Solo – Composição, porosidade, matéria orgânica e nutrientes inorgânicos

Mais alguns pontos de edafologia sempre presentes na vida agronômica

 

O estudo do solo tem várias divisões, mas todas intercaladas e formando um sistema complexo e maravilhoso, cujos recursos, bem administrados, resultam em produtividade e sucesso no agronegócio. Portanto continuo pontuando, de forma resumida, esses aspectos edafológicos.

 

Os solos são compostos de matéria sólida e espaços porosos

O espaço poroso é o espaço ao redor das partículas do solo. Diferentes proporções de ar e de água ocupam os espaços porosos, dependendo das condições de umidade prevalecentes. A água do solo está presente principalmente como um filme na superfície das partículas do solo. Os fragmentos de rocha e de minerais no solo variam em tamanho desde grãos de areia, os quais podem ser vistos facilmente a olho nu, até partículas de argila tão pequenas que não podem ser vistas mesmo com o auxílio de um microscópio de luz.

A classificação que se segue é um esquema para categorizar as partículas do solo de acordo com os seus tamanhos:

 

Partícula                        Diâmetro (em micrômetros)
Areia grossa                    200 a 2.000
Areia fina                         20 a 200
Silte                                  2 a 20
Argila                               Menor que 2

 

Os solos contêm uma mistura de partículas de diferentes tamanhos e são divididos em classes texturais de acordo com a proporção dessas partículas presentes na mistura. Por exemplo, solos que contêm 35% ou menos de argila e 45% ou mais de areia são arenosos; aqueles contendo 40% ou menos de argila e 40% ou mais de silte são siltosos. Os solos de textura média contêm areia, silte e argila em proporções que os tornam propícios para a agricultura. As partículas de solo maiores proporcionam melhor drenagem, enquanto as partículas de solo menores têm alta capacidade de retenção de nutrientes.

A matéria sólida dos solos consiste tanto em matéria orgânica quanto inorgânica, com a proporção diferenciando bastante nos diferentes solos. Os componentes orgânicos incluem restos de organismos em vários estágios de decomposição, uma grande fração de material decomposto conhecido como húmus e uma grande variedade de plantas e animais vivos. Estruturas grandes como raízes de árvores podem ser incluídas, mas a parte viva é dominada por fungos, bactérias e outros microrganismos.

 

O espaço poroso dos solos é ocupado por ar e água

Aproximadamente 50% do volume total do solo é formado por espaços porosos, os quais são preenchidos por proporções variadas de ar e de água, dependendo das condições de umidade.

Quando a água não ocupa mais que a metade dos espaços porosos, uma quantidade adequada de oxigênio fica disponível para o crescimento e outras atividades biológicas da raiz.

Depois de uma forte chuva ou irrigação, os solos retêm uma certa quantidade de água e permanecem úmidos inclusive após a remoção da água retida fracamente pela gravidade. Se o solo for constituído de grandes fragmentos, os poros e os espaços entre eles serão também grandes. A água irá escoar através desse solo rapidamente, sobrando relativamente pouco para o crescimento das plantas nos horizontes A e B. Graças aos seus poros pequenos e às forças de atração que existem entre as moléculas de água e as partículas de argila de tamanho pequeno, os solos argilosos são aptos a reter uma quantidade bem maior de água contra a ação da gravidade. Dessa maneira, os solos argilosos podem reter três a seis vezes mais água que um volume equivalente de areia, ou seja, os solos com mais argila podem conter mais água, a qual fica disponível para as plantas. A porcentagem de água que um solo pode reter contra a ação da gravidade é conhecida como sua capacidade de campo.

Se uma planta for colocada para crescer indefinidamente em uma amostra de solo sem que seja adicionada água, ela poderá, muitas vezes, não se tornar apta a absorver a água de forma rápida o suficiente para suprir suas necessidades e murchará. Quando o murchamento é grave, as plantas não conseguem se recuperar mesmo quando colocadas em uma câmara úmida. A porcentagem de água que resta em um solo quando ocorre tal murchamento irreversível é chamado ponto de murcha permanente desse solo.

As forças que retêm a água no solo podem ser expressas nos mesmos termos (no caso, potencial de água) que as forças de absorção de água pelas células e pelos tecidos. O potencial de água nos solos diminui gradualmente com o decréscimo da umidade do solo abaixo da capacidade de campo. Os cientistas que estudam o solo consideram que solos com potencial de –1,5 megapascal estão em porcentagem de murcha permanente.

 

Os solos retêm cátions, mas os ânions são lixiviados

Os nutrientes inorgânicos obtidos pela raiz das plantas estão presentes como íons, na solução de solo. A maior parte dos metais forma íons carregados positivamente, isto é, cátions como Ca²⁺, K⁺, Na⁺ e Mg²⁺. As partículas da argila e do húmus podem conter um excesso de cargas negativas sobre suas superfícies coloidais onde os cátions podem ligar-se e assim ser retidos, impedindo a ação de lavagem da água que se percola pelo solo.

Desse modo, os cátions fracamente ligados às partículas de argila podem ser trocados por outros cátions e depois liberados na solução do solo, tornando-se disponíveis para o crescimento vegetal.

Esse processo é chamado troca catiônica. Por exemplo, quando o CO₂ é liberado durante a respiração das raízes, ele se dissolve na solução do solo e forma o ácido carbônico (H₂CO₃). O ácido carbônico se ioniza e produz bicarbonato (HCO₃^–) e íons hidrogênio (H⁺). Esse H⁺ produzido pode ser trocado por cátions de nutrientes, que estão na argila ou no húmus.

Os principais íons carregados negativamente ou ânions encontrados nos solos são NO₃^–, SO₄^2–, HCO₃^– e OH^–. Os ânions são lixiviados dos solos mais rapidamente que os cátions, porque eles não se ligam às partículas de argila. Os íons nitrato lixiviados, em particular, têm poluído fontes superficiais e subterrâneas de água. Uma exceção é o fosfato, o qual é retido porque forma precipitados insolúveis. O fosfato é especificamente adsorvido ou retido na superfície de compostos contendo ferro, alumínio e cálcio.

Embora o ferro seja o quarto elemento mais abundante entre todos os elementos na superfície da Terra, ele normalmente é oxidado na forma férrica (Fe³⁺), que é insolúvel e, portanto, não disponível para as plantas. Dois mecanismos distintos ou estratégias evoluíram nas plantas para aumentar ao máximo a mobilização e a captação do ferro do solo. Todas as plantas, com exceção das gramíneas, utilizam a denominada Estratégia I. Essa estratégia inclui a indução de três atividades localizadas na membrana plasmática: (1) uma bomba de prótons acidifica a rizosfera, atraindo mais ferro em solução; (2) após a acidificação, o Fe³⁺ é reduzido a Fe²⁺; e (3) o Fe²⁺ é então transportado através da membrana plasmática por um transportador de Fe²⁺. Na Estratégia II as gramíneas produzem e liberam no solo compostos quelantes especiais, denominados fitossideróforos, que apresentam alta afinidade pelo Fe³⁺. Os complexos Fe³⁺ fitossideróforos são captados na raiz por transportadores na membrana plasmática.

A acidez ou a alcalinidade dos solos é correlacionada com a disponibilidade de nutrientes inorgânicos para o crescimento vegetal. Os solos variam bastante em pH, e muitas plantas têm uma estreita faixa de tolerância dentro dessa ampla variação. Nos solos alcalinos, alguns cátions são precipitados e elementos como o ferro, o manganês, o cobre e o zinco podem, assim, tornar-se indisponíveis para as plantas. As micorrizas são especialmente importantes na absorção e na transferência de fósforo para a maioria das plantas, e, além disso, essa simbiose também tem sido associada ao aumento da absorção de manganês, cobre e zinco.

Extinção de civilizações – 5 passos largos para a morte de sociedades e culturas

 

 

Estamos prontos para esses 5 fatores? A história mostra que não.

 

Uma cultura perdida, ficam as estátuas esculpidas pelos ancestrais da Ilha de Páscoa

Era um domingo de Páscoa, em 1722, quando o explorador holandês Jacob Roggeveen avistou de seu galeão um pedaço de terra perdido na vastidão do sul do oceano Pacífico. De longe, o lugar não era nada atrativo. Ao contrário da maioria das outras ilhas daquela parte do mundo, o terreno não tinha grandes árvores e a grama era tão seca que, a distância, parecia areia. Recebido por uma comitiva de nativos em canoas frágeis e cheias de remendos, Roggeveen resolveu desembarcar e surpreendeu-se com as gigantescas figuras de pedra, esculpidas na forma de rostos humanos, espalhadas ao longo do litoral. “Ficamos muito espantados, pois não compreendíamos como essas pessoas, que não dispunham de cordas fortes ou madeira adequada para construir máquinas, conseguiram erguer aquelas imagens com mais de 10 metros de altura”, escreveu em seu diário de bordo.

No interior da ilha, dentro da cratera de um vulcão extinto onde as estátuas costumavam ser esculpidas, o ambiente era fantasmagórico. As ferramentas utilizadas pelos escultores espalhadas pelo chão, estátuas inacabadas e outras deixadas para trás nas estradas que levavam ao litoral davam a impressão de que o lugar havia sido abandonado.

Quase 300 anos depois, o mesmo mistério que intrigava o capitão holandês ainda paira no pensamento de quem desembarca no aeroporto de Mataveri e depara com os enormes moais, as colossais estátuas de pedra que resistem há séculos na ilha de Páscoa. Entre esses visitantes está o biólogo americano Jared Diamond. Professor da faculdade de medicina da Universidade da Califórnia, Diamond é autor do livro Collapse, que investiga os motivos pelos quais as sociedades desaparecem. A trágica história dos construtores de moais se repetiu em diferentes épocas com civilizações pequenas ou grandes, poderosas ou minúsculas. E o que Diamond percebeu é que elas desapareceram por motivos semelhantes – na verdade, com apenas 5 fatores é possível explicar o desaparecimento de todas as civilizações da história. Até a civilização em que vivemos hoje – cheia de maravilhas tecnológicas e com dezenas de países interligados – poderia sofrer esse mesmo fim. Conheça esses perigos – e a história das sociedades que se expuseram a eles.

Destruindo o ambiente

A chave para entender o misterioso desaparecimento dos construtores de moais está em uma ilha muito diferente da terra infértil e desmatada que Roggeveen encontrou. Analisando o pólen conservado por milhares de anos no fundo de pântanos na ilha de Páscoa, cientistas descobriram que, quando os primeiros polinésios chegaram lá, provavelmente há cerca de 1 400 anos, encontraram um pequeno paraíso. Eram 166 quilômetros quadrados cobertos por uma densa floresta subtropical que crescia sobre o solo fértil de origem vulcânica do qual a ilha é formada. Entre a vasta vegetação nativa, a planta mais comum era uma espécie de palmeira alta e robusta que só existia ali. Além de ter uma madeira forte o bastante para a construção de embarcações e para ajudar a transportar os moais, a palmeira fornecia nozes para a alimentação dos moradores.

A riqueza da fauna também se refletia nas panelas da ilha. Carne de golfinho, de focas e de 25 tipos de pássaros selvagens compunham o banquete – tudo cozinhado no fogo da lenha retirada da floresta. Também, haja comida. Pelos cálculos da arqueóloga Jo Anne Van Tilburg, da Universidade da Califórnia, cerca de 25% dos alimentos produzidos na ilha eram consumidos na intensa produção e transporte de estátuas. Estima-se que eram necessárias até 500 pessoas, utilizando cordas e uma espécie de trenó feito de grandes toras de palmeiras, para arrastar os moais por 14 quilômetros até o litoral.

A partir do ano 1200, a produção de estátuas entrou num ritmo mais acelerado, que durou por cerca de 300 anos. Era preciso cada vez mais madeira, cordas e alimentos para sustentar a crescente disputa entre os clãs que dominavam a ilha, que competiam para ver quem erguia as maiores estátuas. A competição, no entanto, acabou sem vencedores. Pouco depois de 1400, a floresta já não existia e a última palmeira foi cortada, extinta juntamente com outras 21 espécies de plantas nativas. Com a floresta, foram-se as fibras que eram transformadas em cordas, utilizadas em conjunto com as toras no transporte dos moais. Sem troncos fortes para construir canoas resistentes, capazes de ir até alto-mar, a pesca diminuiu muito e a carne de golfinho virou raridade nas refeições. As colheitas também foram prejudicadas pelo desmatamento, já que não havia mais vegetação para proteger o solo da erosão causada pelos ventos e pela chuva. Com seu habitat devastado, todas as espécies de pássaros que voavam pela ilha foram finalmente extintas.

Sem ter o que comer, o número de habitantes foi reduzido a um décimo dos 20 mil que chegaram a viver na ilha no auge do culto aos moais. Os moradores, famintos, finalmente cederam ao canibalismo. Em vez de ossos de pássaros ou golfinhos, arqueólogos passaram a encontrar ossos humanos em escavações de moradias datadas desse período. Muitos deles foram quebrados para se extrair o tutano. Até hoje, um dos maiores insultos que se pode dizer a um inimigo na ilha da Páscoa é algo como “tenho a carne da sua mãe presa entre meus dentes”. Não sobrou madeira nem pra palito.

O nome do crime cometido pelos nativos da ilha de Páscoa é ecocídio. Explore demais os recursos naturais de uma área e ela estará sujeita a um desequilíbrio que pode levar ecossistemas inteiros ao desaparecimento. Como todo ser humano depende desses recursos, um ecocídio acaba levando ao fim de civilizações inteiras. Às vezes, nem é preciso muito esforço: a própria natureza cuida de mudar todo o ambiente.

Os Vikings não resistiram à era glacial, sendo expulsos pelos esquimós

Que o digam os vikings. No ano 982, eles estabeleceram uma de suas comunidades em um fiorde na Groenlândia. O clima ali não era tão extremo e o lugar tinha pastos onde criavam ovelhas, cabras e gado. Além disso, os vikings completavam a alimentação caçando focas e caribus e trocando mercadorias com o continente. Só que, por volta do ano 1400, o tempo fechou. Foi a chegada da “pequena era glacial”, uma mudança climática que esfriou o planeta por quase 500 anos. Os verões ficaram mais curtos, o que dificultou a criação de gado. As focas e os caribus fugiram para outras regiões. Enormes blocos de gelo atrapalharam a navegação e impediram o comércio com o continente. A única comida que sobrou foram os peixes, que os vikings não comiam por motivos religiosos. Já os esquimós, que habitavam a vizinhança, não tinham nenhum problema quanto aos frutos do mar e conseguiram se manter, para a infelicidade dos conquistadores nórdicos. É que as relações entre as duas tribos nunca foram das mais amigáveis, o que pode ser visto em um relato viking do século 15 sobre os vizinhos: “quando eles recebem uma punhalada superficial, ficam com uma ferida branca, que não sangra. Mas quando são feridos mortalmente, sangram sem parar”. Com a chegada do frio, os poucos nórdicos que restaram foram exterminados pelos esquimós.

Disputas entre homens

Guerras destruíram a cultura maia

Não se pode culpar só a natureza pelo fim das civilizações. Como qualquer economista diria, crises comerciais podem ser tão destruidoras quanto a pior das catástrofes ambientais. Foi o que aconteceu, por exemplo, em outras duas ilhas do Pacífico Sul. Pitcairn possuía ótimas fontes de minério para a produção de ferramentas e Henderson, a 150 km dali, concentrava o maior número de pássaros da região. As 2 dependiam de uma terceira ilha, Mangareva, para conseguir árvores próprias para fazer canoas e ostras que eram transformadas em anzóis para pescaria. A partir de 1400, surgiu então uma intensa rota de comércio entre as 3 ilhas. Enquanto isso, a população de Mangareva aumentava à medida que a ilha prosperava. O problema é que o número de habitantes cresceu tanto que os recursos – antes abundantes – começaram a ficar escassos. As florestas foram derrubadas e o solo não resistiu e acabou erodindo. Os alimentos já não eram mais suficientes nem para os moradores de Mangareva, quanto mais para as exportações das quais dependiam os vizinhos de Pitcairn e Henderson. Mangareva entrou em guerra civil e as matérias-primas pararam de chegar às outras 2 ilhas, que se viram isoladas. Definharam até que o último habitante deixou cada uma delas ou morreu.

Você já deve ter percebido a esta hora que aquela história de que uma tragédia nunca vem sozinha faz sentido. Não contentes em sofrer com problemas naturais e comerciais, muitas sociedades acabam entrando em guerra pelos poucos recursos que sobram. E esse fator só acelera o colapso da civilização. Os maias, instalados na península de Yucatán, no México, eram uma das civilizações mais avançadas da América pré-colombiana. Tinham calendário e escrita próprios, desenvolveram conhecimentos relativamente sofisticados em arquitetura e astronomia, mas, mesmo assim, falharam em resolver os problemas que levaram sua civilização à ruína. Com uma população que ultrapassava os 5 milhões, plantações tomaram o lugar de florestas inteiras na tentativa de alimentar todo mundo. Mas a devastação resultou em erosão, empobrecimento do solo e aumento das secas. Mais gente e menos comida, no fim das contas. As constantes guerras se intensificaram e acabaram se tornando batalhas por terras e alimentos. Os reis maias preferiram se isolar a tentar resolver os problemas que dizimavam seus súditos. “Eles apenas foram os últimos a morrer de fome”, afirma Diamond.

Vamos sobreviver?

O estopim para que uma sociedade vire poeira está, para Diamond, na combinação destes 4 fatores: destruição do meio ambiente, alterações climáticas, crises nas relações comerciais e guerras. Só que é preciso um quinto fator – o mais importante de todos – para liquidar de vez um povo: a estupidez. Qualquer problema minúsculo pode acabar com um povo se ele for incapaz de se adaptar. Por outro lado, alguns povos atravessaram catástrofes terríveis e continuaram vivos por muitos séculos.

A grande preocupação de Diamond é que, hoje, as grandes potências estão incorrendo nesses erros – e, para piorar, não dão sinais de que vão se adaptar ou corrigir a situação tão cedo. Olhando em retrospectiva, fica claro que as sociedades antigas cometeram erros óbvios. Destruir a floresta da qual depende sua sobrevivência, como fizeram os polinésios da ilha de Páscoa, além de burrice, significa cometer suicídio. “Hoje temos mais de 6 bilhões de pessoas, equipadas com máquinas pesadas e energia nuclear, enquanto os nativos da ilha de Páscoa não passavam dos 20 mil habitantes com ferramentas de pedra e a força dos próprios músculos. Mesmo assim, eles conseguiram devastar o ambiente e levar sua sociedade ao colapso”, diz Diamond.

Segundo o biólogo, nossa maior vantagem é a possibilidade de aprender com os erros de nossos antepassados. “É uma questão de transformar conhecimento em ações concretas. Apesar de sabermos das conseqüências, não agimos o bastante”, diz Eric Neumayer, especialista em desenvolvimento sustentável da Escola de Economia de Londres, Reino Unido. Ele cita como exemplo o Protocolo de Kyoto, acordo internacional em que 141 nações se comprometem a reduzir a emissão de poluentes que contribuem para o aquecimento global. Mesmo sabendo das possíveis conseqüências de uma mudança climática, os EUA – os maiores responsáveis pela emissão de dióxido de carbono na atmosfera – preferiram não participar do tratado. “Não adianta se isolar. As partes ricas do mundo precisam descobrir como viver sem arruinar a atmosfera para o resto do planeta”, diz John Mutter, vice-diretor do Instituto Terra, da Universidade de Columbia, em Nova York. “Os países africanos, por exemplo, vão ficar mais pobres. Haverá mais conflitos e mais mortes. Se não fizermos nada, a situação não vai se estabilizar. Apenas vai ficar pior, pior e pior”, diz. Mas, na opinião dos cientistas, não há motivos para perder a esperança. “Nossas sociedades precisam produzir e consumir causando muito menos impacto ambiental do que hoje. Chegar lá não é fácil, mas é possível”, afirma Neumayer. Difícil mesmo é saber o que estava pensando o lenhador quando cortou a última palmeira da ilha de Páscoa. O que quer que fosse, tomara que não precisemos passar pela mesma experiência.

 

Fator 1 – Ecocídio

Caso: Ilha de Páscoa

O que é: Explorar os recursos naturais até que eles se esgotem.

Como foi: Os nativos da ilha de Páscoa tinham tanta madeira e outros materiais que se davam ao luxo de empregar grande parte de seus recursos na construção de estátuas gigantescas. No século 15, as últimas árvores foram derrubadas e, com elas, caiu a civilização.

Fator 2 – Crise mercantil

Caso: Ilhas do Pacífico Sul

O que é: Mudanças nas relações com parceiros comerciais.

Como foi: Isoladas no meio do Pacífico, as ilhas de Pitcairn e Henderson dependiam de outra ilha, Mangareva, no fornecimento de materiais para pesca. No século 14, um ecocídio em Mangareva acabou com o comércio e obrigou os nativos das 2 ilhotas vizinhas a mudarem para outro lugar.

Fator 3 – Guerras

Caso: Maias

O que é: Disputas internas ou com países vizinhos.

Como foi: Nos seus últimos períodos, a civilização Maia enfrentava um grave problema de seca, solo empobrecido e fome. Em vez de buscarresolvê-lo, a população começou a disputar os poucos alimentos que restavam, em verdadeiras batalhas.

Fator 4 – Mudanças no clima

Caso: Vikings na Groenlândia

O que é: Geadas, secas e outras catástrofes causadas pelo clima.

Como foi: Os vikings conseguiram prosperar durante séculos em terrenos da Groenlândia onde o clima era mais ameno. Uma “pequena era glacial”, no entanto, tornou o clima mais severo, diminuiu a comida, dificultou a navegação e permitiu que fossem expulsos dali pelos esquimós.

Fator 5 – Estupidez

Caso: Anasazi

O que é: Não saber lidar com problemas fatais quando eles aparecem.

Como foi: Os índios Anasazi, do sudoeste dos EUA, começaram a sofrer com as conseqüências de um desmatamento aliado a uma forte seca no século 12. Diante disso, a resposta da elite foi se isolar e continuar explorando a população pobre. Um dia, o povo entrou em colapso.

 

Para saber mais

Collapse – Jared Diamond, Viking Adult, EUA, 2005

Química – Química Orgânica: Ligações σ e π

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Química – Introdução à Química Orgânica

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Química – Separação de Misturas

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Química – Misturas Homogêneas e Heterogêneas

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Química – Substâncias e Fenômenos

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Química – Diagramas de Mudança de Estado Físico

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Química – Introdução à Química e Mudanças de Estado Físico

 

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Edafologia: Troca iônica – Soma de bases, CTC, saturação de bases e CTA

 

Fenômeno de Troca Iônica

A capacidade de troca de cátions (CTC) corresponde À capacidade que o solo possui em reter os cátions trocáveis. Quanto maior for à quantidade de cargas negativas existentes na superfície das partículas sólidas do solo, maior será a CTC. A unidade da CTC é o cmolc/kg (centimol de carga por quilograma). Nesta unidade o c=centi=0,01, o k=quilo=100, o g=grama (unidade de massa), e molc=mol de carga (corresponde à antiga unidade equivalente).

Preste atenção na seguinte conversão: 1meq/100g = 1 cmolc/kg = 10 mmolc/kg

A soma de bases (SB) corresponde à soma dos moles de carga dos cátions trocáveis predominantes em solos básicos (Ca+2, Mg+2, K+, Na+).

Valor S = SB = Soma das Bases (cmolc/kg) = Ca + Mg + Na

onde Ca, Mg, Na e K estão em cmolc/kg.

ATENÇÃO: Os teores trocáveis não são teores totais do cátion no solo. Os teores trocáveis são apenas a concentração destes cátions ligados às cargas negativas do solo.

A CTC Efetiva corresponde à CTC ao pH atual do solo.

CTC Efetiva (cmolc/kg) = SB + Al

onde S e Al estão em cmolc/kg

A CTC Potencial corresponde à CTC que o solo pode alcançar em pH 7,0. A CTC potencial também é chamada de valor T.

Valor T = CTC Potencial (cmolc/kg) = SB + H + Al

onde S, Al e H estão em cmolc/kg

A saturação de bases (V) corresponde à porcentagem da CTC potencial que é ocupada pelos cátions básicos (Ca+2, Mg+2, K+, Na+).

Valo V (%) – SB x 100 / CTC Potencial

onde S e CTC Potencial estão em cmolc/kg

S e V for maior ou igual a 50%, o solo apresenta saturação de bases alta (eutrófico). Se V for menor que 50%, o solo apresenta saturação de bases baixa (distrófico)

A atividade da argila fornece uma idéia da CTC da fração argila, o que ajuda a inferir sobre a possível mineralogia do solo, pois sabe-se que os argilominerais 2:1 expansivos apresentam maior CTC, e os argilominerais 1:1 e oxihidroxidos apresentam menor CTC.

ATENÇÃO: não confunda atividade da argila (CTC argila) com conteúdo de argila (% argila) do solo – são duas definições bem diferentes.

CTC (argila) = Atividade da argila (cmolc/kg) = CTC potencial x 100 / argila

onde CTC por está em cmolc/kg de solo; argila está em dag/kg (ou %);e CTC (argila) <>c/kg de argila.

Se CTC (argila) maior ou igual a 27 cmolc/kg de argila, do solo terá argila de alta atividade (Ta), indicando que predominam minerais com alta CTC (argilominerais 2:1). Se CTC (argila) <>c/kg de argila, o solo terá argila de baixa atividade (Tb), indicando que predominam minerais com baixa CTC (caulinita, óxidos).

A saturação do alumínio (m) corresponde à porcentagem da CTC efetiva que é ocupada pelo cátion Al+3. ATENÇÃO: Saturação do Al e Al trocável não são sinônimos.

Saturação do Al (%) = m = Al x 100 / CTC Efetiva

onde Al e CTC Efetiva estão em cmolc/kg

Se Al for maior ou igual a 4 cmolc/kg, e saturação do Al maior ou igual a 50% e/ ou V <>c/kg, e a saturação do Al for maior ou igual a 50%, o solo terá caráter álico.

A saturação do sódio corresponde à porcentagem CTC potencial que é ocupada pelo cátion Na+.

Saturação Na = Saturação de Sódio (%) = Na x 100 / CTC Potencial.

onde Na e CTC estão em cmolc/kg.

Se saturação de Na maior ou igual a 15%, o solo é sódico. Se a saturação Na for ou igual a 6% e menor que 15% o solo é solódico.

A adsorção aniônica não específica funciona de modo semelhante à adsorção de cátions (CTC). A capacidade de troca de ânions (CTA) será tanto maior quanto mais cargas positivas existirem na superfície das partículas sólidas do solo (principalmente da fração argila). Na adsorção aniônica não específica os anions são adsorvidos às superfícies das partículas sólidas principalmente através de forças eletrostáticas. As cargas positivas são formadas em baixo pH pela incorporação de um próton (H+) à estrutura dos oxihidroxidos e compostos orgânicos (R-COOH). Nestas cargas negativas podem ficar adsorvidos ânions como o Cl-, NO3-, SO4=.

Na adsorção aniônica específica os elementos químicos passam a ter ligações predominantemente covalentes com a superfície sólida, não sendo trocáveis. A adsorção aniônica especifica é muito comum com os anions PO4-3, MoO4=, SiO4-4.

Edafologia: Ponto de Carga Zero (PCZ) e Reação do Solo

 

Ponto de Carga Zero (PCZ)

O valor delta (∆) pH permite uma estimativa da predominância de cargas negativas (CTC) ou positivas (CTA) no solo. O Ponto de Carga Zero (PCZ) corresponde ao pH do solo no qual a quantidade de cargas negativas (CTC) e positivas (CTA) é equivalente.

∆pH = (pH em KCl) – (pH em água)

Se ∆pH <> 0 indica que predominam cargas positivas no solo (mas também há cargas negativas).

Conforme a composição mineralógica, este pode apresentar, simultaneamente, cargas elétricas positivas e negativas. Existe um determinado valor de pH do solo em que a quantidade de cargas elétricas positivas é igual à quantidade de cargas negativas. Esse valor, é denominado de Ponto de Carga Zero (PCZ). Quando o pH do solo estiver abaixo do PCZ, há predomínio de cargas elétricas positivas e, quando o pH do solo estiver acima do PCZ, predominam cargas negativas nas superfícies das partículas do solo. Os minerais apresentam valores de PCZ bastante variados. Os óxidos apresentam altos valores de PCZ, enquanto que mineral de sílica e a matéria orgânica do solo apresentam valores baixos. Assim, a carga elétrica liquida do solo depende de sua composição, isto é, das proporções em que ocorrem seus diversos constituintes.

Em geral, os horizontes superficiais dos solos apresentam um PCZ baixo, devido a presença da Matéria Orgânica, o que indica um predomínio de cargas negativas numa faixa ampla de pH, favorecendo a adsorção de cátions.

Ponto de Carga Zero alguns minerais:

Minerais PCZ

Quartzo 2,5 – 3,7

Montmorilonita 2,5

Caulinita 4,6

Magnetita 6,5

Hematita 9,5

Geothita 7,8 – 8,9

Gibsita 7,8 – 9,5

Matéria Orgânica ~3,5

 

Reação do solo

A reação do solo corresponde às reações que originam íons H+ e OH-, bem como suas proporções na solução do solo.

A escala do pH mede a atividade dos íons H+ na solução do solo.

pH = Potencial de Hidrogênio = – log [H+] = log 1 / [H+].

onde [H+] é a atividade do íon hidrogênio na solução.

Como a escala do pH é negativa, quanto maior o pH, menor a atividade do H+ na solução do solo. Como a escala do pH é logarítmica, no pH 4,0 a atividade do hidrogênio é 10 vezes maior do que no pH 5,0 e 100 vezes maior do que no pH 6,0. a escala do pH vai até 14. O pH abaixo de 7,0 é considerado ácido (predomina o H+ na solução do solo) o pH acima de 7,0 é considerado básico (predomina o OH- na solução do solo), e o pH 7,0 é considerado neutro.

A maioria do solos brasileiros, em condições tropicais e subtropicais úmidas, são ácidos (pH <>+2, Mg+2, K+, Na+), e a concentração dos cátions ácidos (H+ e Al+3).

As conseqüências da acidez são: aumento do Al e Mn disponíveis; redução da disponibilidade do P; redução da saturação de bases (V); e redução da decomposição da matéria orgânica e da atividade microbiana do solo.

Existem dois tipos de acidez:

a) Acidez Ativa: corresponde ao H+ presente na solução do solo (determinado pela leitura do pH do solo). É a menor fração da acidez do solo.

b) Acidez Potencial: corresponde ao H+ não trocável (que pode ser liberado à solução do solo se o pH tender a aumentar), e o Al+++ trocável (que pode se hidrolisar na solução do solo acidificando o solo).

As fontes de acidez no solo são: ácido carbônico, fertilizantes acidificantes (especialmente aqueles com nitrogênio na forma amoniacal), mineralização dos compostos orgânicos (pela liberação pelo amônio e formação de ácidos orgânicos), adsorção de cátions pelas raízes das plantas, formação de cargas pH dependentes, e hidrólise do Al+3.

Em conceito muito utilizado é o poder tampão, que corresponde à propriedade de um solo em resistir à mudanças de pH, representado principalmente pela acidez potencial do solo.

Edafologia: Origem das cargas elétricas no solo

 

Química dos solos: origem das cargas elétricas

A troca iônica corresponde às reações de intercâmbio de íons entre a solução do solo e a fase sólida (mineral e orgânica), tanto de cátions como de ânions.

Devido à presença de cargas negativas ou positivas nas superfícies das partículas sólidas do solo (especialmente da fração argila), existe a possibilidade de serem adsorvidos a estas superfícies cátions ou ânions.

Tendo em vista que estes cátions ou ânions podem ser “trocados” por cátions ou ânions que estão na solução do solo, denomina-se este processo de troca iônica.

As cargas negativas que retém os cátions (íons com cargas positivas) trocáveis podem ser originadas nas partículas do solo de duas maneiras principais: cargas permanentes e cargas dependentes de pH.

As cargas negativas permanentes existem nas estruturas dos minerais e são originadas da substituição isomórfica nos tetraedros e octaedros dos argilominerais do solo, ou seja, na formação do mineral os tetraedros ou octaedros foram preenchidos por cátions com raio iônico semelhante, porém com menor carga, o que origina um excesso de cargas negativas dos oxigênios (por exemplo Al+++ no lugar de Si++++ no tetraedro). Estas cargas são chamadas permanentes, pois são estruturais, e não serão afetadas pelo pH do solo.

As cargas negativas dependentes de pH variam conforme o pH do solo.

Quando o pH aumenta, também aumenta a quantidade de cargas negativas dependentes de pH no solo. As cargas negativas dependentes de pH são formadas basicamente pela dissociação de H+ das superfícies laterais dosargilominerais 1:1, dos óxihidróxidos (OH), e de compostos orgânicos como os carboxílicos (R-COOH), quando o pH do solo tende a se elevar. Uma redução do pH reverterá o processo. Assim, as cargas elétricas dependentes de pH, podem ser positivas ou negativas, dependendo do valor do pH do solo, e, portanto podem apresentar-se como trocadores de cátions ou anions. São originadas pela adsorção ou dissociação de íons H+ de grupos funcionais da matéria orgânica, da bordas dos argilominerais e dos óxidos de ferro e alumínio, que são abundantes nos solos tropicais.

O principal grupo funcional de superfície da matéria orgânica é o carboxil (-COOH), enquanto o grupo funcional de superfície inorgânica de maior abundância e quantidade é o grupo hidroxil (-OH), exposto nas superfícies externas dos argilominerais e nos óxidos, hidróxidos e oxihidroxidos de ferro e alumínio.

Com a elevação do pH do solo ocorre a dissociação dos íons H+ da superfície e, assim, a liberação de cargas negativas para a troca de cátions. Por outro lado, com a acidificação do meio ou abaixamento do pH, a superfície do óxido adsorve íons de H+ e passa a apresentar carga positiva, e, portanto, troca de ânions. As cargas dependentes de pH, tanto positivas como negativas, e ambas podem ocorrer ao mesmo tempo nos solos.

A energia de ligação dos íons (H+) com os grupos funcionais dos argilominerais e dos óxidos é muito maior que a energia de ligação dos mesmos íons com os grupos funcionais da matéria orgânica. Assim, a matéria orgânica dissocia seus íons (H+) mais facilmente, criando cargas negativas em pH relativamente baixo (pH ~ 3,5). Essa propriedade, aliada a maior área de superficial específica, faz com que a matéria orgânica seja a principal fonte de cargas elétricas negativas nos solos da região tropical e subtropical, onde predominam minerais de argila do tipo 1:1, como a caulinita e dos óxidos de ferro e alumínio.