Eletroquímica de solos modais e de sua matéria orgânica em ambientes tropicais

A química do solo vem estudando o comportamento da fração mineral dos solos tropicais intemperizados, incluindo a eletroquímica, o desenvolvimento de cargas e o fenômeno de adsorção. Por causa do amplo espectro a ser coberto no entendimento do comportamento da fração mineral, somado às dificuldades metodológicas, o estudo da complexa fração orgânica dos solos foi relativamente menos desenvolvido. A atual proposta revisita os primeiros trabalhos referentes à química de solos tropicais, buscando relacioná-los com dados de eletroquímica dos estoques de carbono do solo. O objetivo deste trabalho foi revisar aspectos de eletroquímica de solos, determinar e relacionar os pontos de carga zero, por diferentes métodos, os potenciais da dupla camada elétricae a eletroquímica do húmus de solos modais brasileiros, em uma sequência típica de intemperismo, visando a gerar informações para o seu manejo e conservação. Os métodos de estimativa dos ponto de carga zero dos solos apresentam resultados variados, mas com a mesma tendência entre os solos. Há predomínio de cargas negativas em ambas as camadas dos solos estudados. As cargas negativas dos coloides estão diretamente associadas à disponibilidade de elétrons do húmus e ambas diminuem com o estádio de intemperismo do solo.

Química de elementos-traço nos sedimentos do Lago do Parú (Manacapuru - Amazonas), sob influência do pulso de inundação do baixo Rio Solimões

O objetivo deste estudo foi determinar as concentrações totais e em frações geoquímicas de Fe, Mn, Co, Cu e Zn em sedimentos, coletados nos períodos de seca (2005) e cheia (2006) do Lago do Parú. Nas partículas de sedimento seco ao ar (SSA) < 45 µm foi feita uma extração seqüencial pelo método de Tessier et al. (1979) que separa os elementos nas frações geoquímicas trocável, carbonácea, oxídica, orgânica e residual. As amostras de extrato diluídas foram lidas em cada fração, por espectrometria de absorção atômica de chama, sendo que o Fe apresentou a maior concentração total e uma forte associação com óxidos. O Mn alcançou a maior fração trocável dentre os elementos, em ambas as estações analisadas. O Zn obteve uma fração trocável constante entre os dois períodos analisados. O Cu se caracterizou por apresentar forte ligação pela fração orgânica, não variando de uma estação para outra nesta fração. O Co apresentou comportamento similar ao do Cu, exceto pela fração orgânica que apresentou diferença de concentração entre os períodos, sendo maior na cheia. As análises multivariadas confirmaram que os metais foram movimentados entre as frações geoquímicas do período seco para o de cheia.

Matéria orgânica em solos desenvolvidos de rochas máficas no nordeste de Roraima

Solos desenvolvidos de rochas máficas no nordeste de Roraima são cultivados continuamente por populações indígenas em função da boa fertilidade natural. Este trabalho objetivou avaliar as alterações na matéria orgânica do solo por meio do fracionamento das substâncias húmicas, aplicação de análises de CHNS, estudos termogravimétricos e de Ressonância Paramagnética de Elétrons (EPR). Os maiores teores de C foram observados no Chernossolo sob cultivo contínuo. A fração humina foi predominante em todos os solos, tendo seus teores reduzidos em profundidade. No Nitossolo, houve menor relação ácido húmico/fúlvico. No Chernossolo cultivado, a posição no relevo e a incorporação dos restos culturais parece ter contribuído para manter a estabilidade do solo. Nos demais Chernossolos, a natureza química contribuiu para a ciclagem mais eficiente da matéria orgânica. No Chernossolo e nos Cambissolos não cultivados, a matéria orgânica se apresentou menos estável. No Chernossolo sob cultivo, houve aumento da polimerização do ácido húmico. Os solos com horizonte A chernozêmico, não cultivados, comportaram-se mais uniformes quanto à qualidade dos ácidos húmicos.

Complexação de íons de metais por matéria orgânica dissolvida: modelagem e aplicação em sistemas reais

Os íons de metais pesados são conhecidos tanto pela sua importância fisiológica e industrial, bem como pelo risco ambiental e à saúde humana. Para elucidar o comportamento dessas espécies nos corpos hídricos, os quais recebem grande parte da descarga de metais, seja de origem antrópica ou por fontes naturais, é necessário entender as interações que elas apresentam com o meio, principalmente a especiação química. Um dos mais importantes processos pelos quais passam as espécies metálicas em corpos aquáticos naturais é a interação com a matéria orgânica dissolvida (MOD), que pode ser por adsorção, reações de troca iônica ou por complexação. Neste trabalho foram realizados vários experimentos com o objetivo de descrever o comportamento da complexação de três importantes cátions Cu(II), Cd(II) e Pb(II) com a matéria orgânica (ácido húmico comercial), sob condições diversas de força iônica em meio tamponado. Os resultados foram avaliados de acordo com o modelo de van den Berg e Kramer para a complexação de metais. O modelo foi aplicado na determinação da capacidade de complexação dos íons em amostras reais, oriundas de três rios maranhenses que integram a Amazônia legal: Itapecuru, Bacanga e Pericumã. Nas águas dos rios utilizou-se o parâmetro carbono orgânico dissolvido (COD) para expressar a MOD. Os resultados confirmaram forte interação entre a MOD e íons de metais pesados e que o modelo de van den Berg e Kramer é satisfatório para se estimar a constante de complexação (K) e a concentração de sítios de complexação (Lt). Nas amostras simuladas em laboratório a ordem de complexação dos metais foi Cu(II) > Cd(II) > Pb(II) e a capacidade de complexação mostrou ser linear em função da concentração de ácido húmico comercial. Acredita-se que por ter menor raio iônico, o íon Cu(II) possui maior afinidade com os sítios de complexação. Nas amostras retiradas dos corpos aquáticos, observou-se que o rio com maior concentração de COD (rio Bacanga) apresentou maior capacidade de complexação; entretanto, a ordem foi Pb(II) > Cu(II) > Cd(II) provavelmente devido à presença de íons Cu(II) em maior quantidade nas águas dos rios.

Correlações entre as concentrações de nutrientes, alumínio e sódio nas folhas de "Coast Cross nº 1" e a análise física e química de um Latossolo vermelho amarelo II: Concentração de nitrogênio e fósforo

Foi realizado um levantamento em 41 pontos de um Latossolo Vermelho Amarelo, com amostragem de solo e folhas da forrageira "Coast Cross Nº 1", objetivando o estudo de correlações entre as concentrações de nutrientes, alumínio e sódio nas folhas e as análises químicas do solo. As folhas foram secas e analisadas para N, P. As amostras de solo foram secas e analisadas pelos seguintes métodos: índices pH (água e CaCl2 0,01 M), matéria orgânica (digestão úmida) , P, K, B, Cu, Fe, Mn, Zn e Na pelo extrator de Mehlich. P através de resina iônica. Ca, Mg e Al pelo KC1 1 N. As frações granulométricas foram dispersas por NaOH 0,1 Ne separadas pelo método da pipeta. Foram observadas correlações entre as concentrações de elementos nas folhas e as determinações no solo. Nitrogênio nas folhas correlacionou-se negativamente com fósforo do solo e positivamente com manganês e enxofre. Fósforo nas folhas correlacionou-se negativamente com cálcio do solo.

Características químicas de um cambissolo húmico afetadas por sistemas de preparo, com ênfase à matéria orgânica

A matéria orgânica é um dos atributos de solo mais sensível às transformações desencadeadas pelos sistemas de manejo. Neste estudo, foram avaliados os conteúdos de C e N na matéria orgânica total e na sua fração grosseira, bem como as características químicas de um Cambissolo Húmico submetido ao preparo convencional, preparo reduzido e plantio direto, durante nove anos, no município de Lages, SC. O plantio direto e o preparo reduzido promoveram incrementos de 8,5 e 6,3 t ha-1 de C e 808 e 593 kg ha-1 de N na camada de 0-20 cm do solo, respectivamente, em relação ao preparo convencional. Os incrementos relativos do conteúdo de C e N na matéria orgânica total foram de 12 e 17%, respectivamente, no preparo reduzido, e de 17 e 24%, respectivamente, no plantio direto. A fração grosseira da matéria orgânica (> 53 ∝m) foi mais sensível ao sistema de preparo de solo do que a matéria orgânica total. Na fração grosseira, os incrementos de C e N foram de 85 e 45%, respectivamente, no preparo reduzido, e de 275 e 230%, respectivamente, no plantio direto, demonstrando ser um atributo adequado para avaliar o efeito de sistemas de manejo a curto prazo. A CTC efetiva do solo foi relacionada com o pH e com os teores de carbono (CTC efetiva = -13,53 + 3,58 pH + 3,51% C, R² = 0,76), demonstrando ser a matéria orgânica um contribuinte importante para a CTC desse solo. No plantio direto, ocorreu pequena estratificação de Ca e grande estratificação de P e K em profundidade, em comparação ao preparo reduzido e convencional. O pH e o Al não foram afetados pelos sistemas de preparo de solo. Não foi observada limitação química ao desenvolvimento vegetal e à produção das culturas nos três preparos de solo.

Propriedades espectrais da matéria orgânica leve-livre e leve intra-agregado de dois latossolos sob plantio direto e preparo convencional

Este trabalho teve como objetivo estudar a natureza química das frações leves-livres (FLL) e leves intra-agregado (FLI) da matéria orgânica do solo, obtidas pelo fracionamento físico do solo por densidade, por meio da espectroscopia na região do infravermelho, para verificar se tais frações constituem compartimentos distintos da matéria orgânica do solo. Foram analisadas amostras de Latossolos de dois estados do Brasil (RS e GO), submetidos a plantio direto e preparo convencional, em distintos sistemas de rotação de culturas. A análise por infravermelho revelou diferenças contrastantes entre os compartimentos orgânicos estudados. Os espectros de IV da fração leve-livre apresentaram configuração semelhante aos dos resíduos vegetais, indicando que ela se encontra em estádios iniciais de transformação. Não foram observadas diferenças estruturais na FLL entre os distintos sistemas de preparo e rotação de culturas. Os espectros de IV da FLI apresentaram bandas de absorção N-H e C-O de polissacarídeos menos intensas e em maior conjugação, em relação aos espectros da FLL, características de material mais humificado. Foi observada ainda uma maior transformação estrutural da fração leve intra-agregado em solos sob preparo convencional, quando comparada à FLI de solo sob vegetação natural e plantio direto. Os índices de hidrofobicidade (IH) e de condensação (IC), determinados a partir de relações entre as bandas de absorção de grupamentos - CH3 alifáticos, C-O de polissacarídeos e C=O conjugados, permitiram identificar as diferenças na recalcitrância e condensação das frações leves. Constatou-se que ambos os índices foram significativamente maiores para a matéria orgânica intra-agregado, por conseqüência de seu maior grau de humificação.

Fracionamento, dessorção e extração química de zinco em latossolos

O conhecimento das formas químicas do Zn no solo, bem como de suas relações com os teores disponíveis para as plantas, é importante para a previsão do comportamento desse micronutriente. Este trabalho teve como objetivo estudar a influência da calagem e de doses de Zn sobre a dessorção, extração e fracionamento desse elemento em amostras de seis Latossolos. As amostras, com e sem calagem, receberam 0, 20 e 40 mg dm-3 de Zn e foram incubadas por 30 dias. Após a incubação, foram determinados os teores de Zn pelos extratores Mehlich-1, Mehlich-3, DTPA e EDTA. Os teores de Zn foram determinados nas frações: trocável, matéria orgânica, óxido de manganês, óxido de ferro amorfo e óxido de ferro cristalino, residual, além dos teores totais. A dessorção foi avaliada mediante extrações sucessivas com resina de troca catiônica. Com a aplicação de Zn, esse elemento foi retido, principalmente, nas frações trocável e matéria orgânica. A calagem provocou drástica redução nos teores de Zn trocável e aumento nas frações: matéria orgânica, óxidos de ferro amorfo e cristalino e óxidos de manganês. Nos solos sem calagem, todos os extratores correlacionaram-se significativamente com a fração Zn trocável, enquanto, nos solos com calagem, essa correlação foi significativa com o Zn na fração orgânica. Nos solos sem calagem, o teor de Zn dessorvido das frações decresceu na seguinte ordem: trocável = matéria orgânica > óxido de manganês > óxido de ferro amorfo >> óxido de ferro cristalino, com os extratores EDTA, Mehlich-1 e Mehlich-3, apresentando as melhores correlações com o total dessorvido. A calagem provocou ausência de dessorção para o Zn

Perdas de solo e água e qualidade do escoamento superficial associadas à erosão entre sulcos em área cultivada sob semeadura direta e submetida às adubações mineral e orgânica

Dos métodos de preparo conservacionista do solo, o de semeadura direta é o mais eficaz na redução da perda de solo por erosão hídrica pluvial; entretanto, apresenta comportamento variável no que diz respeito à redução da perda de água. Considerando esses aspectos, realizou-se o presente trabalho com o objetivo de avaliar as perdas de solo e água, a demanda química de oxigênio, a condutividade elétrica e o pH da enxurrada, associados à erosão entre sulcos, sob chuva simulada, em área cultivada sob semeadura direta e submetida às adubações mineral e orgânica. O estudo foi desenvolvido em campo, em outubro de 2003, no município de Marechal Cândido Rondon, na região oeste do Estado do Paraná, sobre um Latossolo Vermelho eutroférrico de textura muito argilosa e declividade de 0,045 m m-1. Utilizando microparcelas (1,0 x 1,0 m) e simulador de chuva de braços rotativos e com o solo previamente umedecido, aplicaram-se as seguintes intensidades de chuva: 70,0, 60,0 e 120,0 mm h-1, cada uma delas com duração de 20 min e espaçadas uma da outra de 30 min. Os tratamentos estudados foram: (a) adubação mineral, constituída de NPK; (b) adubação orgânica, constituída de dejeto líquido de suíno _ DLS; e (c) sem adubação ou testemunha - T. As maiores perdas de solo e água no experimento foram observadas no tratamento DLS, independentemente das chuvas simuladas (exceto a perda de solo na última chuva, que foi a mais elevada), com os tratamentos NPK e T tendo apresentado resultados semelhantes. Os valores mais elevados de demanda química de oxigênio, condutividade elétrica e pH da enxurrada também foram observados no tratamento DLS, enquanto os mais baixos ocorreram no tratamento T (exceto a demanda química de oxigênio no tratamento NPK, que também foi baixa), independentemente das chuvas simuladas.

Caracterização da matéria orgânica do solo em fragmentos de mata atlântica e em plantios abandonados de eucalipto

A compreensão da dinâmica da matéria orgânica (MO) nos ecossistemas de Mata Atlântica é necessária para o manejo eficiente e conservação de vegetações nativas. A natureza química das substâncias húmicas (SHs) reflete os processos de gênese e uso do solo e pode ser usada como indicador da qualidade da MO. O objetivo deste estudo foi usar a qualidade da MO como sinalizador do ambiente edáfico em áreas de mata nativa, sobre Gleissolo Háplico Tb distrófico, argissólico e Cambissolo Háplico Tb distrófico, e em plantios abandonados de eucalipto de diferentes idades, sobre Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico latossólico, localizados na Reserva Biológica União, RJ. Para isso, foram avaliadas as distribuições da MO humificada e os ácidos húmicos do solo por meio de métodos químicos e espectroscópicos, em duas profundidades do solo (0-0,10 e 0,10-0,20 m). Os solos da Reserva Biológica apresentaram fertilidade natural muito baixa, condição esta limitante para o processo de humificação. As SHs representaram, portanto, menos de 50 % do carbono prontamente oxidável, indicando que as substâncias não-húmicas compõem a maior parte da MO; portanto, a serrapilheira tem o papel central na nutrição das plantas e microrganismos. A distribuição relativa das frações que compõem a MO humificada não foi alterada pela cobertura vegetal nem pela classe de solo. Os ácidos húmicos apresentaram natureza química semelhante à normalmente encontrada para os ácidos fúlvicos, e tais características foram expressas no baixo conteúdo de C e nos elevados valores das razões H/C e O/C e da acidez, o que levou à formação de material humificado pouco condensado.A espectroscopia de infravermelho indicou o efeito do tipo de solo e da cobertura vegetal sobre a qualidade química dos ácidos húmicos. O material humificado isolado da Mata Atlântica apresentou maior intensidade de fluorescência, sugerindo maior labilidade e capacidade de ceder elétrons para reações químicas do solo.

Relações entre matéria orgânica do solo e declividade de vertentes em toposseqüência de Latossolos do Sul de Minas Gerais

O acúmulo e a estabilidade da matéria orgânica do solo estão relacionados com a declividade de vertentes. Por essa razão, foram avaliadas quantitativamente relações entre a declividade e o grau de humificação de ácidos húmicos, o conteúdo de fragmentos de carvão e suas idades radiocarbônicas. Foram amostrados quatro Latossolos situados nas posições de topo, ombro, meia encosta e sopé de uma toposseqüência com pastagens, de uma área cratônica do Sul de Minas Gerais. Os Latossolos são originados de gnaisses do Complexo Cristalino, da Era Pré-Cambriana, e apresentam regime hídrico údico e regime térmico isotérmico. Foram coletadas amostras de horizontes e sub-horizontes dos quatro perfis, para caracterização química e física, extração de ácidos húmicos e determinação do conteúdo dos radicais livres do tipo semiquinona. Fragmentos de carvão foram coletados nesses mesmos sub-horizontes, para quantificação gravimétrica, avaliação dos teores de C e N e para datações radiocarbônicas. Os resultados deste estudo demonstram que, em toposseqüências de Latossolos do Sul de Minas Gerais, a acumulação e o grau de humificação da matéria orgânica do solo estão fortemente correlacionados com a declividade da vertente, enquanto a quantidade e a idade radiocarbônica de fragmentos de carvão estão relacionadas a processos de gênese dos solos e à posição na vertente.

Revegetação de cava de extração de argila com Acacia mangium: II - caracterização química da humina

Este trabalho foi realizado com o objetivo de caracterizar a natureza química dos compostos da humina extraída em solo de área degradada pela extração de argila, com vegetação espontânea de Brachiaria mutica (Forsk.) Stapf e revegetada com Acacia mangium Willd. Após extração e purificação, a humina foi submetida à transesterificação com metanol trifluorato de B (BF3-MeOH), obtendo-se as subfrações alifáticas e aromáticas. Essas subfrações foram submetidas à cromatografia gasosa (Shimadzu GC-17A) combinada com a espectrometria de massa (Shimadzu GC/MS-qp5050A). Na subfração alifática obtida da cobertura com A. mangium, os compostos identificados foram: hexadecanoato de metila, octadecanoato de metila, heptadecano e 2-hidroxidodecanoato de metila; já na área com B. mutica os compostos foram: 14-metilpentadecanoato de metila e nonadecanoato de metila. Na subfração aromática, os compostos identificados na cobertura com A. mangium foram os mesmos obtidos naquela com B. mutica, sendo eles: 14-metilpentadecanoato de metila, 1,2 benzenodioato de 2 etilexila e butila. A leguminosa arbórea A. mangium proporcionou mudanças na fração mais recalcitrante das substâncias húmicas (humina), extraída da cava de extração de argila, preservando maior diversidade de compostos alifáticos.

Caracterização da matriz orgânica de resíduos de origens diversificadas

Vários fatores controlam a velocidade de decomposição e a liberação de nutrientes por resíduos orgânicos. Dentre esses fatores, destacam-se o grau de humificação e a natureza química dos resíduos. Com este trabalho, objetivou-se caracterizar a matriz orgânica de amostras de lodo de esgoto, estercos de galinha, suíno, codorna e bovino, além de composto, substrato orgânico e material húmico comerciais. Analisaram-se o pH, condutividade elétrica (CE), capacidade de troca de cátions (CTC), capacidade de retenção de água (CRA), teores de N total e N-mineral, matéria orgânica, carbono orgânico total (COT) e as frações de COT: C-fração ácido húmico (C-FAH), C-fração ácido fúlvico (C-FAF), C solúvel em água (CSA), C lábil e teor e diversidade de ácidos orgânicos de baixa massa molar (AOBMM). Quanto maior o teor de C-fração ácido húmico, mais elevada é a capacidade de adsorver cátions dos resíduos orgânicos. Considerando-se o índice de humificação (IH), a razão de humificação (RH) e a CTC, e seus respectivos valores críticos (19 %, 28 % e 67 cmol c kg-1) para separar materiais decompostos daqueles suscetíveis à decomposição, os estercos de suíno, bovino, galinha e codorna, a amostra de composto e o lodo de esgoto 1 podem ser classificados como resíduos ainda não completamente humificados. O C lábil não foi adequado para predizer a biodisponibilidade dos resíduos avaliados. Os estercos de galinha e de codorna foram os materiais mais ricos em ácidos orgânicos de baixa massa molar.

Dispersão de amostras de latossolo vermelho eutroférrico influenciadas por pré-tratamento para oxidação da matéria orgânica e pelo tipo de agitação mecânica

A dispersão de amostras de Latossolos oxídicos pode ser mais difícil devido a microagregados de alta estabilidade, que nem sempre são totalmente desfeitos pela dispersão química e mecânica. A combinação de métodos químicos e mecânicos associados ao pré-tratamento da amostra é importante para se obter completa dispersão das partículas do solo e mantê-la estável durante toda a marcha analítica. Diante do exposto, objetivou-se avaliar a eficiência da dispersão mecânica (agitação lenta com agitador orbital de mesa - 30 rpm por 16 h, na presença de abrasivo, e agitação rápida com agitadores do tipo coqueteleira - 1.200 rpm por 20 min) e química com NaOH 1N, associada ao pré-tratamento para eliminação da matéria orgânica, independentemente de seu teor na amostra de solo na realização da análise granulométrica utilizada como método de rotina. Para as análises, foram coletadas com trado holandês, em uma área de Latossolo Vermelho eutroférrico, 50 amostras de forma inteiramente casualizada, nas profundidades de 0-0,20 e de 1,15-1,25 m; cada amostra representou uma repetição. Foi possível concluir que: sempre ocorreu maior dispersão das amostras analisadas quando se fez o pré-tratamento para oxidação da MO; o processo de agitação lenta, em relação ao de agitação rápida, é sempre mais eficiente na dispersão das amostras de solo; e o tratamento que utilizou pré-tratamento para eliminação da MO e dispersão mecânica com agitação lenta por 16 h e 30 g de areia grossa como abrasivo foi mais eficiente na dispersão das amostras estudadas, tanto para as amostras coletadas entre 0 e 0,20 m como para as coletadas na profundidade de 1,15-1,25 m.

Estudo comparativo da matéria orgânica de diferentes classes de solos de altitude do sul do Brasil por técnicas convencionais e espectroscópicas

A região dos Campos de Cima da Serra, RS, apresenta solos com elevados teores de matéria orgânica (MOS), sendo freqüente teores altos de Al trocável. A proposta deste trabalho foi investigar a qualidade da MOS de amostras de camadas superficiais (0 a 10 cm) de oito solos representativos da região (dois Neossolos, dois Gleissolos, três Cambissolos e um Latossolo) sob pastagem nativa, com os seguintes objetivos: avaliar seu comportamento diante da desmineralização da amostra com solução de HF; determinar a sua composição química; e investigar a influência do Al trocável e dos óxidos de Fe na qualidade da MOS. A matéria orgânica foi concentrada com solução de HF 10 cL L-1 e posteriormente avaliada por análise elementar e espectroscopias de FTIR e de RMN 13C CP/MAS. A fração da massa recuperada (5,8 a 10 %) após tratamento com HF correlacionou-se com teor de C original do solo, enquanto a proporção de C recuperado (47 a 86 %) correlacionouse inversamente com o teor de óxidos de Fe. Esse resultado indica que parte da MOS encontra-se associada a esses minerais nesses ambientes. Os teores de estruturas C O-alquil totais (52 a 59 %) foram elevados e os valores de índice I1630/I2920(FTIR) foram baixos, evidenciando baixo grau de decomposição e de humificação da MOS desses solos.