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Formas de manganês e ferro em solos de referência de Pernambuco

Manganese and iron fractions in benchmark soils of Pernambuco State, Brazil

Resumos

Solos de Referência compõem um conjunto de classes de solos representativo de determinada região. O conhecimento de características desses solos pode ser utilizado na solução de problemas de manejo em solos similares. O objetivo deste trabalho foi quantificar os teores disponíveis por diferentes extratores e as frações de Mn e Fe nos Solos de Referência de Pernambuco, visando avaliar a capacidade destes solos em suprir esses elementos para as plantas, bem como a relação entre diversos extratores do "disponível" e as formas dos micronutrientes nos solos. Os teores dos micronutrientes foram determinados com os extratores Mehlich-1, Mehlich-3, DTPA e EDTA nas amostras dos dois primeiros horizontes dos solos. As amostras foram também extraídas, seqüencialmente, para separar os elementos nas frações: trocável, matéria orgânica, óxido de ferro amorfo e óxido de ferro cristalino. De acordo com os resultados, a fração trocável e a matéria orgânica foram as principais responsáveis pela retenção e disponibilidade de Mn nos solos estudados. Quanto ao Fe, a fração matéria orgânica foi responsável pelos teores disponíveis, considerando os teores muito baixos na forma trocável. Os teores disponíveis de Mn e Fe na maioria dos Solos de Referência de Pernambuco foram considerados de médio a alto, com pouco potencial para deficiências a curto e médio prazo. Os extratores Mehlich-1 e DTPA apresentaram as melhores correlações com as formas mais biodisponíveis de Mn e Fe e foram considerados adequados para avaliação da disponibilidade desses elementos nos solos do Estado.

micronutrientes; fracionamento; solos tropicais


Benchmark soils are a collection of soil orders that represents a particular geographical region. Knowledge on their properties and behavior may be applied to solve management problems of other soils with similar properties. The present study was carried out to determine the Mn and Fe available concentration by different extractants and their distribution among soil fractions in benchmark soils of Pernambuco State, Brazil. It was also aimed at studying the relationship between routine extractants and micronutrient forms in the soils. Manganese and iron concentrations were determined in the first two soil horizons by Mehlich-1, Mehlich-3, DTPA, and EDTA extractants. In addition, the soil samples were sequentially extracted to determine the elements conten in exchangeable, organic matter and amorphous and crystalline iron oxides fractions. The results showed that the exchangeable and organic matter fractions were were mostly responsible for the retention and availability of Mn in the soils, while the organic matter fraction was mainly related to Fe available contents due to its low concentration in the exchangeable fraction. In general, available concentration of Mn and Fe in most benchmark soils of Pernambuco are medium to high, and deficiencies are not expected in short and medium terms. Mehlich-1 and DTPA presented the best correlations with most bioavailable forms of Mn and Fe and, as a result, they may be properly used for an assessment of the availability of such elements in soils of Pernambuco.

micronutrients; fractionation; tropical soils


SEÇÃO IV - FERTILIDADE DO SOLO E NUTRIÇÃO DE PLANTA

Formas de manganês e ferro em solos de referência de Pernambuco1 1 Parte da Tese de Mestrado do primeiro autor, apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo da Universidade Federal Rural de Pernambuco – UFRPE. Recebido para publicação em agosto de 2004 e aprovado em dezembro de 2005.

Manganese and iron fractions in benchmark soils of Pernambuco State, Brazil

Abel Batista de OliveiraI; Clístenes Williams Araújo do NascimentoII

IMestrando do Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo da Universidade Federal Rural de Pernambuco – UFRPE. Rua Dom Manuel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, CEP 52171-900 Recife (PE). E-mail: abelbt@bol.com.br

IIProfessor do Departamento de Agronomia, UFRPE. Pesquisador do CNPq. E-mail: cwanascimento@yahoo.com

RESUMO

Solos de Referência compõem um conjunto de classes de solos representativo de determinada região. O conhecimento de características desses solos pode ser utilizado na solução de problemas de manejo em solos similares. O objetivo deste trabalho foi quantificar os teores disponíveis por diferentes extratores e as frações de Mn e Fe nos Solos de Referência de Pernambuco, visando avaliar a capacidade destes solos em suprir esses elementos para as plantas, bem como a relação entre diversos extratores do "disponível" e as formas dos micronutrientes nos solos. Os teores dos micronutrientes foram determinados com os extratores Mehlich-1, Mehlich-3, DTPA e EDTA nas amostras dos dois primeiros horizontes dos solos. As amostras foram também extraídas, seqüencialmente, para separar os elementos nas frações: trocável, matéria orgânica, óxido de ferro amorfo e óxido de ferro cristalino. De acordo com os resultados, a fração trocável e a matéria orgânica foram as principais responsáveis pela retenção e disponibilidade de Mn nos solos estudados. Quanto ao Fe, a fração matéria orgânica foi responsável pelos teores disponíveis, considerando os teores muito baixos na forma trocável. Os teores disponíveis de Mn e Fe na maioria dos Solos de Referência de Pernambuco foram considerados de médio a alto, com pouco potencial para deficiências a curto e médio prazo. Os extratores Mehlich-1 e DTPA apresentaram as melhores correlações com as formas mais biodisponíveis de Mn e Fe e foram considerados adequados para avaliação da disponibilidade desses elementos nos solos do Estado.

Termos de indexação: micronutrientes, fracionamento, solos tropicais.

SUMMARY

Benchmark soils are a collection of soil orders that represents a particular geographical region. Knowledge on their properties and behavior may be applied to solve management problems of other soils with similar properties. The present study was carried out to determine the Mn and Fe available concentration by different extractants and their distribution among soil fractions in benchmark soils of Pernambuco State, Brazil. It was also aimed at studying the relationship between routine extractants and micronutrient forms in the soils. Manganese and iron concentrations were determined in the first two soil horizons by Mehlich-1, Mehlich-3, DTPA, and EDTA extractants. In addition, the soil samples were sequentially extracted to determine the elements conten in exchangeable, organic matter and amorphous and crystalline iron oxides fractions. The results showed that the exchangeable and organic matter fractions were were mostly responsible for the retention and availability of Mn in the soils, while the organic matter fraction was mainly related to Fe available contents due to its low concentration in the exchangeable fraction. In general, available concentration of Mn and Fe in most benchmark soils of Pernambuco are medium to high, and deficiencies are not expected in short and medium terms. Mehlich-1 and DTPA presented the best correlations with most bioavailable forms of Mn and Fe and, as a result, they may be properly used for an assessment of the availability of such elements in soils of Pernambuco.

Index terms: micronutrients, fractionation, tropical soils.

INTRODUÇÃO

Solos de Referência compõem um conjunto de classes de solos representativo de determinada região e, por esta razão, constituem valioso material de pesquisa em decorrência das informações que podem ser inseridas, possibilitando a montagem de um banco de dados a ser utilizado na solução de problemas de manejo de solos semelhantes. Comparativamente ao referencial, esses dados podem também ser usados para estudos dos efeitos do uso do solo sobre suas características químicas e físicas. No Brasil, Pernambuco foi o Estado pioneiro na catalogação de Solos de Referência (Ribeiro et al., 1999), os quais foram coletados em todo território estadual, constituindo hoje importante material de pesquisa sobre os solos do Estado.

A utilização de micronutrientes na agricultura em Pernambuco tem sido historicamente posta em segundo plano. No entanto, como destacado por Fontes et al. (1997), o grande desenvolvimento técnico que a agricultura vem alcançando, a maior pureza dos fertilizantes, o desenvolvimento de variedades de culturas com alta produtividade que cada vez mais aumentam a exportação de micronutrientes dos solos, além da considerável expansão das áreas agrícolas, podem acarretar deficiências de micronutrientes. Portanto, a manutenção de teores disponíveis adequados desses micronutrientes no solo é fundamental para garantia de altas produtividades.

Diversos métodos de extração são empregados na quantificação dos teores disponíveis de micronutrientes no solo, porém, muitas vezes, os valores encontrados variam amplamente entre os extratores. A variação da quantidade extraída deve-se às diferentes maneiras de atuação dos diferentes extratores e às características do solo que afetam a disponibilidade dos micronutrientes (Pickering, 1981; Nascimento et al., 2002). Para o Estado de Pernambuco, não existe ainda um método considerado padrão para avaliar a disponibilidade de micronutrientes. No entanto, o Mehlich-1, mais por conveniência que por embasamento em resultados de pesquisa, tem sido tradicionalmente utilizado nos laboratórios de rotina.

Selecionar uma solução química que possa remover teores imediata e potencialmente disponíveis de um nutriente requer entendimento das várias formas do elemento nos solos (Sims & Johnson, 1991). Estas diferentes formas podem ser separadas utilizando técnicas de fracionamento que permitem inferir sobre a concentração do elemento em diferentes frações do solo e suas relações com os resultados obtidos por métodos de extração rotineiros.

A determinação dos micronutrientes Mn e Fe nas diversas frações dos Solos de Referência de Pernambuco é muito importante para não só avaliar a capacidade destes solos em suprir esses elementos para as plantas a curto e longo prazo, mas também a fertilidade e potencialidade desses solos em responder à adição destes elementos via adubação ou, ainda, prever deficiências e, ou, toxidez e efeito de manejo sobre os teores de micronutrientes. Estudo semelhante para os outros micronutrientes catiônicos (Cu e Zn) foi realizado (Nascimento et al., 2006).

O objetivo deste trabalho foi quantificar os teores disponíveis por diferentes extratores e as frações de Mn e Fe nos Solos de Referência de Pernambuco, visando avaliar a capacidade destes solos em suprir esses elementos para as plantas, bem como a relação entre diversos extratores do "disponível" e as formas dos micronutrientes nos solos.

MATERIAL E MÉTODOS

Os Solos de Referência de Pernambuco foram selecionados com base no levantamento pedológico realizado no Estado (Jacomine et al., 1973), considerando a expressão geográfica e a potencialidade para o uso agrícola, e estão distribuídos nas três regiões fisiográficas do Estado: Zona da Mata, Agreste e Sertão. Esta coleção de solos engloba 13 das 14 classes de solos existentes no atual Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (Quadro 1).


Amostras dos dois primeiros horizontes dos 35 perfis pertencentes à coleção dos solos de Referência do Estado de Pernambuco foram analisadas, química e fisicamente (Ribeiro et al., 1999), apresentando grande amplitude de variação em relação à acidez, teor de CO e textura (Quadros 2 e 3).



Nas amostras dos dois primeiros horizontes dos solos, secas e passadas em peneira de 2 mm, procedeu-se à extração da fração "disponível", em triplicata, para cada uma das amostras, utilizando-se os extratores Mehlich-1 (DeFelipo & Ribeiro, 1997), Mehlich-3 (Mehlich, 1984), DTPA (Lindsay & Norvell, 1978) e EDTA (Lantmann & Meurer, 1982). Foi utilizada uma concentração menor de EDTA (0,04 mol L-1) de modo a prevenir excessiva dissolução de óxidos de ferro (Borggaard, 1979; Nascimento et al., 2002).

A extração seqüencial nas amostras de solo foi baseada no método de Shuman (1985), para as frações: trocável, matéria orgânica e óxido de ferro cristalino, e no procedimento descrito por Chao & Zhou (1983), para a fração óxido de ferro amorfo. Essas frações foram escolhidas graças à sua potencialidade em suprir micronutrientes para as plantas a curto e longo prazo. Detalhes desse fracionamento são descritos abaixo.

Fração Trocável (Tr) – Cinco gramas de TFSA e 20,00 mL de Mg(NO3)2 1 mol L-1 foram agitados por duas horas em um tubo de centrífuga com capacidade para 50 mL. Em seguida, a amostra foi centrifugada, o sobrenadante filtrado e 20 mL de água destilada adicionados ao tubo. A amostra sofreu outra agitação por 3 min, foi centrifugada e filtrada. Os dois sobrenadantes foram combinados para análise.

Fração Matéria orgânica (MO) – Dez mililitros de NaClO 5–6 dag L-1, pH 8,5 (ajustado imediatamente antes do uso em virtude de sua alta instabilidade em relação ao pH), foram adicionados ao tubo de centrífuga, tendo sido a amostra aquecida em banho-maria a 100 °C durante 30 min e ocasionalmente agitada. Em seguida, a amostra foi centrifugada e o sobrenadante filtrado. Esse procedimento foi repetido duas vezes e os três filtrados combinados. Após adição de 10 mL de água destilada, a amostra no tubo de centrífuga foi agitada por 3 min, centrifugada, filtrada e o filtrado adicionado ao extrato de NaOCl das extrações anteriores.

Fração Óxido de ferro amorfo (OxFeA) – Trinta mililitros de NH2OH.HCl 0,25 mol L-1 + HCl 0,25 mol L-1, pH 3,0 foram adicionados à amostra no tubo de centrífuga, seguindo-se agitação por 30 min. As amostras foram centrifugadas, filtradas e lavadas como na extração anterior.

Fração Óxido de ferro cristalino (OxFeC) – Trinta mililitros de (NH4)2C2O4 (oxalato de amônio) 0,2 mol L-1 + H2C2O4 (ácido oxálico) 0,2 mol L-1 + ácido ascórbico 0,01 mol L-1, pH 3,0, foram colocados em contato com a amostra de solo no tubo de centrífuga e aquecidos por 30 min a 100 °C, em banho-maria, e ocasionalmente agitados. Em seguida, as amostras foram submetidas à centrifugação e à filtragem.

Coeficientes de correlação foram determinados entre atributos dos solos e as frações dos micronutrientes, entre estas e os teores obtidos pelos extratores do disponível, bem como entre os extratores Mehlich-1, Mehlich-3, DTPA e EDTA entre si; estes coeficientes foram testados a 5 e 1 %. As análises estatísticas foram efetuadas, utilizando-se o programa SAEG (UFV).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Foram encontrados altos teores de Mn para a soma das frações mais biodisponíveis, trocável e matéria orgânica, relativamente aos teores do elemento retido por óxidos de ferro no horizonte superficial (Quadro 4), resultado semelhante ao observado por Nascimento et al. (2002) em solos de Minas Gerais.


A fração trocável foi a mais uniformemente distribuída entre as três diferentes regiões do Estado (Quadro 4), com médias de 37,8, 26,5 e 36,6 mg kg-1, para as amostras dos horizontes superficiais, e de 19,2, 14,5 e 24,6 mg kg-1 para o horizonte subsuperficial, nos solos da Zona da Mata, Agreste e Sertão, respectivamente. Os solos da Zona da Mata apresentaram os maiores teores de Mn ligado à matéria orgânica, com médias de 120,2 mg kg-1, para o horizonte superficial, e de 35,7 mg kg-1, para o horizonte subsuperficial, em decorrência do maior acúmulo de CO nos solos dessa região (Quadros 2 e 3).

De acordo com Sims (1986), a disponibilidade de Mn é diretamente dependente dos teores de Mn trocável, enquanto Shuman (1985) destaca que, além da fração trocável, o Mn ligado à matéria orgânica também é responsável pelo fornecimento do micronutriente às plantas. Segundo McBride (1994), os complexos orgânicos formados com o Mn são de pouca estabilidade, porque o complexo formado com o ácido húmico tem caráter inteiramente eletrostático e os ácidos fúlvicos apresentam limitado número de sítios de complexação específicos para o elemento. Esses fatos, aliados à baixa afinidade do Mn para formação de ligações covalentes (Harter, 1991), evidenciam a pronta disponibilidade do elemento para a maioria dos solos analisados, indicando baixa probabilidade de problemas de deficiência e pouca dependência da disponibilidade, a curto e médio prazo, das contribuições de minerais primários via intemperismo.

O Mn extraído das frações: óxido de ferro amorfo e óxido de ferro cristalino foi maior nos solos do Sertão (Quadro 4), em média, tanto para o horizonte superficial (194,2 e 64,6 mg kg-1) quanto para o subsuperficial (83,4 e 44,4 mg kg-1). Os maiores teores obtidos para a fração óxido de ferro amorfo indicam o menor grau de intemperismo e a conseqüente menor cristalização dos óxidos nos solos dessa região em relação à Zona da Mata e Agreste. Esses dados mostram, ainda, a maior possibilidade de redistribuição de Mn entre frações do solo, com prováveis efeitos nos teores disponíveis, nos solos do Sertão, graças à maior disponibilidade do Mn ligado à fração óxido de ferro amorfo relativamente aos óxidos cristalinos (Shuman, 1991; Nascimento et al., 2002).

O Fe apresentou concentrações mais altas na soma das frações em comparação ao Mn, em razão dos altos teores de óxidos de ferro presentes nos solos (Quadro 5). No entanto, os baixos teores na fração trocável e a predominância do elemento ligado a óxidos cristalinos demonstram a menor disponibilidade imediata para as plantas relativamente à esperada para o Mn.


Os maiores teores de Fe potencialmente disponível estão ligados à matéria orgânica (Quadro 5), de acordo com as altas correlações entre esta fração e os teores de CO dos solos nos horizontes: superficial (0,64**) e subsuperficial (0,99**). Sharma et al. (2000) e Soumaré et al. (2003) também encontraram resultados que indicam que os teores disponíveis de Fe dependem largamente do teor de carbono dos solos. Como comentado anteriormente, baixíssimos teores de Fe foram detectados na fração trocável, com exceção das amostras 1, 2, 4, 6 e 22, para o horizonte superficial, e 4, 6, 11 e 22, para o horizonte subsuperficial (Quadro 5). Desse modo, na fração matéria orgânica, independentemente da região fisiográfica do Estado, encontra-se a reserva imediata para suprimento do elemento para a solução do solo.

Não foi observada grande diferença entre as regiões em relação ao Fe ligado a óxidos cristalinos. Os solos do Sertão apresentaram as maiores concentraçãoes para o horizonte superficial, com média de 2.907 mg kg-1, enquanto, para o horizonte subsuperficial, os teores nos solos da Zona da Mata foram superiores aos das demais regiões, com média 2.258 mg kg-1 (Quadro 5). Os solos desta região também apresentaram os maiores teores para a fração óxido de ferro amorfo, com médias de 89 mg kg-1, para o horizonte superficial, e de 69 mg kg-1, para o horizonte subsuperficial, em concordância com o maior grau de intemperismo e conseqüente maior acúmulo de óxidos nestes solos.

Os maiores teores "disponíveis" de Mn e de Fe foram extraídos pelas soluções EDTA e Mehlich-3 (Quadros 6 e 7). Esta maior recuperação para esses micronutrientes pode estar relacionada com a presença de EDTA em ambos os extratores e a sua capacidade de dissolução de óxidos de ferro (Borggaard, 1979), fração responsável por grande parte da quantidade retida de ambos os elementos (Quadros 4 e 5). Deve-se ressaltar que a concentração do extrator EDTA utilizada neste trabalho foi diminuída em relação à recomendada por Lantmann & Meurer (1982), mas, mesmo assim, não está descartada a possibilidade de extração de formas não-disponíveis de micronutrientes, especialmente de Fe, o que pode ser uma limitação para utilização deste extrator na avaliação da disponibilidade desse nutriente.



Em termos gerais, as menores correlações para os quatro extratores foram obtidas para a fração considerada mais estável (óxidos de ferro cristalino). Isso demonstra a adequada capacidade dos extratores na extração de formas mais disponíveis, visto que, como citado por Shuman (1988), micronutrientes ligados a óxidos de ferro cristalinos encontram-se, em grande parte, oclusos, não-acessíveis às plantas. Entretanto, os teores de Mn e Fe acessados pelos extratores Mehlich-1 e DTPA, em geral, apresentaram as melhores correlações com a fração trocável e a fração matéria orgânica nos horizontes superficiais (Quadro 8), potenciais reservatórios para disponibilização desses elementos para as plantas. Para os solos em estudo, estes extratores recuperaram, em média, quantidades semelhantes de Mn e Fe dos solos e apresentaram boa correlação entre si (0,70**). Estes resultados indicam que esses extratores, tradicionalmente os mais usados na avaliação da disponibilidade de Mn e Fe nos laboratórios do Brasil, foram os mais eficientes na seletividade de formas desses elementos potencialmente biodisponíveis nos solos estudados.


CONCLUSÕES

1. As frações: trocável e matéria orgânica foram as principais responsáveis pela retenção e disponibilidade de Mn nos solos estudados. Quanto ao Fe, a fração matéria orgânica foi responsável pelos teores disponíveis, em razão dos teores muito baixos na forma trocável.

2. Os teores disponíveis de Mn e Fe, na maioria dos Solos de Referência de Pernambuco, foram considerados de médio a alto, com pouco potencial para deficiências a curto e médio prazo.

3. Os extratores Mehlich-1 e DTPA apresentaram as melhores correlações com as formas biodisponíveis de Mn e Fe e foram considerados adequados para avaliação da disponibilidade desses elementos nos solos do Estado.

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  • 1
    Parte da Tese de Mestrado do primeiro autor, apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo da Universidade Federal Rural de Pernambuco – UFRPE. Recebido para publicação em agosto de 2004 e aprovado em dezembro de 2005.
  • Datas de Publicação

    • Publicação nesta coleção
      10 Abr 2006
    • Data do Fascículo
      Fev 2006

    Histórico

    • Aceito
      Dez 2005
    • Recebido
      Ago 2004
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