos orgânicos. Porém, nem todos os cátions
presentes no material vegetal estavam associados a estes ácidos
Proporcionalmente, em todos os experimentos, o K foi o elemento cuja concentração
mais aumentou no solo, sendo o efeito proporcional à dose adicionada. Entre os materiais
vegetais, o nabo forrageiro, por ter maior conteúdo de K, promoveu maior aumento deste
elemento no solo da camada superficial quando comparado à aveia preta (Tabela 9).
No experimento 1 (Tabela 5), apenas a aplicação de calcário aumentou os teores de
Ca e Mg no solo de forma relevante, porém, o feito deu-se somente na camada superficial.
41
Ainda nesta camada, houve um pequeno aumento dos teores de Ca e Mg nos tratamentos com
material vegetal de nabo forrageiro e solução de sais neutros, quando realizada a lixiviação
após dez dias da aplicação dos tratamentos.
As mudanças na saturação por bases (V) foram proporcionais ao somatório dos
aumentos dos teores de K, Ca e Mg trocáveis. Em todos os experimentos a saturação por
bases foi alta na camada superficial quando da aplicação isolada ou conjunta de calcário,
independentemente do tratamento, evidenciando a reação localizada do calcário. No
experimento 1 (Tabela 4), em relação ao tratamento testemunha, ocorreram pequenos
aumentos na saturação por bases após a adição de material vegetal de nabo forrageiro,
soluções de ácidos orgânicos e sais neutros, refletindo o conteúdo de bases acrescentadas com
esses tratamentos. Abaixo de oito centímetros a saturação por bases foi maior no tratamento
com nabo forrageiro quando comparada à aplicação isolada de calcário. Apesar de existirem
diferenças estatisticamente significativas entre os tratamentos para os valores de V em
superfície, estas foram pequenas se comparadas aos valores desejáveis para o crescimento
radicular da maioria das culturas (51-70%), conforme Raij et al. (1997). Nos experimentos 2 e
3 (Tabelas 6 e 8), os valores de saturação foram altos somente na presença de calcário e o
efeito foi limitado à camada superficial. Nas demais profundidades os efeitos foram
semelhantes aos observados no experimento 1.
Os aumentos nos valores de V observados em subsuperfície quando o calcário foi
associado ao material de nabo forrageiro em comparação com a aplicação isolada de calcário
(Tabelas 6 e 8), provavelmente tiveram contribuição pequena ou nula da capacidade de
aumentar a movimentação de bases pelos ácidos orgânicos presentes neste material vegetal,
pois acréscimos semelhantes nos valores de V foram obtidos quando o nabo forrageiro foi
aplicado isoladamente (Tabela 4). Além disso, a aplicação de calcário com a solução de
ácidos orgânicos não resultou em aumentos de V em subsuperfície (Tabela 6), ao contrário do
42
que aconteceu com os tratamentos com sais neutros (Tabelas 6 e 8), indicando que os efeitos
sobre a saturação por bases se devem aos cátions presentes no material vegetal.
A movimentação de bases no solo é influenciada por vários fatores tais como dose de
corretivo, tempo de reação, precipitação, condições físicas do solo, capacidade tampão do
solo (função do teor de argila e matéria orgânica) e presença de ânions, orgânicos ou
inorgânicos.
Moreira (2001) e Alleoni et al. (2003) observaram pouca movimentação de Ca e Mg
com a aplicação superficial de calcário. Os autores desenvolveram estudos na mesma região, e
portanto, em condições semelhantes aos de Caires et al. (2000) e Oliveira e Pavan (1996), que
encontraram alta movimentação de Ca e Mg pela aplicação superficial de calcário. Entretanto,
os primeiros autores aplicaram pequenas doses de calcário, < 3,4 t ha-1 e as avaliações foram
realizadas em curto intervalo de tempo após aplicação dos tratamentos (≤ 9 meses). Já Caires
et al. (2002) e Oliveira e Pavan (1996) usaram doses elevadas de calcário (até 6,0 t ha-1) e as
avaliações foram realizadas com 15 meses ou mais após aplicação dos tratamentos. O trabalho
de Rheinheimer et al., (2000) em solo de textura média e alta capacidade tampão, demonstrou
que os fatores tempo e doses de calcário foram determinantes, sendo que os efeitos na camada
5-10 cm foram significativos somente após 48 meses da aplicação da dose de 17 t ha-1 de
calcário.
Nas condições experimentais estudadas, a aplicação de calcário isolada em um solo
ácido com CTC elevada, mesmo com lixiviação equivalente a 253 mm de chuva (três
aplicações de 84,4 mm) no experimento 3 não houve movimentação de Ca e Mg no perfil do
solo (Tabela 9).
As discrepâncias dos resultados do presente estudo para os obtidos por Ziglio et al.
(1999) e Meda et al. (2002) pela aplicação superficial de calcário na presença de materiais
43
vegetais ou simplesmente da aplicação isolada de materiais vegetais (FRANCHINI et al.,
1999b; 2001a; 2003), provavelmente devem-se a alguns fatores: a) em geral os solos usados
por aqueles autores tinham baixa capacidade tampão; b) em muitos casos, por serem amostras
de horizontes subsuperficiais com baixo teor de argila e matéria orgânica, não houve tempo
hábil para o promover o restabelecimento da comunidade microbiana do solo pois as
lixiviações foram feitas logo após a montagem das colunas; c) as doses de materiais vegetais
às vezes são muito altas (>40 t ha-1); d) controle de fluxo preferencial de água pelas bordas
das colunas. Na ausência da atividade microbiana que causa degradação dos ânions orgânicos
liberados pelos materiais vegetais e da pouca adsorção de cátions pelas cargas negativas
dependentes de pH, é mais provável a ocorrência de lixiviação de cátions complexados a
ânions orgânicos.
No presente estudo e também naqueles citados acima foram usados materiais
vegetais trazidos de outros lugares (aporte de bases). Em SPD, quando o material de cobertura
é produzido no mesmo local os efeitos serão diferentes. Desta forma, o aporte de bases pela
aplicação de material vegetal deixaria outras áreas com solo mais ácido e pobre em nutrientes.
Krestzschmar et al. (1991) demonstraram que o retorno de palhada de milheto diminuiu
sensivelmente a acidificação de um solo ácido da Nigéria; por outro lado, a remoção contínua
da palhada reduziu, após cinco anos, em 6%, 77% e 75% os valores de pH, Ca e Mg,
respectivamente. Helyar e Porter (1989) enfatizam que a exportação de bases pelos produtos
da colheita (grãos, forragens ou animais) é um dos fatores que contribuem para a acidificação
do solo.
44
4.2 Resultados das Análises do Material Vegetal após as Lixiviações
Os materiais vegetais de nabo forrageiro e aveia preta coletados após as lixiviações
das colunas, tiveram sua composição química fortemente alterada em relação à composição
inicial (Tabelas 10 a 12). Nos experimentos 1 e 2, as modificações foram semelhantes em
razão do curto período desde a aplicação dos tratamentos até o termino das lixiviações, cerca
de dez dias. Verificou-se que houve pouca alteração da massa de material de nabo forrageiro
devido ao curto período de tempo para interação com a microbiota do solo.
Em geral, o material vegetal coletado após T0 perdeu maior quantidade de cátions e
ânions, sendo o efeito mais pronunciado para os cátions (Tabelas 10 e 11): aproximadamente
71 e 65% dos cátions foram liberados em T0 e T10, respectivamente. Entretanto,
aproximadamente 84% dos ânions foram liberados, independente do período de lixiviação.
O teor de nitrogênio (N) total foi pouco afetado pelas lixiviações, porém, notou-se
uma maior redução em T10 (Tabela 10).
Nos experimentos 1 e 2, independentemente do período de lixiviação,
proporcionalmente, a liberação de cátions apresentou a seguinte seqüência: Na (100%) > K
(76 – 98%) > Mg (45 – 78) > Ca (37 – 50%). Nota-se que o Ca foi o elemento que ficou mais
retido no material vegetal, provavelmente devido ao seu papel estrutural nas plantas. A
liberação de ânions inorgânicos obedeceu a seguinte ordem: Cl (99 – 100%) > S (68 – 81%) >
P (17 – 72%). É importante destacar a alta solubilidade do S (± 76%) e do P (± 52%), embora
deva se levar em consideração que o material usado foi moído para passar em peneira de 1
mm e foi misturado a água (relação 1:10).
45
Tabela 10 - Comparação entre os teores de carbono, cátions, ânions e alcalinidade (excesso de bases e titulação das cinzas) do material vegetal (MV) inicial e após o término do experimento 1.
Nutriente / determinação Nabo forrageiro MV após T0(1) MV após T10(1) C (g kg-1) 392 431 417 N (g kg-1) 32,9 31,4 26,7 K (g kg-1) 27,8 0,5 (2%)(2) 0,8 (3%) Ca (g kg-1) 22,7 11,5 (51) 14,2 (63%) Mg (g kg-1) 5,5 1,2 (22%) 1,4 (25%) Na (g kg-1) 2,2 0,0 0,0 P (g kg-1) 4,7 1,3 (28%) 2,5 (53%) S (g kg-1) 10,3 2,4 (23%) 2,0 (19%) Cl (g kg-1) 16,2 0,2 (1%) 0,1 (1%) ∑ Cátions (mmolc kg-1) 2,40 0,69 0,85 ∑ Ânions (mmolc kg-1) 1,25 0,20 0,21 EB(3) (mmolc kg-1) 1145 490 640 % redução 57 44 EB - Titulação(3)
(mmolc kg-1) 1540 663 805 % redução 57 48 (1) Material vegetal obtido após lixiviação do solo com água equivalente a um volume de poros, imediatamente (T0) e após de dez dias (T10) da aplicação dos tratamentos; (2) Os valores entre parênteses representam a porcentagem do elemento remanescente no material vegetal após as lixiviações; (3) Teores totais de elementos após destruição da matéria orgânica (PIERRE et al., 1970), excesso de bases (EB) = Σ (Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+) - Σ (SO4
2- + H2PO4- + Cl-); (3) Titulação das cinzas com NaOH após adição de HCl em excesso (SLATTERY et
al., 1991).
46
Tabela 11 - Comparação entre os teores de carbono, cátions, ânions e alcalinidade (excesso de bases e titulação das cinzas) do material vegetal (MV) inicial e após o término do experimento 2.
Nutriente / determinação Nabo forrageiro MV após T0(1) MV após T10(1) C (g kg-1) 392 456 446 N (g kg-1) 32,9 30,1 27,3 K (g kg-1) 27,8 3,5 (13%)(2) 6,7 (24%) Ca (g kg-1) 22,7 12,3 (54%) 14,4 (63%) Mg (g kg-1) 5,5 1,4 (25%) 3,0 (55%) Na (g kg-1) 2,2 0,0 0,0 P (g kg-1) 4,7 1,3 (28%) 3,9 (83%) S (g kg-1) 10,3 2,4 (23%) 3,3 (32%) Cl (g kg-1) 16,2 0,0 0,0 ∑ Cátions (mmolc kg-1) 2,40 0,82 1,13 ∑ Ânions (mmolc kg-1) 1,25 0,19 0,33 EB(2) (mmolc kg-1) 1145 629 803 % redução 45 30 EB - Titulação(3) (mmolc kg-1) 1540 652 932 % redução 58 39 (1) Material vegetal obtido após lixiviação do solo com água equivalente a um volume de poros, imediatamente (T0) e após de dez dias (T10) da aplicação dos tratamentos; (2) Os valores entre parênteses representam a porcentagem do elemento remanescente no material vegetal após as lixiviações; (3) Teores totais de elementos após destruição da matéria orgânica (PIERRE et al., 1970), excesso de bases (EB) = Σ (Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+) - Σ (SO4
2- + H2PO4- + Cl-); (3) Titulação das cinzas com NaOH após adição de HCl em excesso (SLATTERY et
al., 1991).
47
Tabela 12 - Comparação entre os teores de carbono, cátions, ânions e alcalinidade (excesso de bases e titulação das cinzas) dos materiais vegetais (MV) iniciais e após o término do experimento 3.
Nutriente / determinação Aveia preta
MV(1) aveia preta
Nabo forrageiro
MV(1) nabo forrageiro
C (g kg-1) 422 456 392 408 N (g kg-1) 20,8 29,4 32,9 31,1 K (g kg-1) 32,8 2,2 37,4 1,7 Ca (g kg-1) 6,6 6,0 22,7 29,8 Mg (g kg-1) 3,2 2,3 5,5 3,7 Na (g kg-1) 2,0 0,2 2,2 0,3 P (g kg-1) 3,0 2,2 4,7 2,7 S (g kg-1) 2,6 1,1 10,3 1,8 Cl (g kg-1) 15,4 0,0 16,2 0,0 ∑ Cátions (mmolc kg-1) 1,52 0,56 2,64 1,85 ∑ Ânions (mmolc kg-1) 0,69 0,14 1,25 0,20 EB(2) (mmolc kg-1) 825 418 1392 1651 EB - Titulação(3) (mmolc kg-1) 941 503 - 1867 (1) Resíduos vegetais obtidos após lixiviação do solo com água equivalente a três volumes de poros, aos 10, 30 e 45 dias após da aplicação dos tratamentos; (2) Teores totais de elementos após destruição da matéria orgânica (PIERRE et al., 1970), excesso de bases (EB) = Σ (Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+) - Σ (SO4
2- + H2PO4- + Cl-); (3)
Titulação das cinzas com NaOH após adição de HCl em excesso (SLATTERY et al., 1991).
48
Em termos de alcalinidade, avaliado pelo excesso de bases do teor total (PIERRE et
al., 1970) e por calcinação (SLATTERY et al., 1991), o material vegetal transferiu
imediatamente para o solo, em média, entre 45 e 50% de sua alcalinidade total.
O material vegetal após o término do experimento 3 (Tabela 12), apresentou a
mesma tendência de liberação de nutrientes dos experimentos 1 e 2, à exceção do teor de
cálcio, que foi maior no material de nabo forrageiro e manteve a concentração no material de
aveia preta. Entretanto, devido o maior período em que os materiais vegetais ficaram em
contato como o solo (45 dias), a massa seca vegetal foi reduzida drasticamente. Ao final do
experimento, dos 15,7 g de massa de matéria seca aplicados restavam aproximadamente 4,81
e 3,12 g de material vegetal de aveia preta e nabo forrageiro, respectivamente. Desta forma, a
alta concentração de Ca no tecido vegetal representa, em termos quantitativos, apenas 27 e
26% do total de Ca adicionado pela aveia preta e nabo forrageiro, respectivamente.
A alcalinidade foi grandemente reduzida no material vegetal de aveia preta e
levemente aumentada no material vegetal de nabo forrageiro, apresentando o mesmo
comportamento do Ca, que governa a alcalinidade dos resíduos vegetais. Em geral, somente
16 e 24% da alcalinidade total adicionada restaram no material vegetal de aveia preta e nabo
forrageiro, respectivamente (Tabela 12).
Os resultados do presente estudo corroboram com os de Tian et al. (1992), que
estudando a liberação de nutrientes por material vegetal resultante de podas de árvores e
palhas de milho e arroz, sob bolsas de nylon (litterbags) em clima tropical úmido, observaram
alta e rápida liberação de nutrientes. Aproximadamente 90% ou mais do K adicionado foi
liberado em aproximadamente 41 dias. A liberação de N, P, Ca e Mg seguiu o mesmo padrão
da redução da biomassa vegetal: aos 41 dias, de 40 a 80% do conteúdo foi liberado,
dependendo da espécie vegetal. Franchini et al. (1999a) avaliando a solubilidade em água de
49
K, Ca e Mg contidos no material vegetal de nabo forrageiro também observaram valores
semelhantes de solubilidade para os elementos K e Ca, e um pouco superiores para o Mg.
Sakala et al. (2004), avaliando várias espécies de gramíneas e leguminosas
observaram que, após agitação em água, a solubilização de alguns elementos foi (%): Ca=37,
Mg=70, K=82, Na=79, Cl=100, P=74 e S=16. Os resultados são similares aos encontrados no
presente estudo, à exceção do S, muito inferior ao da planta de nabo forrageiro (76%).
Aproximadamente 40% do EB foi solúvel (SAKALA et al., 2004), portanto sendo transferida
imediatamente ao solo. Este valor é semelhante aos 45 a 50% encontrados para a planta de
nabo forrageiro. Os autores alertam que a alcalinidade das cinzas não é um bom indicativo de
prováveis mudanças na acidez do solo, pois a produção de acidez e alcalinidade associada à
mineralização dos componentes orgânicos do material vegetal e as subseqüentes
transformações e perdas por lixiviação não são computadas quando o EB é avaliado por meio
da calcinação.
4.3 Balanço de Bases no Solo
A Tabela 13 contém os dados referentes ao balanço de bases no solo, estimados
usando o conceito de alcalinidade, expresso em mmolc, devido os tratamentos com material
vegetal de nabo forrageiro, ácidos orgânicos e calcário (Tabela 3 e 10), e medindo-se por
meio da curva de titulação potenciométrica do solo (Figura 1) ou pela quantidade de
alcalinidade transferida após as lixiviações (Tabela 10).
Nota-se que as quantidades de alcalinidade adicionadas pelos tratamentos de material
vegetal de nabo forrageiro e solução de ácidos orgânicos foram semelhantes, porém, quando
comparadas com o tratamento de calcário, estas são expressivamente menores (Tabela 13).
Estes resultados concordam com as expressivas diferenças de pH do solo entre os tratamentos
com calcário, dos com material vegetal e solução de ácidos orgânicos.
50
Tabela 13 - Balanço de bases determinado pela curva de titulação potenciométrica do
solo e calculado pela análise do material vegetal após a lixiviação. Experimento 1.
Balanço de íons Material vegetal Ácidos orgânicos Calcário __________________ mmolc coluna-1_________________ Adição de íons 24(1) 16(2) 107(3) Consumo / método de cálculo Curva de titulação (T0)(4) 13 6 57 Curva de titulação (T10) 7 3 55 EB - Calcinação (T0)(5) 14 EB - Calcinação (T10) 12
(1).Calculado pelo excesso de bases por calcinação, segundo a dose de material vegetal aplicada e quantidade de mol carga obtida pela análise de caracterização; (2).Obtido com base na massa molar dos ácidos orgânicos, números de pKs e doses adicionadas; (3).Calculado segundo as massas molares de CaCO3 e MgCO3 adicionadas, considerando uma produção de 2 molc por mol de calcário, conforme reações de solubilização no solo; (4).Obtido pela curva de titulação potenciométrica do solo, segundo mudança no pH devido os tratamentos; (5).Calculado pela diferença entre quantidade de molc adicionado pelo material vegetal inicial e a alcalinidade restante no material vegetal sobre o solo após a lixiviação imediata (T0) e depois de dez dias da aplicação dos tratamentos (T10).
A curva de titulação potenciométrica do solo indica que foram transferidos para o
solo aproximadamente 50%, 36% e 54% da alcalinidade total adicionada pelo material vegetal
de nabo forrageiro, solução de ácidos orgânicos e calcário, respectivamente, quando a
lixiviação foi realizada em T0. Para a lixiviação em T10 os valores foram menores,
provavelmente devido às reações de nitrificação no solo.
Considerando a transferência de alcalinidade estimada pela diferença entre a
alcalinidade adicionada e a restante no material vegetal após a lixiviação, observou-se uma
pequena redução entre a lixiviação realizada em T0 e T10 (Tabela 13). Esta redução,
provavelmente se deve ao ataque por microrganismos do solo, aos compostos orgânicos lábeis
tais como ácidos orgânicos de cadeia curta.
A curva de titulação potenciométrica do solo indica que aproximadamente metade da
alcalinidade contida no material vegetal de nabo forrageiro foi efetivamente transferida ao
solo. Este valor é igual ao observado na estimativa pela redução na composição química do
51
material vegetal após lixiações, assemelhando aos valores de 40% de solubilidade do EB
reportados por Sakala et al. (2004). Com base nestes valores, pode-se estimar que seriam
necessárias doses ≥ 50 t ha-1 de massa seca de vegetal para provocar aumentos de pH do solo
na ordem de uma ou mais unidades de pH. Isto pode em parte explicar as altas elevações de
pH no estudo de Franchini et al. (1999a, 2001a, 2003), com aplicações de doses de até 100 t
ha-1 de material vegetal.
4.4 Fracionamento das Formas de Alumínio no Solo
Os resultados do fracionamento do Al por extração com soluções de KCl 1 mol L-1
(Al trocável) e CuCl2 0,5 mol L-1 (Al ligado à matéria orgânica + trocável) são apresentados
na Tabela 14. Nota-se que os teores de Al-CuCl2 foram em média quatro vezes superiores ao
Al-KCl. Até mesmo na camada superficial (0-8 cm) do tratamento com calcário, no qual o pH
do solo era 7 o Al-CuCl2 foi alto (29 mmolc dm-3). O alto teor de Al-CuCl2 nesta condição,
provavelmente é devido à re-hidrolise das formas de alumínio precipitadas, em função do
baixo pH (3,2) da solução extratora de CuCl2 0,5 mol L-1, e à solubilização e retirada de Al
das entrecamadas dos óxidos de Al que constituem a fração coloidal do solo.
O trabalho de Hargrove e Thomas (1981) comprova que a solução de CuCl2 é capaz
de solubilizar e retirar grandes quantidades de Al das entrecamadas dos óxidos de Al que
constituem a fração coloidal do solo. Estes autores encontraram correlação 1:1 entre a
quantidade de Al extraída por solução de CuCl2 1 mol L-1 e de HCl 2 mol L-1.
Fica evidente a limitação do uso da solução de CuCl2 0,5 mol L-1 para a
determinação de Al ligado à fração orgânica, em solos tropicais de mineralogia oxídica de Al
e Fe, como o usado no presente estudo, embora este método seja usado para tal (Oliveira et
al., 1997, Zambrosi, 2004). Assim, os dados de Al-CuCl2 não puderam ser interpretados, no
presente estudo como sendo ligados à matéria orgânica.
52
A solução de CuCl2 0,5 mol L-1 foi eficiente na extração Ca e Mg trocáveis,
determinando valores semelhantes aos extraídos com NH4AOc 1 mol L-1 (Tabela 14), com
exceção do tratamento que recebeu calcário, no qual o efeito solubilizante da solução de
CuCl2 é notório.
Tabela 14 - Análise do solo após lixiviação com solução equivalente a um volume de poros, imediatamente após aplicação dos tratamentos, avaliados pelos extratores NH4AOc(1) 1 mol L-1, KCl 1 mol L-1 e CuCl2 0,5 mol L-1. Experimento 1.
Al Ca Mg Tratamentos(2) Profun-didade CuCl2 KCl CuCl2 NH4OAc CuCl2 NH4OAc
cm ___________________________ mmolc dm-3__________________________
Solo original(3) 0-8 60 15 5 6 3 3 Testemunha 62 17 5 4 2 2 Calcário 29 0 118 84 32 29 Nabo forrageiro 53 6 12 10 5 4 Ácidos orgânicos 55 10 12 9 3 2 Sais neutros 63 14 11 8 4 3
Testemunha 8-18 59 17 6 5 3 2 Calcário 65 15 10 6 5 4 Nabo forrageiro 58 11 8 7 4 3 Ácidos orgânicos 65 13 9 7 3 3 Sais neutros 65 15 11 8 4 3
Testemunha 18-28 58 17 6 5 3 3 Calcário 70 16 9 6 5 3 Nabo forrageiro 60 11 9 8 4 4 Ácidos orgânicos 60 13 9 7 3 3 Sais neutros 65 15 13 11 5 5 (1) NH4AOc: Acetato de amônio; (2) Calcário: aplicado na superfície do solo, calculado para V=80% na camada 0-20 cm; Nabo forrageiro: moído (1 mm), equivalente a 20 t ha-1 de matéria seca com base na área superficial; Ácidos orgânicos: mistura de soluções de ácido cítrico e ácido málico equivalentes ao conteúdo do nabo forrageiro; Sais neutros: mistura de CaCl2, KCl, MgSO4 e K2SO4 equivalente ao conteúdo do nabo forrageiro; (3) Solo sem aplicação de tratamentos.
53
4.5 Soluções Lixiviadas
Os resultados da composição química das soluções lixiviadas dos três experimentos
estão contidos nas Tabelas 15 a 17. Os períodos de lixiviações (T0 e T10), pouco afetaram a
composição das soluções lixiviadas, a exceção de alguns componentes que serão discutidos
adiante. A realização de sucessivas lixiviações sobre as colunas de solo (experimento 3)
reduziu gradativamente os teores de cátions e ânions do lixiviado. O efeito foi mais
pronunciado sobre os ânions (Tabela 17).
Foram recuperadas como lixiviado cerca de 65 a 83% da água aplicada.
Os maiores valores de concentração de Al, Ca e N-NO3- no lixiviado do primeiro
experimento podem estar relacionados ao maior tempo de incubação (67 dias) para
restabelecimento da comunidade microbiana antes da aplicação dos tratamentos, em
comparação com o período de 23 dias (3o experimento) e 10 dias (2o experimento).
Foram observados valores de pH maiores nas lixiviações realizadas em T0 ou na
primeira lixiviação do experimento 3. Em T10 ou nas lixiviações subseqüentes do
experimento 3, os valores de pH acompanharam aqueles da fase sólida do solo das camadas
abaixo de 8 cm (Tabelas 15 a 17).
Em todos os experimentos, nos tratamentos com aplicação de calcário, o pH dos
solos da camada superficial (0-8 cm) atingiram valores próximos a 7; entretanto, nas soluções
lixiviadas em poucos casos os valores ultrapassaram 5,0. Os tratamentos com materiais
vegetais de nabo forrageiro e aveia preta e soluções equivalentes de ácidos orgânicos
causaram os maiores aumentos de pH nas soluções lixiviadas, especialmente quando
combinados com a aplicação de calcário (Tabelas 15 a 17). O efeito foi maior no T0 quando a
solução lixiviada (1 volume de poros) deslocou a solução contendo os tratamentos aplicados
54
cerca de 12 horas antes, exceto no experimento 3 que não teve lixiviação em T0. Nestes
tratamentos, o pH do lixiviado está associado ao pH das suspensões de nabo forrageiro e aveia
preta que foram de 5,50 e 5,65; para as soluções de ácidos orgânicos os valores de pH foram
ajustados para os mesmos valores da suspensão de plantas. Em T10 o efeito menor,
especialmente para os tratamentos com ácidos orgânicos quando estiveram em contato com o
solo por 10 dias antes da lixiviação (Tabelas 15 a 17).
Os trabalhos de Ernani et al. (2001) e Araújo (2003) demonstraram que lixiviações
com alto volume de poros e procedidas em curto espaço de tempo, resultam em pH de
lixiviado maior que o do solo, em função dos tratamentos com efeito alcalinizante
previamente adicionados. No presente trabalho, este efeito aconteceu com pouca intensidade e
somente em T0 ou na primeira lixiviação do experimento 3, devido ao curto intervalo entre a
aplicação dos tratamentos e a lixiviação. Nas lixiviações posteriores, o pH das soluções
acompanhou o pH das camadas abaixo de 8 cm dos solos, demonstrando equilíbrio com a fase
sólida. Isto foi possível devido à baixa velocidade de aplicação da água e porque a quantidade
utilizada (um volume de poro) foi suficiente apenas para deslocar a água em equilíbrio com a
fase sólida. Estes resultados corroboram os obtidos por Amaral (2002).
A CE dá idéia da concentração salina das soluções lixiviadas. Os maiores valores de
CE foram observados nos tratamentos com soluções de sais neutros, seguidos dos tratamentos
com material vegetal de nabo forrageiro e aveia preta (Tabelas 15 a 17). Os teores foram
proporcionais aos conteúdos de cátions e ânions adicionados. As soluções de ácidos orgânicos
associadas ou não a aplicação de calcário, produziram pequenos aumentos de CE, sendo estes
mais evidentes nas primeiras lixiviações. A aplicação de calcário associada ao material
vegetal, pouco aumentou a CE das soluções lixiviadas. Em geral, os valores de CE foram
maiores nas lixiviações realizadas em T0 ou na primeira lixiviação do experimento 3. Os altos
55
valores de condutividade observados no experimento 1 são devidos ao maior tempo de
incubação do solo antes da aplicação dos tratamentos.
Em estudo de lixiviação, Amaral (2002) também observou maiores valores de CE na
primeira lixiviação. Os nutrientes liberados pelos materiais vegetais parecem ter contribuído
mais para o aumento da CE em relação aos tratamentos com calcário isolado e à testemunha.
4.5.1 Teores de cátions
As concentrações de Al nas soluções lixiviadas foram influenciadas pelo tempo de
incubação do solo antes da aplicação dos tratamentos (Tabelas 15 a 17). O teor de Al dos
tratamentos testemunha do experimento 1 foi superior aos teores dos experimentos 2 e 3.
Analisando cada experimento de forma isolada, em geral, o teor de Al no lixiviado obedeceu a
seguinte ordem: sais neutros > material vegetal ≥ solução de ácidos orgânicos > calcário ≥
testemunha.
Franchini et al. (2001a) observaram grandes quantidades de Al nas soluções
lixiviadas e atribuíram o efeito à complexação e mobilização do Al por compostos orgânicos
liberados pelas plantas. Esses autores verificaram que os teores de Al nas soluções lixiviadas
diminuíram drasticamente quando as lixiviações foram realizadas 15 dias após a aplicação dos
tratamentos.
Nos presentes experimentos a remoção de Al do solo, evidenciada pela sua presença
nas soluções lixiviadas, foi pequena (<0,1 a 2,4 mmolc L-1) quando comparados aos valores de
até 37 mmolc L-1 obtidos por Franchini et al. (1999b, 2001a, 2003). Porém, são compatíveis
com os valores encontrados por Amaral (2002) e Araújo (2003).
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Nota-se nas Tabelas 15 a 17, que as soluções de sais neutros isoladas ou na presença
de calcário tenderam a ser mais eficientes na extração de Al para as soluções lixiviadas
quando comparadas aos tratamentos com materiais vegetais ou solução de ácidos orgânicos,
especialmente quando a lixiviação foi realizada 10 dias após a aplicação dos tratamentos,
condições em que houve mais tempo para a degradação de ácidos orgânicos no solo.
Entretanto, as soluções de sais neutros causaram apenas pequenas reduções do Al trocável do
solo (Tabelas 4, 6 e 8). Nos tratamentos com ácidos orgânicos, as lixiviações em T10
produziram valores de Al semelhantes aos tratamentos testemunha. Possivelmente, a maior
parte dos ácidos orgânicos adicionados já tinha sido degradada pelos microrganismos do solo
ou adsorvida à fase sólida.
Os teores mais elevados de Al encontrados nos tratamentos com solução de sais
neutros (Tabelas 15 a 17), que simulam os nutrientes do material vegetal, evidenciam a
capacidade de deslocamento deste cátion adsorvido na fase sólida para a solução do solo,
pelos cátions adicionados com os sais. O mesmo pode ter ocorrido no tratamento testemunha
do experimento 1 em função da liberação de íons pela mineralização da matéria orgânica do
solo devido ao longo tempo de incubação. No presente experimento, e em vários outros da
literatura (FRANCHINI et al., 1999b; AMARAL, 2002, ARAÚJO, 2003) o material vegetal
foi finamente moído e aplicado em suspensão, o que favorece grandemente a rápida liberação
dos íons solúveis. Esses processos são muito mais lentos na natureza, quando resíduos
vegetais são deixados sobre a superfície do solo. Então, nas condições experimentais aqui
apresentadas, observada a alta solubilidade dos cátions (65-71%) e ânions (84%) do material
vegetal de nabo forrageiro, é provável que substancial parte do Al das soluções lixiviadas
nestes tratamentos seja decorrente de deslocamento por troca iônica. A contribuição do Al
presente no material vegetal foi pequena, pois esses continham apenas de 1 a 3 mg kg-1 de Al
solúvel (Dados não apresentados).
60
O teor de K no lixiviado foi determinado pela dose adicionada via tratamentos e
mudanças no pH do solo. No experimento 1, a aplicação isolada de material vegetal de nabo
forrageiro, ácidos orgânicos e sais neutros resultou em grandes quantidades de K nas soluções
lixiviadas (Tabela 15), entretanto, a aplicação dos mesmos tratamentos na presença de
calcário (experimento 2) reduziu severamente a lixiviação de K (Tabela 16), as quais foram
acompanhadas por aumentos dos teores de K no solo (Tabela 7). Em geral, o teor de K no
lixiviado obedeceu a seguinte ordem: sais neutros > material vegetal > solução de ácidos
orgânicos > calcário ≥ testemunha.
Os teores de sódio nas soluções lixiviadas foram significativos somente nos
tratamentos com aplicação de material vegetal de nabo forrageiro ou aveia preta (Tabelas 15 -
17), devido ao conteúdo de Na nas plantas, uma vez que os tratamentos com sais neutros e
ácidos orgânicos praticamente não continham esse elemento.
As lixiviações de Mg foram proporcionalmente maiores que as de Ca. Apesar das
adições de Mg pelos tratamentos terem sido sempre menores, as concentrações de Mg nos
lixiviados foram próximas as de Ca. Isto pode ser explicado pela maior afinidade do Ca com
os sítios de troca iônica (RAIJ, 1991).
Esperava-se que na presença de calcário, os tratamentos com material vegetal de
nabo forrageiro e aveia preta e soluções de ácidos orgânicos iriam aumentar a lixiviação de Ca
e Mg, quando comparados com a aplicação isolada de calcário. Entretanto isto não ocorreu.
As concentrações de Ca e Mg nos tratamentos com materiais vegetais foram determinadas
pelas doses adicionadas. Para as soluções de ácidos orgânicos, os teores de Ca e Mg lixiviados
foram sempre baixos, comparáveis aos dos tratamentos com calcário e com a testemunha.
Estes resultados sugerem que os ácidos orgânicos devem ter tido pouca influência na
mobilização de Ca para as soluções lixiviadas.
61
As concentrações de manganês foram significativas somente nos tratamentos com
material vegetal e seus respectivos sais neutros. As soluções de sais neutros e material vegetal
retiraram quantidades semelhantes de N-NH4+, provavelmente devido ao deslocamento do
elemento dos sítios de troca do solo para solução do solo (Tabelas 15 a 17), sugerindo a
importância dos elementos inorgânicos liberados do material vegetal sobre a lixiviação de
alguns íons.
Ânions orgânicos podem não ter sido fator preponderante na lixiviação de Ca e Mg
no presente estudo. Conforme pode se observar nas Tabelas 15 a 17, a adição das soluções de
ácidos orgânicos, associadas ou não à aplicação de calcário, causou a lixiviação de
quantidades de Ca e Mg sempre iguais a dos tratamentos testemunha e calcário isolado,
independentemente do período de lixiviação.
Franchini et al. (1999b) e Ziglio et al. (1999), trabalhando com amostras de
latossolos coletadas do horizonte B e camada superficial com baixa CTC, observaram grandes
quantidades de Ca e Mg nas soluções lixiviadas. Os autores atribuíram o efeito à complexação
e mobilização dos cátions por compostos orgânicos liberados pelas plantas. Assim como
constatado nos estudos de Amaral (2002) e Araújo (2003), as hipóteses acima levantadas não
foram comprovadas no presente estudo. É possível que o efeito das condições experimentais
bem como da textura e do poder tampão do solo sejam determinantes para a ocorrência da
movimentação dos íons.
4.5.2 Teores de ânions inorgânicos
Os teores de S e Cl nas soluções lixiviadas foram afetados pelas doses adicionadas
pelos tratamentos e intervalo entre a aplicação dos tratamentos e a lixiviação. Os maiores
valores ocorreram nas lixiviações realizadas imediatamente após aplicação dos tratamentos.
Nas lixiviações realizadas após dez ou mais dias, os teores foram bastante reduzidos (Tabelas
62
15 a 17). No experimento 3, as concentrações de S e Cl diminuíram gradativamente com as
sucessivas lixiviações.
Foram obtidas altas correlações entre o somatório de cátions e ânions inorgânicos nas
soluções lixiviadas em todos os experimentos (Figura 4). Os maiores valores de cátions e
ânions foram observados nas lixiviações realizadas em T0 (experimentos 1 e 2). No
experimento 3, os valores decresceram de forma gradativa com as sucessivas lixiviações
realizadas.
Considerando os tratamentos testemunha de todos os experimentos, obteve-se alta
correlação entre N-NO3- e os teores de Ca+Mg (r = 0,81) ou Al (r = 0,90). A extração da
solução do solo de amostras de solos ácidos incubados durante 9 a 52 semanas, revelaram que
na ausência de calagem e adubação, os prótons liberados pela nitrificação deslocam cátions
(Al, Ca, Mg etc) da fase sólida em quantidades proporcionais aos ânions gerados (CURTIN e
SMILLIE, 1983; WENZL et al., 2003).
Com a adição dos tratamentos que continham outros ânions (S e Cl), as
movimentações de cátions foram proporcionais (Figuras 4 e 5). Isto indica que, nas condições
estudadas, a lixiviação de cátions está ocorrendo proporcionalmente à quantidade de ânions,
conforme destacado por Raij (1991). O provável mecanismo de retirada de cátions da fase
trocável é o deslocamento pelos cátions adicionados. O deslocamento de cátions da fase
trocável por ação de massas já foi comprovado por Ernani e Barber (1993) e Smith et al.
(1995), usando soluções de sais de sulfato e cloreto de Ca, e também usando de esterco de
aves (MOKOLOBATE e HAYNES, 2002). Entretanto, este fato não é novo. Quaggio et al.
(1982) observaram intensa movimentação de Ca e Mg e em curto espaço de tempo, quando a
calagem foi acompanhada da aplicação 2 t ha-1 de gesso agrícola. Porém, o efeito da aplicação
63
de fontes de Ca associada a sais neutros não é duradouro no solo, pois não ocorre liberação de
cargas dependentes de pH.
Cátions (mmolc L-1)
0 10 20 30 40 50
Âni
ons (
mm
olc
L-1
)
0
10
20
30
40
50
Experimento 1: Y = -1,04 + 0,63x r = 0,82 (n = 30)Experimento 2: Y = 0,16 + 0,78x r = 0,94 (n = 30)Experimento 3: Y = -2,91 + 0,82x r = 0,91 (n = 72)
Figura 4 - Correlação entre teores de cátions (Al, K, Na, Ca, Mg, Mn e N-NH4
+) e ânions (N-NO3
-, Cl- e S-SO42-) nas soluções lixiviadas após aplicação dos tratamentos em
diferentes épocas. Experimentos 1, 2 e 3.
64
Figura 5 – Teores de cátions e ânions nas soluções lixiviadas imediatamente (0), 10, 30 e 45
dias após aplicação dos tratamentos com solução equivalente a um volume de poros. Experimentos 1, 2 e 3.
Experimento 1
0
10
20
30
40
0 10 0 10 0 10 0 10 0 10
Testemunha Calcário Nabo forrageiro Ácidosorgânicos
Sais neutros
Tratamentos
mm
olc
L-1
CátionsÂnios
Experimento 2
0
10
20
30
40
0 10 0 10 0 10 0 10 0 10
Testemunha Calcário Nabo forrag. +calcário
Ácid. Orgân. +Calcário
Sais neutros +Calcário
mm
olc
L-1
Experimento 3
05
1015202530354045
10 30 45 10 30 45 10 30 45 10 30 45 10 30 45 10 30 45 10 30 45 10 30 45
Testemunha Calcário Aveia preta Acidosorganicos -
aveia
Sais neutros- aveia
Naboforrageiro
Acidosorganicos -
nabo
Sais neutros- nabo
mm
olc
L-1
65
A movimentação de Ca para o subsolo, proveniente do calcário aplicado em
superfície é favorecida pela presença do N-NO3-, conforme observado por Pearson et al.
(1962). Entretanto, outros fatores ligados a CTC e estrutura física do solo, precipitação e dose
do corretivo utilizado são importantes. No entanto, a alteração do pH no subsolo pode
depender da chamada absorção alcalina, onde o N-NO3- lixiviado para a subsuperfície
associado ao Ca, é absorvido pelas raízes das plantas liberando OH- ou HCO3- que por sua vez
disponibiliza carga dependente de pH, preenchida pelo cálcio (HELYAR, 1991; RAIJ et al.,
1988; QUAGGIO, 2000). Este mecanismo de correção de acidez, pode estar ocorrendo
simultaneamente com outros mecanismos.
4.5.3 Teor de ácidos orgânicos
As análises cromatográficas das soluções lixiviadas revelaram a existência de ácidos
orgânicos somente nos tratamentos onde foram aplicadas as soluções de ácidos orgânicos e
nas amostras de lixiviado coletadas imediatamente após aplicação dos tratamentos. Os teores
encontrados nos experimentos 1 e 2 foram: 0,10 e 0,16 mmol L-1 de ácido cítrico e 0,68 e 0,09
mmol L-1 de ácido málico, respectivamente. Considerando as quantias de ácido cítrico e
málico adicionadas, isto representou uma recuperação máxima de 2,9 e 7,2%,
respectivamente. Não está clara a razão para o fato dos ácidos orgânicos não terem sido
detectados nas soluções lixiviadas em T0 no tratamento com material vegetal de nabo
forrageiro. É possível que a liberação dos ácidos orgânicos das plantas não seja tão rápida em
comparação com o tratamento com a solução de ácidos sintéticos. Outra possibilidade é que o
material de nabo forrageiro usado no presente estudo contivesse menos ácidos orgânicos que
no estudo de Amaral (2002), o qual foi tomado como base para o cálculo dos tratamentos com
soluções de ácidos orgânicos. O teor de ácidos orgânicos, que representa excesso de bases nas
plantas, é bastante variável conforme discutido anteriormente. Franchini et al. (2003)
66
estudando plantas de nabo forrageiro, colhidas em idade semelhantes às de Amaral (2002),
encontram teores de ácido málico e cítrico 4 e 6,5 vezes, respectivamente, menores do que os
de Amaral (2002).
É importante destacar que todas as calibrações para determinação dos ácidos
orgânicos foram realizadas somente para leituras de ácidos cítricos e málicos, por serem estes
encontrados em maior proporção na planta de nabo forrageiro (AMARAL, 2002).
Os dados obtidos sugerem que os ácidos orgânicos adicionados ou presentes na
matéria seca do nabo forrageiro foram rapidamente degradados no solo e indicam que nas
condições estudadas, os ácidos orgânicos tiveram influência relativamente pequena na
mobilização de Ca e Mg para as camadas inferiores.
Esta hipótese corrobora os estudos de van Hees et al. (2005), que observaram altas
taxas de degradação de ácidos orgânicos no solo e que o fluxo entre horizontes representava
apenas 0,1 a 3% do total de ácidos orgânicos perdidos. Naquele estudo, a biodegradação de
ácido cítrico e o ácido oxálico corresponderam a aproximadamente 19 e 7% da respiração
basal do solo, respectivamente. Além da degradação microbiana, Jones (1998) relata até >
60% dos ácidos orgânicos podem ser rapidamente adsorvidos a fase sólida do solo,
principalmente em solos com altos teores de óxi-hidróxidos de Fe e Al.
Amaral (2002) não encontrou ácidos orgânicos na solução lixiviada coletada 15 dias
após a aplicação de citrato de K, provavelmente devido à sua degradação em curto espaço de
tempo.
As soluções lixiviadas revelaram remoção bastante baixa de Al pelos tratamentos
com soluções de ácidos orgânicos, materiais vegetais e sais neutros (Tabelas 15 a 17).
Provavelmente a maior parte dos ácidos orgânicos adicionados pelas soluções ou suspensão
67
de plantas foram rapidamente degradados pelos microrganismos ou adsorvidos aos colóides
do solo. Algumas observações confirmam as hipóteses levantadas: (1) a presença de ácidos
orgânicos em baixa concentração e somente nas soluções lixiviadas em T0; (2) Foi encontrado
ferro no lixiviado dos tratamentos com material vegetal de nabo forrageiro e solução de
ácidos orgânicos em T0, com teor variando entre 0,3 a 1,0 mg L-1, enquanto nos demais
tratamentos em T0 e em todos os tratamentos nas lixiviações realizadas com 10 dias ou mais
da aplicação dos tratamentos, os valores de ferro foram <0,05 mg L-1 (dados não
apresentados).
Nos tratamentos com material vegetal de nabo forrageiro e ácidos orgânicos houve
pequena lixiviação de cátions, aumentos de pH e saturação por bases e redução dos teores de
Al do solo, em comparação com os tratamentos testemunha. Estes efeitos devem-se a
degradação no solo de sais de ácidos orgânicos com cátions básicos e a alcalinidade do
material vegetal adicionado, que deixam no solo um resíduo alcalino, ou seja, ocorre
transferência de alcalinidade da planta para o solo; caracterizando um processo reciclagem de
bases, pois anteriormente esta alcalinidade foi retirada do próprio solo. O pequeno efeito
observado foi resultado da baixa taxa de alcalinidade adicionada e os resultados são
compatíveis com o consumo de carga medido pela curva tampão do solo. Estes resultados
concordam com os estudos de Slattery et al. (1991) e Helyar e Porter (1989) que
demonstraram baixos valores de equivalentes de alcalinidade em materiais vegetais.
68
4.5.4 Especiação das formas de alumínio
De modo geral, observaram-se comportamentos semelhantes na distribuição das
espécies de Al nas soluções lixiviadas (Tabelas 18 e 19) obtidas pela especiação fracionada
das formas de Al por resina catiônica CHELEX 100 (FRANCHINI et al., 1999b) ou pelo uso
do software GEOCHEM (PARKER et al., 1995). Os tratamentos com material vegetal de
nabo forrageiro e solução de ácidos orgânicos causaram fortes alterações nas soluções
lixiviações em T0 e pequenos efeitos se estenderam até as lixiviações realizadas em T10.
Como as composições químicas das soluções lixiviadas nos experimentos 2 e 3 e as técnicas
de especiação demonstraram resultados semelhantes, a especiação usando resina de troca
catiônica restringiu-se ao experimento 1. Para avaliar as diferenças na composição química
dos experimentos 1 e 2 usou-se somente a especiação pelo software GEOCHEM.
Nas lixiviações realizadas em T0 (Tabela 18), para os tratamentos com material de
nabo forrageiro e solução de ácidos orgânicos, a especiação com a resina de troca catiônica
revelou que 22% e 54% do Al total estavam na forma orgânica, com conseqüente redução do
Al livre. Quando procedida a lixiviação em T10, os valores de Al na forma orgânica foram
relativamente baixos e semelhantes à testemunha (4% do Al total). Deve-se levar em conta
que a lixiviação de Al no presente estudo foi muito menor do que as encontradas por
Franchini et al. (1999b, 2001a, 2003)
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Caixa de texto
69
70
Tabela 19 - Espécies predominantes de alumínio(1) nas soluções lixiviadas em diferentes períodos após aplicação dos tratamentos. Experimentos 1 e 2.
Tratamentos(2) Tempo pH Al total Al3+ Al-OH Al-SO4 Al-citrato Outras(4
dias mmolc L-1 ___________________ % do total ____________________ Experimento 1 Testemunha 0(3) 3,8 0,60 88,2 3,1 3,1 - 5,6 Calcário 4,0 0,49 83,4 5,0 4,1 - 7,6 Nabo forrageiro 4,0 1,85 20,4 0,9 77,0 - 1,7 Ácidos orgânicos 4,4 1,74 5,5 75,0 0,8 17,4 1,4 Sais neutros 3,8 2,36 59,2 1,6 37,5 - 1,8 Testemunha 10 3,9 0,83 88,4 3,7 3,0 - 4,9 Calcário 3,9 0,87 86,3 4,3 3,9 - 5,5 Nabo forrageiro 4,1 1,33 48,9 3,2 44,1 - 3,8 Ácidos orgânicos 4,0 0,85 86,2 4,8 3,4 - 5,6 Sais neutros 3,9 1,48 84,6 2,9 9,3 - 3,2
Experimento 2 Testemunha 0 4,4 0,02 56,9 8,2 11,4 - 23,5 Calcário 4,5 0,03 43,3 12,2 14,6 - 29,8 Nabo + calcário 4,7 0,36 3,0 91,6 3,1 - 2,3 Ac. org. + calcário 5,0 0,60 0,1 18,8 0,0 80,9 0,3 Sais neut. + calcário 4,2 0,65 26,0 2,0 68,7 - 3,3 Testemunha 10 4,3 0,06 63,5 8,6 6,8 - 21,2 Calcário 4,3 0,07 56,1 9,1 11,5 - 23,4 Nabo + calcário 4,3 0,30 36,2 4,6 47,8 - 11,4 Ac. org. + calcário 4,4 0,09 54,0 10,5 10,9 - 24,7 Sais neut. + calcário 4,1 0,62 51,8 3,0 40,5 - 4,7 (1).As espécies iônicas de alumínio foram estimadas pelo software de modelagem geoquímica GEOCHEM (PARKER et al. 1995); (2).Calcário: aplicado na superfície do solo, calculado para V=80% na camada 0-20 cm; Nabo forrageiro: moído (1 mm), equivalente a 20 t ha-1 de matéria seca com base na área superficial; Ácidos orgânicos: mistura de soluções de ácido cítrico e ácido málico equivalentes aos conteúdos do nabo forrageiro; Sais neutros: mistura de CaCl2, KCl, MgSO4 e K2SO4 equivalente ao conteúdo do nabo forrageiro; (3).Período decorrido entre a aplicação dos tratamentos e da aplicação da solução de lixiviação para coleta das soluções lixiviadas; (4).Alumínio ligado a fósforo e boro.
71
Foram encontradas altas proporções de Ca e Mg nas formas orgânicas pela resina de
troca catiônica, nos tratamentos com material vegetal de nabo forrageiro e solução de sais
neutros. No tratamento com aplicação de sais neutros não era esperada a existência de formas
orgânicas de Ca e Mg. Possivelmente, devido ao alto teor de cátions nos lixiviados destes
tratamentos pode ter ocorrido a saturação dos sítios de troca da resina e assim os teores
considerados orgânicos foram superestimados. Entretanto, nas lixiviações realizadas em T10,
foram encontrados apenas 4 % de Al e Mg, e praticamente nenhum Ca na forma orgânica.
As especiações usando o software GEOCHEM revelaram que as espécies de Al3+
foram reduzidas drasticamente nos tratamentos com material vegetal de nabo forrageiro e
solução de ácidos orgânicos nos experimentos 1 e 2 (Tabela 19), comparados aos valores
médios de 88% e 60% de Al livre nos tratamentos testemunha dos experimentos 1 e 2,
respectivamente. Os efeitos foram mais pronunciados em T0. Entretanto, os ácidos orgânicos
restringiram a presença da espécie Al3+ apenas em T0, aumentando a concentração de Al
ligado a OH ou ao citrato. Para os tratamentos com nabo forrageiro, os efeitos da redução da
espécie Al3+ foram mais duradouros, atingindo as lixiviações realizadas em T10, porém, a
adição deste material vegetal aumentou a presença de Al ligado ao sulfato, evidenciando
mecanismos diferentes para redução do Al3+ livre entre os tratamentos com material vegetal e
solução de ácidos orgânicos.
No experimento 2, a maior parte do Al encontrado nas soluções lixiviadas dos
tratamentos com solução de ácidos orgânicos estava ligada a citrato (80,9%). Porém, para o
mesmo tratamento no experimento 1, este número reduziu-se a 17,4%. Em ambos os casos,
mais de 99% do teor total de citrato estava complexada com Al (Tabela 19).
72
As porcentagens das espécies de Ca e Mg associadas aos ácidos orgânicos (citrato e
malato) foram sempre muito baixas (≤ 2,0%). Estes resultados reforçam as observações
anteriores, de que nas condições estudas, a mobilização de Ca e Mg para as soluções
lixiviadas pelo mecanismo de complexação com ácidos orgânicos foi pequena.
As ações dos ácidos orgânicos sobre o Al aconteceram com maior intensidade
somente no primeiro tempo de lixiviação. Possivelmente, quando as lixiviações foram
realizadas em T10, a maioria dos ácidos orgânicos adicionada havia sido degradada ou
adsorvida ao solo, confirmando os estudos de van Hees et al. (2005), Jones (1998) e Ström et
al. (2001).
73
5 CONCLUSÕES
Nas condições estudas pode-se concluir:
As aplicações superficiais de materiais vegetais ou ácidos orgânicos não
contribuíram significativamente para transferir o efeito da calagem para as camadas
subsuperficiais;
Os ácidos orgânicos provenientes dos materiais vegetais tiveram influência
relativamente pequena na mobilização de Ca e Mg para as camadas inferiores, provavelmente
devido à rápida degradação e adsorção aos colóides do solo, evidenciada em parte pela
pequena taxa de recuperação dos ácidos orgânicos nas soluções lixiviadas;
No presente estudo, em solo argiloso, o efeito dos ácidos orgânicos em neutralizar ou
remover o Al do solo foi pequeno e a contribuição para tal dos aportes de materiais vegetais
aplicados na superfície ocorreu em função da presença de sais e do potencial alcalinizante
desses materiais;
Devido à alta solubilidade dos cátions e ânions do material vegetal de nabo
forrageiro, parte substancial dos cátions das soluções lixiviadas foi decorrente do próprio
material vegetal e do deslocamento por troca iônica;
A solução de CuCl2 0,5 mol L-1 não foi eficiente para a determinação do alumínio
orgânico porque superestima os valores devido à possível extração de alumínio das
entrecamadas dos óxidos de Al que constituem a fração coloidal do solo e também pela re-
hidrolise das formas de alumínio precipitadas, devido ao baixo pH dessa solução.
O método de calcinação simples, sem a adição de bases, é de fácil execução e
mostrou-se adequado para a determinação da alcalinidade vegetal.
74
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