Resumo Executivo
– A acidificação do solo é um processo natural em ambientes de alta pluviosidade onde a lixiviação acidifica lentamente o solo ao longo do tempo.
– A agricultura intensiva pode acelerar a acidificação do solo através de muitos processos – aumento da lixiviação, adição de fertilizantes, remoção de produtos e acumulação de matéria orgânica do solo.
– De todos os principais nutrientes dos fertilizantes, o nitrogênio é o principal nutriente que afeta o pH do solo, e os solos podem tornar-se mais ácidos ou mais alcalinos, dependendo do tipo de fertilizante nitrogenado utilizado.
– Os produtos à base de nitrato são os menos acidificantes dos fertilizantes nitrogenados, enquanto os produtos à base de amônia têm o maior potencial para acidificar o solo.
– A acidificação do solo devido ao uso de fertilizantes à base de fósforo é pequena em comparação com a atribuída ao nitrogênio, devido às menores quantidades deste nutriente utilizadas e à menor acidificação por kg de fósforo. O ácido fosfórico é o fertilizante mais acidificante do fósforo.
– Os fertilizantes potássicos têm pouco ou nenhum efeito sobre o pH do solo.
– Fundo
– A acidificação do solo é um fenômeno natural difundido em regiões com média a alta pluviosidade, e os sistemas de produção agrícola podem acelerar os processos de acidificação do solo através da perturbação dos ciclos naturais de nitrogênio (N), fósforo (P) e enxofre (S) no solo, através da remoção de produtos agrícolas da terra, e através da adição de fertilizantes e alterações no solo que podem acidificar o solo ou torná-lo mais alcalino (Kennedy 1986). Alterações no pH do solo podem ser vantajosas ou prejudiciais dependendo do pH inicial do solo e da direção e velocidade da mudança do pH – por exemplo, diminuições no pH do solo em solos alcalinos podem ser vantajosas para a produção agrícola devido aos benefícios em termos de disponibilidade de P e micronutrientes, por exemplo, zinco (Zn) (Mitchell et al. 1952). Por outro lado, a diminuição do pH do solo para um solo altamente ácido pode ser prejudicial em termos de aumento da susceptibilidade da cultura à toxicidade induzida pelo aumento da solubilidade do alumínio (Al) ou manganês (Mn) à medida que o pH do solo cai (Wright 1989).
Processos-chave e razões para mudanças no pH do solo em sistemas agrícolas são descritos abaixo.
Uso de fertilizantes
O uso de fertilizantes minerais ou orgânicos na agricultura aumenta a entrada de nutrientes no solo, e a forma na qual os nutrientes são aplicados e seu destino no sistema solo-planta determina os efeitos globais no pH do solo. Macronutrientes (N, P, potássio (K), e S) têm os maiores efeitos no pH, pois são adicionados em quantidades muito maiores ao solo do que os micronutrientes.
Nitrogênio
A forma de N e o destino de N no sistema solo-planta é provavelmente o principal motor das mudanças no pH do solo nos sistemas agrícolas.
Nitrogênio pode ser adicionado aos solos em muitas formas, mas as formas predominantes de fertilizante N utilizadas são uréia (CO(NH₂)₂), fosfato monoamônico (NH₄H₂PO₄), fosfato diamônio ((NH₄)₂HPO₄), nitrato de amônio (NH₄NO₃), nitrato de amônio de cálcio (CaCO₃+NH₄(NO₃)) sulfato de amônio ((NH₄)₂SO₄), nitrato de uréia e nitrato de amônio (uma mistura de uréia e nitrato de amônio) e polifosfato de amônio (n).
As moléculas chave de N em termos de mudanças no pH do solo são a molécula de ureia não carregada (0), o catião amónio (NH₄+) e o nitrato de anião (NO₃-). A conversão de N de uma forma para a outra envolve a geração ou consumo de acidez, e a absorção de uréia, amônia ou nitrato pelas plantas também afetará a acidez do solo (Figura 1).
Figure 1. Acidez do solo e fertilizantes nitrogenados (modificado de (Davidson 1987)). MAP = fosfato monoamônico, DAP = fosfato diamônico, SoA = sulfato de amônia, CAN = nitrato de amônia cálcica, nitrato de sódio
Vê-se na Figura 1 que os fertilizantes à base de amônia acidificarão o solo, pois geram dois íons H⁺ para cada molécula de amônia nitrificada a nitrato. A extensão da acidificação depende se o nitrato produzido a partir da amônia é lixiviado ou se é absorvido pelas plantas. Se o nitrato é absorvido pelas plantas a acidificação líquida por molécula de amónio é reduzida para metade em comparação com o cenário em que o nitrato é lixiviado. Isto deve-se ao consumo de um ião H⁺ (ou excreção de OH-) para cada molécula de nitrato absorvida – isto é frequentemente observado à medida que o pH aumenta na rizosfera (Smiley e Cook 1973). O amoníaco anidro e a ureia têm um menor potencial de acidificação em comparação com os produtos à base de amónio, uma vez que um ião H⁺ é consumido na conversão para amónio. Os fertilizantes à base de nitrato não têm potencial de acidificação e na verdade podem aumentar o pH do solo já que um íon H⁺ é absorvido pela planta (ou OH- excretado) na absorção de nitrato.
Phosphorus
A forma de fertilizante P adicionado ao solo pode afectar a acidez do solo, principalmente através da libertação ou ganho de íons H⁺ pela molécula de fosfato dependendo do pH do solo (Figura 2). Se ácido fosfórico (PA) for adicionado ao solo, a molécula sempre acidificará o solo como iões H⁺ serão libertados – um ião H⁺ se o pH do solo for inferior a ~6,2 e dois iões H⁺ é o pH do solo é superior a 8,2. Fosfato monoamônico (MAP), superfosfato simples (SSP) e superfosfato triplo (TSP), todos adicionam P ao solo na forma do íon H₂PO₄, que pode acidificar o solo com um pH maior que 7,2 mas não tem efeito no pH do solo em solos ácidos. A forma de P em fosfato diamônico (DAP) é HPO₄²- que pode tornar os solos ácidos (pH<7,2) mais alcalinos mas não tem efeito no solo com um pH>7,2. A hidrólise do polifosfato de amônio (APP), onde o P presente como a módula-molécula HPO₄² converte para HPO₄²-, é pH neutro e, portanto, qualquer acidificação devido à adição de P pode ser considerada como semelhante ao DAP. SSP ou TSP são algumas vezes declarados como causadores de acidificação do solo devido aos produtos de reação serem muito ácidos;
Ca(H₂PO₄)₂+ ₂H₂O -> CaHPO₄ + H⁺ + H₂PO₄-
mas em solos com valores de pH inferiores a 7.7 a reacção seguinte neutraliza a acidez produzida para que não haja acidificação líquida;
CaHPO₄ + H₂O -> Ca₂+ + H₂PO₄- + OH-
Em solos com pH elevado (pH >7.2), a dissociação do íon H+ do H₂PO₄- molécula irá gerar alguma acidez.
A absorção de P pela cultura tem pouco efeito na acidez do solo devido às pequenas quantidades de fertilizante P absorvidas em qualquer ano – portanto a química do fertilizante domina as mudanças de pH e diferenças significativas no pH da rizosfera não foram observadas para a absorção de diferentes íons ortofosfato.
Figure 2. Acidez do solo e fertilizantes P. MAP = fosfato monoamônico, DAP = fosfato diamônico,
SSP = superfosfato simples, TSP = superfosfato triplo, APP = polifosfato de amônio.
Sulfur
A forma de fertilizante S adicionado ao solo pode afetar a acidez do solo, principalmente através da liberação de íons H⁺ pela adição de S elementar (S⁰) ou tiossulfato (S₂O3²-, em tiossulfato de amônio – ATS) (Figura 3). Entretanto, as quantidades de S adicionadas ao solo e absorvidas pelas plantas são geralmente pequenas em comparação com N.
Figure 3. Acidez do solo e fertilizantes S. S⁰ = S elementar, ATS = tiossulfato de amónio, SoA = sulfato de amoníaco.
Para cada molécula de S⁰ adicionada ao solo, dois íons H⁺ serão gerados, e estes podem ser equilibrados através da absorção da planta, seja pela absorção de H⁺ (o mesmo que a excreção de íons OH-) ou pela geração de OH- (efetivamente anions orgânicos) dentro da planta para formar material vegetal alcalino (“alcalinidade das cinzas”). Onde o produto é removido (o que é frequentemente o caso em sistemas agrícolas) a acidificação líquida do solo ocorrerá se S⁰ ou ATS forem utilizados.
Potássio
A forma em que K é adicionado ao solo – quer muriato de potássio (KCl) ou sulfato de potássio (K₂SO₄) – não tem efeito na acidificação do solo.
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