Adsorção específica de alumínio no sistema plantio direto
Roberto Luis Salet(1); Ibanor Anghinoni(2); Elaine Conte (2); Clóvis Orlando Da Ros(1); (1)UNICRUZ, Cx. Postal 858 – 98025-810, Cruz Alta-RS; (2)UFRGS,
Introdução
No sistema plantio direto tem sido observado lavouras com pH baixo (<5,5) e alumínio trocável (extraído com KCl 1 mol/dm3) baixo. Essa condição é paradoxal. De acordo com o conhecimento construído pela pesquisa no sistema convencional, o pH baixo deveria estar associado a um teor de alumínio trocável alto. Essa diferença na química de superfície das partículas de solo, entre os sistemas, pode estar relacionada com a matéria orgânica. A humina e os ácidos húmicos são as frações da matéria orgânica que estão mais estreitamente relacionadas com a química de superfície das partículas sólidas do solo. Devido à grande variação estrutural e de grupos funcionais dessas frações e a interação com a parte mineral do solo, tem-se encontrado diferentes energias de adsorção do alumínio com a superfície da matéria orgânica. A atração eletrostática do alumínio com a superfície orgânica ou, como é atualmente denominado, a formação de complexo de esfera externa é muito bem estabelecido pela literatura. Entretanto, nos últimos anos, já se tem evidências espectroscópicas de ligações específicas da matéria orgânica com o alumínio e outros cátions polivalentes, formando os complexos de esfera interna. O objetivo desse estudo foi de verificar se o alumínio está sendo adsorvido especificamente pela superfície das partículas de solo no sistema plantio direto e qual a causa.
Material e métodos
Foram utilizados três experimentos de longa duração com sistemas de manejo do solo. Dois deles localizados nas áreas experimentais da Embrapa Trigo (Passo Fundo-RS e Coxilha-RS) e outro na Estação Experimental da UFRGS (Eldorado do Sul-RS). O Experimento em Passo Fundo-RS está localizado num latossolo vermelho-escuro (LE), textura argilosa e relevo suave ondulado. Estava, por ocasião da coleta das amostras, há dez anos sendo conduzido nos sistemas plantio direto e convencional, com rotação de culturas. Foram amostradas três parcelas no sistema plantio direto e três no sistema convencional. Duas parcelas apresentavam a rotação (inverno/verão de trigo/soja e ervilhaca/milho e a outra com aveia branca/soja; trigo/soja e ervilhaca/milho. A amostragem do solo foi realizada após as culturas de inverno, aveia branca e trigo. Neste experimento, o sistema convencional é representado por uma lavração e duas gradagens no inverno e semeadura direta no verão e o sistema plantio direto pela semeadura direta no inverno e verão. O experimento de Coxilha-RS está localizado num latossolo roxo (LR). Na ocasião em que se coletou as amostras, estava há treze anos nos sistemas plantio direto e convencional. As amostras foram coletadas após a cultura de inverno. As profundidades de amostragem nos experimentos em Passo Fundo (LE) e Coxilha (LR) foram de 0 a 3 e 0 a 10 cm, amostrando-se em cinco pontos na parcela. O experimento em Eldorado do Sul está localizado num podzólico vermelho-escuro (PE), textura franco argilosa e relevo suave ondulado. Estava há onze anos sendo conduzido no sistema plantio direto, com dez sistemas de culturas, que adicionaram, ao longo dos anos, diferentes quantidades de carbono orgânico pelos resíduos culturais. Essa adição diferenciada, resultou em incrementos de matéria orgânica no solo também diferenciados. Escolheu-se parcelas de seis sistemas de culturas que apresentavam um gradiente no teor de matéria orgânica e com valores de pH do solo similares. O teor de carbono orgânico variou de 1,02 a 2,78 g/100g de solo e o pH em água (1:1) de 4,8 a 5,0. Os sistemas de culturas amostrados foram (inverno/verão): solo descoberto/descoberto; solo em pousio/milho; aveia preta/milho; pangola/pangola; lablabe/milho+lablabe; guandu/milho + guandú. Foram amostradas três repetições, na profundidade de 0 a 5 cm. As amostras de solo foram secas ao ar, moídas e passadas em peneira de malha 0,5 mm. Em seguida, as amostras foram divididas em quatro partes: uma para extração do Al com KCl 1 mol/dm3; outra para extração com CuCl2 0,5 mol/dm3; outra para queima da matéria orgânica, em mufla à 450°C, e posterior extração com KCl 1 mol/dm3 e outra para queima da matéria orgânica com peróxido de hidrogênio e posterior extração com KCl 1 mol/dm3.
Resultados e Discussão
1. Alumínio extraído com KCl 1 mol/dm3 O teor de alumínio extraído com solução de KCl 1 mol/dm3 é arbitrariamente denominado como teor de “alumínio trocável” do solo. Esta fração de alumínio é, provavelmente, a adsorvida pelos mecanismos de complexação esfera externa e camada difusa onde as ligações do alumínio com a superfície sólida se dão por pontes de moléculas de água ou por atração eletrostática. Após dez anos submetidos aos sistemas de manejo, a extração de alumínio foi significativamente menor no sistema plantio direto, nos dois experimentos amostrados (LE e LR) e nas duas profundidades (0 a 3 e 0 a 10 cm). A diferença no teor extraído, entre os sistemas, foi maior no experimento sobre o latossolo vermelho-escuro, na profundidade de 0 a 3 cm, sendo 0,80 e 2,1 molc(+)/kg para o sistema plantio direto e sistema convencional, respectivamente. na profundidade de 0 a 10 cm no LE e no experimento sobre latossolo roxo, o teor de alumínio extraído no sistema convencional foi, praticamente, o dobro do sistema plantio direto. O menor teor de alumínio extraído com KCl 1 mol/dm3, no sistema plantio direto poderia, em tese, ser aplicado por uma diferença de valores de pH do solo entre os sistemas, pois existe uma relaçao direta e inversa entre pH e alumínio: quanto maior o pH do solo, menor o teor de alumínio extraível com KCl 1 mol/dm3, apresentando um teor próximo a zero em pH = 5,5. Entretanto, não ocorreu no presente trabalho uma diferença de pH entre os sistemas de manejo de solo, que explicasse a diferença na extração com KCl 1 mol/dm3. Portanto, se os dois sistemas estão em solos com a mesma mineralogia e com o pH similares, por que o alumínio foi menos extraído no sistema plantio direto? A explicação para o caso deve estar na diferença de energia de ligação do alumínio com a superfície das partículas. O alumínio pode estar ligado mais expecificamente com a superfície das partículas de solo no sistema plantio direto, dificultando a extração com a solução KCl 1 mol/dm3. A matéria orgânica pode ser a componente responsável por isso, já que é possível ocorrer ligações coordenadas do alumínio com os grupamentos oxídicos da matéria orgânica, formando os complexos de esfera interna. Logo, quanto maior o teor de matéria orgânica do solo, maior a possibilidade de complexos de esfera interna do alumínio. O manejo de solo diferenciado, ao longo de mais de dez anos, propiciou um acúmulo de matéria orgânica significativamente maior no sistema plantio direto, tanto na camada de 0 a 3 como na de 0 a 10 cm, sendo maior para o experimento no LE. Agora, como saber se é a matéria orgânica que está formando complexos de superfície, do tipo esfera interna com o alumínio no sistema plantio direto? Uma possibilidade é queimar a matéria orgânica para ver se ocorre a liberação do alumínio e a outra é usar um extrator mais forte, que seja mais específico para metais ligados às superfícies orgânicas.
2. Alumínio extraído após a queima da matéria orgânica com peróxido de hidrogênio Os teores de alumínio extraído aumentaram em relação às amostras sem a queima da matéria orgânica, nos dois sistemas. No latossolo vermelho-escuro, os teores de alumínio extraídos foram maiores no sistema plantio direto, nas duas profundidades. No latossolo roxo, não houve diferenciação nos teores extraídos entre os sistemas de manejo. este resultado tem relação com os teores de matéria orgânica dos solos. Entretanto, os valores absolutos de extração devem ser vistos com cautela, pois existe a possibilidade de produção de oxalato durante a oxidação com peróxido de hidrogênio. O oxalato pode extrair alumínio inorgânico do solo, superestimando os valores.
3. Alumínio extraído após a queima da matéria orgânica com mufla à 450°C A queima da matéria orgânica à 450°C não foi uma metodologia adequada para o objetivo do presente trabalho. A matéria orgânica foi queimada quase totalmente (restou 0, 10 g de C/100 g de solo) e, nessa temperatura, podem ocorrer alterações mineralógicas no solo. Uma delas é a possibilidade de ocorrer formação de hidróxido de alumínio entrecamadas de minerais 2:1. A prova de que a metodologia não é adequada está na diminuição dos valores de alumínio extraídos após a queima, em relação aos de antes da queima, e no alto coeficiente de variação calculado (CV = 30% para LE e CV = 100% para o LR).
4. Alumínio extraído com CuCl2 0,5 mol/dm3 A solução de CuCl2 0,5 mol/dm3 apresenta um poder maior de extração do alumínio que a solução de KCl 1 mol/dm3. Esse método tem sido sugerido como eficiente em extrair o alumínio ligado especificamente com a matéria orgânica do solo. Os teores extraídos por CuCl2 0,5 mol/dm3 foram bem superiores aos com KCl 1 mol/dm3. Tendo como pressuposto que o extrator CuCl2 0,5 mol/dm3 tenha uma afinidade de extrair o alumínio da matéria orgânica, os resultados demonstram que os teores de alumínio, ligado especificamente pelas superfícies orgânicas, são altos nos dois sistemas de manejo do solo. Também, que a quantidade de alumínio extraída com a solução de KCl 1 mol/dm3, que antes era menor no sistema plantio direto, agora é a mesma nos dois sistemas. Entretanto, os resultado com o extrator CuCl2 0,5 mol/dm3 devem ser vistos com cautela. O poder de extração deve-se aos íons Cu, que deslocam os outros metais ligados à matéria orgânica, devido à sua maior afinidade, e ao pH baixo da solução. O efeito complexante dos íons Cu com a matéria orgânica dá respaldo a esse método para extrair o alumínio, entretanto o pH baixo da mistura solo: solução (pH = 3,0) pode solubilizar formas inorgânicas de alumínio, como polímeros de superfície ou polímeros de hidróxidos de alumínio das entrecamadas de argila.