MOVIMENTAÇÃO DE CÁTIONS EM AMOSTRAS DE UM LATOSSOLO VERMELHO-AMARELO INCUBADAS COM DUAS FONTES DE CÁLCIO¹

 

Paulo Guilherme Salvada Wadt²*; Lúcia Helena de Oliveira Wadt³
2Meta Agroflorestal, Chácara Primavera, C.P. 224 - CEP: 13730-970 - Mococa, SP.
³Pós-Graduanda do Depto de Genética - ESALQ/USP, C.P. 9 - CEP: 13418-900 - Piracicaba, SP.
*e-mail: pgswadt@mandic.com.br

 

 

RESUMO: Estudou-se a movimentação de cátions alcalinos e alcalinos terrosos (CAAT) em colunas de solo arranjadas com amostras de Latossolo Vermelho-Amarelo, álico, coletadas a profundidade de 0 a 5cm sob dois tipos distintos de cobertura, floresta secundária e grama batatais (Paspalum notatum L.), as quais foram superpostas em potes plásticos à amostras do horizonte Bw, da mesma unidade de solo. Aplicaram-se carbonato de cálcio, sulfato de cálcio ou a mistura das duas fontes de cálcio às amostras superficiais, as quais foram colocadas a incubar e depois submetidas a sete aplicações de água destilada, na taxa de 1 volume-poro por semana, durante sete semanas consecutivas. O lixiviado foi recolhido semanalmente e analisado para cálcio, magnésio, potássio e sulfato solúveis. Nos solos, fizeram-se determinações dos teores de cálcio, magnésio e potássio trocáveis, e a determinação da acidez potencial a pH 7,0. A aplicação de sulfato de cálcio favoreceu o processo de lixiviação de potássio e magnésio, enquanto que a aplicação de carbonato de cálcio minimizou a lixiviação. Concluiu-se que a utilização de sulfato de cálcio para a correção da deficiência de cálcio em subsolos ácidos deve ser acompanhada necessariamente da aplicação de carbonato.
Palavras-chave: carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, lixiviação, gesso agrícola, calagem

 

Cation movement in samples of a red-yellow latosol incubated with two calcium sources

ABSTRACT: The movement of cations in an Oxisol (alic, Red-Yellow Latosol) was studied. Samples were collected within the first 5 cm of the topsoil from two types of plant cover (grass and secundary forest), and placed in plastic pots over samples of an Oxic horizon from the same soil. To the superficial samples, Calcium Carbonate, Calcium Sulphate, or the mixture of both were applied, incubated, followed by seven applications of distilled water, at the rate of one pore-volume a week. The leachate was collected every week and was analysed for soluble calcium, magnesium, potassium and sulphate. Evaluations of exchangeable calcium, magnesium and potassium, and of the potential acidity in pH 7.0 were performed in the soil. It was observed that the sulphate promoted a loss of potassium and magnesium, while the calcium carbonate minimized the loss. It was concluded that the use of calcium sulphate to correct calcium deficiency in acid subsoils has to be followed by the application of carbonate.
Key words: calcium sulphate, calcium carbonate, leaching, gypsum, liming

 

 

INTRODUÇÃO

É conhecido que baixos níveis de Ca⁺² trocável nos subsolos ácidos reduzem o crescimento radicular, que pode ser problema principalmente em períodos de deficit hídrico (Ritchey et al., 1980). A aplicação de elevadas doses de calcário, pode promover o movimento descendente de Ca⁺² (Raij et al., 1982; Quaggio et al., 1982b). Contudo, na maioria dos casos o Ca⁺² apresenta baixa mobilidade quando aplicado junto ao carbonato e outras bases (Gargantini et al., 1982), o que tem levado à recomendação da aplicação de sulfato de cálcio para a promoção do movimento descendente de Ca⁺² (Reeve & Sumner, 1972; Sumner et al., 1986) e melhoria do ambiente radicular para o crescimento das raízes, mesmo em regiões de baixa pluviosidade (McLay et al., 1994).

A utilização do sulfato de cálcio apresenta o incoveniente de intensificar a movimentação descendente de outros elementos, notadamente K⁺ e Mg⁺² (Quaggio et al., 1982a; Pavan et al., 1984).

A maior efetividade do sulfato de cálcio em aumentar os teores de Ca⁺² na camada subjacente à camada de aplicação é bastante conhecida (Ririe et al., 1952; Reeve & Sumner, 1972). A elevação do pH nas camadas subjacentes à aplicação de carbonato de cálcio, acompanhado de aumentos nos teores de cálcio e, ou, magnésio trocáveis também tem sido observada (Ririe et al., 1952; Quaggio et al., 1982a, Gargantini et al., 1982; Martins, 1991, Belkacem & Nys, 1997). A descida de Ca⁺² junto ao aumento de pH relaciona-se à permanência de ânions bicarbonato no sistema (Martins, 1991; Wadt, 1991). O ânion bicarbonato seria responsável, também, pela neutralização do alumínio na camada subjacente (Martins, 1991; Wadt, 1991). Contudo, a permanência de ânions bicarbonato no sistema é limitada, não sendo esperada no percolado (Wadt, 1991).

O objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito da incubação do solo com fontes de carbonato e de sulfato de cálcio na lixiviação de cátions alcalinos, alcalinos terrosos e de alumínio, sob a influência de amostras de solo coletadas sob dois tipos de vegetação (pastagem e floresta).

 

MATERIAL E MÉTODOS

Amostras de um Latossolo Vermelho-Amarelo, álico, do município de Pirai (RJ), coletadas à profundidade de 0 a 5cm sob vegetação de pastagem sobre grama batatais, Paspalum notatum L, e sob floresta secundária (amostras A-pastagem e A-floresta, respectivamente), foram misturadas com fontes de cálcio e colocadas a incubar em potes plásticos, sobre amostras do mesmo solo coletadas à profundidade de 200 a 250cm -amostras Bw - (TABELA 1). Os principais minerais de argila presentes nas amostras Bw foram a caulinita e a gibsita (Wadt, 1991).

 

 

 

Entre as amostras da camada A e Bw foi adicionada uma camada de aproximadamente 5cm de espessura de areia lavada em água deionizada para possibilitar a posterior separação das amostras. Foram adicionadas 750 e 1000g de cada amostra, A e Bw, respectivamente, por pote plástico, e o solo nos potes foi compactado a uma densidade de 1,2g cm^-3 em camadas de 1 cm de espessura.

Os tratamentos testados foram: (a) testemunha, sem aplicação de cálcio; (b) aplicação isolada de carbonato de cálcio, eqüivalendo a 3,20g CaCO₃ kg^-1 de solo; (c) aplicação isolada de sulfato de cálcio, eqüivalendo a 5,50g de CaSO_4.2H₂O kg^-1 de solo e; (d) mistura das duas fontes de cálcio, com 2/3 do cálcio aplicado na forma de carbonato de cálcio e 1/3 na forma de sulfato de cálcio.

A dose de carbonato de cálcio no tratamento "b" foi determinada através de experimento prévio de incubação, sendo a dose escolhida aquela suficiente para elevar o pH do solo a valores entre 6,0 e 6,5. As doses dos outros tratamentos foram calculadas de modo a se aplicar a mesma quantidade de equivalente de cálcio. O delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado. Findo o período de incubação (48 dias), os potes foram lixiviados com 4.718cm³ de H₂O por pote (aproximadamente 7 x 1 volume-poro), a uma taxa média de 1,9 e desvio padrão de 0,7cm³ minuto^-1. Estas aplicações foram feitas em sete vezes, com intervalos de uma semana entre uma e outra aplicação.

Todo volume de água aplicado foi recolhido e, após cessar a lixiviação, as soluções percoladas foram guardadas em frascos escuros, em geladeira, para posterior análise de cálcio e cálcio + magnésio, por complexometria com EDTA, utilizando-se murexida a 0,5% como indicador, potássio, por fotometria de chama, sulfato por turbidimetria e alumínio por colorimetria pelo método do aluminon (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, 1979; Raij et al., 1987).

Nos solos de ambas as camadas, após o período de incubação e de lixiviação, foram realizadas analises de pH em água, cálcio e magnésio trocáveis, por KCl 1,0M (determinados por complexometria com EDTA, segundo Raij et al. (1987)) e, potássio assimilável, por fotometria de chama (EMBRAPA, 1979). Foram ainda determinados a acidez potencial a pH 7,0 (EMBRAPA, 1979) e calculados o valor da soma de CAAT trocáveis, e o valor V% (percentagem de saturação de CAAT trocáveis sobre a CTC a pH 7,0 do solo).

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Nas amostras superficiais, os tratamentos com aplicação das fontes de cálcio aumentaram os teores de Ca⁺² trocável, sem alterações significativas nos teores de K⁺ e Mg⁺² trocáveis (TABELA 2). Os aumentos dos teores de Ca⁺² trocável deram-se às custas de uma maior CTC efetiva e, ou, por substituição com o Al⁺³ trocável (TABELA 2). A única exceção foi o K⁺ trocável, na camada A-pastagem, que apresentou maior teor no solo no tratamento com carbonato de cálcio, provavelmente pela menor perda no lixiviado (TABELA 4). O valor V% aumentou em todos os tratamentos e foi maior naquele com aplicação de maiores quantidades de carbonato (TABELA 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A aplicação das fontes de cálcio apresentou efeito pequeno sobre os teores de K⁺ trocável na camada B (TABELA 3). Em relação à testemunha, na camada B-floresta houve diminuição do Mg⁺² trocável no tratamento carbonato + sulfato e, aumento do teor de Ca⁺² trocável em todos os tratamentos (TABELA 3). Na camada B-floresta e B-pastagem, na aplicação isolada de sulfato de cálcio, o aumento do teor de Ca⁺² trocável, da CTC efetiva e do valor V% foram independentementes da neutralização da acidez do solo (TABELA 3), o que Wadt (1991) atribuiu à geração de novos sítios de troca.

A aplicação de sulfato de cálcio na forma isolada favoreceu a percolação de cátions de uma forma geral e de cátions alcalinos e alcalinos terrosos (TABELA 4), havendo, inclusive, lixiviação de K⁺ (somente nas colunas de solo A/B pastagem) e Mg⁺² (ambas as colunas de solos) à quantidades superiores ao da testemunha (TABELA 4), mesmo com os solos apresentando baixos níveis de Mg⁺² e K⁺ na forma trocável (TABELAS 2 e 3).

Por sua vez, a aplicação de carbonato de cálcio, tanto isolada como em mistura, foi efetiva em diminuir a movimentação descendente de K⁺ à níveis mais baixos que na testemunha (TABELA 4), não afetando a quantidade de Mg⁺² recolhida no lixiviado (TABELA 4). A baixa solubilidade do carbonato de cálcio, limitando o aumento da atividade de Ca⁺² na solução do solo, tornando pouco efetivo seu poder de troca por ação de massa e, a diminuição da atividade dos prótons pela presença do carbonato, liberando os sítios de troca, poderiam explicar tanto a maior retenção de K⁺² (TABELA 2) como a incapacidade do Ca⁺² em expulsar o Mg⁺² e o K⁺² (TABELA 4). Portanto, parece que o aumento de Ca⁺² no complexo sortivo da camada A de ambos os solos deu-se graças à diminuição da atividade dos íons hidrogênio, e não somente pela força da ação de massa dos íons Ca⁺² adicionados ao sistema.

As colunas dos solos pastagem e floresta diferiram quanto à capacidade de reter o K⁺² (TABELA 5). Considerando que ambos os solos da camada A foram coletados de uma distância máxima de 50m, no mesmo local, diferindo apenas quanto ao tipo de cobertura vegetal; portanto, possuindo a mesma mineralogia e teor de argila entre 35 a 40%, a maior retenção do potássio na coluna de solos sob pastagem poderia ser atribuída à energia de ligação do íon K⁺ com as superfícies coloidais: a presença de maior número de prótons em torno da superfície dos colóides na camada A-floresta, inferido a partir do menor pH da suspensão solo:água e do maior teor de matéria orgânica neste solo, poderia dificultar a aproximação dos íons potássio a essas superfícies, diminuindo assim a energia de ligação do potássio com os grupamentos ionizados. Neste mesmo sentido, Mota et al. (1996) demonstraram que Ca⁺² foi capaz de diminuir a complexação de Pb⁺² pelo humus do solo, através da diminuição do número de sítios disponíveis para a formação de complexos, sem apresentar, em contrapartida, qualquer efeito de diminuição das cargas disponíveis para a complexação. A adsorção de CAAT (Na⁺, K⁺, Mg⁺², Ca⁺²) pelas substâncias húmicas também parece serem devidas à adsorção iônica, porém com pequeno grau de seletividade (Tipping et al., 1995), sugerindo que os íons hidrogênio seriam adsorvidos preferencialmente em relação ao K⁺.

 

 

Paralelamente à menor movimentação de K⁺ no tratamento carbonato de cálcio, houve o favorecimento à lixiviação de Al⁺³ (TABELA 4). Jucksch et al. (1986) em um estudo de dispersão de argilas atribuiram a maior percolação de Al⁺³ ao arraste mecânico de particulas em função do efeito da dispersão de argilas. Contudo, este fenômeno provavelmente não ocorreu no presente estudo, visto a maior percolação de Al⁺³ ter ocorrido em maior proporção no tratamento carbonato de cálcio nas colunas do solo floresta, que apresentaram os menores valores de pH, em relação ao mesmo tratamento nas colunas de solo pastagem (TABELA 2). Adicionalmente, o pH do solo acima de 5,5 no tratamento carbonato + sulfato, no solo A/B - pastagem, não favoreceu a percolação de Al⁺³ (TABELAS 2 e 4), indicando também a impossibilidade de estar havendo arraste mecânico de particulas conforme foi sugerido no trabalho de Jucksch et al. (1986).

Outra possibilidade seria a aplicação de SO₄^-2 favorecendo a movimentação descendente de Al⁺³ (Pavan et al., 1984). Esta hipótese também pode ser descartada neste trabalho, visto que a lixiviação de Al⁺³ foi inversamente proporcional às quantidades de de SO₄^-2 recolhidas no lixiviado (Figura 1). Além disto, na ausência da aplicação de sulfato, as maiores quantidades de Al⁺³ ocorreram com o aumento da proporção Al⁺³/SO₄^-2, sugerindo que o SO₄^-2 não seria o principal ânion acompanhante, ao menos nas condições deste trabalho (Figura 2). Já as quantidades dos demais cátions recolhidos no lixiviado foram diretamente proporcionais às de SO₄^-2, sugerindo ser o sulfato o principal ânion acompanhante neste caso (Figura 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

As maiores quantidades de Al⁺³ no lixiviado não podem ser atribuídas simplesmente à presença de HCO₃^-, pois, as quantidades lixiviadas nas testemunhas das colunas de solo floresta e pastagem foram próximas àquelas observadas nos tratamentos com aplicação de carbonato de cálcio. Por este motivo, supõe-se que ânions orgânicos seriam os responsáveis pela lixiviação do Al⁺³ (Wadt, 1991), através de mecanismos semelhantes àqueles observados em podzois sob condições naturais ou pela aplicação de quelantes sintéticos como o EDTA (Hern et al., 1988), embora, quimicamente, tenha-se encontrado que a afinidade de Al⁺³ por ácidos fúlvicos não aparente ser maior que a de complexantes fracos, como o ácido acético (Yong & Bache, 1985).

Desta forma, para o solo em estudo, o processo de lixiviação de cátions poderia ser determinado pela resultante da força de adsorção do cátion com a superfície dos colóides do solo e do cátion com o seu respectivo ânion acompanhante. Da mesma forma, no processo de lixiviação de ânions seriam necessário considerar a resultante da força de adsorção do ânion com a superfície coloidal do solo e do ânion com o seu respectivo câtion acompanhante.

Dentre os cátios estudados, aqueles que seriam fracamente adsorvidos pelos colóides do solo (K⁺, Mg⁺⁺) poderiam lixiviar mesmo na presença de ânions que formem ligações fracas, como cloretos e sulfatos (Processo 1 da Figura 4). Além disto, quanto menor a força de adsorção entre o ânion e o superfície dos colóides do solo, haveria maior favorecimento para a lixiviação do cátion acompanhante. Por esta razão os ânions Cl^- apresentam-se com maior mobilidade que os ânions SO₄^-2 (Dal Bó et al., 1986). Variações nas características eletroquímicas dos coloides do solo, como aquela decorrente da nuvem de prótons em torno das substâncias húmicas, poderiam diminuir a aproximação do cátion com o solo e facilitar sua lixiviação, conforme sugerido nesse trabalho para K⁺. Mesmo a lixiviação de Ca⁺² acompanhando o ânion sulfato somente deveria ocorrer após a saturação do complexo de troca com Ca⁺² atingir o equilíbrio em que a força de atração de um novo íon de cálcio no complexo sortivo fosse menor que a força de atração do cálcio pelo ânion acompanhante (Processo 1, Figura 4). Por exemplo, Pearce & Sumner (1997) atribuiram à "adsorção de sais" a razão pela menor mobilidade do sulfato no solo, em relação ao cloreto. Bellini et al. (1996) também relatam perda de mobilidade de NO₃^- e de Cl^- em razão da adsorção destes ânions pelas superfícies coloidas dos solos.

 

 

 

Por outro lado, cátions que apresentam mais elevada força de adsorção, como o alumínio, teriam sua lixiviação limitada à presença de um ânion acompanhante capaz de complexar o íon metálico (Processo 2, Figura 4). Nesse caso, a lixiviação ocorreria enquanto a força de complexação fosse maior que as forças de adsorção e, ou, precipitação. São exemplos desse mecanismo o processo de lixiviação de alumínio usando-se EDTA como íon acompanhante (Hern et al., 1988), e, possívelmente, o ocorrido neste trabalho com o tratamento com carbonato de cálcio, resultando em liberação de substâncias orgânicas pelo aumento do pH.

Estes processos, embora genéricos, sugerem que na utilização de fontes de cálcio, quando for necessária a correção dos níveis de cálcio trocável nos subsolos deficientes neste elemento, deve-se levar em consideração não apenas as características de solubilidade e reações químicas dos produtos aplicados, mas também as características eletroquímicas das superficies coloidais do solo.

 

CONCLUSÕES

A aplicação de sulfato de cálcio foi efetiva em promover aumentos no teor de cálcio em profundidade, no entanto, deve ser utilizada junto com carbonato de cálcio para que não provoque movimentações descendentes excessivas de outros cátions alcalinos ou alcalinos terrosos, além do cálcio.

O aumento do teor de cálcio trocável na ausência de sulfato de cálcio deu-se praticamente as custas do deslocamento de prótons e alumínio do complexo de troca para a solução do solo, em decorrência do aumento do pH do solo pela presença de carbonato.

Na presença de sulfato de cálcio, o aumento do teor de cálcio trocável foi principalmente devido à competição do cálcio com outros íons presentes no complexo de troca, resultando do deslocamento desses íons para a solução do solo, por ação de massa.

A lixiviação de potássio e magnésio, nos tratamentos com aplicação isolada de sulfato de cálcio, foram intensas embora não tenham sido percebidas pela análise dos teores destes cátions na forma trocável. Maior percolação de potássio em solos com maior teor de matéria orgânica e menor pH sugere uma menor afinidade desse cátion em sistemas onde haja o favorecimento a uma maior protonação da superfície dos colóides.

 

AGRADECIMENTOS

Ao CNPq, pelo auxílio financeiro e parte da bolsa de estudos e à CAPES por parte da bolsa de estudos.

 

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Recebido para publicação em 07.01.98
Aceito para publicação em 12.07.99

 

 

¹Parte da Dissertação de Mestrado do primeiro autor apresentada à UFRRJ - Seropédica, RJ.