Solubilização dos fosfatos naturais Patos de Minas e Arad em dois solos alagados

Solubilization of Patos de Minas and Arad rock phosphate in two flooded soils

SEÇÃO VIII - FERTILIZANTES E CORRETIVOS DO SOLO

Solubilização dos fosfatos naturais Patos de Minas e Arad em dois solos alagados¹

Solubilization of Patos de Minas and Arad rock phosphate in two flooded soils

Gustavo Krüger Gonçalves^I; Rogério Oliveira de Sousa^II; Ledemar Carlos Vahl^II; Leandro Bortolon^III

^IProfessor da Universidade Estadual do Rio Grande do Sul e Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul. E-mail: [e-mail]

^IIProfessor do Departamento de Solos da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, UFPel. E-mail: [e-mail]

^IIIEngenheiro-Agrônomo, Mestre em Ciência do Solo e Doutorando em Ciência do Solo da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS. Av. Bento Gonçalves 7712, Caixa Postal 15100, CEP 91501-970 Porto Alegre (RS). E-mail: [e-mail]

RESUMO

Na cultura do arroz irrigado, não foram observadas diferenças significativas no rendimento de grãos em experimentos de campo que confrontaram fontes solúveis e fosfatos naturais como fontes de P. No entanto, as alterações químicas que ocorrem durante o alagamento, principalmente aumento do pH e dos teores de P e Ca na solução do solo, provavelmente dificultam a dissolução de fosfatos naturais. O objetivo deste trabalho foi avaliar a solubilização dos fosfatos naturais de Patos de Minas e de Arad em dois solos alagados. Foram realizados dois experimentos, delineados em blocos ao acaso, com quatro repetições, em tipos de solos diferentes (Planossolo e Cambissolo). Foram testadas fontes de P: (a) testemunha, sem P; (b) superfosfato triplo; (c) fosfato de Patos de Minas; e (d) fosfato de Arad. Na solução do solo, foram avaliados os valores de pH e os teores de Fe, Mn, Ca, e P durante 88 dias de alagamento. O pH e os teores de Fe e Mn na solução do Planossolo e do Cambissolo não foram influenciados pela adição de superfosfato triplo e pelos fosfatos naturais de Arad e de Patos. Os teores de P na solução dos solos foram maiores com superfosfato triplo do que com os fosfatos naturais, indicando maior solubilização do primeiro durante o alagamento. Entre os fosfatos naturais, o de Arad apresentou maior solubilização do que o de Patos apenas no Planossolo.

Termos de indexação: fósforo, adubos fosfatados, solução do solo, arroz irrigado.

SUMMARY

Differences in grain yield were not observed in experiments with paddy rice when comparing soluble phosphates and rock phosphate as phosphorus sources. However, chemical changes in flooded soils such as increases in pH and phosphorus and calcium levels in the soil solution probably decrease the dissolution of rock phosphates in flooded soils. The current work was therefore carried out with the objective of studying the solubilization of phosphate rocks in flooded soils. Two experiments, conducted in a random block design with four replications, were set up in two soil types (Albaqualf and Dystrudepts). The tested factors were phosphorus sources: (a) control treatment without P; (b) triple superphosphate; (c) "Patos de Minas" rock phosphate (Patos); (d) "Arad" rock phosphate (Arad). The pH values and the Fe, Mn, Ca, Mg and P concentrations were evaluated in the soil solution during 88 days of flooding. The pH values and the Fe²⁺ and Mn²⁺ contents in the Albaqualf and Dystrudepts solution were not affected by triple superphosphate nor by Arad and Patos rock phosphate. The phosphorus content in the soil solution was higher in the treatments with triple superphosphate than in those with phosphate rock, indicating that triple superphosphate is more soluble than rock phosphates in flooded soils. The comparison of rock phosphates reveals that Arad is more soluble than Patos phosphate only in the Albaqualf.

Index terms: phosphorus, phosphate fertilizers, soil solution, irrigated rice.

INTRODUÇÃO

Os fosfatos naturais reativos têm sido utilizados como fontes alternativas de P para as plantas. Porém, dada sua baixa reatividade, precisam ser utilizados em situações especiais para que possam apresentar eficiência agronômica semelhante às das fontes solúveis. Normalmente, a eficiência dos fosfatos naturais aumenta quando são utilizados em solos com baixo pH e que mantêm baixas concentrações de P e de Ca na solução, que aumenta sua solubilidade (Kaminski & Peruzzo, 1997).

Na cultura do arroz irrigado por alagamento, os experimentos de campo realizados na Região Sul do Brasil não demonstraram diferenças significativas de rendimento de grãos do arroz entre fontes solúveis de P e fosfatos naturais (Patella, 1965; Sherer & Bacha, 1972; Sherer et al., 1974; Bacha et al., 1977; Lopes et al., 1983; Gomes et al., 2005). Baseados nos resultados desses experimentos, as recomendações técnicas do arroz para o sul do Brasil (SOSBAI, 2005) preconizam que os fosfatos naturais reativos sejam utilizados em solos com teores de P superiores a 3 mg kg^-1, pelo extrator Mehlich-1. É provável que a ausência de diferenças significativas entre fontes solúveis e fosfatos naturais naqueles experimentos seja explicada, ao menos em parte, pela baixa resposta do arroz à adubação fosfatada. Segundo Vahl (1999), o arroz consegue absorver P em concentrações mais baixas do elemento na solução do solo do que a maioria das culturas de sequeiro. Além disso, o alagamento aumenta a disponibilidade de P para as plantas, pelo aumento da concentração e difusão do elemento na solução do solo.

O P não está envolvido diretamente nas reações de oxirredução em solos alagados, mas, devido a sua reatividade com compostos passíveis de redução, seu comportamento é afetado pelo alagamento. Ranno (2004) verificou que, em solos ácidos do Estado do Rio Grande do Sul, os fosfatos ocorrem predominantemente associados ao Fe. Dessa forma, a química dos fosfatos em solos alagados está relacionada à química do Fe, ou seja, as condições que aumentam a solubilidade do Fe no solo normalmente aumentam a solubilidade do P (Ponnamperuma, 1972). Desse modo, a solubilidade do P aumenta com o alagamento devido à redução de fosfatos férricos para ferrosos, à liberação do fosfato retido por ligação química específica, ao deslocamento do fosfato adsorvido à superfície de argilominerais e de óxidos por ânions orgânicos e HCO₃^-, e à hidrólise dos fosfatos de Fe e de Al (Vahl, 1999).

A capacidade de adsorção de P pelo solo exerce influência no aumento de sua concentração na solução após o alagamento. Silva (1996) observou que, em solos com baixa capacidade de adsorção de P, a concentração do elemento na solução do solo após o alagamento foi, em média, 44 vezes maior que a concentração antes do alagamento, enquanto em solos com alta capacidade de adsorção o aumento médio foi de apenas 3,5 vezes. Solos com capacidade de adsorção intermediária apresentaram aumento de 15,5 vezes nos teores de P na solução do solo após o alagamento.

Além de aumentar a concentração de P em solução do solo, o alagamento promove o aumento de pH e dos teores de Ca (Ponnamperuma, 1972; Sousa et al., 2002). O aumento de pH ocorre em decorrência das reações de oxirredução que se processam com consumo de íons H⁺, ao passo que o aumento dos teores de Ca na solução ocorre pelo deslocamento das formas trocáveis do elemento por NH₄⁺, Mn²⁺ e Fe²⁺ (Vahl, 1999; Sousa et al., 2002). Vahl (1991) observou aumento nos teores de Ca na solução de solos alagados, variando entre 1,3 e 8 vezes observados nos mesmos tipos de solos em sequeiro.

As alterações químicas do solo alagado, como aumento do pH e das concentrações de Ca e P na solução do solo, provavelmente dificultam a solubilização dos fosfatos naturais, o que pode diminuir a eficiência agronômica dessas fontes para o arroz em relação à eficiência que poderiam apresentar nos mesmos solos em sequeiro. Nesse contexto, este trabalho teve por objetivo avaliar a solubilização dos fosfatos naturais de Arad e de Patos de Minas em dois solos alagados.

MATERIAL E MÉTODOS

Foram realizados dois experimentos no Laboratório de Química e Fertilidade do Solo da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, da UFPEL, utilizando-se amostras superficiais (0-20 cm) de um Planossolo Háplico eutrófico solódico e um Cambissolo Háplico Ta distrófico (Embrapa, 2006). Os principais atributos químicos e físicos das amostras (Quadro 1), foram caracterizados conforme os métodos descritos em Tedesco et al. (1995): argila pelo método da pipeta; matéria orgânica pelo método de Walkley-Black; P, K e Na extraídos com Mehlich-1; H + Al extraído com acetato de cálcio 0,5 mol L^-1 em pH 7 e determinado por titulação com NaOH 0,025 mol L^-1; Ca e Mg extraídos com KCl 1 mol L^-1; Fe e Mn extraídos com oxalato de amônio em pH 3.

Os experimentos foram realizados em delineamento em blocos ao acaso, com quatro repetições, onde foram testados três fontes de P: a) testemunha, sem P; b) superfosfato triplo (SFT); c) fosfato de Patos de Minas (Patos); e d) fosfato de Arad (Arad). Os solos foram escolhidos por causa das diferenças em relação à capacidade de adsorção de P. Segundo análises realizadas por Silva (1996), o Planossolo apresenta baixa capacidade de adsorção de P (140 mg kg^-1) e o Cambissolo alta (420 mg kg^-1). As fontes de P foram escolhidas em função das diferenças nos teores de P solúveis em ácido cítrico (Quadro 2).

Amostras dos solos previamente secas e passadas em peneira de 8 mm (7,5 kg) foram misturadas separadamente com 0,810 g de superfosfato triplo, 1,500 g de fosfato de Patos e 1,136 g de fosfato de Arad, de modo que o teor total de P das misturas correspondesse a 50 mg kg^-1 de P₂O₅. As misturas foram acondicionadas em vasos plásticos ao mesmo tempo em que foi acomodado o sistema de coleta da solução do solo, conforme descrito em Sousa et al. (2002), de modo que ficasse na profundidade de 10 cm. O sistema empregado para coletar a solução do solo consistiu de um tubo de polietileno perfurado, com 70 cm de comprimento, revestido com tela de nylon e dobrado em forma de espiral. A espiral foi conectada a um tubo de vidro na forma de sifão, projetado para fora do vaso, conectado a uma célula eletrométrica em vidro onde foi instalado um eletrodo de pH. Em seguida, adicionou-se água aos vasos de modo a elevar o grau da umidade gravimétrica a 18 %. Após 10 dias, o solo foi alagado, e realizaram-se, a seguir, coletas semanais da solução do solo, que foram então analisadas quanto ao pH e às concentrações de Fe, Mn, Ca e P, conforme métodos descritos em Sousa et al. (2002).

Os resultados foram submetidos à análise de variância, sendo as médias dos tratamentos dentro de cada solo e época de amostragem comparadas pelo teste de Duncan a 5 %.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Neste trabalho, são apresentados os resultados obtidos em três períodos: com um dia de alagamento, que representou a condição inicial da solução dos solos; com 28 dias de alagamento, momento em que foram observadas as maiores concentrações de P na solução do Planossolo; e no período de 35 a 88 dias de alagamento, quando os valores de P na solução dos solos tenderam a uma estabilização. No último período, foram calculados valores médios de oito determinações para cada um dos indicadores avaliados.

O pH da solução dos solos aumentou com o alagamento, atingindo valores próximos de 6,0 (Quadro 3). Esse aumento é característico dos solos alagados, em virtude de as reações de oxirredução que ocorrem durante o alagamento consumirem H⁺ (Ponnamperuma, 1972; Sousa et al., 2002).

O pH da solução dos solos não apresentou diferenças entre as fontes de P na maior parte do período de alagamento (Quadro 3), à exceção do Planossolo, no primeiro dia, quando o Arad apresentou maiores valores que o superfosfato triplo, o que provavelmente pode ser atribuído à variabilidade dos valores de pH no início do alagamento, e não a um efeito de tratamento. O pH apresenta um efeito importante na solubilidade dos fosfatos no solo (Kaminski & Peruzzo, 1997; Novais & Smyth, 1999), contudo, como não houve diferenças significativas nos valores de pH, as possíveis diferenças na solubilidade do P entre as fontes não podem ser a eles atribuídas quando comparadas em uma mesma época de alagamento.

Os teores de Fe na solução dos solos aumentaram com o alagamento, devido à redução das formas de Fe³⁺, pouco solúveis, para Fe²⁺, de maior solubilidade (Ponnamperuma, 1972). A determinação do comportamento do Fe em solos alagados é muito importante em estudos com P, pois as cinéticas de liberação desses elementos para a solução do solo estão muito relacionadas e, normalmente, condições que favorecem a redução do Fe proporcionam maior liberação de P (Ponanmperuma, 1972).

Não houve efeito significativo das fontes de P sobre as concentrações de Fe²⁺ na maior parte do período de alagamento (Quadro 4), indicando que possíveis diferenças nos teores de P na solução dos solos não podem ser explicadas pela redução do Fe, quando forem feitas comparações entre as fontes em uma mesma época de alagamento.

As concentrações de Mn na solução dos solos aumentaram com o alagamento em todos os tratamentos (Quadro 4), em decorrência da redução das formas de Mn⁴⁺ para Mn²⁺, que apresentam maior solubilidade (Ponnamperuma, 1972; Sousa et al., 2002). As concentrações de Mn²⁺ na solução do Cambissolo foram maiores que as do Planossolo, pois a concentração de óxidos mangânicos passíveis de redução (Quadro 1) é maior nesse solo.

Os teores de Ca na solução do solo aumentaram com o alagamento (Quadro 4). Embora o Ca não esteja diretamente envolvido nas reações de oxirredução do solo alagado, uma fração do Ca trocável é deslocada para a solução do solo pelo Fe²⁺ e, ou, Mn²⁺ (Ponnamperuma, 1972; Sousa et al., 2002). No Planossolo, o superfosfato triplo e o Arad apresentaram as maiores concentrações de Ca na solução apesar de algumas diferenças não terem sido significativas em todo o período de alagamento. O superfosfato triplo, apesar de ter os menores teores de Ca, liberou maior quantidade de Ca para a solução, provavelmente devido à sua maior solubilidade. Apesar de ser menos solúvel que o superfosfato triplo, o fosfato de Arad proporcionou concentrações elevadas de Ca na solução por ter o maior teor deste elemento em relação às outras duas fontes de P utilizadas (Quadro 2).

No Cambissolo, todos os tratamentos apresentaram concentrações de Ca semelhantes no primeiro dia de alagamento. O Arad proporcionou maior concentração de Ca na solução do solo do que o superfosfato triplo e o testemunha aos 28 dias de alagamento. No período de 35 a 88 dias, Arad, superfosfato triplo e Patos foram estatisticamente semelhantes, e o Arad apresentou maior concentração do que o testemunha, que não diferiu do superfosfato triplo e de Patos.

As concentrações de P na solução do Planossolo (Figura 1) aumentaram com o alagamento em decorrência da redução do Fe³⁺ para Fe²⁺ e da conseqüente liberação do P associado ao Fe (Ponnamperuma, 1972). Por outro lado, no Cambissolo, houve diminuição dos teores de P na solução do solo com o alagamento, o que pode ter ocorrido em razão de sua maior capacidade de adsorção de P. Essa suposição parece ser reforçada pelo fato de que mesmo na presença de maior teor de P disponível (Quadro 5), o alagamento não ter proporcionado maior concentração de P na solução do Cambissolo.

Solos derivados de basalto, como o Cambissolo utilizado no experimento, apresentam maior capacidade de adsorção de P do que solos derivados de granito (Silva, 1996). É provável que, no Cambissolo, a taxa de liberação de P para a solução seja menor do que a taxa de readsorção, fazendo com que a concentração de P na solução diminua com o alagamento.

Em relação às fontes de P, observa-se que o superfosfato triplo e o Arad proporcionaram, em ambos os solos, maior concentração de P na solução do que a testemunha na maior parte do período de alagamento (Quadro 6). O fosfato de Patos não diferiu da testemunha no Planossolo, e no Cambissolo foi superior à testemunha apenas no 1º dia de alagamento. Em ambos os solos, o superfosfato triplo proporcionou as maiores concentrações de P na solução durante os três períodos de alagamento. No Planossolo, o fosfato de Arad promoveu maior concentração de P na solução que o fosfato de Patos apenas após 28 dias de alagamento. A maior solubilização do Arad em relação ao Patos observada no Planossolo ocorreu, provavelmente, em razão do maior grau de substituições isomórficas do fosfato por carbonato, resultando em um cristal imperfeito, poroso e com baixa energia entrópica, podendo ser facilmente hidrolisado (Kaminski & Peruzzo, 1997). Smyth & Sanchez (1982) verificaram que a relação molar CO₃/PO₄ no fosfato natural de Arad é de 0,26, enquanto no fosfato de Patos de Minas é de 0,02.

Os teores de P na solução dos solos demonstraram que, de modo geral, o superfosfato triplo foi mais solúvel que o Arad, e esse mais solúvel que o Patos, embora não tenham sido observadas diferenças estatísticas em todos os períodos de alagamento. Essa afirmativa é reforçada pelos resultados apresentados no quadro em que os teores de P disponíveis pela resina foram maiores com o superfosfato triplo, e os obtidos com o Arad foram maiores do que os observados no Patos, que não diferiram da testemunha sem adubação. Além das características intrínsecas a cada fonte de P, as condições químicas que ocorrem durante o alagamento dificultam a dissolução dos fosfatos naturais, pois, segundo Novais & Smyth (1999), esses necessitam de pH baixo e de teores de P e Ca também baixos na solução do solo.

As baixas concentrações de P na solução do Cambissolo favorecem a dissolução dos fosfatos naturais. No entanto, essas baixas concentrações também evidenciam a alta capacidade de adsorção de P desse solo, o que pode dificultar a absorção de P pelas plantas. Tomando como referência os valores de Cmin (concentração mínima de um íon na solução que permite absorção líquida) e Km (concentração do nutriente na solução que proporciona metade da velocidade máxima de absorção desse nutriente) médios para arroz (1,2 e 5,0 µm L^-1, respectivamente), determinados por Anghinoni et al., (1989), verifica-se que os teores de P na solução do Cambissolo estiveram abaixo do Km em praticamente todo o período de alagamento, em todos os tratamentos, e abaixo do Cmin no testemunha e no fosfato de Patos (Quadro 6). No Planossolo, embora a capacidade de adsorção de P seja menor que no Cambissolo, os teores de P foram abaixo do Km nos tratamentos testemunha e fosfato de Patos. Logo, os fosfatos naturais mantêm concentrações de P na solução, que podem ser insuficientes para garantir uma taxa de absorção adequada para as plantas.

Em solos com alta capacidade de adsorção de P e alta CTC, dreno-P e dreno-Ca favorecem a dissolução dos fosfatos naturais, mas a forte adsorção do P nesses solos pode limitar a absorção pelas plantas (Novais & Smyth, 1999). Assim, é provável que a recomendação da adubação fosfatada para o arroz não seja a mesma para solos com diferentes capacidades de adsorção de P, mesmo que os teores de P extraídos com Mehlich-1 sejam semelhantes, como ocorreu com o Planossolo e o Cambissolo, que apresentaram 5,8 e 6,6 mg kg^-1 de P (Quadro 1). Uma maneira de avançar os estudos nesta linha seria a realização de novos experimentos com plantas de arroz crescendo em solos com diferentes capacidades de adsorção de P.

CONCLUSÕES

1. Os valores de pH e os teores de Fe²⁺ e Mn²⁺ na solução do Planossolo e do Cambissolo com alagamento não foram alterados pela aplicação de superfosfato triplo e dos fosfatos naturais de Arad e de Patos de Minas.

2. O alagamento promoveu aumento nas concentrações de P na solução do Planossolo, proporcional à solubilidade das fontes de P aplicadas.

3. As concentrações de P na solução do Cambissolo que recebem superfosfato triplo e fosfatos naturais de Patos de Minas e de Arad diminuíram com o alagamento

4. O superfosfato triplo apresentou maior solubilização do que os fosfatos naturais de Arad e de Patos durante o alagamento do Planossolo e do Cambissolo.

5. O fosfato natural de Arad apresentou maior solubilização que o fosfato natural de Patos de Minas durante o alagamento do Planossolo.

LITERATURA CITADA

Recebido em janeiro de 2007 e aprovado em julho de 2008.

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1

Parte da Dissertação de Mestrado do primeiro autor apresentada à Universidade Federal de Pelotas - UFPel.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  13 Jan 2009
• Data do Fascículo
  Out 2008

Histórico

• Recebido
  Jan 2007
• Aceito
  Jul 2008