JÉSSICA FERNANDES KASEKER FORMAS DE POTÁSSIO EM SOLOS DO SUL DO BRASIL E SUA ABSORÇÃO POR MUDAS DE PINUS, INFLUENCIADAS PELA CALAGEM Tese apresentada como requisito parcial para obtenção do título de Doutor no Curso de Pós-graduação em Ciência do Solo da Universidade do Estado de Santa Catarina UDESC Orientador: Dr. Paulo Roberto Ernani Co-orientadores: Dr. Jaime Antônio Almeida Dr. Luciano Colpo Gatiboni Lages, SC 2016 Kaseker, Jéssica Fernandes Formas de potássio em solos do Sul do Brasil e sua absorção por mudas de pinus, influenciadas pela calagem / Jéssica Fernandes Kaseker. – Lages, 2016. 109 p. Orientador: Paulo Roberto Ernani Inclui bibliografia Tese (doutorado) – Universidade do Estado de Santa Catarina, Centro de Ciências Agroveterinárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo, Lages, 2016. 1. pinus 2. rizosfera 3. Solução 4. Nãotrocável I. Kaseker, Jéssica Fernandes. II. Ernani, Paulo Roberto. III. Universidade do Estado de Santa Catarina. Programa de PósGraduação em Ciência do Solo. IV. Título Ficha catalográfica elaborada pelo aluno. JÉSSICA FERNANDES KASEKER FORMAS DE POTÁSSIO EM SOLOS DO SUL DO BRASIL E SUA ABSORÇÃO POR MUDAS DE PINUS, INFLUENCIADAS PELA CALAGEM Tese apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Doutor no Curso de Pós-Graduação em Ciência do Solo da Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC. Banca Examinadora: Orientador:_______________________________________ Professor Dr. Paulo Roberto Ernani Universidade do Estado de Santa Catarina Membro: _______________________________________ Professora Dra. Carla Maria Pandolfo Universidade do Oeste de Santa Catarina Membro: _______________________________________ Dra. Marlise Nara Ciotta EPAGRI - São Joaquim/SC Membro: ___________________________________________ Professor Dr. Álvaro Luiz Mafra Universidade do Estado de Santa Catarina Membro: ___________________________________________ Professor Dr. Paulo Cézar Cassol Universidade do Estado de Santa Catarina Lages, SC, 26 de agosto de 2016. AGRADECIMENTOS À Deus, por ter me dado forças para chegar ao final de mais esta etapa. Ao meu orientador Paulo Roberto Ernani, pelos ensinamentos, apoio e compreensão durante os anos de estudo. Aos bolsistas e colegas que auxiliaram no desenvolvimento deste trabalho. Ao professor José Stape e à North Carolina State University, por me receberem durante o período de Doutorado Sanduíche. À minha família e amigos, por todo o apoio e incentivo. À Capes pela concessão da bolsa de estudos. RESUMO KASEKER, J.F. Formas de potássio em solos do sul do Brasil e sua absorção por mudas de pinus, influenciadas pela calagem. 2016. 109 p. Tese (Doutorado em Ciência do Solo) Universidade do Estado de Santa Catarina – Programa de Pós graduação em Ciência do Solo, Lages, 2016. O potássio é um nutriente requerido em grandes quantidades pelas culturas. No solo, pode estar nas formas estrutural, não trocável, trocável e em solução. Todas elas se encontram em equilíbrio químico dinâmico com a solução do solo, sendo passível a liberação das reservas quando as formas mais prontamente disponíveis são removidas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a distribuição das formas de K em diferentes valores de pH, em cinco solos. Os experimentos foram conduzidos em Lages, SC, de 2013 a 2015, sendo utilizados: Latossolo Bruno, Nitossolo Vermelho, Argissolo Amarelo e dois Cambissolos Húmicos, um destes proveniente de um plantio de pinus de quarta rotação. No primeiro experimento, utilizou-se um fatorial, com doses de calcário e aplicação ou não de potássio. Foram utilizadas 0, 0,25, 0,5, 1,0 e 1,5 vezes a quantidade de calcário indicada pelo índice SMP para elevar o pH até 6,0, combinada ou não com a adição de 1000 mg kg-1 de K. Houve elevação do pH com o aumento das doses de calcário em todos os solos, porém a adição de K resultou em valores de pH ligeiramente menores do que nos tratamentos sem a adição de K. Os teores de K na solução dos solos foram os que demonstraram mais expressivamente os efeitos da adição de doses de calcário, diminuindo em todos os solos, independentemente da adição ou não de K. Houve também diminuição do K extraível em todos os solos exceto no Argissolo. Os teores de K não trocável foram os menos afetados, variando somente no Argissolo e no Nitossolo na ausência da adição de K. No segundo experimento, os solos foram utilizados para cultivar uma muda de Pinus taeda, por dois cultivos consecutivos. Os tratamentos consistiram na aplicação de 50 mg kg-1 de K, aplicação de calcário em quantidade para elevar o pH a 6,0, aplicação de calcário e K, além de um tratamento testemunha. O solo rizosférico foi avaliado separadamente do restante do volume de solo. A adubação potássica aumentou os teores de K nas diferentes formas no solo e na planta, porém não afetou o desenvolvimento inicial das mudas de pinus. A adição de calcário, combinada ou não com K, prejudicou o crescimento das mudas em algumas classes de solo. Em geral, a rizosfera diferiu do restante do volume de solo, sendo a diferença bastante variável para cada solo. Não foi possível concluir sobre a contribuição do K não trocável na nutrição do pinus em função dos altos teores trocáveis iniciais. Palavras-chave: pinus, rizosfera, solução, não-trocável. ABSTRACT KASEKER, J.F. Forms of potassium in southern Brazilian soils and effect of liming on K uptake by pine seedlings. 2016. 109 p. Thesis (Doctorate in Soil Science) - Santa Catarina State University – Post Graduation Program in Soil Science, Lages, 2016. Potassium is a nutrient required in large quantities by crops. On soils, it may be in the structural, non-exchangeable and exchangeable forms. All these forms are in dynamic chemical equilibrium with K in the soil solution and K is released from the reserves when the most readily available forms are removed. The objective of this study was to evaluate the dynamics between the K forms as affected by liming and K addition in five soils. The experiments were conducted in Lages, SC, from 2015 to 2015, using: an Oxisol, a Nitosol, an Argisol and two Cambisols, being one from a fourth rotation pine plantation area. In the first experiment, a factorial including rates of limestone and addition or not of K was used. Liming levels were 0, 0.25, 0.5, 1.0 and 1.5 times the amount of lime indicated by the SMP method to raise soil pH to 6.0, combined or not with 1000 mg kg-1 K. Soil pH increased with the increase of lime application on all soils, but the addition of K slightly decreased pH values. Solution K was the most sensitive K form affected by liming, which decreased in all soils, regardless of K addition. Exchangeable K also decreased in all soils except on Argisol. The non-exchangeable K levels were the least affected, varying only in Argisol and Nitosol in the absence of K addition. In the second experiment, the soils were used to grow a seedling of Pinus taeda for two consecutive growing seasons. Treatments consisted in the application of 50 mg kg-1 K, liming, in a quantity to raise the pH to 6.0, liming + K, and a control treatment. Rhizosphere soil was evaluated separately from bulk soil. Potassium fertilization increased K contents in different forms in the soil and in the plant, but did not affect the early development of pine seedlings. Liming, combined or not with K, negatively affected the growth of seedlings in some soil types. In general, rhizosphere soil differs from bulk soil with quite variable difference for each soil. It was not possible to conclude on non-exchangeable K contribution in pine nutrition due to the high initial exchangeable K content. Keywords: pine, rhizosphere, solution, non-exchangeable. LISTA DE TABELAS Tabela 1.1Tabela 1.2 – Tabela 2.1 – Tabela 2.2 – Tabela 2.3 – Tabela 2.4 - Tabela 2.5 - Tabela 2.6 - Caracterização química e física dos solos antes da implantação do experimento.......................26 Dose equivalente de calcário aplicada em cada tratamento para cada um dos solos..................27 Caracterização química e física dos solos antes da implantação de experimento.......................63 Altura, diâmetro de mudas e massa seca de raiz e parte aérea de mudas de pinus no primeiro cultivo, nos tratamentos testemunha, aplicação de potássio, aplicação de calcário e calcário mais potássio avaliados para cada classe de solo.....66 Altura, diâmetro de mudas e massa seca de raiz e parte aérea de mudas de pinus no segundo cultivo, nos tratamentos testemunha, aplicação de potássio, aplicação de calcário e calcário mais potássio avaliados para cada classe de solo.....69 Valores de pH e teores de Al (cmolc dm-3) nas porções rizosférica (R) e não rizosférica (NR) do solo após o primeiro cultivo de pinus nos tratamentos testemunha, aplicação de potássio (K), aplicação de calcário e calcário mais potássio avaliados para cada classe de solo.....71 Valores de pH e teores de Al (cmolc dm-3) nas porções rizosférica (R) e não rizosférica (NR) do solo após o segundo cultivo de pinus nos tratamentos testemunha, aplicação de potássio (K), aplicação de calcário e calcário mais potássio avaliados para cada classe de solo.....73 Teores de Ca e Mg (cmolc dm-3) nas porções rizosférica (R) e não rizosférica (NR) do solo após o primeiro cultivo de pinus nos tratamentos testemunha, aplicação de potássio (K), aplicação Tabela 2.7 - Tabela 2.8 – Tabela 2.9 - Tabela 2.10 - Tabela 2.11– Tabela 2.12 - de calcário e calcário mais potássio avaliados para cada classe de solo...................................75 Teores de Ca e Mg (cmolc dm-3) nas porções rizosférica e não rizosférica do solo após o segundo cultivo de pinus nos tratamentos testemunha, aplicação de potássio, aplicação de calcário e calcário mais potássio avaliados para cada classe de solo...........................................77 Valores de K na solução nas porções rizosférica e não rizosférica do solo após o primeiro cultivo de pinus nos tratamentos testemunha, aplicação de potássio, aplicação de calcário e calcário mais potássio avaliados para cada classe de solo.....79 Valores de K extraível (Mehlich 1) nas porções rizosférica e não rizosférica do solo após o primeiro cultivo de pinus nos tratamentos testemunha, aplicação de potássio, aplicação de calcário e calcário mais potássio avaliados para cada classe de solo...........................................80 Valores de K não trocável (HNO3) (mg kg-1) nas porções rizosférica e não rizosférica do solo após o primeiro cultivo de pinus nos tratamentos testemunha, aplicação de potássio, aplicação de calcário e calcário mais potássio avaliados para cada classe de solo...........................................81 Valores de K na solução nas porções rizosférica e não rizosférica do solo após o segundo cultivo de pinus nos tratamentos testemunha, aplicação de potássio, aplicação de calcário e calcário mais potássio avaliados para cada classe de solo.....82 Valores de K extraível (Mehlich 1) nas porções rizosférica e não rizosférica do solo após o segundo cultivo de pinus nos tratamentos testemunha, aplicação de potássio, aplicação de Tabela 2.13 - Tabela 2.14 - Tabela 2.15- Tabela 2.16- Tabela 2.17- calcário e calcário mais potássio avaliados para cada classe de solo...........................................83 Valores de K não trocável (HNO3) (mg kg-1) nas porções rizosférica e não rizosférica do solo após o segundo cultivo de pinus nos tratamentos testemunha, aplicação de potássio, aplicação de calcário e calcário mais potássio avaliados para cada classe de solo...........................................84 Teores de K, Ca e Mg nas acículas do primeiro cultivo de pinus nos tratamentos testemunha, aplicação de potássio, aplicação de calcário e calcário mais potássio avaliados para cada classe de solo.............................................................87 Teores de K, Ca e Mg no caule das mudas do primeiro cultivo de pinus nos tratamentos testemunha, aplicação de potássio, aplicação de calcário e calcário mais potássio avaliados para cada classe de solo...........................................88 Teores de K, Ca e Mg nas acículas do segundo cultivo de pinus nos tratamentos testemunha, aplicação de potássio, aplicação de calcário e calcário mais potássio avaliados para cada classe de solo.............................................................89 Teores de K, Ca e Mg no caule das mudas do segundo cultivo de pinus nos tratamentos testemunha, aplicação de potássio, aplicação de calcário e calcário mais potássio avaliados para cada classe de solo...........................................90 LISTA DE FIGURAS Figura 1.1 – Figura 1.2 – Figura 1.3 – Figura 1.4 – Figura 1.5 – Difratogramas da fração argila do Nitossolo (NT) de amostras tratadas com saturação de K (A) nas temperaturas de 25ºC (AK25), 100ºC (AK100), 350ºC (AK350) e 550ºC (AK550), e de amostras tratadas com saturação de Mg (B) e Mg + etileno glicol (AMGEG)...................30 Difratogramas da fração argila de amostras do Latossolo (LT) tratadas com saturação de K (A) nas temperaturas de 25ºC (AK25), 100ºC (AK100), 350ºC (AK350) e 550ºC (AK550), e de amostras tratadas com saturação de Mg (B) e Mg + etileno glicol (AMGEG)...................31 Difratogramas da fração argila do Cambissolo (CB) de amostras tratadas com saturação de K (A) nas temperaturas de 25ºC (AK25), 100ºC (AK100), 350ºC (AK350) e 550ºC (AK550), e de amostras tratadas com saturação de Mg (B) e Mg + etileno glicol (AMGEG)...................34 Difratogramas da fração argila do Cambissolo sob cultivo de pinus (CP) de amostras tratadas com saturação de K (A) nas temperaturas de 25ºC (AK25), 100ºC (AK100), 350ºC (AK350) e 550ºC (AK550), e de amostras tratadas com saturação de Mg (B) e Mg + etileno glicol (AMGEG)...............................35 Difratogramas da fração argila do Argissolo (AG) de amostras tratadas com saturação de K (A) nas temperaturas de 25ºC (AK25), 100ºC (AK100), 350ºC (AK350) e 550ºC (AK550), e de amostras tratadas com saturação de Mg (B) e Mg + etileno glicol (AMGEG)...................37 Figura 1.6 – Figura 1.7 – Figura 1.8 – Figura 1.9 – Figura 1.10 – Figura 1.11 – Figura 1.12 – Figura 1.13 – Valores de pH no Nitossolo (A) e no Latossolo (B) em função da adição de doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K..............................................................39 Valores de pH no Cambissolo (A) e no Cambissolo sob cultivo de pinus (B) em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K...................................................................40 Valores de pH no Argissolo em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K...................................................................41 Teor de K na solução no Nitossolo (A) e no Latossolo (B) em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K.........................................43 Teor de K na solução no Cambissolo (A) e no Cambissolo sob cultivo de pinus (B) em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K...................................................................44 Teor de K na solução no Argissolo em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K.........45 Teor de K extraível no Nitossolo (A) e no Latossolo (B) em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K.........................................47 Teor de K trocável no Cambissolo (A) e no Cambissolo sob cultivo de pinus (B) em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K...................................................................48 Figura 1.14 – Figura 1.15 – Figura 1.16 – Figura 1.17 – Teor de K extraível no Argissolo em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K..............49 Teor de K não trocável no Nitossolo (A) e no Latossolo (B) em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K.........................................50 Teor de K não trocável no Cambissolo (A) e Cambissolo sob cultivo de pinus (B) em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K...................................................................51 Teor de K não trocável no Argissolo em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K.........52 SUMÁRIO 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.4 1.5 2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.4 2.5 3 INTRODUÇÃO GERAL.................................. 21 CAPÍTULO I – DISTRIBUIÇÃO DAS FORMAS DE POTÁSSIO EM DECORRÊNCIA DA APLICAÇÃO DE DOSES DE CALCÁRIO................................... 23 INTRODUÇÃO................................................. 23 MATERIAL E MÉTODOS.............................. 25 RESULTADOS E DISCUSSÃO...................... 29 ANÁLISES MINERALÓGICAS....................... 29 pH........................................................................ 38 TEORES DE POTÁSSIO................................... 41 CONCLUSÃO................................................... 54 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............ 55 CAPÍTULO II – FORMAS DE POTÁSSIO EM SOLOS CATARINENSES E SUA UTILIZAÇÃO POR PLANTAS DE PINUS... 59 INTRODUÇÃO.................................................. 59 MATERIAL E MÉTODOS............................... 62 RESULTADOS E DISCUSSÃO........................ 65 TEORES NO SOLO............................................. 69 TEORES NA PLANTA........................................ 86 CONCLUSÕES................................................... 93 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............ 94 CONSIDERAÇÕES FINAIS............................. 104 ANEXOS............................................................ 105 21 INTRODUÇÃO GERAL O cultivo de espécies do gênero pinus é bastante utilizado no país, especialmente na região sul. Em muitos casos, os povoamentos são estabelecidos em áreas de baixa fertilidade, que seriam inapropriadas para o cultivo de outras espécies, e ainda assim apresentam rápido crescimento e boa produtividade, sem a necessidade do aumento dos teores de nutrientes no solo. Os estudos de adubação realizados com pinus são inconclusivos, sendo comum a falta de resposta à fertilização nos parâmetros de crescimento e nos teores foliares. A ausência de resposta em experimentos de adubação e os níveis adequados de crescimento de plantas de pinus em solos de baixa fertilidade indicam que estas plantas podem usar formas não prontamente disponíveis dos nutrientes presentes no solo. As formas estruturais e não-trocáveis podem contribuir para a nutrição das plantas, justificando o crescimento satisfatório. Dentre os nutrientes essenciais ao desenvolvimento vegetal, o K é um dos requeridos em maior quantidade e que está presente no solo predominantemente na forma estrutural. Além disso, é um nutriente ao qual muitas vezes não se visualiza resposta à adubação em diversas culturas, incluindo o pinus, indicando que este nutriente está sendo suprido a partir de fontes não prontamente disponíveis. Assim, é importante avaliar a relação entre a disponibilidade das formas não trocáveis deste nutriente com o crescimento vegetal. A liberação destas formas depende da mineralogia dos solos e também de outros fatores químicos, como pH e concentração eletrolítica, que alteram a dinâmica dos nutrientes no solo. Assim, outras práticas de manejo, como a calagem, podem interferir diretamente na disponibilidade do nutriente no solo, considerando que as variações no pH podem aumentar a adsorção de cátions no solo e acelerar a dissolução de minerais, 22 sendo importante avaliar a interação entre esses fatores para otimizar as práticas de adubação. Outro fator que altera a velocidade de liberação de formas não trocáveis é a interação solo-planta. Superfícies vegetadas apresentam maiores taxas de intemperismo se comparadas com áreas não vegetadas, devido à liberação de ácidos e compostos orgânicos das plantas através das raízes. Assim, a interface de contato das raízes com o solo, a rizosfera, pode apresentar composição química diferenciada em relação ao restante do volume de solo, sendo importante o estudo desta fração do solo para melhor entendimento dos processos de absorção dos nutrientes. Conhecendo a dinâmica do nutriente nos solos com diferenciada composição mineralógica, é possível otimizar o manejo dos povoamentos florestais e corrigir os níveis de fertilidade, quando necessário, para obter maior produtividade. O objetivo deste trabalho foi avaliar a distribuição das formas de K não trocável, extraível e na solução em cinco solos influenciada pela adição de potássio e doses de calcário, bem como a contribuição destas formas na nutrição e crescimento de mudas de pinus. 23 CAPÍTULO I – DISTRIBUIÇÃO DAS FORMAS DE POTÁSSIO EM DECORRÊNCIA DA APLICAÇÃO DE DOSES DE CALCÁRIO 1.1 INTRODUÇÃO O potássio é um nutriente requerido em grandes quantidades pelas culturas. No solo, pode estar nas seguintes formas: estrutural, fazendo parte de minerais primários; não trocável, onde o K está fixado nas entrecamadas dos argilominerais do tipo 2:1; trocável, adsorvido eletrostaticamente às cargas elétricas negativas; e livre na solução. A forma trocável é a que normalmente controla a disponibilidade de K na solução do solo. Todas essas formas, entretanto, se encontram em equilíbrio químico dinâmico com a solução do solo, porém com diferentes constantes de equilíbrio, sendo passível a liberação das reservas quando as formas mais prontamente disponíveis são removidas da solução do solo (SPARKS; CARSKI, 1985; KAMINSKI et al., 2007; MELO et al., 2009; MOUHAMAD; ALSAEDE; IQBAL, 2016). A reserva de K no solo está diretamente ligada ao material de origem do solo, à sua composição mineralógica e ao grau de intemperismo a que foi submetido ao longo do tempo. A presença de minerais que possuem K em suas estruturas, a exemplo de micas e feldspatos, resulta em maiores reservas de K e liberação de fontes não trocáveis em relação a solos que não possuem esses minerais. Solos mais jovens, com predomínio de argilominerais do tipo 2:1, também possuem boas reservas de K pela sua presença nas cargas negativas das entrecamadas (MELO et al., 2005; MEDEIROS et al., 2014; CHAVES et al., 2015). O aumento da concentração de K em solos cultivados, especialmente na rizosfera das plantas, pode favorecer a fixação em minerais micáceos, como a vermiculita (CALVARUSO et al., 2014). Entretanto, o uso de fertilizantes potássicos não se justifica para aumentar a reserva de K no solo, pois com maior 24 disponibilidade pode ocorrer maior absorção pelas plantas, configurando um consumo de luxo (KAMINSKI et al., 2007). A liberação de K das formas não trocáveis e estruturais, assim como o equilíbrio de K no solo, são influenciados por uma série de fatores. Dentre eles, estão os fatores relativos ao próprio mineral (composição química, tamanho de partícula, imperfeições estruturais, grau de depleção de K, alterações nas cargas das entrecamadas) e ao meio (atividade biológica, ciclos de umedecimento e secagem, atividade de K na solução, composição da solução, lixiviação, potencial redox, e temperatura) (MOUHAMAD; ALSAEDE; IQBAL, 2016). A presença de outros cátions no solo e o pH do mesmo também estão entre esses fatores. Dessa forma, a calagem pode interferir na dinâmica entre as formas de K no solo (DAS; SAHA, 2013). O objetivo deste trabalho foi avaliar a distribuição das formas de K não trocável, extraível e na solução em cinco solos influenciada pela adição de potássio e doses de calcário. 25 1.2 MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi conduzido no Laboratório de Química e Fertilidade do Solo da Universidade do Estado de Santa Catarina, em Lages, SC, em 2015. Foram utilizados cinco classes de solo: um Latossolo Bruno (LT), um Nitossolo Vermelho (NT), um Argissolo Amarelo (AG) e dois Cambissolos Húmicos (CB), sendo um deles proveniente de um plantio de pinus de quarta rotação (CP). As amostras desses solos foram peneiradas em peneiras com malhas de abertura de 2mm, e posteriormente foram secas para obtenção da fração terra fina seca ao ar. A caracterização inicial dos solos, antes do experimento (Tabela 1.1) foi realizada segundo os procedimentos descritos por Tedesco et al. (1995), à exceção dos teores não trocáveis e totais de K, que foram determinados segundo Knudsen et. al. (1986) e Jackson et al., 1986, respectivamente. Para fins de caracterização, foram realizadas análise de textura e mineralogia. A análise mineralógicas foi realizada após a separação das frações granulométricas. A areia foi separada por peneiramento; e o silte e a argila por sedimentação, com base na lei de Stokes (GEE; BAUDER, 1986). A identificação dos minerais potencialmente fornecedores de K (micas e minerais 2:1) foi feita por difratometria de raios X (DRX), nas três frações, utilizando um difratômetro de raios-X Philips, modelo PW 3710, dotado de tubo de cobre, com ângulo de compensação θ/2θ e monocromador de grafite, com variação angular de 3,2 a 42º2θ. A velocidade angular foi de 0,02º 2θ/s, com tempo de 1 segundo de leitura por passo. Foram realizados tratamentos adicionais para diferenciar os minerais secundários do tipo 2:1 da fração argila (WHITTIG; ALLARDICE, 1986): saturação por Mg, saturação por Mg seguida por solvatação com etilenoglicol, saturação por K seguida por secagem ao ar (25ºC) e saturação por K seguida por secagem a 100ºC, 350ºC e 550 °C, respectivamente. Após esses 26 tratamentos, as amostras foram alocadas em lâminas de vidro e analisadas por DRX. Tabela 1.1 - Caracterização química e física dos solos antes da implantação do experimento. Areia Silte Argila pH Al3+ H+Al Ca2+ Mg2+ ---------g kg-1---------------cmolc dm-3-------NT* 40 221 740 3,7 5,2 8,6 2,1 1,0 LT 46 247 707 3,7 6,2 10,3 3,6 1,3 CB 236 334 430 3,5 10,2 16,8 1,2 0,5 AG 457 287 256 3,8 2,9 4,8 2,9 1,3 CP 171 352 478 3,6 13,4 22,2 0,8 0,2 Ke Knt P C MO SB T V ---------mg kg-1-----------%----% NT 98,0 217 5,7 25,9 4,5 3,3 11,9 27,7 LT 80,0 198 8,4 27,5 4,7 5,1 15,3 32,7 CB 76,0 366 10,3 37,7 6,5 1,8 18,6 9,7 AG 63,0 162 7,8 21,1 3,6 4,4 9,1 47,2 CP 126,0 789 11,4 27,9 4,8 1,3 5,2 5,2 *NT: Nitossolo; LT: Latossolo; CB: Cambissolo; AG: Argissolo; CP: Cambissolo sob cultivo de pinus; Ke: potássio extraível; Knt: potássio não trocável; MO: matéria orgânica; SB: soma de bases; T: capacidade de troca de cátions; V: saturação de bases. Fonte: próprio autor, 2016. Os tratamentos consistiram de um fatorial envolvendo doses de calcário e doses de potássio. As doses de calcário corresponderam a 0, 0,25, 0,5, 1,0 e 1,5 vezes a quantidade indicada pelo índice SMP para elevar o pH até 6,0; as doses de K corresponderam a 0 e 1000 mg kg-1. Como a concentração de K na solução do solo é geralmente baixa, utilizou-se uma alta dose de K aplicada para possibilitar maior viualização dos efeitos da variação do pH nesta fração do K do solo. Utilizou-se calcário dolomítico, com poder relativo de neutralização total (utilizado PRNT) de 88%; o K foi aplicado via líquida, na forma de cloreto de potássio (KCl). As quantidades de calcário utilizadas para cada tratamento, em cada solo, são apresentadas na tabela 1.2. 27 Utilizaram-se amostras de 1,0 kg de solo (base seca). Após a aplicação do calcário, as amostras de solo foram armazenadas em sacos plásticos, as quais permaneceram incubadas por 30 dias, sendo constantemente umedecidas para manter o solo no teor de água de aproximadamente 80% daquele retido na capacidade de campo. Após este período, foi aplicada a solução de KCl nos tratamentos com K, a qual foi homogeneizada manualmente com o solo, seguindo-se um novo período de incubação de mais 30 dias. As amostras dos tratamentos sem K receberam água no mesmo volume líquido aplicado da solução de KCl. Decorrido este tempo de reação, foram determinados o pH, os teores de K não trocável (Knt), de K extraível (Ke) e de K na solução dos solos (Ks). Tabela 1.2 – Dose equivalente de calcário aplicada em cada tratamento para cada um dos solos. Dose equivalente (Mg ha-1) 0,25 0,50 1,00 1,50 NT 4,5 9,0 18,0 27,0 LT 5,5 11,0 22,0 33,0 CB 6,0 12,0 24,0 36,0 AG 2,1 4,2 8,4 12,6 CP 6,0 12,0 24,0 36,0 *NT: Nitossolo; LT: Latossolo; CB: Cambissolo; AG: Argissolo; CP: Cambissolo sob cultivo de pinus. Fonte: próprio autor, 2016. Foi realizada a extração das diferentes formas de K utilizando solução fervente de HNO3 1,0 mol L1 (KNUDSEN et. al., 1986) e solução de Mehlich-1 (TEDESCO et al., 1995). A parte do K extraída com Mehlich-1 foi denominada K extraível, e o K extraído com HNO3, subtraído o teor do K extraível, foi denominado K não trocável. A extração da solução do solo para determinação do K foi realizada adicionando água deionizada nas amostras, na proporção de 1:1, com posterior filtragem em recipiente de vácuo após período de contato de 12 28 horas (ERNANI; BARBER, 1993). A determinação dos teores de todas as formas de K foi realizada por leitura em fotômetro de emissão. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância e, quando significativa, submetidos à análise de regressão (p < 0,05). 29 1.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 1.3.1 ANÁLISES MINERALÓGICAS Os difratogramas das frações areia e silte apresentaram picos intensos de quartzo e quantidades mínimas de outros minerais nas amostras (ANEXOS). Sendo assim, apenas a composição da fração argila foi considerada na discussão que segue. Os difratogramas do Nitossolo (NT) e do Latossolo (LT) (Figuras 1.1 e 1.2) evidenciam que a composição mineralógica desses dois solos é semelhante. Em ambos, foi verificada presença de caulinita, indicada pelos picos em 7,2 e 3,56 Å, que são destruídos com o aquecimento das amostras a 550ºC. Foi observado, também, um pico de mineral 2:1 expansível no NT e no LT, respectivamente em 14,1 e 13,98 Å, sendo esta a posição do pico atribuída à vermiculita ou à esmectita. Foram ainda detectados pequenos picos em torno de 4,82, 4,15 e 3,34 Å, indicando a presença de gibbsita, goethita e quartzo, respectivamente. Os demais pontos demarcados nos difratogramas são picos de 2ª ou 3ª ordem dos minerais já citados. 30 Figura 1.1 – Difratogramas da fração argila do Nitossolo (NT) de amostras tratadas com saturação de K (A) nas temperaturas de 25ºC (AK25), 100ºC (AK100), 350ºC (AK350) e 550ºC (AK550), e de amostras tratadas com saturação de Mg (B) e Mg + etileno glicol (AMGEG). Fonte: próprio autor, 2016. 31 Figura 1.2 – Difratogramas da fração argila de amostras do Latossolo (LT) tratadas com saturação de K (A) nas temperaturas de 25ºC (AK25), 100ºC (AK100), 350ºC (AK350) e 550ºC (AK550), e de amostras tratadas com saturação de Mg (B) e Mg + etileno glicol (AMGEG). Fonte: próprio autor, 2016. 32 Os picos da caulinita nesses solos foram intensos, porém não bem definidos, apresentando assimetria, o que indica que o mineral não é puro, tem presença de interestratificação do tipo caulinita-2:1. Considerando que não foi observado pico de mica nos mesmos (posição de 10 Å), é provável que o mineral 2:1 identificado nas amostras seja a esmectita, já que a vermiculita é derivada da mica (MELO et al., 2004). Com o aquecimento das amostras tratadas com K a 350ºC e 550ºC, ocorre o colapso da estrutura dos minerais 2:1, intensificando os picos em torno de 10 Å, atribuídos aos minerais 2:1 não expansíveis. Neste caso, houve pouca mudança do pico inicial, com diluição do pico em direção a 10 Å, indicando forte intercalação com hidróxidos de Al nas entrecamadas (MELO et al., 2004). As amostras apresentaram ainda comportamento anômalo em resposta ao aquecimento a 550ºC, com picos largos em 11,34 Å, não sendo verificados os picos de segunda ordem desses minerais, que deveriam ocorrer em aproximadamente 5,5 Å. Este efeito pode ser causado por forte contribuição de minerais interestratificados, como a caulinita estratificada com esmectita, e parte da esmectita interestratificada com algum outro argilomineral do tipo 2:1. Nos tratamentos com Mg e Mg + etileno glicol, não houve expansão dos minerais 2:1, indicando novamente a presença de polímeros, que não permitem a expansão das camadas. Os Cambissolos CB e CP, também apresentaram constituição mineralógica semelhante entre si (Figuras 1.3 e 1.4). Os difratogramas indicaram presença de caulinita (picos em 7,2 e 3,56 Å), minerais 2:1 expansíveis (pico em 14 Å), pequena quantidade de gibbsita (4,85 Å), quartzo (4,26 e 3,34 Å) e goethita (4,25 Å). No CP, foi ainda observada a presença de mineral 2:1 não expansível (10 Å), provavelmente mica ou ilita. Da mesma forma que nos solos anteriores, o pico da caulinita foi largo e assimétrico, em função da presença de caulinita de pequeno tamanho ou, mais provavelmente, devido à 33 presença de interestratificação do tipo caulinita-2:1 (MELO et al., 2004). O pico dos argilominerais 2:1 expansíveis, em torno de 14 Å na amostra tratada com K a 25ºC, sofre contração com o aquecimento em direção a 10 Å. Porém, até a temperatura de 550ºC ainda se mantém uma assimetria causada por intercalação com polímeros de Al, que não foram completamente destruídos pela elevação da temperatura, ou pela interestratificação com minerais 1:1. Os tratamentos com Mg e Mg+etilenoglicol não alteraram a posição dos picos de minerais 2:1, não sendo possível identificar qual mineral estava presente na amostra. Esmectitas puras poderiam expandir até 17 Å, enquanto a vemiculita iria até 15,5, mas a presença de polímeros impediu a expansão e a identificação precisa do mineral. 34 Figura 1.3 – Difratogramas da fração argila do Cambissolo (CB) de amostras tratadas com saturação de K (A) nas temperaturas de 25ºC (AK25), 100ºC (AK100), 350ºC (AK350) e 550ºC (AK550), e de amostras tratadas com saturação de Mg (B) e Mg + etileno glicol (AMGEG). Fonte: próprio autor, 2016. 35 Figura 1.4 – Difratogramas da fração argila do Cambissolo sob cultivo de pinus (CP) de amostras tratadas com saturação de K (A) nas temperaturas de 25ºC (AK25), 100ºC (AK100), 350ºC (AK350) e 550ºC (AK550), e de amostras tratadas com saturação de Mg (B) e Mg + etileno glicol (AMGEG). Fonte: próprio autor, 2016. 36 No Argissolo (AG), diferentemente do observado nos outros solos, a caulinita apresentou um pico bem definido, sem indícios de estratificação (Figura 1.5). Pode ser observado, também, o pico intenso dos argilominerais 2:1 não expansíveis (10 Å), mica e ilita. Os argilominerais 2:1 expansíveis aparecem em pequena quantidade com pico em 13,5 Å, que fica mais evidenciado no tratamento com Mg expandido a 14,3 Å. O pico em 10 Å contrai com o aquecimento, mas mantém uma assimetria leve na base, indicando a presença de polímeros de Al nas entrecamadas. Foram observados indícios da presença de gibbsita, quartzo e goethita. Com base na composição mineralógica, supõe-se que o Cambissolo sob cultivo de pinus e o Argissolo teriam maior possibilidade de fornecer K oriundo da reserva mineral, considerando que esse solo apresentou predomínio de argilominerais do tipo 2:1 e presença de mica. A cinética de liberação de K na caulinita e na esmectita é geralmente rápida, enquanto que na vermiculita e na mica é mais lenta (SPARKS; CARSKI, 1985). Assim, o Cambissolo seria capaz de fornecer K tanto a curto quanto a médio e longo prazos. Ao comparar quatro classes de solos (Neossolo, Cambissolo, Argissolo e Latossolo), no Ceará, Diniz et al. (2007) encontraram maiores teores de K no Cambissolo em relação aos demais, e os menores no Latossolo, compatível com o alto grau de intemperismo e quantidade de caulinita neste solo. O Argissolo apresentou altos valores de K total, predominando na fração areia (84,3%). Resultado semelhante foi obtido por Medeiros et al. (2014), em solos da Paraíba, onde os solos menos desenvolvidos apresentaram maiores reservas de K, tanto trocável quanto não trocável, pela maior quantidade de mica e minerais 2:1 presentes nessas condições. 37 Figura 1.5 – Difratogramas da fração argila do Argissolo (AG) de amostras tratadas com saturação de K (A) nas temperaturas de 25ºC (AK25), 100ºC (AK100), 350ºC (AK350) e 550ºC (AK550), e de amostras tratadas com saturação de Mg (B) e Mg + etileno glicol (AMGEG). Fonte: próprio autor, 2016. 38 1.3.2 pH Para todos os solos, houve aumento do pH com o aumento das doses de calcário aplicadas (Figuras 1.6, 1.7 e 1.8). Em todos eles, o pH inicial era muito baixo e foi elevado para valores acima de 6,0, para o qual a correção foi calculada. Embora o método SMP seja considerado adequado para determinar a necessidade de calcário em uma ampla gama de solos (ERNANI; ALMEIDA, 1986), neste caso resultou em valores superestimados. Mais estudos são necessários para avaliar as causas deste resultado. Em todos os solos avaliados, a adição de 1000 mg kg-1 de K ocasionou pequeno decréscimo nos valores de pH em relação aos tratamentos sem a adição de K (Figuras 1.6, 1.7 e 1.8). Isso ocorre em função do efeito indireto do K sobre a atividade dos íons H+, por causa da troca iônica entre esses elementos no complexo de troca (SOUSA; MIRANDA; OLIVEIRA, 2007) e pelo aumento da concentração eletrolítica do solo, que resulta em queda no pH em solos com predomínio de cargas elétricas negativas (ALMEIDA; ERNANI, 1996). O aumento proporcional semelhante entre os solos, mesmo com quantidades diferentes de calcário, se dá pelo maior tamponamento de alguns deles. Nos dois Cambissolos, a quantidade aplicada foi maior que nos demais solos, possivelmente pelo tamponamento causado pelo alto teor de matéria orgânica, de Al3+ e de H+Al encontrado nesses dois solos em relação aos demais (Tabela 1.1). 39 Figura 1.6 – Valores de pH no Nitossolo (A) e no Latossolo (B) em função da adição de doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K. 8 A pH 6 4 2 2 Sem K y = 2,2x + 4,4 R = 93,50 Com K y = 2,13x + 4,34 R = 94,04 2 0 0,00 0,25 0,50 1,00 1,50 1,00 1,50 8 B pH 6 4 2 Sem K y = 2,02x + 4,8 R2 = 93,4 Com K y = 2,1x + 4,2 R2 = 90,5 0 0,00 0,25 0,50 Fração da dose de calcário Fonte: próprio autor, 2016. 40 Figura 1.7 – Valores de pH no Cambissolo (A) e no Cambissolo sob cultivo de pinus (B) em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K. 8 A pH 6 4 2 2 Sem K y = 1,9x + 4,6 R = 92,7 Com K y = 2,1x + 4,0 R = 94,4 2 0 0,00 0,25 0,50 1,00 1,50 1,00 1,50 8 B pH 6 4 2 2 Sem K y = 1,6x + 5,2 R = 87,8 Com K y = 1,6x + 4,7 R2 = 95,0 0 0,00 0,25 0,50 Fração da dose de calcário Fonte: próprio autor, 2016. 41 Figura 1.8. Valores de pH no Argissolo em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K. 8 pH 6 4 2 Sem K y = 2,046x* + 4,4044 R2 = 93,91 Com K y = 2,239x** + 3,6527 R2 = 96,32 0 0,00 0,25 0,50 1,00 1,50 Fração da dose de calcário Fonte: próprio autor, 2016. 1.3.3 TEORES DE POTÁSSIO Os teores de K na solução (Ks) dos solos foram os que demonstraram mais expressivamente os efeitos da adição de doses de calcário, sendo significativos em todos os solos, independentemente da adição ou não de K (Figuras 1.9, 1.10 e 1.11). No Nitossolo, os teores de Ks diminuíram com e sem a aplicação de K com o aumento da dose de calcário aplicada (Figura 1.9A). Na ausência da adição de K, a magnitude da redução proporcionada pelo aumento da adição de calcário foi de 85%, enquanto que com adição de K, foi de apenas 24%. Esta maior redução sem a adição de K é relativa, por um efeito de escala. Como os valores sem a adição de K são menores, 42 pequenas variações resultam em maior porcentagem de variação do que quando considerados altos valores. Apesar das diferenças na composição mineralógica, o Latossolo e os Cambissolos apresentaram comportamento bastante semelhante na variação dos teores de K na solução devido à adição de calcário (Figuras 1.9B e 1.10). Nos tratamentos com adição de K, houve redução do Ks de cerca de 45% com o aumento das doses de calcário, nos três solos. Sem adição de K, a redução foi menor no Latossolo e no Cambissolo, 33 e 39%, respectivamente, e maior no Cambissolo sob cultivo de pinus, que apresentou redução de aproximadamente 60%. O Argissolo apresentou diminuição no Ks pela aplicação de calcário de aproximadamente 20% da menor para a maior dose, sem a adição de K. Com a adição de K, os valores variaram entre as doses de calcário, porém sem uma tendência clara de aumento ou diminuição. Considerando o predomínio de caulinita na maioria dos solos (Tabela 1.3) e assim a presença predominante de cargas elétricas variáveis dependentes de pH, a diminuição dos teores de K na solução dos solos está relacionada com a maior adsorção causada pelo aumento das cargas elétricas negativas livres. Além disso, a complexação de Al3+ e a dissociação de H+ da superfície dos componentes sólidos resulta em maior adsorção dos cátions presentes na solução devido ao aumento do número de cargas elétricas negativas livres na superfície dos colóides (ERNANI, 2016). A redução expressivamente maior do Ks quando não houve adição de K em alguns solos em relação a outros pode ser justificada pela menor disponibilidade inicial de K na solução. Dessa forma, uma maior quantidade do nutriente tem que ser movida para o complexo de troca a fim de manter o equilíbrio das formas no solo. 43 Figura 1.9 - Teor de K na solução no Nitossolo (A) e no Latossolo (B) em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K. 350 2 Sem K y = 11,80x *** - 27,94x*** + 19,24 300 Com K y = 9,99x2 - 50,60x* + 201,47 R2 = 95,32 A R2 = 93,90 -1 K solução (mg kg ) 250 200 150 100 50 0 0,00 0,25 0,50 1,00 1,50 350 Sem K 300 Com K y = -0,65x2** + 0,32x + 1,94 R2 = 64,02 y = 56,69x2** - 134,53x*** + 188,85 B R2 = 89,95 -1 K solução (mg kg ) 250 200 150 100 50 0 0,00 0,25 0,50 1,00 Fração da dose de calcário Fonte: próprio autor, 2016. 1,50 44 Figura 1.10 – Teor de K na solução no Cambissolo (A) e no Cambissolo sob cultivo de pinus (B) em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg1 de K. 350 300 Sem K y = 0,59x2** - 1,12x** + 2,26 R2 = 36,62 Com K y = 81,94x2*** - 174,01x*** + 199,12 A R2 = 87,08 -1 K solução (mg kg ) 250 200 150 100 50 0 0,00 0,25 0,50 1,00 1,50 350 300 Sem K y = 2,58x2** - 5,64x** +5,02 R2 = 81,02 Com K y = 98,90x2*** - 214,71x*** + 201,09 B R2 = 98,29 -1 K solução (mg kg ) 250 200 150 100 50 0 0,00 0,25 0,50 1,00 Fração da dose de calcário Fonte: próprio autor, 2016. 1,50 45 Figura 1.11 – Teor de K na solução no Argissolo em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K. 350 300 -1 K solução (mg kg ) 250 200 Sem K 150 y = 1,49x2* - 2,92x** + 4,95 2 Com K y = 12,20x - 8,08x + 305,56 R2 = 96,37 R2 = 7,82 100 50 0 0,00 0,25 0,50 1,00 1,50 Fração da dose de Calcário Fonte: próprio autor, 2016. Os teores de K extraível (Ke) apresentaram menor variação em relação aos tratamentos que os teores de Ks (Figuras 1.12, 1.13 e 1.14). O Nitossolo e o Latossolo apresentaram tendências semelhantes, com diminuição dos teores de Ke com o aumento da dose de calcário tanto com a adição de K quanto sem (Figura 1.12). A magnitude da diminuição foi maior sem a adição de K, sendo de 60% para o Nitossolo e de 30% para o Latossolo, enquanto que com a adição de K esses valores caíram para 4% e 12%, respectivamente. Da mesma forma que observado para o Ks, essas diferenças são relativas à escala de valores. 46 Os dois Cambissolos, sendo de composição muito semelhante, apresentaram o mesmo comportamento, também com diminuição do Ke com o aumento da dose de calcário, porém somente quando foi adicionado K. Essa diminuição foi pouco expressiva, sendo de apenas 10% e 6% para o Cambissolo e o Cambissolo sob cultivo de pinus, respectivamente. No Argissolo não foi observado efeito dos tratamentos no Ke. Considerando que o teor de Ks diminuiu com o aumento das doses de calcário que passaram para a forma adsorvida, era esperado aumento do Ke, porém como o aumento é pequeno, pode não ter sido mensurado pelos métodos utilizados. Além disso, é possível que as formas que já se encontravam adsorvidas tenham formado ligações de maior energia em função do aumento da sua atividade na solução, quando K foi adicionado, fazendo com que não fossem mais quantificados pelo método de extração empregado. No caso do Argissolo, onde não houve diferença, a diminuição do Ks deve ter ocorrido na mesma magnitude desta passagem para formas mais indisponíveis, mantendo os teores no complexo de troca inalterados. 47 Figura 1.12 – Teor de K extraível no Nitossolo (A) e no Latossolo (B) em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K. A 1000 -1 K extraível (mg kg ) 800 600 400 2 Sem K y = 114,51x ** - 244,45x** + 200,00 Com K y = -39,48x** + 938,66 2 R = 93,57 2 R = 43,64 200 0 0,00 0,25 0,50 1,00 1000 1,50 B -1 K extraível (mg kg ) 800 600 400 Sem K y = -11,45x** + 52,24 R2 = 86,26 Com K y = -42,41x* + 854,57 R = 38,76 2 200 0 0,00 0,25 0,50 1,00 Fração da dose de Calcário Fonte: próprio autor, 2016. 1,50 48 Figura 1.13 – Teor de K extraível no Cambissolo (A) e no Cambissolo sob cultivo de pinus (B) em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg1 de K. 1000 A -1 K extraível (mg kg ) 800 600 Sem K Com K y = -65,00x*** + 851,25 R2 = 86,65 400 200 0 0,00 0,25 0,50 1,00 1,50 1000 B -1 K extraível (mg kg ) 800 600 Sem K Com K y = -45,93x2* + 16,41x + 785,06 400 R2 = 60,14 200 0 0,00 0,25 0,50 1,00 Fração da dose de calcário Fonte: próprio autor, 2016. 1,50 49 Figura 1.14 – Teor de K extraível no Argissolo em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K. 1000 -1 K extraível (mg kg ) 800 600 Sem K Com K 400 200 0 0,00 0,25 0,50 1,00 1,50 Fração da dose de calcário Fonte: próprio autor, 2016. A calagem não afetou os teores de Knt em quatro dos cinco solos avaliados (Figuras 1.15, 1.16 e 1.17). No Nitossolo, ocorreu diminuição do Knt com o aumento da dose de calcário, porém somente quando não foi adicionado K (Figura 1.15A). A magnitude da redução foi de aproximadamente 50%. Neste caso, a diminuição pode ter ocorrido devido ao aumento da energia de ligação do K que já estava na forma não trocável. Estudos de cinética de liberação de K apontam mais de uma taxa ou velocidade, indicando a liberação de formas de K com diferentes energias de interação (MEURER; CASTILHOS, 2001; CHAVES et al., 2015). Além disso, em comparação com outros métodos de extração, com ácido oxálico e NaHSO4, o ácido nítrico extrai as menores quantidades de nutrientes 50 (CHAVES et al., 2015), podendo não ter sido eficiente para extrair as formas de K mais fortemente retidas pelos solos. Figura 1.15 – Teor de K não trocável no Nitossolo (A) e no Latossolo (B) em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K. 1000 A 800 -1 K HNO3 (mg kg ) Sem K Com K 600 400 200 0 0,00 0,25 0,50 1,00 1000 1,50 B 800 -1 K HNO3 (mg kg ) Sem K 600 Com K 400 200 0 0,00 0,25 0,50 1,00 Fração da dose de calcário Fonte: próprio autor, 2016. 1,50 51 Figura 1.16 – Teor de K não trocável no Cambissolo (A) e Cambissolo sob cultivo de pinus (B) em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg1 de K. 1000 A 800 -1 K HNO3 (mg kg ) Sem K Com K 600 400 200 0 0,00 0,25 0,50 1,00 1,50 B 1000 -1 K HNO3 (mg kg ) 800 600 400 200 Sem K Com K 0 0,00 0,25 0,50 1,00 Fração da dose de Calcário Fonte: próprio autor, 2016. 1,50 52 Já no Argissolo, houve variação no Knt somente sem a adição de K (Figura 1.17), ocorrendo aumento do Knt com o aumento da quantidade de calcário aplicada. Este aumento observado pode ser reflexo da precipitação de hidróxidos de Fe e Al, que dificultavam a liberação do K da posição não trocável (DAS; SAHA, 2013), bem como permitindo a entrada e fixação do Ke nestes mesmos espaços. Figura 1.17 – Teor de K não trocável no Argissolo em função do aumento das doses de calcário, na presença ou não de adição de 1000 mg kg-1 de K. 1000 800 -1 KHNO3 (mg kg ) Sem K y = -12,6x2 + 27,8x + 37,4 R2 = 83,2 Com K 600 400 200 0 0,00 0,25 0,50 1,00 1,50 Fração da dose de calcário Fonte: próprio autor, 2016. Os resultados obtidos diferem dos observados por Das e Saha (2013), que ao avaliarem o efeito de diferentes doses de calcário obtiveram os maiores teores de Knt no solo completamente corrigido. Essa diferença pode ser devida à composição mineralógica do solo avaliado por estes autores em 53 relação aos solos desse estudo. Os teores de Knt obtidos por esses autores foram bem superiores aos observados no presente estudo, variando de 1650 mg kg-1, na ausência de calagem, a 2270 mg kg-1 com calagem completa. Entre os solos avaliados, os maiores teores foram encontrados no Cambissolo sob cultivo de pinus, com teor médio de 533 mg kg-1 sem adição de K. Este valor se justifica, uma vez que solos que tenham maior teor de argila ou predomínio de esmectita ou ilita na composição mineralógica apresentam altos teores de Knt (BRITZKE et al., 2012), e este foi o único solo que apresentou predomínio de argilominerais do tipo 2:1 na fração argila (Tabela 1.3). Assim como para o Ke, os menores teores de Knt são encontrados em solos mais intemperizados, devido a menor presença de minerais primários, fontes de K (MELO et al., 2005). Embora a aplicação de K tenha resultado em teores muito maiores de Knt comparado com a ausência de aplicação desse nutriente, em condições de campo a adubação não deve ser considerada como uma maneira de aumentar a reserva dos solos, uma vez que existem perdas e consumo pelas plantas das formas mais prontamente disponíveis, sendo a reserva dependente das características intrínsecas de cada solo (KAMINSKI et al., 2007). 54 1.4 CONCLUSÕES O aumento da dose de calcário eleva o pH em todos os solos, e a adição combinada com a adubação potássica resulta em valores de pH inferiores aos atingidos somente com a calagem. O teor de K na solução do solo diminui com o aumento da dose de calcário, em todos os solos, sendo que no Latossolo e nos Cambissolos essa redução é menor quando a calagem é combinada com a adubação potássica. O teor de K extraível diminui com o aumento das doses de calcário, em todos os solos exceto o Argissolo, com a adição combinada de K. O teor de K não trocável aumentou com o aumento da calagem somente no Argissolo, quando não houve adição de K. A calagem diminui o teor de K na solução em solos com variadas texturas e composições mineralógicas, podendo resultar em menores perdas por lixiviação. Entretando, também resulta em menor disponibilidade para as plantas, por diminuir o teor das formas prontamente disponíveis. 55 1.5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALMEIDA, J.A.; ERNANI, P.R. Influência do solvente, da relação solo/solvente, e da incubação das amostras úmidas na variação do pH de solos catarinenses. Ciência Rural, v. 26, n. 1, p. 81-85, 1996. BRITZKE, D.; SILVA, L.S.; MOTERLE, D.F.; RHEINHEIMER, D.S.; BORTOLUZZI, E.C. A study of potassium dynamics and mineralogy in soils from subtropical Brazilian lowlands. J. Soils Sediments, v. 12, p. 185-197, 2012. CALVARUSO, C.; COLLIGNON, C.; KIES, A.; TURPAULT, M. 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Madison, American Society of Agronomy, p. 331-362. 1986. 58 59 CAPÍTULO II – FORMAS DE POTÁSSIO EM SOLOS CATARINENSES E SUA UTILIZAÇÃO POR MUDAS DE PINUS 2.1 INTRODUÇÃO As árvores do gênero Pinus foram introduzidas no Brasil há muitos anos e sempre apresentaram bom desenvolvimento, mesmo em solos considerados pouco férteis, gerando um conceito de que essas plantas poderiam dar origem a florestas altamente produtivas sem a necessidade de manejo com fertilizantes (SIMÕES et al., 1970). Ainda assim, diversos estudos foram conduzidos no sentido de buscar o aumento da sua produtividade por meio da fertilização do solo, porém os resultados obtidos foram inconclusivos (LOPES et al., 1983). No cultivo florestal a dinâmica dos nutrientes ocorre de maneira diferente do observado em solos cultivados com espécies anuais devido a vários fatores, entre eles a duração do ciclo de cultivo, a profundidade explorada pelo sistema radicular e a ciclagem interna de nutrientes, que faz com que a planta não dependa exclusivamente do solo para suprir as suas necessidades (SMETHURST, 2010). Além disso, em alguns casos, não se obtém resposta à adubação pois os nutrientes estão sendo providos por outras fontes não prontamente disponíveis, como por exemplo, por meio do intemperismo dos minerais do solo. Assim, a determinação dos minerais presentes nas diferentes frações do solo possibilita quantificar a reserva de nutrientes e estimar a sua contribuição para a nutrição vegetal, auxiliando no manejo das culturas, especialmente as de ciclo longo ou perenes (MELO et al., 1995). Desta forma, o estudo da mineralogia dos solos é de grande importância para determinar o potencial de fertilidade dos solos (REATTO et al., 1998). O potássio se destaca dentre todos os elementos que são passíveis de liberação a partir das reservas minerais. O K é um elemento requerido em grandes quantidades pelas culturas, 60 sendo mais de 170 kg ha-1 do nutriente exportado na colheita de árvores inteiras (SCHUMACHER et al., 2013). No entanto, como na prática grande parte da biomassa permanece na área, a exportação real seria de cerca de 90 kg ha-1, considerando somente o tronco. Geralmente, os solos possuem baixa concentração de K na solução e predomínio da forma estrutural, ocorrendo intensa liberação das reservas em função do equilíbrio existente entre as formas do nutriente no solo, constituindo um importante fator de produtividade das culturas (MELO et al., 2009). Como exemplo, no trabalho de Alves et al. (2013), foram observadas correlações positivas e significativas entre os teores de K nas acículas de Pinus taeda e os teores não trocáveis de K extraídos com HNO3 fervente, evidenciando a participação dessa forma na nutrição das plantas. A absorção resulta em um processo contínuo de depleção das formas não trocáveis, especialmente quando os teores disponíveis no solo são baixos (KAMINSKI et al., 2007). Os feldspatos potássicos e as micas são, normalmente, os principais minerais potencialmente fornecedores de K, sendo abundantes numa grande variedade de rochas (BORTOLUZZI et al., 2005; DINIZ et al., 2007). Devido à facilidade de intemperização, esses minerais contribuem para a reserva de K da fração argila de diferentes solos (MELO et al., 2003). A planta pode obter nutrientes mesmo das frações mais grosseiras, já que a capacidade de liberação do nutriente é maior em solos com elevados teores de K na fração areia, devido à presença de minerais primários (MELO et al., 2004; KOELE et al., 2010), porém, em solos altamente intemperizados e com material de origem pobre, ressalta-se a importância das frações mais finas na reserva do mineral (MELO et al., 2003; BRITZKE et al., 2012). As plantas vasculares, principalmente as árvores com sistema radicular profundo, atuam mais intensamente no processo de intemperismo dos minerais em comparação com plantas não-vasculares ou superfícies não-vegetadas 61 (ANDREWS et al., 2008), especialmente quando o mineral possui na sua composição algum nutriente em falta nas formas disponíveis (BAKKER et al., 2004; BORTOLUZZI et al., 2005). O mesmo se aplica ao potássio, uma vez que diversos trabalhos demonstram o aumento do intemperismo de minerais micáceos quando sob influência radicular de espécies florestais (LEYVAL;BERTHELIN, 1991; CALVARUSO et al., 2006; WALLANDER, 2000). De maneira geral, as alterações causadas no solo e nos minerais ocorrem na região da rizosfera, que pode ser definida como o volume de solo influenciado pela atividade radicular (GOBRAN et al., 1998; HINSINGER, 1998). A rizosfera difere do restante do volume do solo em vários aspectos devido à interação de processos bióticos e abióticos que podem influenciar a biogeoquímica dos solos florestais, dentre eles a atividade fúngica e microbiana, e a indução das plantas através da absorção de água e nutrientes e da exsudação de compostos orgânicos (BAKKER et al., 1999; GOBRAN et al. 1998; TURPAULT et al., 2005). Os exsudatos radiculares, como os ácidos orgânicos, podem alterar o pH da rizosfera através da absorção de cátions e ânions (MARSCHNER, 1995). Esta alteração tem influência nos componentes minerais presentes no solo, resultando em menor quantidade de minerais intemperizáveis e transformação acelerada da passagem dos minerais de uma forma para outra (LEYVAL; BERTHELIN, 1991; GOBRAN et al., 1998). O objetivo do presente trabalho foi avaliar a distribuição das formas de potássio em diferentes solos, e sua contribuição na nutrição e crescimento de mudas de pinus, em casa-devegetação. 62 2.2 MATERIAL E MÉTODOS Foram coletadas cinco classes de solo, de forma a representar diversas composições mineralógicas, sendo um Latossolo Bruno (LT), um Nitossolo Vermelho (NT), um Argissolo Amarelo (AG) e dois Cambissolos Húmicos (CB), sendo um deles proveniente de um plantio de pinus de quarta rotação (CP). As amostras foram coletadas na profundidade de 0 a 30 cm, através da abertura de trincheiras. Após a coleta dos solos, foram realizadas análises químicas, físicas e mineralógicas para a caracterização inicial (Tabela 2.1). Para a realização da análise química, as amostras foram passadas em peneira de 2 mm para obtenção da fração denominada terra fina seca ao ar (TFSA). Na sequência, elas foram secas em estufa à temperatura de 60°C, sendo determinados os valores de pH, C, e os teores trocáveis de K, Ca, Mg, Al e P seguindo os procedimentos descritos por Tedesco et al. (1995). Para as análises físicas e mineralógicas foi realizada a separação da fração areia, por peneiramento; as frações argila e silte foram separadas por sedimentação, com base na lei de Stokes (GEE; BAUDER, 1986). A identificação dos minerais potencialmente fornecedores de K (micas e minerais 2:1) foi feita por difratometria de raios X (DRX), nas três frações. Foram realizados tratamentos adicionais para diferenciar os minerais secundários do tipo 2:1 da fração argila (WHITTIG; ALLARDICE, 1986): saturação por Mg, saturação por Mg e solvatação com etilenoglicol, saturação por K e secagem ao ar (25ºC), saturação por K e secagem a 100ºC, 350ºC e 550 °C. Após os tratamentos, as amostras foram novamente analisadas por DRX. As amostras de solo coletadas foram secas ao ar, peneiradas (4 mm) e homogeneizadas para compor a amostra representativa de cada solo. As amostras de solo homogeneizadas foram acondicionadas em vasos de 4 kg de solo 63 onde foi plantada uma muda de Pinus taeda, formando a unidade experimental. O trabalho foi conduzido em casa de vegetação, em Lages, nos anos de 2012 e 2013. Tabela 2.1 – Caracterização química e física dos solos antes da implantação de experimento. Areia Silte Argila pH Al3+ H+Al Ca2+ Mg2+ -1 ---------g kg ---------------cmolc dm-3-------NT* 40 221 740 3,7 5,2 8,6 2,1 1,0 LT 46 247 707 3,7 6,2 10,3 3,6 1,3 CB 236 334 430 3,5 10,2 16,8 1,2 0,5 AG 457 287 256 3,8 2,9 4,8 2,9 1,3 CP 171 352 478 3,6 13,4 22,2 0,8 0,2 Ke Knt P C MO SB T V ---------mg kg-1-----------%----% NT 98,0 217 5,7 25,9 4,5 3,3 11,9 27,7 LT 80,0 198 8,4 27,5 4,7 5,1 15,3 32,7 CB 76,0 366 10,3 37,7 6,5 1,8 18,6 9,7 AG 63,0 162 7,8 21,1 3,6 4,4 9,1 47,2 CP 126,0 789 11,4 27,9 4,8 1,3 5,2 5,2 *NT: Nitossolo; LT: Latossolo; CB: Cambissolo; AG: Argissolo; CP: Cambissolo sob cultivo de pinus; Ke: potássio extraível; Knt: potássio não trocável; MO: matéria orgânica; SB: soma de bases; T: capacidade de troca de cátions; V: saturação de bases. Fonte: próprio autor, 2016. O experimento foi composto por quatro tratamentos: adubação potássica (TK), aplicação de calcário (TC), aplicação de calcário + adubação potássica (TCK) e uma testemunha (TT). O potássio foi aplicado na forma de KCl, na concentração de 50 mg kg-1; o calcário foi aplicado na quantidade recomendada para elevar o pH a 6,0 de acordo com o método SMP, misturado em todo o solo do vaso. Em todos os vasos, foram adicionados 30 mg kg-1 de N, na forma de ureia, e 90 mg kg-1 de P, na forma de fosfato de cálcio (PA). Utilizou-se o delineamento estatístico inteiramente casualizado, com quatro repetições para cada solo, totalizando 64 80 unidades experimentais. Foram conduzidos dois cultivos consecutivos, o primeiro com duração de seis meses, e o segundo, utilizando o mesmo solo do primeiro, com duração de nove meses. Após cada cultivo, foi realizada a medição da altura e o diâmetro do colo de cada planta. Em seguida, a planta coletada foi separada em acículas, caule e raízes, e esse material foi seco em estufa à 60ºC, até massa constante, para determinação da massa seca de raiz e da parte aérea. Posteriormente, o material da parte aérea foi moído para a determinação dos teores de K, Ca e Mg, digerido pelo uso da mistura de ácido nítrico e ácido perclórico (TEDESCO et al., 1995), sendo a determinação do K feita por fotometria de emissão e a de Ca e Mg por espectrofotometria de absorção atômica. A análise química do solo foi realizada novamente após o término de cada um dos cultivos. Também foram realizadas análises químicas no solo rizosférico, que foi separado da massa do solo através de leve agitação do sistema radicular, e posteriormente separado das raízes por uma agitação mais vigorosa (BAZIRAMAKENGA et al., 1995). Foram determinados os teores trocáveis de Ca, Mg e K (TEDESCO et al., 1995). Além do teor trocável de K (Mehlich-1), aqui denominado de extraível, o K extraído com solução fervente de HNO3 1,0 mol L1 (KNUDSEN et. al., 1986), subtraído o teor do K extraível, foi denominado K não trocável; A extração da solução do solo para determinação do K foi realizada adicionando água deionizada na amostra, na proporção de 1:1, com posterior filtragem em recipiente de vácuo, após período de contato de 12 horas (ERNANI; BARBER, 1993). A determinação dos teores de todas as formas de K foi realizada por fotometria de emissão. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância; quando houve significância, as médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade de erro. 65 2.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO No primeiro cultivo, foram observados efeitos dos tratamentos no desenvolvimento das mudas apenas em dois dos cinco solo (no LT e no AG), sendo que em ambos a aplicação de calcário diminuiu o crescimento das plantas (Tabela 2.2). Os efeitos sobre o crescimento das plantas nestes tratamentos foi visível, sendo que além do crescimento diminuído as plantas também apresentaram amarelecimento de acículas. Todos os parâmetros avaliados no Argissolo (AG) foram inferiores nos tratamentos com aplicação de calcário em relação aos demais tratamentos. Para o Latossolo (LT), a massa seca da parte aérea das mudas foi inferior nos tratamentos com calcário em relação aos demais; o diâmetro e a massa seca de raízes no tratamento com K + calcário foram inferiores aos da testemunha, e a altura das plantas no tratamento com calcário foi inferior à altura no tratamento com K. De maneira geral, o pinus não foi afetado pelo baixo valor de pH, pois não houve melhoria do crescimento das plantas pela adição de calcário, nem mesmo no CB e no CP, que apresentaram altos teores de Al trocável (Tabela 2.1). O mesmo é válido para Ca e Mg, já que não houve resposta à adição de calcário mesmo quando os teores eram muito baixos, a exemplo do CP. A adição isolada de K não incrementou o desenvolvimento das plantas nos solos, mesmo quando os teores eram muito baixos, como no caso do AG. 66 Tabela 2.2 – Altura, diâmetro e massa seca de raiz e parte aérea de mudas de pinus, no primeiro cultivo, em função da adição de K, calcário e da combinação de ambos, em cinco solos catarinenses. NT* LT CB AG CP Testemunha Potássio Calcário Calcário + K 57,5 60,8 64,0 59,8 a** a a a Altura de mudas (cm) 66,3 a 58,0 a 60,3 68,0 a 59,0 a 60,3 51,8 b 59,5 a 46,3 62,5 ab 56,3 a 52,5 a a b ab 67,0 59,8 62,5 68,0 a a a a Testemunha Potássio Calcário Calcário + K 8,1 8,8 8,2 8,6 a a a a Diâmetro de mudas (cm) 9,3 a 9,0 a 9,0 8,5 ab 8,9 a 9,0 8,2 ab 8,5 a 6,3 7,1 b 7,9 a 6,1 a a b b 8,8 8,7 9,0 8,4 a a a a Massa seca de raiz (g vaso-1) 9,2 a 8,9 a 8,6 a 7,6 ab 9,1 a 8,3 a 6,8 ab 7,5 a 4,0 b 5,2 b 7,2 a 4,3 b 9,1 10,1 9,9 7,6 a a a a Testemunha Potássio Calcário Calcário + K 7,2 8,1 7,1 7,6 a a a a Massa seca de parte aérea (g vaso-1) Testemunha 20,6 a 25,2 a 21,3 a 22,9 a 25,9 a Potássio 20,6 a 25,3 a 24,5 a 23,7 a 25,0 a Calcário 19,9 a 16,4 b 21,9 a 9,0 b 24,7 a Calcário + K 18,6 a 18,0 b 19,3 a 9,8 b 22,2 a *Testemunha: sem adição de K e calcário; NT (Nitossolo); LT (Latossolo); CB (Cambissolo); AG (Argissolo); CP (Cambissolo sob cultivo de pinus). **Números seguidos de letras iguais nas colunas para cada solo não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p < 0.05). Fonte: próprio autor, 2016. Os efeitos prejudiciais da calagem observados no primeiro cultivo se mantiveram no segundo cultivo, e foram observadas diferenças em todos os solos (Tabela 2.3). A calagem prejudicou a altura das plantas apenas no LT; já no CP o efeito da calagem foi o inverso, tendo as mudas no 67 tratamento com K + calcário sido superiores às mudas da testemunha. A massa seca das raízes foi menor nos tratamentos com calcário, em relação aos demais, apenas no LT e no AG. O diâmetro das mudas no tratamento com K foi superior a um dos tratamentos com calcário em todos os solos. Para os solos NT e LT, o tratamento com K + calcário apresentou os menores valores; os solos CP e AG tiveram os menores valores no tratamento só com calcário, e no CB os dois tratamentos com calcário proporcionaram diâmetro das mudas inferiores aos sem calcário. Os valores de massa seca da parte aérea foram superiores na testemunha em relação aos do tratamento com K+calcário no NT, LT e CB, e aos do tratamento só com calcário no AG. O solo CP não apresentou diferença nesta variável. De maneira geral, o desenvolvimento das plantas no segundo cultivo foi inferior ao observado no primeiro cultivo, mesmo tendo havido um tempo de condução três meses menor. A calagem não é uma prática de uso generalizado nos povoamentos florestais no Brasil, sendo praticada mais no sentido de corrigir deficiências de Ca e Mg do que para elevar o pH, já que o pinus é tolerante à acidez do solo (SMETHURST, 2010). Quando realizada, especialmente combinada com adubação completa, pode resultar em incrementos no crescimento inicial (LOPES et al., 1983) e também de plantas adultas de pinus (ROSBERG et al., 2006). Em trabalhos realizados em povoamentos de pinus, a calagem diminuiu os teores de Cu, Zn, Ni e Mn na solução do solo, sendo que o teor do último também decresceu nas acículas (DEROME; SAARSALMI, 1999; GRONFLATEN et al., 2005). O P. taeda parece ser uma espécie sensível a baixos teores de micronutrientes, podendo resultar em redução no crescimento em altura e volume do povoamento (VOGEL; JOKELA, 2011). No presente estudo, os sintomas foram possivelmente causados por deficiência de Mn. 68 Em cultivos no campo, a diminuição da disponibilidade de micronutrientes pela calagem pode não resultar em deficiência como observado no presente estudo. Como somente a camada superficial do solo é corrigida, com aplicação de calcário em superfície ou incorporada nos primeiros 20 cm, as raízes crescem além desta camada e compensam a diminuição da disponibilidade dos nutrientes. No cultivo a deficiência fica mais evidente uma vez que todo o volume de solo explorado pelas raízes foi corrigido, não havendo compensação da menor disponibilidade. Embora o K seja um nutriente entre os mais limitantes (REISSMANN; WISNIEWSKI, 2004) e especialmente importante para espécies florestais, já que a formação da madeira depende do transporte de nutrientes através dos canais de K (SMETHRUST et al., 2010), a adubação potássica ou a omissão do nutriente normalmente não afeta o crescimento de plantas do gênero Pinus (VOGEL et al., 2005). Segundo Crous et al. (2008), a aplicação de K pode resultar em aumento de volume apenas após o teor foliar atingir o nível crítico. O fósforo é citado como o nutriente com maior efeito e resposta à fertilização (SIMÕES, 1970; FLOR, 1977; VOGEL et al., 2005). 69 Tabela 2.3 – Altura, diâmetro e massa seca de raiz e parte aérea de mudas de pinus, no segundo cultivo, em função da adição de K, calcário e da combinação de ambos, em cinco solos catarinenses. NT* LT CB AG Altura de mudas (cm) a 56,5 a 55,7 ab 54,7 a 61,0 bc 53,5 a 54,0 c 49,2 a 58,2 Testemunha Potássio Calcário Calcário + K 59,7 53,7 60,0 57,7 a** a a a 62,7 58,7 50,5 46,2 Testemunha Potássio Calcário Calcário + K 7,1 7,6 6,7 6,1 ab a ab b Diâmetro de mudas (cm) 7,1 ab 7,7 a 7,4 7,6 a 7,4 a 8,3 6,3 bc 5,9 b 5,7 5,1 c 5,6 b 6,6 Testemunha Potássio Calcário Calcário + K 5,7 6,7 5,2 4,2 a a a a CP a a a a 55,3 57,5 59,7 65,5 b ab ab a ab a c bc 7,8 8,1 6,8 8,0 ab a b ab Massa seca de raiz (g vaso-1) 7,7 a 7,2 a 7,5 ab 6,7 a 5,7 a 9,7 a 5,0 ab 4,7 a 4,7 b 3,2 b 4,5 a 6,2 b 6,7 7,5 6,5 7,8 a a a a Massa seca de parte aérea (g vaso-1) Testemunha 20,9 a 20,1 a 19,4 a 19,4 a 16,6 a Potássio 16,1 ab 16,9 ab 17,1 ab 19,9 a 19,9 a Calcário 14,6 ab 11,9 bc 13,6 ab 10,1 b 17,9 a Calcário + K 11,9 b 6,9 c 10,9 b 14,9 ab 22,9 a *Testemunha: sem adição de K e calcário; NT (Nitossolo); LT (Latossolo); CB (Cambissolo); AG (Argissolo); CP (Cambissolo sob cultivo de pinus). **Números seguidos de letras iguais nas colunas para cada solo não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p < 0.05). Fonte: próprio autor, 2016. 2.3.1 pH E TEORES DE NUTRIENTES NO SOLO O pH no solo após o primeiro cultivo, tanto na porção rizosférica quanto não rizosférica, foi maior nos tratamentos que receberam a calagem, resultando em diminuição dos teores de Al trocável (Tabela 2.4). Em alguns solos, o pH alcançou valores acima de 6,0, o que diminuiu a disponibilidade dos 70 micronutrientes, como o Mn, que resultou nos prejuízos no crescimento observados nas tabelas 2.2 e 2.3. Nos tratamentos sem adição de calcário, o pH da rizosfera foi superior ao não rizosférico apenas no NT, LT e AG, mas não diferiu nos Cambissolos. Já nos tratamentos com calagem, o pH da rizosfera foi superior ao não rizosférico em todos os solos. Este resultado não era esperado, pois o pinus é considerada uma cultura que acidifica o solo, e cuja rizosfera normalmente é mais ácida que o restante do solo (LOPES et al., 1984). Porém, em outras culturas, foi constatado que o pH da rizosfera pode aumentar próximo das raízes quando o pH do solo é baixo (YOUSSEF; CHINO, 1988). 71 Tabela 2.4 - Valores de pH e teores de Al (cmolc dm-3) nas porções rizosférica (R) e não rizosférica (NR) do solo após o primeiro cultivo de pinus, em função da adição de K, calcário e da combinação de ambos, em cinco solos catarinenses. Testemunha K Calcário Calc + K pH NT* NR 4,8 b B** 4,7 b B 5,7 aB 5,9 aB R 5,4 bA 5,5 b A 6,4 aA 6,7 a A LT NR 5,4 bB 4,9 cB 6,1 aB 6,1 aB R 5,8 cA 5,1 d A 6,4 b A 6,9 a A CB NR 5,1 cA 4,8 d A 5,6 b B 5,9 aB R 5,0 bA 4,7 c A 6,1 a A 6,2 a A AG NR 5,8 bB 5,5 b B 6,4 aB 6,7 aB R 6,0 bA 6,2 b A 7,3 aA 7,3 a A CP NR 5,2 bA 4,9 b A 6,1 aB 6,1 aB R 5,3 bA 5,1 b A 6,8 aA 6,5 a A Al (cmolc dm-3) NT NR 1,1 aB 1,6 aB 0,0 b A 0,0 b A R 1,9 aA 2,3 a A 0,4 b A 0,5 b A LT NR 1,9 aB 1,9 aB 0,0 b B 0,0 b A R 2,5 aA 3,1 a A 0,6 b A 0,5 b A CB NR 5,6 aB 5,5 aB 0,0 b A 0,0 b A R 8,2 aA 8,2 a A 0,1 b A 0,1 b A AG NR 0,2 aB 0,3 a A 0,0 b A 0,0 b B R 0,4 aA 0,3 a A 0,0 b A 0,1 b A CP NR 7,4 aB 7,0 aB 0,0 b A 0,0 b A R 9,9 aA 9,4 a A 0,1 b A 0,2 b A * Testemunha: sem adição de K e calcário; NT (Nitossolo); LT (Latossolo); CB (Cambissolo); AG (Argissolo); CP (Cambissolo sob cultivo de pinus). **Números seguidos de letras iguais não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p <0,05). Letras minúsculas comparam tratamentos e letras maiúsculas comparam solo rizosférico e não rizosférico, dentro de cada solo. Fonte: próprio autor, 2016. Após o segundo cultivo, o pH permaneceu maior nos dois tratamentos que receberam calcário em relação aos demais, tanto na porção rizosférica quanto não rizosférica do solo, para todos os solos, com exceção do CP (Tabela 2.5). Os valores 72 obtidos na rizosfera foram superiores aos do solo não rizosférico em todos os tratamentos no AG; em todos os tratamentos, exceto na testemunha, no NT e LT, nos tratamentos que receberam calcário no CB, mas no CP não houve diferença entre as porções. Em relação ao primeiro cultivo, o pH foi maior nos tratamentos que receberam calcário, indicando que este continuou reagindo mesmo após um ano e meio da aplicação. Os teores de Al diminuíram seguindo o aumento do pH, com os menores valores observados nos tratamentos com adição de calcário. No AG não houve diferença entre os tratamentos, pois o pH foi elevado em todos os tratamentos. Apesar da diferença observada no pH em todos os solos, apenas no LT e no AG os valores de Al foram menores na rizosfera do que no solo não rizosférico. As alterações no pH são as modificações químicas mais documentadas na rizosfera. Em solos florestais, o pH na rizosfera pode ser significativamente menor em função da liberação de ácidos orgânicos e respiração de raízes e da microflora, exsudação e liberação de prótons (CALVARUSO et al., 2014). O efeito mais proeminente se dá pela absorção diferenciada de nitrato ou amônio, que representam 70% de todos os ânions e cátions absorvidos pelas plantas. Uma maior taxa de absorção de cátions comparada com a de ânions leva a perda de prótons e à acidificação da rizosfera, enquanto que a maior taxa de absorção de ânions, comparada com a de cátions, leva ao consumo de H+, além da exsudação de OH- e HCO3-, e isso resulta no aumento do pH da rizosfera (MARSCHNER, 1995). 73 Tabela 2.5 - Valores de pH e teores de Al (cmolc dm-3) nas porções rizosférica (R) e não rizosférica (NR) do solo após o segundo cultivo de pinus em função da adição de K, calcário e da combinação de ambos, em cinco solos catarinenses. Testemunha K Calcário Calc + K pH NT* NR 5,7 b A** 5,5 b B 6,5 aB 6,5 aB R 5,9 bA 5,8 b A 7,5 aA 7,4 aA LT NR 5,8 bA 5,6 b B 6,5 aB 6,6 aB R 5,9 cA 5,9 c A 7,6 aA 7,2 bA CB NR 5,3 bA 5,3 b A 5,9 aB 6,1 aB R 5,5 bA 5,5 b A 6,7 aA 6,7 aA AG NR 6,1 bB 6,2 b B 7,0 aB 7,0 aB R 6,5 bA 6,6 b A 7,9 aA 7,8 aA CP NR 5,2 aA 5,2 a A 6,6 aA 6,5 aA R 5,4 aA 5,5 a A 7,0 aA 5,2 aA Al (cmolc dm-3) NT NR 0,4 ab A 0,4 a A 0,1 b A 0,2 ab A R 0,3 aA 0,3 a A 0,0 b A 0,0 bA LT NR 0,7 aA 0,8 a A 0,2 b A 0,2 bA R 0,4 aB 0,4 aB 0,0 bB 0,0 bB CB NR 3,3 aA 3,7 a A 0,3 b A 0,3 bA R 3,3 aA 3,8 a A 0,0 b A 0,0 bA AG NR 0,3 aA 0,2 a A 0,2 aA 0,2 aA R 0,0 aB 0,0 aB 0,0 aB 0,0 aB CP NR 5,4 aA 5,2 a A 0,3 b A 0,3 bA R 4,8 aB 4,8 a A 0,0 b A 0,0 bA * Testemunha: sem adição de K e calcário; NT (Nitossolo); LT (Latossolo); CB (Cambissolo); AG (Argissolo); CP (Cambissolo sob cultivo de pinus). **Números seguidos de letras iguais não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p <0,05). Letras minúsculas comparam tratamentos e letras maiúsculas comparam solo rizosférico e não rizosférico, dentro de cada solo. Fonte: próprio autor, 2016. Os teores de Ca e Mg, após o primeiro cultivo, também foram afetados pelos tratamentos (Tabela 2.6), sendo superiores nos tratamentos que receberam calagem, já que o calcário fornece esses dois nutrientes. Em povoamentos de pinus já estabelecidos, a aplicação de calcário aumentou os teores de Ca 74 e Mg nas camadas superficiais do solo, mesmo com aplicação a lanço, sem incorporação (BATISTA et al., 2015). Os teores de Ca na porção não rizosférica foram maiores do que os da rizosfera nos tratamentos com adição de calcário, mas não diferiram entre as frações nos demais tratamentos. Apenas no CB os teores no solo não rizosférico foram superiores em todos os tratamentos. Para os teores de Mg, também foram observadas diferenças entre as frações apenas nos tratamentos com calcário. Diferentemente do observado para o Ca, os maiores teores foram observados na rizosfera. Considerando que Ca e Mg são transportados no solo por fluxo de massa, era esperado que os teores na rizosfera fossem superiores para ambos, já que este tipo de transporte leva até as raízes quantidades maiores do que a planta absorve (BARBER et al., 1963). É possível que o efeito tenha sido observado apenas para o Mg em função da maior mobilidade deste no solo em comparação ao Ca. 75 Tabela 2.6 - Teores de Ca e Mg (cmolc dm-3) nas porções rizosférica (R) e não rizosférica (NR) do solo após o primeiro cultivo de pinus em função da adição de K, calcário e da combinação de ambos, em cinco solos catarinenses. Testemunha K Calcário Calc + K Ca (cmolc dm-3) NT* NR 1,38 b A** 1,28 b A 6,54 a A 6,21 a A R 1,25 bA 1,22 b A 4,34 a B 4,42 a B LT NR 2,09 cA 2,09 c A 7,77 b A 8,38 a A R 2,32 bA 2,21 b A 5,09 a B 5,09 a B CB NR 1,11 cA 1,05 c A 7,31 a A 7,07 b A R 0,81 bB 0,78 b B 4,77 a B 4,77 a B AG NR 1,87 bA 1,85 b A 5,29 a A 5,42 a A R 1,80 bA 1,79 b A 3,79 a B 3,88 a B CP NR 0,97 bA 1,07 b A 8,19 a A 7,54 a A R 0,97 bA 1,03 b A 5,10 a B 5,11 a B Mg (cmolc dm-3) NT NR 1,04 bA 0,84 b A 6,03 a A 5,51 a B R 0,87 bA 0,82 b A 6,37 a A 6,11 a A LT NR 1,36 bA 1,40 b A 6,47 a B 7,28 a B R 1,56 bA 1,63 b A 8,47 a A 8,33 a A CB NR 0,54 bA 0,48 b A 6,43 a B 6,15 a B R 0,39 bA 0,37 b A 7,51 a A 7,46 a A AG NR 1,28 bA 1,23 b A 4,33 a A 4,04 a B R 1,38 bA 1,44 b A 4,29 a A 4,60 a A CP NR 0,31 bA 0,37 b A 6,81 a B 7,27 a B R 0,41 bA 0,39 b A 8,84 a A 8,93 a A * Testemunha: sem adição de K e calcário; NT (Nitossolo); LT (Latossolo); CB (Cambissolo); AG (Argissolo); CP (Cambissolo sob cultivo de pinus). **Números seguidos de letras iguais não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p <0,05). Letras minúsculas comparam tratamentos e letras maiúsculas comparam solo rizosférico e não rizosférico, dentro de cada solo. Fonte: próprio autor, 2016. Os teores de Ca e Mg, após o segundo cultivo, permaneceram maiores nos dois tratamentos que receberam aplicação de calcário em comparação com a testemunha e com o tratamento com aplicação de potássio, tanto na porção rizosférica como na não rizosférica do solo (Tabela 2.7). Os 76 teores de Ca diferiram entre rizosfera e solo não rizosférico apenas nos tratamentos com aplicação de calcário, devido à sua maior disponibilidade no solo. Os teores de Mg na rizosfera foram superiores nos tratamentos com aplicação de calcário no NT, CB e CP, em todos os tratamentos no LT, mas não diferiram no AG. Comparando visualmente os teores após o primeiro e o segundo cultivos, verifica-se pequena variação, sendo mais evidente a diminuição nos tratamentos com calcário, o que era esperado, considerando que houve absorção pelas plantas e não foi feita aplicação destes nutrientes entre um cultivo e outro. Em condições de campo, os teores de Ca e Mg tendem a ser maiores na rizosfera do que no restante do solo, porém essa condição varia de acordo com a estação do ano. Durante a primavera, apesar de haver maior absorção da planta, por estar em período de crescimento, a maior atividade biológica nesse período possibilita o maior acúmulo de nutrientes na rizosfera, por favorecer a decomposição da matéria orgânica e o intemperismo de minerais (CALVARUSO et al., 2014). 77 Tabela 2.7 - Teores de Ca e Mg (cmolc dm-3) nas porções rizosférica e não rizosférica do solo após o segundo cultivo de pinus, em função da adição de K, calcário e da combinação de ambos, em cinco solos catarinenses. Testemunha K Calcário Calc + K Ca (cmolc dm-3) NT* NR 1,35 b A** 1,27 b A 5,12 a A 5,15 a A R 1,27 bA 1,15 b A 4,45 a B 4,67 a B LT NR 2,00 bA 1,95 b B 6,92 a A 6,77 a A R 2,12 bA 2,42 b A 5,92 a B 6,27 a B CB NR 1,15 bA 1,07 b A 5,85 a A 6,00 a A R 1,12 bA 1,07 b A 5,22 a B 5,27 a B AG NR 1,47 bA 1,42 b A 3,80 a A 4,02 a A R 1,37 bA 1,27 b A 3,52 a B 3,47 a B CP NR 1,02 bA 1,05 b A 6,75 a A 7,02 a A R 0,92 bA 0,90 b A 5,97 a B 5,97 a B Mg (cmolc dm-3) NT NR 1,30 bA 1,22 b A 4,42 a B 4,47 a B R 1,47 bA 1,37 b A 4,92 a A 5,02 a A LT NR 1,62 aB 1,60 b B 5,00 a B 4,80 a B R 2,05 bA 2,12 b A 5,65 a A 5,97 a A CB NR 1,07 bA 1,02 b A 5,00 a B 4,92 a B R 1,10 bA 1,07 b A 5,65 a A 5,72 a A AG NR 1,45 bA 1,45 b A 3,55 a A 3,65 a A R 1,57 bA 1,42 b A 3,67 a A 3,77 a A CP NR 0,67 bB 0,95 b A 4,65 a B 4,75 a B R 0,95 bA 0,90 b A 5,80 a A 5,77 a A * Testemunha: sem adição de K e calcário; NT (Nitossolo); LT (Latossolo); CB (Cambissolo); AG (Argissolo); CP (Cambissolo sob cultivo de pinus). **Números seguidos de letras iguais não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p <0,05). Letras minúsculas comparam tratamentos e letras maiúsculas comparam solo rizosférico e não rizosférico, dentro de cada solo. Fonte: próprio autor, 2016. Para todos os solos estudados, os teores de K na solução do solo, após o primeiro cultivo, foram maiores nos tratamento com adição de K combinado com calcário em comparação com um ou mais tratamentos (Tabela 2.8). Na porção não rizosférica do solo, no Latossolo e nos Cambissolos, o tratamento com 78 K+calcário foi superior a todos os tratamentos, enquanto no Nitossolo e no Argissolo, ele foi apenas superior à testemunha. Essa diferença entre os solos pode ter ocorrido em função dos maiores teores atingidos no Nitossolo e no Argissolo em relação aos demais, em todos os tratamentos. No solo rizosférico, apenas no Latossolo houve efeito de tratamento, onde o tratamento com K+calcário permaneceu com maiores valores em relação aos demais. Como a calagem promove o aumento do número de cargas negativas livres no complexo de troca, era esperado que o teor de K na solução diminuísse, aumentando a quantidade adsorvida (K extraível), uma vez que as formas de K no solo estão em equilíbrio. Como os teores aumentaram, é possível que a competição do Ca e Mg adicionado com o calcário pelas cargas tenha mantido o K na solução, embora esse efeito seja considerado menor do que o do aumento das cargas. Em todos os solos avaliados, os teores observados na rizosfera foram menores do que na porção não rizosférica em pelo menos um tratamento. No Latossolo e nos Cambissolos, a diferença foi observada somente no tratamento com K+calcário, que apresentou os maiores valores. No Nitossolo e no Argissolo, com exceção da testemunha, em todos os tratamentos foram encontrados menores teores na rizosfera. Para nutrientes transportados majoritariamente por difusão até as raízes, como o K, a superfície radicular e a rizosfera tendem a apresentar menor concentração em relação ao restante do solo, em função da formação de uma zona de depleção no entorno das raízes causada pela alta taxa de absorção em relação ao transporte até as raízes (BARBER et al., 1963). Entretanto, Calvaruso et al. (2014) encontraram maiores teores de K na solução do solo na rizosfera de diferentes espécies florestais, atribuindo o fato a um balanço positivo entre entradas (intemperismo de minerais, fluxo de massa) e saídas (absorção). 79 Tabela 2.8 – Valores de K na solução nas porções rizosférica e não rizosférica do solo após o primeiro cultivo de pinus, em função da adição de K, calcário e da combinação de ambos, em cinco solos catarinenses. Testemunha K Calcário Calc + K K na solução (mg kg-1) NT* NR 1,7 b A** 3,3 ab A 2,7 ab A 4,4 a A R 0,8 aA 1,1 aB 0,9 aB 1,8 a B LT NR 1,1 bA 2,1 bA 1,9 bA 4,6 a A R 0,2 bA 1,1 bA 1,1 bA 2,7 a B CB NR 1,5 bA 1,1 bA 1,6 bA 3,6 a A R 1,1 aA 1,5 aA 1,2 aA 1,7 a B AG NR 1,8 cA 4,0 bA 5,2 bA 7,5 a A R 1,1 aA 1,5 aB 1,7 aB 2,8 a B CP NR 1,3 bA 1,9 bA 2,3 bA 3,8 a A R 1,1 aA 1,2 aA 1,5 aA 1,6 a B * Testemunha: sem adição de K e calcário; NT (Nitossolo); LT (Latossolo); CB (Cambissolo); AG (Argissolo); CP (Cambissolo sob cultivo de pinus). **Números seguidos de letras iguais não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p <0,05). Letras minúsculas comparam tratamentos e letras maiúsculas comparam solo rizosférico e não rizosférico, dentro de cada solo. Fonte: próprio autor, 2016. A adição de potássio, combinada ou não com a aplicação de calcário, aumentou os teores de K extraível no solo não rizosférico em 4 dos 5 solos: NT, LT, CB e AG (Tabela 2.9). No CB, o aumento ocorreu apenas quando da aplicação de K+calcário. O efeito na rizosfera não foi tão evidente, sendo o tratamento com adição de potássio superior à testemunha e ao tratamento com calagem no NT, e superior no tratamento com K+calcário em relação à testemunha e o tratamento com calagem no CB e AG. Comparando os teores encontrados no solo não rizosférico e na rizosfera, no NT os teores foram menores na rizosfera; no CB e AG os teores foram maiores na rizosfera; e no LT e CP não houve diferença entre as duas porções. Os resultados em sentidos opostos observados nos diferentes solos 80 podem ser efeito da diferença da concentração do nutriente nos solos, da passagem do K extraível para outras formas, ou da liberação de formas estruturais à medida que ocorreu a absorção. Tabela 2.9 - Valores de K extraível (Mehlich 1) nas porções rizosférica e não rizosférica do solo após o primeiro cultivo de pinus, em função da adição de K, calcário e da combinação de ambos, em cinco solos catarinenses. Testemunha K Calcário Calc + K K Mehlich (mg kg-1) NT* NR 49,3 b A** 70,5 a A 38,7 b A 70,5 a A R 49,0 bA 69,3 a A 45,4 b A 55,7 ab B LT NR 33,7 bA 54,2 a A 28,7 b A 56,3 a A R 42,5 aA 58,0 a A 42,8 a A 60,2 a A CB NR 36,7 bB 53,0 a A 34,5 b B 58,5 a A R 42,5 cA 48,9 b A 46,5 bc A 56,9 a A AG NR 30,5 bB 45,0 a B 32,0 b B 48,7 a B R 46,4 cA 54,9 ab A 52,4 bc A 60,2 a A CP NR 54,5 cA 70,0 ab A 59,0 bc A 76,5 a A R 61,2 aA 67,8 a A 60,8 a A 68,8 a A * Testemunha: sem adição de K e calcário; NT (Nitossolo); LT (Latossolo); CB (Cambissolo); AG (Argissolo); CP (Cambissolo sob cultivo de pinus). **Números seguidos de letras iguais não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p <0,05). Letras minúsculas comparam tratamentos e letras maiúsculas comparam solo rizosférico e não rizosférico, dentro de cada solo. Fonte: próprio autor, 2016. A adubação potássica influenciou os teores de K não trocáveis, de forma bastante variável entre os solos (Tabela 2.10). Foram observados efeitos de tratamento no solo não rizosférico somente no Argissolo e no Latossolo, com os maiores valores no tratamento K+calcário e testemunha, respectivamente. Nestes solos e também no Nitossolo houve diferenças na rizosfera, com valores maiores nos tratamentos com aplicação de K e K+calcário em comparação com a testemunha. Quando comparados os teores no solo rizosférico e não rizosférico, somente no Cambissolo sob cultivo de pinus os 81 teores da rizosfera foram menores; não houve diferença no Nitossolo; e nos demais os teores da rizosfera foram maiores em pelo menos um tratamento. Tabela 2.10 - Valores de K não trocável (HNO3) (mg kg-1) nas porções rizosférica e não rizosférica do solo após o primeiro cultivo de pinus, em função da adição de K, calcário e da combinação de ambos, em cinco solos catarinenses. Testemunha K Calcário Calc + K K HNO3 (mg kg-1) NT* NR 72 a A** 94 aA 76 aA 87 aA R 65 bA 104 aA 57 bA 69 ab A LT NR 108 aB 85 ab A 77 bA 86 ab B R 84 bA 101 ab A 95 ab A 123 a A CB NR 145 aB 154 aB 140 aB 156 a A R 173 aA 180 aA 169 aA 178 a A AG NR 72 bA 78 bB 77 bA 99 aA R 75 bA 96 aA 81 ab A 101 a A CP NR 402 aA 399 aA 418 aA 419 a A R 151 aB 139 aB 148 aB 144 a B * Testemunha: sem adição de K e calcário; NT (Nitossolo); LT (Latossolo); CB (Cambissolo); AG (Argissolo); CP (Cambissolo sob cultivo de pinus). **Números seguidos de letras iguais não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p <0,05). Letras minúsculas comparam tratamentos e letras maiúsculas comparam solo rizosférico e não rizosférico, dentro de cada solo. Fonte: próprio autor, 2016. Após o segundo cultivo, os teores de K na solução continuaram apresentando comportamento semelhante ao observado no primeiro cultivo, com o tratamento contendo K + calcário apresentando os maiores valores em relação a um ou mais tratamentos, no solo não rizosférico (Tabela 2.11). Já na rizosfera, foram observadas diferenças somente no solo AG, onde o tratamento com K + calcário foi maior ao tratamento testemunha. O solo não rizosférico apresentou teores superiores à rizosfera em todos os solos. 82 Tabela 2.11– Valores de K na solução nas porções rizosférica e não rizosférica do solo após o segundo cultivo de pinus em função da adição de K, calcário e da combinação de ambos, em cinco solos catarinenses. Testemunha K Calcário Calc + K K na solução (mg kg-1) NT* NR 1,1 c A** 2,9 bA 2,3 bc A 8,2 a A R 0,7 aA 1,3 aB 1,3 aA 2,1 a B LT NR 1,1 bA 1,8 bA 2,1 bA 6,1 a A R 0,8 aA 1,3 aA 1,1 aB 1,5 a B CB NR 1,7 bA 2,8 bA 2,2 bA 4,7 a A R 0,7 aB 0,9 aB 1,2 aB 1,4 a B AG NR 5,3 aA 3,3 ab A 2,6 bA 5,4 a A R 1,1 bB 1,6 ab B 1,8 ab A 3,5 a B CP NR 2,4 cA 4,9 bA 4,2 bc A 7,0 a A R 1,6 aA 1,5 aB 1,7 aB 2,0 a B * Testemunha: sem adição de K e calcário; NT (Nitossolo); LT (Latossolo); CB (Cambissolo); AG (Argissolo); CP (Cambissolo sob cultivo de pinus). **Números seguidos de letras iguais não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p <0,05). Letras minúsculas comparam tratamentos e letras maiúsculas comparam solo rizosférico e não rizosférico, dentro de cada solo. Fonte: próprio autor, 2016. Os teores de K extraível, após o segundo cultivo, também apresentaram comportamento semelhante ao obtido após o primeiro cultivo, sendo que a adição de K combinada com calcário apresentou os maiores valores em todos os solos (Tabela 2.12). No NT, LT e CP, a diferença ainda se manteve no tratamento com K. Houve diferença entre a rizosfera e o solo não rizosférico somente no LT e no CP. 83 Tabela 2.12 - Valores de K extraível (Mehlich 1) nas porções rizosférica e não rizosférica do solo após o segundo cultivo de pinus em função da adição de K, calcário e da combinação de ambos, em cinco solos catarinenses. Testemunha K Calcário Calc + K K Mehlich (mg kg-1) NT* NR 34,2 b A** 76,5 a A 35,5 b A 70,2 a A R 39,6 bA 72,6 a A 44,3 b A 76,7 a A LT NR 27,5 bB 54,2 a B 32,0 b A 73,5 a A R 44,5 bA 81,6 a A 41,1 b A 81,0 a A CB NR 31,0 cA 49,7 b A 32,7 c A 65,0 a A R 36,7 bA 46,1 b A 38,7 b A 61,5 a A AG NR 22,2 cA 39,5 b A 29,2 c A 48,7 a A R 23,8 cA 40,8 b A 31,5 c A 49,4 a A CP NR 52,5 bA 81,0 a A 58,0 b A 85,5 a A R 53,8 bA 76,9 a A 53,8 b A 76,0 a B * Testemunha: sem adição de K e calcário; NT (Nitossolo); LT (Latossolo); CB (Cambissolo); AG (Argissolo); CP (Cambissolo sob cultivo de pinus). **Números seguidos de letras iguais não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p <0,05). Letras minúsculas comparam tratamentos e letras maiúsculas comparam solo rizosférico e não rizosférico, dentro de cada solo. Fonte: próprio autor, 2016. Para o Knt, os tratamento com aplicação de K, combinada ou não com a calagem, resultaram nos maiores teores em todos os solos exceto o Cambissolo sob cultivo de pinus, onde não houve diferença (Tabela 2.13). As diferenças entre solo rizosférico e não rizosférico foram bastante variadas, diferindo entre solos e entre tratamentos em um mesmo solo. O aumento dos teores de Knt no tratamento com K+calcário pode ser devido à aplicação de K, e também devido ao efeito do aumento do pH na precipitação de hidróxidos de Fe e Al que estavam bloqueando as entrecamadas dos argilominerais, permitindo a liberação do K na posição não trocável (DAS; SAHA, 2013). 84 Tabela 2.13 - Valores de K não trocável (HNO3) (mg kg-1) nas porções rizosférica (R) e não rizosférica (NR) do solo após o segundo cultivo de pinus em função da adição de K, calcário e da combinação de ambos, em cinco solos catarinenses. Testemunha K Calcário Calc + K K HNO3 (mg kg-1) NT* NR 50 b A** 83 aA 49 bA 63 ab B R 51 cA 83 ab A 67 bc A 100 a A LT NR 61 bB 106 aA 98 aA 116 a A R 99 ab A 122 aA 79 bB 107 a A CB NR 151 bc A 187 aA 130 cB 164 ab A R 147 bA 162 ab B 156 ab A 181 a A AG NR 70 bA 87 ab A 85 ab A 104 a A R 73 bA 105 aA 99 ab A 124 a A CP NR 402 aA 401 aA 444 aA 403 a A R 384 aA 384 aA 388 aA 369 a A * Testemunha: sem adição de K e calcário; NT (Nitossolo); LT (Latossolo); CB (Cambissolo); AG (Argissolo); CP (Cambissolo sob cultivo de pinus). **Números seguidos de letras iguais não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p <0,05). Letras minúsculas comparam tratamentos e letras maiúsculas comparam solo rizosférico e não rizosférico, dentro de cada solo. Fonte: próprio autor, 2016. Apesar da diferença de mineralogia e condição química inicial dos solos ser bastante variada (Tabela 1.3), em muitos casos o comportamento dos atributos em função dos tratamentos foi semelhante. Comparando a condição do solo após o primeiro e o segundo cultivo, houve pouca variação nos teores de um cultivo para o outro, mesmo nos tratamentos onde não foi feita a aplicação de K, com exceção do Ks no CP, que apresentou redução considerável de um cultivo para o outro. As formas prontamente disponíveis de K em plantios de pinus tendem a manter um teor relativamente constante ao longo do tempo, pela combinação da liberação do nutriente pelo intemperismo de minerais e pela ciclagem rápida ocasionada por lixiviação do dossel da planta e da serapilheira (ABRÃO et al., 2015). Porém, se não houver reposição do K removido pelas 85 plantas, as formas não trocáveis tendem a reduzir com os cultivos sucessivos (KAMINSKI et al., 2007). De maneira geral, o tratamento que resultou nos maiores teores das diferentes formas de K foi o tratamento com K+calcário, sendo sempre superior a um ou mais tratamentos, em todos os solos. O comparativo entre a rizosfera e o solo não rizosférico foi variável entre os tratamentos e entre os solos. No NT e LT, os teores de Ks e Knt se correlacionaram negativamente na rizosfera, pois, nos casos em que houve diferença, quando o Ks na rizosfera era maior que no solo não rizosférico, o Knt era menor (Tabelas 2.8 a 2.13). O mesmo comportamento foi observado no AG, porém o Ks foi menor e o Knt maior na rizosfera em comparação ao solo não rizosférico. Esse resultado pode indicar que ocorre a liberação das formas não trocáveis para restabelecer o equilíbrio químico na rizosfera. Já no CB, os teores, tanto de Ks quanto de Knt, foram maiores na rizosfera em comparação ao solo não rizosférico, no primeiro cultivo, e menores, no segundo. No CP, nos casos onde houve diferença, os teores de K na rizosfera foram sempre menores. Segundo Marschner (1995b) e Hinsinger (1998), a superfície radicular e a rizosfera apresentam menor concentração de K em relação ao restante do solo, em função do seu transporte por difusão que gera uma zona de depleção no entorno das raízes. Entretanto Bath & Nye (1973) afirmam que para o P, elemento igualmente transportado por difusão, a depleção ocorre na região do rizocilindro, enquanto que a concentração ao redor das raízes primárias tende a ser maior. Além do transporte, a liberação das formas não trocáveis também tem grande influência nos teores da rizosfera. Argila em contato com solução de ácido acético (0,1 mol L-1) libera quantidades significativas de K, mesmo com pouco tempo de contato (MELO et al., 2005), indicando que os ácidos orgânicos 86 liberados pelas raízes podem aumentar a disponibilidade de K pós cultivo. A diferença no comportamento entre solos pode estar relacionada com a maior quantidade de argilominerais 2:1 expansíveis nos Cambissolos do que nos outros solos avaliados. A liberação das formas não trocáveis de K está diretamente relacionada com a presença de minerais 2:1 (BRITZKE et al., 2012), dessa forma alterando a dinâmica do equilíbrio no solo. 2.3.2 TEORES NA PLANTA De maneira geral, os teores de K, Ca e Mg nas acículas foram alterados pelos tratamentos (Tabela 2.14). Os teores de Ca e Mg foram superiores nos tratamentos com calagem em todos os solos. Os teores de K foram maiores nos tratamentos que receberam adubação potássica nos solos CB, AG e CP; no LT apenas o tratamento com K+calcário foi superior; e no NT apenas o tratamento com calagem foi inferior à testemunha e ao tratamento com K+calcário. Os resultados diferem dos obtidos por Batista et al. (2015), que observaram maiores teores de K nas acículas quando não foi feita a aplicação de calcário, justificando que o Ca e o Mg teriam efeito antagônico na absorção do K. 87 Tabela 2.14 - Teores de K, Ca e Mg nas acículas do primeiro cultivo de pinus em função da adição de K, calcário e da combinação de ambos, em cinco solos catarinenses. NT* Testemunha Potássio Calcário Calcário + K Testemunha Potássio Calcário Calcário + K 12,89 11,55 7,92 13,34 0,29 0,46 1,20 1,62 a** a b a b b a a LT CB AG CP 6,46 11,33 8,71 15,11 K (mg kg-1) c 6,15 b 5,72 ab 9,42 a 9,05 bc 5,77 b 5,69 a 8,01 a 10,70 b 6,31 a 9,45 b 6,10 a 10,89 b a b a 0,26 0,52 2,77 2,38 Ca (mg kg-1) b 0,33 a b 0,41 a a 0,63 a a 0,64 a b b a a b b a a 0,32 0,20 1,54 1,56 0,10 0,36 1,73 1,92 Mg (mg kg-1) Testemunha 1,04 b 1,24 b 1,05 b 1,34 b 0,58 b Potássio 0,96 b 1,24 b 0,97 b 0,99 b 0,69 b Calcário 2,65 a 3,53 a 2,12 a 2,51 a 1,86 a Calcário + K 2,43 a 3,48 a 1,98 a 2,64 a 1,80 a *Testemunha: sem adição de K e calcário; NT (Nitossolo); LT (Latossolo); CB (Cambissolo); AG (Argissolo); CP (Cambissolo sob cultivo de pinus). **Números seguidos de letras iguais nas colunas para cada solo não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p < 0.05). Fonte: próprio autor, 2016. Avaliando os teores no caule, os efeitos dos tratamentos não foram tão evidentes quanto nas acículas (Tabela 2.15). Os maiores teores de Mg nos tratamentos com calagem foram ainda observados, com exceção para o NT onde não houve diferença com relação à testemunha. O LT apresentou valores altos enquanto o CP manteve os baixos valores, como observado nas acículas. Os teores de Ca foram maiores nos tratamentos com calagem apenas no LT, não apresentando diferenças no CB, AG e CP. Esse resultado está possivelmente relacionado com os maiores teores iniciais de Ca no LT, que juntamente com o nutriente disponibilizado no calcário resultou em maior 88 disponibilidade e consequentemente aumento nos teores na planta. O efeito dos tratamentos nos teores de K no caule pode ser observado em todos os solos com exceção do NT, que não apresentou diferenças. Nos demais solos, a aplicação de K combinada com a calagem ou isolada elevou os teores no tecido. Tabela 2.15- Teores de K, Ca e Mg no caule das mudas do primeiro cultivo de pinus em função da adição de K, calcário e da combinação de ambos, em cinco solos. NT* Testemunha Potássio Calcário Calcário + K Testemunha Potássio Calcário Calcário + K 6,62 8,56 6,07 8,62 0,36 0,23 0,66 0,78 b** a b a ab b ab a LT CB AG CP K (g kg-1) 6,09 bc 4,70 bc 8,53 a 6,46 ab 5,23 c 4,36 c 7,55 ab 6,68 a 3,98 6,50 3,71 5,55 bc a c ab 4,63 6,04 3,97 5,36 ab Ca (g kg-1) 0,29 a 0,24 a 0,39 a 0,41 a 0,32 0,36 0,67 0,51 a a a a 0,17 0,43 0,51 0,59 a a a a 0,42 0,40 1,55 0,95 c c a b a b ab Mg (g kg-1) Testemunha 1,00 b 1,03 b 0,83 b 0,92 b 0,61 b Potássio 0,88 b 0,95 b 0,78 b 1,04 b 0,67 b Calcário 1,47 a 2,31 a 1,63 a 1,86 a 1,61 a Calcário + K 1,42 a 2,05 a 1,64 a 1,64 a 1,44 a *Testemunha: sem adição de K e calcário; NT (Nitossolo); LT (Latossolo); CB (Cambissolo); AG (Argissolo); CP (Cambissolo sob cultivo de pinus). **Números seguidos de letras iguais nas colunas para cada solo não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p < 0.05). Fonte: próprio autor, 2016. Após o segundo cultivo, os teores de K, Ca e Mg nas acículas continuaram mostrando efeito dos tratamentos, como observado após o primeiro cultivo (Tabela 2.16). Os teores de K foram maiores nos tratamentos com adição de K em todos os solos, exceto no CP onde não houve diferença. 89 Os teores de Ca foram superiores nos tratamentos com calagem no NT, LT e AG, mas nos Cambissolos não houve diferença. Para o Mg, os teores foram maiores nos tratamentos com calagem, em todos os solos. Tabela 2.16- Teores de K, Ca e Mg nas acículas do segundo cultivo de pinus nos em função da adição de K, calcário e da combinação de ambos, em cinco solos. NT* Testemunha Potássio Calcário Calcário + K Testemunha Potássio Calcário Calcário + K 6,29 8,13 5,69 9,46 1,09 1,06 2,03 2,03 bc** ab c a b b a a LT CB AG CP 4,69 7,63 4,36 9,16 K (g kg-1) b 4,31 b a 6,48 a b 4,21 b a 6,69 a 3,66 5,94 4,24 6,59 c ab bc a 5,86 6,04 4,60 5,79 a a a a 1,08 1,01 2,02 2,89 Ca (g kg-1) c 1,19 a c 1,15 a b 1,63 a a 1,75 a 1,00 1,13 1,68 1,48 b ab a ab 1,24 1,28 1,78 1,29 a a a a Mg (g kg-1) Testemunha 1,58 b 1,41 b 1,28 b 1,27 b 1,01 c Potássio 1,36 b 1,35 b 1,34 b 1,20 b 0,86 c Calcário 2,71 a 2,23 a 2,35 a 1,86 a 2,06 a Calcário + K 2,78 a 2,47 a 2,29 a 1,52 ab 1,63 b *Testemunha: sem adição de K e calcário; NT (Nitossolo); LT (Latossolo); CB (Cambissolo); AG (Argissolo); CP (Cambissolo sob cultivo de pinus). **Números seguidos de letras iguais nas colunas para cada solo não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p < 0.05). Fonte: próprio autor, 2016. Assim como observado no primeiro cultivo, após o segundo cultivo os teores de K, Ca e Mg no caule seguiram o mesmo comportamento do que foi observado nas acículas, com maiores teores de K nos tratamentos com adubação potássica, e maiores teores de Ca e Mg nos tratamentos que receberam calagem (Tabela 2.17). 90 Tabela 2.17- Teores de K, Ca e Mg no caule das mudas do segundo cultivo de pinus nos em função da adição de K, calcário e da combinação de ambos, em cinco solos. NT* Testemunha Potássio Calcário Calcário + K Testemunha Potássio Calcário Calcário + K 3,92 6,17 4,04 5,21 0,80 0,75 1,05 1,09 b** a b ab bc c ab a LT 3,61 5,39 3,49 4,79 0,68 0,63 1,14 1,43 CB AG CP b a b ab K (g kg-1) 3,74 b 6,69 a 3,50 b 5,29 a 3,41 4,97 2,88 5,27 b a b a 3,73 5,64 3,93 5,34 c a bc ab c c b a Ca (g kg-1) 0,67 b 0,72 ab 0,87 ab 0,94 a 0,65 0,69 0,90 0,72 a a a a 0,74 0,69 0,87 0,73 a a a a Mg (g kg-1) Testemunha 1,25 bc 1,08 c 1,07 b 1,23 a 0,89 b Potássio 1,13 c 1,17 bc 1,10 b 1,18 a 0,91 b Calcário 1,72 ab 1,71 b 1,87 a 1,60 a 1,67 a Calcário + K 1,86 a 2,27 a 1,79 a 1,45 a 1,75 a *Testemunha: sem adição de K e calcário; NT (Nitossolo); LT (Latossolo); CB (Cambissolo); AG (Argissolo); CP (Cambissolo sob cultivo de pinus). **Números seguidos de letras iguais nas colunas para cada solo não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p < 0.05). Fonte: próprio autor, 2016. Em todos os solos, os teores de K na planta aumentaram em função da adubação potássica, entretanto esses teores não resultaram em incremento no crescimento das plantas, mesmo naquelas do tratamento com K, que não sofreram os efeitos negativos da calagem (Tabelas 2.2 e 2.3). No CP, os efeitos da adubação não foram tão claros quanto nos outros solos, pois houve diferença entre os tratamentos com e sem a aplicação de K somente nas acículas do primeiro cultivo, e no caule somente quando a adubação não foi combinada com a calagem. No segundo cultivo, não houve efeito. Esse comportamento diferenciado pode estar relacionado com o predomínio de argilominerais 2:1 nesse solo (Capítulo 1), 91 que resultou em altos teores iniciais de K, especialmente os não trocáveis. Dessa forma, a condição natural do solo se mostrou eficaz em fornecer elevadas quantidades de K para as plantas, não ocorrendo resposta à adubação. Apesar da pequena variação nos teores de K no solo entre os cultivos (Tabelas 2.8 a 2.13), os teores de K na planta, tanto nas acículas quanto no caule, diminuíram do primeiro para o segundo cultivo. Isso pode estar relacionado com a deficiência nutricional causada pela elevação do pH que prejudicou o desenvolvimento da planta como um todo. Além dos menores teores, as plantas no segundo cultivo foram menores (Tabela 2.3), indicando que a absorção de K foi menor do que no primeiro cultivo. O teor foliar de K considerado ideal para o bom desenvolvimento de plantas adultas de pinus é de 6,0 g kg-1 (SWITZER; NELSON, 1972; REISSMANN; WISNIEWSKI, 2000). Assim, mesmo nos tratamentos sem adição de K, as plantas mantiveram um teor adequado no primeiro cultivo (Tabela 2.14), estando acima ou próximo dessa faixa em todos os solos. Já no segundo cultivo (Tabela 2.16), a queda nos teores deixa as plantas em desequilíbrio nutricional, embora seja comum o relato de árvores com teores semelhantes, 4,5 g kg-1 em média, sem sintomas de deficiência (ALBAUGH et al., 2010; LUCIO et al., 2010). No trabalho de Batista et al. (2015), a adubação potássica elevou os teores de K tanto no solo quanto na planta, porém estes permaneceram abaixo do limite crítico mesmo com alto teor do nutriente no solo. Para o Ca, o ideal é que o teor seja de pelo menos 1,6 g kg-1, sendo adequada a faixa entre 1,0 e 5,0 g kg-1 (SWITZER; NELSON, 1972; ZÖTTL, 1973). O teor médio de Ca encontrado em árvores de diferentes idades no Brasil é de 3,1 g kg-1 (LUCIO et al., 2010), enquanto que nos Estados Unidos é de 1,8 g kg-1 (ALBAUGH et al., 2010), diferença justificada pela menor taxa de crescimento das plantas na América do Norte. No presente estudo, da mesma forma que foi observada para o K, os teores 92 de Ca foliares no primeiro cultivo estavam adequados, embora próximos do limite inferior, enquanto que no segundo cultivo não atingiram o mínimo necessário, mesmo nos tratamentos com calagem em alguns solos. Para o Mg, Chaves & Corrêa (2005) encontraram, nas acículas de plantas de P. caribeae com adequado desenvolvimento, teores médios de 0,4 g kg-1, sendo detectados sinais de deficiência apenas quando o teor atingiu 0,1 g kg-1. Entretanto, valores nesta faixa não são comuns, sendo normalmente encontrados para P. taeda teores variando de 1,0 g kg-1 a 1,5 g kg-1 (RUBILAR et al., 2005; VIERA; SCHUMACHER, 2009; ALBAUGH et al., 2010; LUCIO et al., 2010; LONDERO et al., 2011). 93 2.4 CONCLUSÕES A calagem resulta em aumento do pH e dos teores de Ca e Mg, e a adubação potássica aumenta os teores de K em todos os solos, com efeito em todas as formas avaliadas. Nas condições de solo avaliadas, as plantas de pinus não apresentam incremento no crescimento inicial em resposta à adubação potássica. Com exceção dos Cambissolos, nas demais classes de solo avaliadas a calagem prejudica o crescimento das mudas. Em todos os solos avaliados, o pH na rizosfera é maior do que no solo não rizosférico, em todos os tratamentos. Já os teores de Ca e Mg diferem somente quando aplicado calcário, sendo menor e maior na rizosfera, respectivamente. O aumento dos teores dos nutrientes no solo aumenta os teores de Ca, Mg e K nas acículas, mas esse aumento não se reflete no crescimento das mudas. A calagem e adubação potássica de mudas de pinus não é indicada, pois não resulta em incrementos no crescimento. 94 2.5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABRÃO, S.F.; ROSA, S.F.; REINERT, D.J.; REICHERT, J.M.; SECCO, D.; EBLING, A.A. Alterações químicas de um Cambissolo Húmico causadas por reflorestamento com Pinus taeda em área de campo natural. 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Experimentos futuros deveriam ser realizados em solos com teores iniciais muito baixos, e com maior número de cultivos sucessivos, para garantir o esgotamento das fontes prontamente disponíveis. 104 105 ANEXOS ANEXO 1 – Difratograma das frações areia (A) e silte (B) do Nitossolo (NT) 106 ANEXO 2 – Difratograma das frações areia (A) e silte (B) do Latossolo (LT) 107 ANEXO 3 – Difratograma das frações areia (A) e silte (B) do Cambissolo (CB) 108 ANEXO 4 – Difratograma das frações areia (A) e silte (B) do Cambissolo sob cultivo de pinus (CP) 109 ANEXO 5 – Difratograma das frações areia (A) e silte (B) do Argissolo (AG)