Fator Intensidade, Quantidade d

Características, Propriedades e Classificação de Solos.
Prof. Dr. Eurico L. de Sousa Neto
5 - Fator Intensidade, Quantidade de Capacidade Tampão
As plantas absorvem os nutrientes, na forma de íons, da solução do solo. Por
sua vez, na fase sólida é que está a reserva desses íons. Estes são repostos para a
solução quando sua concentração é diminuída, em razão da absorção pelas plantas,
ou de alguma perda.
É importante, portanto, conhecer o teor de íon-nutrientes em solução, a
reserva do mesmo na fase sólida e o poder de reposição para a solução, pela
reserva da fase sólida. Estas três grandezas, inter-relacionadas, determinam a
disponibilidade do nutriente e são denominadas:
a) Fator Intensidade (I): é a concentração, ou, mais precisamente, a atividade
do íon em solução.
b) Fator quantidade (Q): é a reserva do íon disponível na fase sólida do solo
(íon em forma lábil).
c) Fator capacidade tampão: é a relação entre os fatores quantidade e
intensidade, numa dada faixa de concentração (atividade) considerada (ΔQ / ΔI).
Uma representação gráfica desses fatores é mostrada na Figura 1.
1
Características, Propriedades e Classificação de Solos.
Prof. Dr. Eurico L. de Sousa Neto
Figura 1. Relação entre os fatores Quantidade (Q), Intensidade (I) e Capacidade
Tampão (CT) de um nutriente
Outra forma de apresentar a interrelação entre fatores é a de apresentá-los
segundo uma visão hidrodinâmica (Figura 2).
A Figura 2 pode ser interpretada tomando como exemplo o fósforo. Assim, a
figura indica a capacidade máxima de adsorção de fosfatos, quanto desta capacidade
está ocupada por íons fosfato na forma lábil (que podem passar a solução e ser
absorvidos pelas plantas), ou seja, qual é a quantidade de formas disponíveis de fósforo
presente no solo (Fator Quantidade, Q). Também apresenta, por um lado, as formas de
fósforo presentes no solo, mas que não estão disponíveis para as plantas (P não lábil), e
por outro, as formas presentes na solução do solo e que podem ser absorvidas
diretamente pelas plantas (Fator Intensidade, I). Indica a capacidade tampão de fosfatos
(CTF), que, ao relacionar os fatores quantidade e intensidade (ΔQ / ΔI), está medindo a
resistência que tem o solo a que se altere a concentração do fósforo em solução.
2
Características, Propriedades e Classificação de Solos.
Prof. Dr. Eurico L. de Sousa Neto
Figura 2. Visão hidrodinâmica das inter-relações entre fatores Quantidade (Q),
Intensidade (I) e Capacidade Tampão (CT).
5.1 Transporte de nutrientes no solo
A comparação entre o comportamento de uma planta durante uma estação
seca e aquele observado durante uma chuvosa permite verificar alterações bem
distintas nesta planta. Os sintomas de deficiência nutricional que podem ser intensos
em condições de baixa disponibilidade de água no solo diminuem em intensidade e
normalmente desaparecem durante os períodos chuvosos. Os lançamentos curtos
do caule, quando em déficit hídrico, são seguidos de lançamentos longo com o
aumento da umidade do solo. Essa situação é comumente observada no colmo de
cana-de-açúcar que numa mesma planta pode apresentar regiões de entrenós
curtos alternadas com outras de entrenós longos. É fácil verificar, ao acompanhar o
crescimento da planta, a íntima relação entre o observado e a distribuição de chuvas
ao longo do ano. Como a deficiência de zinco é a responsável pelo menor
alongamento celular observado nos entrenós curtos, pode-se deduzir que houve
naquele solo, onde a planta cresceu períodos de maior e de menor disponibilidade
real de zinco durante o crescimento da cana. Uma análise de zinco disponível numa
amostra daquele solo por um extrator usual qualquer, ao longo desse período, não
deverá acusar variações maiores, que justifiquem o observado.
À medida que a raiz cresce num solo ela absorve os nutrientes que
inicialmente se encontram no trajeto de seu crescimento. Com o tempo, há um
decréscimo da concentração desses elementos junto a superfície das raízes, à
3
Características, Propriedades e Classificação de Solos.
Prof. Dr. Eurico L. de Sousa Neto
medida que eles são absorvidos, criando-se um gradiente de concentração entre
esta região e aquela mais distante da raiz. Para que novo suprimento chegue à
superfície de absorção torna-se necessário seu transporte até esse ponto. E, este
transporte tem como veículo a água.
Pode-se
entender,
conseqüentemente,
que
os
elementos
a
serem
transportados e absorvidos deverão estar na solução do solo, em suas formas
iônicas, para que o veículo possa atuar. Um exemplo prático da importância desse
transporte na nutrição da planta é o alumínio, que em solos ácidos pode se
encontrar em solução e ser transportado, absorvido e trazer problemas de toxicidade
para uma planta, e, quando precipitado pela calagem, já não entra mais em solução,
não sendo, portanto, transportado e não sendo, conseqüentemente, absorvido por
essa planta.
5.1.2 Fluxo de Massa, Difusão e Intercepção Radicular
Dependendo do nutriente e de suas interações com o solo, dois mecanismos
distintos são responsáveis pelo seu transporte no solo:
a) Fluxo de Massa
b) Difusão
Além destes dois mecanismos de transporte, há um terceiro mecanismo pelo
qual a planta tem acesso ao nutriente. À medida que uma raiz cresce no solo ela
encontra, ao longo de sua trajetória, nutrientes que são então absorvidos. Este
processo, denominado intercepção de raízes, embora seja conseqüência do
crescimento radicular apenas, ele também, indiretamente, facilita aqueles dois
mecanismos de transporte, principalmente a difusão, por diminuir as distâncias entre
os elementos e a raiz, pelo menos na sua região apical de crescimento.
A quantidade de nutriente interceptado é aquela encontrada em um volume
de solo igual ao volume de raiz. Assim, a contribuição desse processo na quantidade
total de nutrientes absorvidos pela planta é variável com o elemento e suas
interações com o solo e, evidentemente, com a quantidade de raízes por unidade de
volume de solo. Embora o volume interceptado varie de 0,1 a 2 % da camada
superficial do solo (de 0 a 15 cm), a quantidade interceptada de cálcio, por exemplo,
4
Características, Propriedades e Classificação de Solos.
Prof. Dr. Eurico L. de Sousa Neto
pode praticamente satisfazer aquela requerida por uma cultura dada a grande
quantidade deste elemento no volume de solo (solução) interceptado.
De modo geral, considera-se que a contribuição da intercepção de raízes
comparada aos mecanismos de transporte, fluxo de massa e difusão, é pequena
(Tabela 1).
Elementos que se encontram em maiores concentrações na solução do solo,
como cálcio e nitrogênio, por serem retidos com menor energia na fase sólida do
solo que outros elementos, como o zinco e o fósforo, são transportados pelo fluxo de
massa (Tabela 1). O fluxo de massa é conseqüência da existência de um potencial
de água no solo maior do que aquele junto à raiz. Esta diferença de potencial que
causa um movimento de massa da água em direção à raiz, arrastando nela os íons
que se encontram em solução, é causada pela transpiração da planta. Assim, o fluxo
de massa segue o fluxo transpiracional da planta. Pode-se imaginar que condições
que causem o fechamento de estômatos, como falta d'água, deverão causar menor
absorção de cálcio e de nitrogênio entre outros de maior mobilidade no solo.
Tecidos que apresentem uma baixa transpiração como os meristemas das
plantas e os frutos, como no caso do tomate, ficam em desvantagem, pelo cálcio
absorvido, com relação as folhas já desenvolvidas.
Para elemento como o fósforo que se encontra em concentrações
extremamente baixas na solução do solo, algo em torno de 0,05 µg mL-1 ou menor
ainda em solos mais intemperizados, como os de cerrado a contribuição do fluxo de
massa é muito baixa, algo em torno de 1% do fósforo absorvido.
Tabela 1. Teores médios de fósforo, potássio e cálcio na solução de amostras de
doze solos do Rio Grande do Sul e contribuição relativa da intercepção
de raízes, fluxo de massa e difusão no suprimento destes nutrientes
para plantas de milho, em casa de vegetação.
Nutrientes
Fósforo
Potássio
Cálcio
Solução
do solo
µg mL-1
0,35
12,4
168,2
Intercepção
Fluxo de
Difusão
radicular
massa
--------------------------- % -------------------------3,5
2,6
93,9
0,9
10,1
89,0
35,0
337,5
------
5
Características, Propriedades e Classificação de Solos.
Prof. Dr. Eurico L. de Sousa Neto
Para aqueles elementos, como o fósforo e o zinco, que se encontram
fortemente adsorvidos ao solo e, portanto, com baixo teor na solução, a difusão
torna-se o mecanismo de transporte responsável pela quase totalidade absorvida
destes elementos. Este tipo de transporte ocorre quando a absorção é superior à
chegada do elemento à superfície da raiz, criando-se, assim, um gradiente de
concentração que proporciona a difusão dos nutrientes.
O coeficiente de difusão (D) de um íon no solo é dado pela equação:
D = DI θ f I
δ CI
δC
onde, DI é o coeficiente de difusão do nutriente em água (uma constante para cada
elemento); θ é o conteúdo volumétrico de água no solo; f
1
é um fator de
impedância; C1 é a concentração do nutriente na solução do solo e C é a
concentração deste elemento adsorvido ao solo mas em equilíbrio com C1.
Em termos práticos, uma análise da equação acima, considerando um certo
solo, com um dado teor de um nutriente (δC1/δC praticamente constante), a difusão
deste nutriente até a raiz de uma planta variará diretamente com o conteúdo de
água do solo.
Sobre os valores dos coeficientes de difusão (D) em solos (Tabela 2), pode-se
tirar algumas informações práticas interessantes. O valor de D do NO3- é algo em
torno de 100.000 vezes maior que o do H2PO4-. Disso pode-se assegurar sobre a
alta mobilidade de NO3- nos solos, o que lhe acarreta intensas perdas por lixiviação,
pequeno ou nulo efeito residual ao longo dos anos de cultivo e fluxo de massa como
o mecanismo de maior suprimento de N para as plantas. O baixíssimo valor de D
para H2PO4- assegura-lhe sua "imobilidade" no solo (a difusão ocorre de distâncias
não superiores a 1 mm da raiz, aproximadamente), sua virtual não-lixiviação e a
difusão como mecanismo de suprimento maior deste nutriente para a planta (quase
que totalmente). O Zn+2, com valor de D mais próximo ao do H2PO4-, apresenta
comportamento semelhante a este quanto ao seu transporte, lixiviação etc.
6
Características, Propriedades e Classificação de Solos.
Prof. Dr. Eurico L. de Sousa Neto
Tabela 2. Valores médios dos coeficientes de difusão (D) de alguns íons no solo.
Íon
Na+
NH4+
K+
Ca+2
Zn+2
NO3H2PO4-
D
cm2 s-1
1,0 x 10-5
0,4 a 3,0 x 10-7
2,3 x 10-7
3,2 a 7,4 x 10-8
3,1 a 266,0 x 10-10
0,5 a 5,0 x 10-6
2,0 a 4,0 x 10-11
O valor de D para NH+4, aproximadamente dez vezes menor que o de NO3-,
garante-lhe menor lixiviação que a observada para o NO3-. Assim, a manutenção, no
solo, de N na forma amoniacal por mais tempo, sem sua nitrificação, assegura ao
fazendeiro que utilizou a fonte amoniacal menores perdas de N por lixiviação.
Observa-se que o valor de D do NH+4 é semelhante ao do K+ (Tabela 2), o
que confere a este comportamento semelhante àquele discutido para o amônio.
A presença de micorrizas (“extensão” da raiz) em plantas deverá contribuir
com a absorção de nutrientes com pequenos valores de D, como do H2PO4- e do
Zn+2, e não daqueles com grandes valores, como os de NO3- e de Ca+2.
Os nutrientes com menores valores de D são mais críticos na fase inicial de
crescimento da planta, dado o pequeno volume de solo explorado (volume de raízes
pequeno), componente importante como a micorriza ("extensão da raiz").
Contrariamente, a demanda de nutrientes com grande valor de D, como de NO3- e
de K+, são críticos mais tarde, coincidente com estádios de crescimento de maior
demanda. Esses nutrientes de maior valor de D são pouco dependentes do volume
de raízes (como de micorriza), uma vez serem transportados de grandes distâncias
por fluxo de massa.
O Zinco tende a ser problema mais crítico para o milho em seus estádios
iniciais de crescimento e o N (fluxo de massa) mais tarde.
Aspecto importante, intimamente relacionado à mobilidade dos nutrientes no
solo (valores de D), diz respeito aos estudos sobre a interação doses de nutrientes x
populações de plantas. Estudos sobre essa interação no plantio de milho são
freqüentes na literatura, enquanto para elementos como o fósforo (muito baixo valor
7
Características, Propriedades e Classificação de Solos.
Prof. Dr. Eurico L. de Sousa Neto
de D) este estudo não tem muito sentido. Esse conceito foi compreensivamente
apresentado na Figura 3.
Observa-se que, à medida que se aumenta a densidade de plantio, a
competição por aquele elemento mais móvel aumenta grandemente, o que não
acontece para o nutriente "imóvel". A competição pelo "imóvel" somente vai existir,
em pequena (mínima) intensidade uma vez que sua distância de transporte é algo
não mais que 1 mm de distância da raiz. Assim, apenas naqueles locais onde raízes
de duas plantas se tocam haverá competição entre elas pelo H2PO4-. Como o
volume de solo explorado pelas raízes de uma planta é, em média 1 %, o contato de
raízes entre plantas vizinhas é bastante pequeno. Disso, pode-se dizer que a
quantidade de fósforo a ser utilizada em um plantio de milho com 40.000 plantas ha-1
será, basicamente, a mesma a ser utilizada se essa população for aumentada para
60.000 plantas. Para nitrogênio, esse aumento na densidade de plantio de milho
acarretará
na
necessidade
de
um
aumento
significativo
na
sua
dose,
comparativamente à recomendada para a menor densidade.
Figura 3. Competição entre plantas por nutrientes de alta mobilidade no solo
(grande valor de D, como NO3-, por exemplo) e por nutrientes "imóveis"
(pequeno valor de D, como H2PO4- por exemplo) (Bray, 1954)
(adaptado).
Uma consideração final e de amplo aspecto de aplicação prática é a
dependência direta que o fluxo de massa tem da abertura estomática (condutância
estomática), enquanto a difusão não, ou apenas indiretamente, mais tardiamente,
8
Características, Propriedades e Classificação de Solos.
Prof. Dr. Eurico L. de Sousa Neto
por limitações na absorção ativa de nutrientes (gasto de energia). Assim, tecidos que
transpiram menos, variações rápidas na abertura estomática, ao longo do dia,
estarão em fase com o fluxo de massa e não com a difusão.
9