Definição de solo

Solo é o mineral não consolidado ou matéria orgânica que está na superfície da terra e funciona como um meio natural para o desenvolvimento da terra. Este material de superfície foi afetado por fatores ambientais como clima e organismos que atuam no material de origem por um período de tempo.

O perfil do solo

O perfil do solo compreende duas ou mais camadas de solo chamadas horizontes, uma abaixo da outra, cada um paralela a superfície do terreno. Características importantes que diferenciam os vários horizontes são:

  • Coloração, textura, estrutura, consistência, porosidade e reação do solo
  • Espessuras variam de vários metros de profundidade até apenas alguns centímetros
  • Geralmente, os horizontes se fundem podendo exibir ou não limites definidos entre eles

Horizonte A

Camada superior no perfil ou superfície do solo. Ela inclui a camada da cobertura morta e a camada arada. Organismos vivos são os mais abundantes neste horizonte, consistindo de raízes de plantas, bactérias, fungos e animais pequenos. A matéria orgânica é mais abundante, especialmente na camada da cobertura morta. Quando um solo for cultivado inadequadamente, o horizonte A pode sofrer erosão.

Horizonte B

Está imediatamente abaixo do horizonte A e acima do horizonte C. É chamado de subsolo. O horizonte B tem propriedades de A e C. Os organismos vivos estão em menor número que no horizonte A, mas mais abundantes que no horizonte C. A cor é transitória entre A e C também. É frequentemente superior em argila que os outros horizontes.

Horizonte C

O mais profundo dos três. É o material a partir do qual a parte mineral do solo se forma. É o material de origem dos solos. Pode ter se acumulado no local pela quebra de rocha dura ou pode ter sido colocado lá pela ação da água, vento ou gelo.

Solo fértil

Um solo fértil contém um suprimento adequado de todos os nutrientes necessários para o crescimento de plantas. O potencial total das plantações não é realizado se acontecer falta de nutrientes em qualquer momento durante o ciclo de crescimento. Isso é verdadeiro mesmo com a capacidade notável de recuperação das plantas de períodos curtos de fome.

Um solo fértil não é necessariamente produtivo. O segundo requisito mais importante é que o solo seja adequado para crescimento de plantas. Este solo se baseia em fatores ambientais como textura, estrutura, suprimento de água ao solo, pH, temperatura e arejamento.

Textura, Estrutura e Cor do Solo

Classes e texturas do solo

Um fator importante na produtividade do solo é a textura, definida como a porcentagem relativa de areia, silte e argila. Os solos são classificados com base na textura de cada horizonte. As proporções relativas de argila, silte e areia determinam a classe de textura do solo.

Argilas são as menores partículas no solo; siltes são maiores no tamanho, seguidas por areais que são grossas o suficiente para que as partículas individuais sejam visíveis ao olho nu. A tabela a seguir mostra a proporção de areia, silte e argila normalmente encontrada nas diversas classes de textura de solos.

Soil Classes % Sand % Silt % Clay
Sands 85+ 0-10
Loamy Sands 70-90 0-15
Sandy Loams 43-85 0-20
Silt 80+ 0-12
Silt Loams 50-88 0-27
Loams 0-52 0-50 7-27
Sandy Clay Loams 45+ 0-28 20-35
Clay Loams 0-45 0-53 27-40
Silty Clay Loams 0-20 40+ 27-40
Sandy Clays 45+ 0-20 35-55
Silty Clays 40+ 40+
Clays 0.45 0-40 40+

Estrutura do solo

A disposição de partículas do solo em grupos ou agregados determina a "estrutura". Uma massa ou agrupamento de partículas de solo mantidas juntas de modo específico impõe características físicas ao solo, como terrão, prisma, aglomerado ou grânulo. A estrutura do solo é geralmente mais importante que a textura para o fazendeiro. A estrutura do solo pode ser alterada para produzir condições de solo melhorado para produção e lucros máximos. A estrutura é especialmente importante para a movimentação da água e na prevenção de restrições de crescimento de raiz, sendo que ambas afetam a disponibilidade de nutrientes à plantação. Exemplos de vários tipos de estrutura de solo são mostrados à esquerda.

Cor do solo

A cor em diversos tipos de solos é devida primariamente à quantidade de matéria orgânica e o estado químico do ferro e outros compostos na fração mineral do solo. Outros minerais como quartzo, granito e minerais pesados pretos também podem influenciar na cor do solo. Materiais de origem não expostos ao tempo tendem a ter cor cinza, ou então podem ter a cor dos minerais naturais de que eles se derivam.

A cor dos subsolos pode revelar muito sobre a idade e condições de drenagem do solo. Podem existir componentes de ferro como formas oxidadas (vermelho), óxidos hidratados (amarelo) e formas reduzidas (cinza).

Relação entre cor e drenagem do subsolo
COR DO SUBSOLO CONDIÇÃO DE DRENAGEM
Vermelho Excelente
Marrom avermelhado ou marrom Boa
Amarelo brilhante Moderadamente bom
Amarelo pastel Imperfeito a razoável
Cinza Pobre
Escuro (preto) Variável

Organismos do solo

O solo mineral abriga uma população variada de organismos vivos que possuem uma função importante nas mudanças dinâmicas que acontecem no solo. Muitos grupos de organismos vivem no solo e variam dos microscópicos àqueles visíveis ao olho nu.

Alguns dos organismos de tamanho microscópico são bactérias, fungos, actinomicetes, algas e protozoários. A maioria dos organismos depende da matéria orgânica para comida e energia. Consequentemente, eles são geralmente encontrados nas 12 polegadas superiores do solo. Uma das funções mais importantes dos micro-organismos do solo é a decomposição do resíduo de plantação. Alguns deles são convertidos em componentes orgânicos que são estáveis no solo por longos períodos de tempo. Mas uma grande porcentagem de material orgânico é liberado na atmosfera como dióxido de carbono. Além disso, o nitrogênio e outros nutrientes de planta essenciais são liberados e disponibilizados para crescimento de plantações.

As bactérias Rhizobium formam uma relação simbiótica que resulta na fixação de nitrogênio nas plantas leguminosas. Esses organismos penetram nas raízes de plantas, causando a formação de pequenos nódulos nas raízes. Eles então vivem em relação simbiótica com a planta hospedeira. O efeito benéfico deste processo é realizado quando legumes cultivados, como alfafa, trevos, soja, etc. são inoculados na muda com a variedade apropriada da bactéria Rhizobium.

Os milhões de micro-organismos no solo têm funções críticas na nutrição das plantas, embora vários não sejam identificados. O conhecimento aprimorado da microbiologia da nutrição das plantas é um dos desafios mais importantes não atendidos do gerenciamento de nutrientes de plantações.

Micro-organismos prejudiciais

Alguns micro-organismos do solo são prejudiciais a solos e plantas em crescimento, na forma de doenças, toxinas produzidas e desnitrificação. Quando o suprimento de ar no solo for limitado, alguns organismos aeróbicos do solo podem conseguir seu suprimento de oxigênio reduzindo componentes altamente oxidados, tais como nitratos. A redução posterior de ação pode resultar em nitrogênio livre (N2) sendo produzido e perdido na atmosfera. Isto não é um problema ambiental, uma vez que 78 por cento da atmosfera é gás N2, mas o resultado é uma perda líquida de N disponível para a plantação. Outros micro-organismos contribuem para a perda de N como gases NOx, gases de efeito estufa potentes que podem ser um problema ambiental.

Fixação de Nitrogênio por Plantação
PLANTAÇÃO LB/ACRE N FIXO
Alfalfa 196
Trevo branco (ladino) 178
Meliloto 116
Trevo vermelho 112
Trevo branco 103
Soja 98
Grão de bico 89
Trevo-do-japão 85
Ervilhaca 80
Ervilhas em vagem 71
Ervilhas de inverno 54
Amendoins 42
Adaptado de "Fertilizers and Soil Amendments", por Follett, Murphy e Donahue.

Componentes do solo

Matéria orgânica

A matéria orgânica do solo representa um acúmulo de resíduos de plantas e animais parcialmente decaídos e parcialmente ressintetizados. Esse material está em um estado ativo de decadência por micro-organismos do solo. Consequentemente, ele é transitório e deve ser renovado constantemente por resíduos adicionais de plantas.

O conteúdo da matéria orgânica de um solo é somente de 3 a 5 por cento por peso na maioria das terras vegetais. Entretanto, ele pode realmente ser inferior a 0,5 por cento em muitos solos arenosos. A matéria orgânica serve como uma "granuladora" das partículas minerais, sendo amplamente responsável pela condição solta e quebradiça dos solos produtivos. Além disso, a matéria orgânica é uma fonte principal de dois elementos minerais importantes, fósforo e enxofre e é essencialmente a fonte única do nitrogênio inerente no solo.

Por meio deste efeito na condição física dos solos, a matéria orgânica também tende a aumentar as quantidades de água que um solo pode suportar e a proporção desta água que está disponível para crescimento de plantas. A capacidade da matéria orgânica decomposta (húmus) de reter água e íons de nutrientes excede amplamente a da argila, seu equivalente inorgânico. Portanto, pequenas quantidades de húmus podem aumentar muito a capacidade do solo de promover a produção de plantas.

Húmus e argila — o assentamento da atividade do solo

Grande parte da natureza dinâmica dos solos é atribuída às partes dos componentes mais finos, húmus e argila. Ambos esses componentes do solo existem no estado coloidal. As partículas individuais de cada um são caracterizadas pelo tamanho extremamente pequeno, área de superfície grande por unidade de peso e a presença de cargas de superfície às quais íons e água são atraídos. A argila e húmus atuam como centros de atividade ao redor dos quais as reações químicas e as trocas de nutrientes ocorrem. Ao atrair íons para suas superfícies, eles protegem temporariamente vários nutrientes essenciais de lixiviação e depois os liberam lentamente para uso das plantas. Devido a suas cargas de superfície, eles também são considerados " pontes de contato" entre partículas maiores, desse modo auxiliando a manter estrutura granular estável que resulta em um solo que é facilmente cultivado e tem boa movimentação de ar e água.

Em uma base ponderada, os coloides de húmus têm maiores capacidades de nutrientes e retenção de água. A argila está geralmente presente em quantidades maiores, entretanto. Por esse motivo, a contribuição total da argila para as propriedades químicas e físicas do solo vão geralmente igual ou exceder a do húmus. Os melhores solos agrícolas contêm um bom equilíbrio de húmus e argila.

Húmus

Húmus é uma substância altamente complexa que assume uma função importante na retenção de umidade e nutrientes no solo e estimula a formação da boa estrutura do solo. Ele tem cor preta ou marrom escura e consistência esponjosa ou gelatinosa. Frequentemente, o húmus é considerado a força vital do solo porque eleva a fertilidade do solo. Os organismos do solo se alimentam e reproduzem com o húmus. Como o húmus é um coloide, ele aumenta a capacidade de troca de cátion do solo.

Argila

Devido à sua função crítica na disponibilidade de nutrientes no solo, é importante conhecer algumas das características básicas da argila. Os minerais de argila são compostos de camadas, ou folhas, de sílica e alumina — dois dos elementos mais importantes da crosta terrestre. As bordas dessas folhas expõem cargas negativas que atraem nutrientes carregados.

A compreensão da compensação mineral da argila do solo para qualquer campo específico oferece informações importantes para ajudar a determinar as práticas de gestão de nutrientes mais adequadas para aquele campo. O tipo de minerais de argila, juntamente com a textura, estrutura e matéria orgânica, ajudam a guiar as decisões de nutrientes.

Há predominantemente dois tipos gerais de argilas, montemorilonite e caulinite. Elas são encontradas nas regiões temperadas, que incluem a maioria dos solos agrícolas mais importantes do mundo e praticamente todos os solos agrícolas nos Estados Unidos. Outros tipos de argilas, como ilita, estão presentes em quantidades menores.

The interlayer space expands and contracts with wetting and drying. Negative charges are on particle surfaces, interlayers and broken edges of the colloid.

Argilas montemorilonite

Argilas montemorilonite, encontradas amplamente em regiões áridas e em climas mais frios, como nos estados do oeste e meio-oeste dos EUA, são compostas de uma camada de alumina entre duas camadas de sílica. As camadas de sílica e alumina não são retidas juntas de modo compacto e tendem a expandir quando estão molhadas e contrair na secagem. Esta natureza de expansão disponibiliza uma área alta de superfície relativa ao peso (é como abrir as "páginas" de um livro), resultando em uma alta capacidade de retenção de água e nutrientes. Os solos com uma alta porcentagem de montemorilonite são muito difíceis de cultivar quando molhados, sendo pegajosos e de difícil controle. Quando esses solos secam, aparecem rachaduras na superfície.

Argilas de caulinite

As argilas de caulinite são encontradas geralmente em climas mais úmidos e temperados, como no sudeste dos Estados Unidos e são mais degradadas. Essas argilas são compostas de uma camada de sílica e uma camada de alumina, geralmente chamadas de argila tipo 1:1. As camadas são retidas juntas e mais compactas que a montemorilonite e, portanto, não tendem a expandir quando molhadas e contrair na secagem. Suas cargas negativas estão primariamente ao longo das bordas quebradas de coloides. Como resultado, os solos de tipo caulinite são mais fáceis de cultivar e retém menos água que as argilas montemorilonite.

Layers are much more tightly held together than those of montmorillonite, so most of the cation exchange sites are along the broken edges of the colloids.

Capacidade de troca de cátion

Cada coloide de solo contém uma carga elétrica negativa líquida devida a sua compensação estrutural e química. Coloides de solo têm a capacidade de atrair e reter elementos de carga positiva por atração elétrica. A maioria dos componentes químicos, quando em solução, dissolvem em partículas carregadas eletricamente chamadas íons. Os íons com cargas positivas são chamados cátions e os íons contendo cargas negativas são chamados de ânions. Consequentemente, cátions carregados positivamente como potássio (K+), cálcio (Ca++), magnésio (Mg++) e nitrogênio da amônia (NH4+) são atraídos e retidos na superfície de coloides do solo de modo semelhante que um ímã atrai e retém enchimentos de ferro.

A argila de montemorilonite e coloides orgânicos têm mais área de superfície exposta que coloides de tipo caulinite e, portanto, têm uma carga elétrica negativa líquida mais alta. Desse modo, solos montmorilonítica têm mais capacidade de reter íons de nutrientes de carga positiva, ou cátions. Esta característica é chamada capacidade de troca de cátion (CEC). O conhecimento da CEC do solo é básico para entender como gerenciar adições de cal e fertilizante. Como argilas de caulinite têm menos área de superfície exposta, elas têm valores inferiores de CEC, o que significa menos capacidade de retenção de nutrientes.

CEC ajuda a explicar por que alguns elementos de fertilizantes como potássio, cálcio e magnésio com carga positiva, assim como nitrogênio de amônia, não são lavados do solo como íons de carga negativas, ou ânions, de nitrogênio de nitrato, sulfetos ou cloretos.

Cátions adsorvidos na superfície de coloides de solo e aqueles contidos na solução de solo estão disponíveis para uso em plantas. Cátions adsorvidos, entretanto, podem ser substituídos por outros cátions presentes na solução de solo por meio do processo de troca de cátion. Esses cátions substituídos podem então se combinar com um ânion e ser lavado do solo.

Por exemplo, quando grandes quantidades de material fertilizante como cloreto de potássio (KCI) são aplicadas ao solo, o KCI se dissolve na umidade do solo e se desassocia em íons K+ e Cl-. K+ na solução tende a trocar com Mg++ adsorvido na argila e matéria orgânica. K+ é retido nas partículas do solo e Mg++ se combina com Cl- para formar MgCl, um composto solúvel que é em seguida lavado do solo com a chuva. Conforme as plantas removem os nutrientes da solução do solo por toda a temporada de crescimento, as concentrações se alteram e esta troca dinâmica de nutrientes continua.

A força pela qual os cátions são retidos pelos coloides do solo vai depender de vários fatores. Quanto menor o cátion e quanto menos água ele tiver adsorvido, geralmente mais compacta a retenção de cátion nas partículas do solo. Os íons de hidrogênio, portanto, são retidos de modo mais compacto e são mais difíceis de substituir que cátions maiores e mais hidratados como amônia, cálcio, magnésio e potássio. Cátions divalentes (duas cargas) são geralmente retidas de modo mais compacto que coloides de solo que cátions monovalentes (uma carga). Desse modo, cálcio e magnésio, cátions divalentes, são mais difíceis de substituir que os cátions monovalentes como potássio e amônia. Os solos com conteúdo alto de areia e silte têm uma porcentagem inferior de argila e matéria orgânica e assim têm CEC inferior. Isto explica por que solos de textura grossa exigem aplicações mais frequentes de cal e fertilizante.

Determinação da capacidade de troca de cátion do solo

A capacidade de troca de cátion (CEC) de um solo é tipicamente expressa em termos de miliequivalentes. Um miliequivalente é definido como "um miligrama de hidrogênio ou qualquer outro elemento que vai deslocá-lo". Quando aplicados aos solos, os miliequivalentes são geralmente expressos com base em 100 gramas de solo secados no forno. Um miligrama de hidrogênio por 100 gramas de solo é equivalente a 10 partes de hidrogênio por um milhão de partes do solo. Um acre (6 2/3 polegadas superiores) de solo pesa aproximadamente 2.000.000 libras. Portanto, 10 partes por milhão de hidrogênio (cujo número atômico é um) é igual a aproximadamente 20 lb/acre de hidrogênio.

Este cálculo disponibiliza um padrão de medida de conversão do miliequivalente de outros elementos a libras por acre. O padrão é um miliequivalente de hidrogênio igual a 20 lb/acre de hidrogênio. Como o peso atômico do hidrogênio é 1, para converter um miliequivalente de outros elementos para libras por acre, multiplique seu peso atômico por 20. Lembre-se, elementos divalentes têm duas cargas elétricas positivas e substituem dos íons de hidrogênio; portanto, para chegar ao peso atômico equivalente de cátions divalentes, divida seu peso atômico por 2.

Exemplo:
Peso atômico do cálcio = 40
Valência = 2
Peso equivalente = 40/2 = 20

Portanto, um miliequivalente do cálcio é igual ao peso equivalente do cálcio multiplicado por 20 lb/acre de hidrogênio. Peso equivalente do cálcio de 20 x 20 lb/acre de hidrogênio = 400 lb/acre.

CEC por um laboratório

Um método de laboratório de determinação da capacidade de troca de um solo é remover todos os cátions adsorvidos por lixiviação uma porção pesada do solo com uma solução de sal como um acetato de amônia normal. Todos os cátions adsorvidos são substituídos pelos íons de amônia. Todo o excesso de íons de amônia são então removidos por lixiviação com álcool. Os íons de amônia adsorvidos são em seguida removidos do solo ao extrair com um sal diferente, como um cloreto de potássio normal. Os íons de potássio substituem os íons de amônia adsorvidos. A quantidade de íons de amônia no lixiviado pode então ser medida e depois é expressa em miliequivalentes por 100 gramas de solo — o valor da CEC. Este procedimento de laboratório é trabalhoso e demorado. Geralmente, uma estimativa do valor CEC do solo é suficiente.

Estimativa de CEC

Uma estimativa da capacidade de troca de cátion de um solo pode ser feita a partir de resultados de teste do solo. Isso pode ser feito ao dividir as libras por acre do elemento como determinado pelo teste de solo pelos pesos miliequivalentes dos cátions. Primeiro, os pesos equivalentes dos cátions devem ser convertidos em libras por acre. Os cátions utilizados no cálculo da CEC são hidrogênio, potássio, magnésio e cálcio.

Tabela de conversão de pesos de cátion para libras por acre
CÁTION CARGA ELÉTRICA PESO ATÔMICO PESO EQUIVALENTE LB/ACRE DE UM MILIEQUIVALENTE
(M.E.)
Hidrogênio 1 1 1 20
Cálcio 2 40 20 400
Magnésio 2 24 12 240
Potássio 1 39 39 780
Teste de conversão de solo de miliequivalentes para cátions
CÁTION TESTE DE SOLO LB/ACRE 1 M.E. LB/ACRE M.E./100 GRAMAS
Hidrogênio 50 20 2.50
Cálcio 800 400 2.00
Magnésio 120 240 0.50
Potássio 250 780 0.32

Para chegar à capacidade de troca de cátion estimada deste solo, divida lb/acre de cada elemento como determinado pelo teste do solo por um miliequivalente (m.e.) em lb/acre de cada elemento. Conforme mostrado na tabela à esquerda, para o cálcio, divida o valor do teste de solo de 800 lb/acre pelo valor de 400 m.e., o que resulta em um valor de 2,0 m.e. por 100 gramas de cálcio. A soma do m.e. por 100 gramas para cada um dos quatro nutrientes é a CEC calculada para aquele solo.

A proporção de cátions básicos adsorvidos (cálcio, magnésio e potássio) relativa ao hidrogênio é expressa em termos de saturação base percentual. Geralmente, quanto maior a saturação base percentual de um solo, mais o pH e o nível de fertilidade do solo. No exemplo acima, a saturação base percentual seria:

((Ca 2,0 + Mg 0,5 + K 0,32) /5,32) X 100 = 53% saturação base

Este número de saturação base é utilizado com o banco de dados apropriado de calibração para a área para guiar as recomendações de fertilizante.

The table at right shows the CEC values for representative soils across the United States and illustrates the wide range of values that can occur.

CEC Values for Representative Soils
Soil or Soil Component Location CEC M.E./100 Grams
Grundy Silt Loam Illinois 23.6
Clarion Loam Iowa 19.1
Sac Silty Clay Loam Iowa 35.1
Delta Light Silt Loam Massachusetts 9.4
Cecil Sandy Loam South Carolina 5.5
Norfolk Sandy Loam South Carolina 3.0
Lakeland Sand Florida 1.5
Kaolinite Clay 5-15
lllite Clay 10-45
Montmorillonite Clay 60-150
Humus 140

Adsorção de ânion

Ânions são o oposto de cátions, uma vez que contêm uma carga negativa líquida. Os ânions mais comuns nos solos são cloreto, sulfeto, fosfato e nitrato.

Além de capacidade de adsorção de cátion, os solos também têm a capacidade de adsorver ânions, mas em extensão menor que os cátions. A adsorção de ânions depende do pH e aumenta com o aumento do pH do solo. Os fosfatos e sulfetos são adsorvidos mais fortemente que os nitratos e cloretos. A adsorção de ânions não é tão importante agriculturalmente quanto a de cátions. A maioria dos solos agrícolas têm um pH superior do que a na qual a adsorção de ânion está com sua força máxima e, com a exceção do fosfato e, em grau menor, sulfeto, os ânions são amplamente perdidos do solo pela lixiviação.

Leia nossos AgroInfos >>

Resultados agronômicos Mosaic

agrisight
©2014-2015 Mosaic Fertilizantes do Brasil. Todos os direitos reservados.
The Mosaic Company