UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS E FLORESTAIS CURSO DE AGRONOMIA
ANTONIO GABRIEL NUNES FELIPE
SORÇÃO DE POTÁSSIO EM SOLOS DO SEMIÁRIDO DO RIO GRANDE DO NORTE
MOSSORÓ 2021
ANTONIO GABRIEL NUNES FELIPE
SORÇÃO DE POTÁSSIO EM SOLOS DO SEMIÁRIDO DO RIO GRANDE DO NORTE
Monografia apresentada à Universidade Federal Rural do Semi-Árido, como um dos requisitos para obtenção do título de Bacharel em Agronomia.
Orientador: Prof. Fábio Henrique Tavares de Oliveira
MOSSORÓ 2021
©Todos os direitos estão reservados à Universidade Federal Rural do Semi-Árido.O conteúdo desta obra é de inteira responsabilidade do (a) autor (a), sendo o mesmo, passível de sanções administrativas ou penais, caso sejam infringidas as leis que regulamentam a Propriedade Intelectual, respectivamente, Patentes: Lei nº 9.279/1996, e Direitos Autorais: Lei nº 9.610/1998.
O conteúdo desta obra tornar-se-á de domínio público após a data de defesa e homologação da sua respectiva ata, exceto as pesquisas que estejam vinculas ao processo de patenteamento. Esta investigação será base literária para novas pesquisas, desde que a obra e seu (a) respectivo (a) autor (a) seja devidamente citado e mencionado os seus créditos bibliográficos.
Ficha catalográfica elaborada pelo Sistema de Bibliotecas
da Universidade Federal Rural do Semi-Árido, com os dados fornecidos pelo(a) autor(a)
Setor de Informação e Referência
O serviço de Geração Automática de Ficha Catalográfica para Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC´s) foi desenvolvido pelo Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação da Universidade de São Paulo (USP) e gentilmente cedido para o Sistema de Bibliotecas da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (SISBI-UFERSA), sendo customizado pela Superintendência de Tecnologia da Informação e Comunicação (SUTIC) sob orientação dos bibliotecários da instituição para ser adaptado às necessidades dos alunos dos Cursos de Graduação e Programas de Pós-Graduação da Universidade.
F313s Felipe, Antonio Gabriel Nunes.
Sorção de potássio em solos do semiárido do Rio Grande do Norte / Antonio Gabriel Nunes Felipe. - 2021.
21 f. : il.
Orientador: Fábio Henrique Tavares de Oliveira.
Monografia (graduação) – Universidade Federal Rural do Semi-árido, Curso de Agronomia, 2021.
1. Fixação. 2. Isotermas. 3. Langmuir. 4.
Freundlich. I. Oliveira, Fábio Henrique Tavares de , orient. II. Título.
ANTONIO GABRIEL NUNES FELIPE
SORÇÃO DE POTÁSSIO EM SOLOS DO SEMIÁRIDO DO RIO GRANDE DO NORTE
Monografia apresentada à Universidade Federal Rural do Semi-Árido, como um dos requisitos para obtenção do título de Bacharel em Agronomia.
Defendida em: 27 / 05 / 2021
BANCA EXAMINADORA:
________________________________________________
Prof. Fábio Henrique Tavares de Oliveira (UFERSA) Presidente
________________________________________________
Prof. Jandeilson Alves de Arruda (IFPB) Membro Examinador
________________________________________________
Dra. Maria Regilene de Freitas Costa Paiva Membro Examinadora
AGRADECIMENTOS
Em primeiro lugar sou grato a Deus, pela oportunidade de cursar o ensino superior, pela proteção de todos esses anos na estrada indo e voltando para a UFERSA. Em seguida agradecer a meus pais, por todo apoio e cuidado, me oferecendo condições para cursar e desempenhar as atividades universitárias da melhor maneira possível.
Logicamente em uma caminhada tão longa não teria como realiza-la sozinho, muitas amizades foram feitas, inevitavelmente serei injusto com alguns, mais todos contribuíram em algum nível para minha formação. Ao grupo do laboratório de entomologia aplicada, onde foi meu primeiro contato com pesquisa agronômica, serei eternamente grato a toda a equipe e ao professor Elton Araujo, mas não poderia deixar de citar nominalmente alguns, como por exemplo, Mariana, Ítala, Fernanda, Barbara, Raquel, Gthielly, Edivino e especialmente a Elania, que praticamente me adotou como irmão mais novo, sempre me dando apoio e conselhos que levarei para toda vida.
Agradeço a todos os colegas do semestre 2016.01 e os demais colegas dos outros semestres. Entre todos agradeço profundamente a Alyson, Maxynara e Valéria por me suportarem todos esses anos, mesmo com todo meu jeito estressado e ranzinza (vocês tinham razão), vocês faram parte de minha vida, sou grato a Deus pela amizade de vocês, com toda certeza o curso seria muito mais difícil sem vocês comigo.
Meu muito obrigado a meus colegas de pesquisa, Savio e Jandeilson, que me ajudaram no ensaio desse trabalho e a redigi-lo, mesmo com todas as dificuldades que a pandemia nos colocou, sempre muito solícitos, sempre prontos a ajudar e contribuir e contribuíram muito para esse trabalho, grato a vocês meus amigos.
Meus mais sinceros agradecimentos a banca examinadora, por se disporem a avaliar o meu trabalho que marcará um momento de virada em minha vida. Meu muito obrigado ao meu orientador Fábio Henrique, que desde o sétimo período me aceitou como orientado e bolsista, meus agradecimentos professor Fábio que Deus continue abençoando sua vida.
A todos aqueles que não citei, me perdoem, mais se alguma relação ouve entre nós lhe dou minha palavra que foi e continua sendo sincera.
Portanto, se vocês comem, ou bebem ou fazem qualquer outra coisa, façam tudo para a glória de Deus.
1 Coríntios 10:31
RESUMO
A capacidade de sorção de potássio (K) do solo interfere na disponibilidade deste nutriente para as plantas, de modo que sua quantificação é essencial para otimização da adubação potássica.
Neste trabalho objetivou-se avaliar a sorção de K pelo ajuste das isotermas de Langmuir e Freundlich, utilizando regressão não linear, e pela regressão linear em solos do semiárido do Rio Grande do Norte. O experimento foi realizado em delineamento inteiramente casualizado, com 22 tratamentos, resultantes da combinação de dois solos (Argissolo e Vertissolo) e onze concentrações de K da solução de equilíbrio (0, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 e 500 mg L-1 de K), com três repetições. Em tubos Falcon de 50 mL, foram colocados 2,5 g de cada solo e 25 mL de uma solução de CaCl2 0,01 mol L-1 contendo K de acordo com as citadas concentrações das soluções de equilíbrio e agitados por 2h, sendo posteriormente quantificada a concentração final de K na solução de equilíbrio. Foram ajustadas as isotermas de Langmuir e de Freundlich pela técnica de regressão não-linear. O Vertissolo apresentou maior capacidade máxima de sorção de K (CMSK) (11,3 g kg-1) em comparação com o Argissolo (9,8 g kg-1), devido à maior CTC e maior teor de argila. A constate “k” da isoterma de Freundlich apresentou valores estimados de 0,0022 e 0,0351 L g-1 para o Argissolo e o Vertissolo, respectivamente. A maior sorção de K verificada no Vertissolo, em relação ao Argissolo, deve estar relacionada não somente ao maior teor de argila e maior CTC do Vertissolo, mas também à maior proporção de argila do tipo 2:1 presente na fração argila do Vertissolo.
Palavras-chave: Fixação. Isotermas. Langmuir. Freundlich.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Ajuste das isotermas de adsorção de Langmuir (a, c) e de Freundlich (b, d) para dois solos do semiárido do Rio Grande do Norte, como variável da concentração de K na solução de equilíbrio ...17
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Características físicas e químicas dos solos utilizados na pesquisa ...15 Tabela 2 – Estimativas dos parâmetros das isotermas de Langmuir e de Freundlich, por meio da regressão não linear, e da regressão linear simples que relaciona a quantidade de K sorvido no solo (g kg-1) como variável dependente da concentração de K na solução de equilíbrio (mg L-1) para dois solos do semiárido do Rio Grande do Norte...18
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 11
2 REVISÃO DE LITERATURA ... 12
2.1 Potássio no Solo ... 12
2.2 Adsorção ... 13 2.3
3 4 5 6
Isotermas ...
MATERIAL E MÉTODOS ...
RESULTADOS E DISCUSSÃO ...
CONSIDERAÇÕES FINAIS ...
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...
14 15 17 20 21
11
1. INTRODUÇÃO
Entre os macronutrientes, o potássio (K) é o segundo exigido em maior quantidade pelas plantas superiores (MALAVOLTA, 1980). O elemento está relacionado aos processos de abertura e fechamento de estômatos, ativação de enzimas e translocação de assimilados, além de contribuir com a sanidade das plantas (MALAVOLTA, 2006). Entretanto, tais níveis de exigência contrastam, em geral, com os teores insuficientes desse elemento em alguns solos brasileiros (NACHTIGALL e RAIJ, 2005).
Zaviani (2012) descreve que K desempenhar inúmeras funções nas plantas, e devido a este fato o fornecimento desse nutriente deve ser feito em quantidades adequadas o que pode ser conseguido tanto pelo emprego de fontes minerais quanto orgânicas. O K pode ser lábil quando pode ser utilizado pela planta ou não-lábil quando não está à disposição das plantas, sendo encontrado em quatro formas no solo: K solúvel, K trocável, K não-trocável e K estrutural (SPARKS e HUANG, 1985).
Segundo Ali et al. (2013) a disponibilidade do K depende da sua dinâmica no solo, que é variável em função da magnitude do equilíbrio entre as várias formas de K. O potencial para liberação do potássio é proporcional à quantidade de minerais primários e secundários, fontes de potássio, presentes no solo, e à capacidade das plantas em reduzir a concentração de K na solução a concentrações que provoquem a sua liberação dos minerais (MITSIOS e ROWELL, 1987; RAO e KHERA, 1994).
Logo solos com maior capacidade de sorção limitaria a disponibilidade do nutriente pelo fenômeno de adsorção, podendo causar deficiência nutricional. Adsorção ocorre quando uma dada substância ou elemento são transferidos e acumulados, por meio de um campo de interação, de uma fase fluída para superfície de uma fase sólida (MELLIS, 2006).
O elemento que é transferido da fase fluida para a superfície do elemento solido é chamado de adsorvato, já a fase sólida que recebe ou acumula em sua superfície é chamada de adsorvente. As principais características dos adsorvatos incluem: tamanho da molécula, polaridade, solubilidade e basicidade ou acidez. (MOREIRA, 2008); do adsorvente são:
densidade, área superficial, tamanho do poro, hidrofobicidade do material e grupos funcionais presentes na superfície. Já as condições operacionais são caracterizadas pelo o pH, natureza do solvente e a temperatura. (ARANTES, 2017).
Estas informações sendo conhecidas, será possível distinguir com maior exatidão a capacidade de sorção do solo, a interpretar a disponibilidade do nutriente para a planta, informações necessárias uma recomendação eficiente de quantidade de K a ser aplicada para
12
obter produção lucrativa (SHARMA et al., 2012). Porém entre os poucos estudos realizados no Brasil para obter informação sobre a dinamica do potássio no solo, nenhum foi realizado na região supracitada, queé um importante polo de produção de frutiferas.
Devido à grande atividade agrícola no polo situado na região semiárida entre os vales do Jaguaribe e Piranhas-Açu, principalmente no cultivo de frutíferas exigentes em potássio, tais como, melão e banana, obter informação que possa otimizar a adubação potássica e prevenir a exaustão dos solos dessas localidades é de suma importância. Esses solos apresentam ampla variação de teores de silte, argila e minerais predominantes na fração argila, de modo que o K se apresenta em formas e disponibilidades variadas para as plantas (MEDEIROS et al., 2010).
Visto a relevância econômica da região a realização de pesquisas sobre a sorção do K nesses solos contribuirão para a tomada de decisão sobre a necessidade de adubação potássica e para a definição dessas doses nesses solos. Sendo assim, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a sorção de K pelo ajuste das isotermas de Langmuir e Freundlich, utilizando regressão não linear, e pela regressão linear em solos do semiárido do Rio Grande do Norte.
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Potássio no solo
O potássio (K) é essencial para o crescimento das plantas, sendo um dos três nutrientes mais exigidos pela maioria das culturas (MARSCHNER, 2012). Potássio existe em quatro formas diferentes no solo: K na solução do solo, K trocável, não trocável K, e mineral ou estrutural K, que estão todos em equilíbrio entre si (JOHNSTON e GOULDING, 1990).
As duas primeiras formas, também conhecidas como K lábil, estão diretamente disponíveis para as plantas, mas existem em quantidades relativamente pequenas, enquanto as duas últimas, conhecidas como K não lábil, constituem a maior proporção de K no solo, mas não estão diretamente disponíveis para as plantas (ADESANWO et al., 2013).
Na solução do solo é encontrado o K solúvel, já o K trocável esse é encontrado nas cargas elétricas das frações coloidais dos minerais orgânicos e inorgânicos, para Medeiros et al (2010) os solos menos desenvolvidos que apresentam maior teor de argila, maior proporção de minerais do tipo 2:1 e, consequentemente, maior reserva de K não trocável.
As plantas absorvem o K da solução, o qual é tamponado pelas formas trocáveis (sorvida aos coloides do solo), que são normalmente repostas pelas reservas do solo (fração não
13
lábil) (SPARKS, 1987). Quando os íons K são absorvidos pelas culturas, resultando na redução da concentração na solução do solo, o K trocável é liberado rapidamente para restaurar equilíbrio (LIN, 2011).
A taxa e direção das reações entre a solução e as formas trocáveis de K determinam se o K aplicado será lixiviado em horizontes inferiores, absorvido pelas plantas, convertido em formas indisponíveis ou liberados em formas disponíveis (SPARKS, 2000), dessa forma a retenção pela fase sólida é importante para prevenir perdas e garantir suprimento às plantas por maiores períodos.
A fração mineral de K é relativamente disponível e é um constituindo de minerais primários, tais como micas e feldspatos (REITEMEIER, 1951). No entanto, o potencial de potássio do solo, conforme determinado pela análise de solo, podem não dar informações suficientes sobre o nível de prontamente disponível de potássio do solo, a menos que esteja relacionado ao teor de argila e aos minerais de argila (IPI, 2002).
2.2 Adsorção
Segundo Nascimento et al. (2014) a adsorção é uma operação de transferência de massa, a qual estuda a habilidade de certos sólidos em concentrar na sua superfície determinadas substâncias existentes em fluidos líquidos ou gasosos, possibilitando a separação dos componentes desses fluidos. A adsorção acontece influenciada pelas características do meio em que ela ocorre (condições operacionais) e dos elementos que ali interagem (adsorvatos e adsorvente); sendo principalmente, consequência do desequilíbrio de forças na superfície do adsorvente. (ARANTES, 2017).
O principal agente dessa reação é a força de Van der Waals, que é a atratividade dos sítios exercem na fase interfacial do adsorvente, no entanto a ligação também pode ocorrer por meio de ligações químicas pela valência livre. O tempo de retenção da partícula é determinado pela energia de adsorção, ou seja, pela força em que a molécula é retida em relação a outras moléculas em um campo de força (SHWANKE, 2003).
Em ambas as situações, os sítios ativos da superfície do adsorvente são cobertos pelo adsorvato, sendo a eficiência da adsorção determinada pela afinidade dos sítios ativos e pelo solvente (MONTEIRO, 2009). Alguns fatores podem interferir na velocidade em que o processo de adsorção ocorre, entre eles, estão: potencial hidrogeniônico, temperatura, concentração inicial de adsorvato, agitação mecânica, tamanho das partículas e poros, entre outros. O mecanismo cinético está baseado nas diferentes difusividades das diversas espécies nos poros adsorventes (DO, 1998).
14
2.3 Isotermas
As isotermas são equações matemáticas que são usadas para descrever, em termos quantitativos, o processo de adsorção de adsorvatos por uma superfície adsorvente do solo.
(ALLEONI et al., 1998), fazem isso por meio de curvas que mostram a dependência do adsorvato que se encontra na superfície do adsorvente, isso em função das concentrações das substâncias encontradas na solução de equilíbrio.
Quando o equilíbrio de adsorção é atingido, temos a concentração final de soluto na solução em equilíbrio (Ce em gramas ou mols por litro de solução) e a capacidade de adsorção do adsorvente (q, em massa ou mols de adsorvato, por unidade de massa de adsorvente) (NASCIMENTO, 2014). A construção de isotermas de adsorção é uma forma usual e prática de se quantificar a adsorção (PETRONI, 2004).
As principais formas que os pesquisadores tem utilizando para obterem as isotermas são, a equação de Langmuir, que inicialmente era utilizada para estudar a adsorção de gases em superfícies sólidas, posteriormente aplicada para descrever a adsorção de metais pesados nas partículas do solo (LOPES, 2009), equação de Freundlich, que é um modelo alternativo empírico, que pode fornecer uma melhor descrição quantitativa da adsorção. (ARANTES, 2017) e a equação linear, estabelece uma relação direta e linear, entre o os parâmetros S (quantidade de massa de soluto adsorvido) e Ce (concentração de equilíbrio da solução). Estar nos diz que a massa de adsorvato retida por unidade de massa do adsorvente é proporcional à concentração de equilíbrio do adsorvato na fase líquida. (NASCIMENTO, 2014).
As equações de Langmuir e Freundlich têm sido utilizadas com frequência para descrever a adsorção de diferentes elementos químicos pela fase coloidal do solo (DIAS, 2001), e também pelo motivo, que podem prever a capacidade total de adsorção do material e ter uma melhor apresentação dos dados experimentais.
Entre pesquisas realizadas, pode-se citar, Teixeira et al. (2017), que usou isotermas Linear, de Langmuir e Freundlich para observar os dados de adsorção de potássio em um latossolo vermelho para obter um modelo matemático que melhor de ajustasse ao fenômeno e Ali et al. (2013), que utilizou as equações de Langmuir e Freundlich para observar a evolução das isotermas, fertilidade e melhorar recomendações de adubação no Paquistão.
15
3. MATERIAL E MÉTODOS
Este experimento foi desenvolvido na região semiárida potiguar localizada na cidade de Mossoró (RN). Foram coletadas amostras de dois solos (Argissolo e Vertissolo) na camada de 0-30 cm de profundidade. As amostras foram secas ao ar, destorroadas e peneiradas para obtenção da terra fina seca ao ar (TFSA) e posteriormente levadas para o Laboratório de Fertilidade do Solo da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA), para a caracterização química e física de acordo com Teixeira et al. (2017) (Tabela 1).
Tabela 1 – Características físicas e químicas dos solos utilizados na pesquisa(1)
Característica Solo(2)
PVA VX
Areia (g kg-1) 850 290
Silte (g kg-1) 20 320
Argila (g kg-1) 130 390
P-rem (mg L-1)(3) 52,1 18,1
pH 4,1 8,0
Mat. Org. (g kg-1) 7,5 7,0
P-Mehlich-1 (mg dm-3) 4,2 1,6
K+ (mg dm-3) 35,7 64,0
Na+ (mg dm-3) 20,1 76,2
Ca2+ (cmolC dm-3) 0,74 35,73
Mg2+(cmolC dm-3) 0,29 5,60
Al3+ (cmolC dm-3) 0,61 0,0
(H+Al) (cmolC dm-3) 4,02 0,0
SB (cmolC dm-3) 1,20 41,83
t (cmolC dm-3) 1,81 41,83
CTC (cmolC dm-3) 5,22 41,83
V (%) 23 100
Saturação de K (%)(4) 1,75 0,4
PST(%) 2 1
(1)Análises químicas e físicas realizadas de acordo com Teixeira et al. (2017). (2)PVA= Argissolo Vermelho-Amarelo (Mossoró-RN); VX= Vertissolo (Mossoró-RN). (3)P-rem = fósforo remanescente (Alvarez V. et al., 2000). (4)Saturação de K= (K+/CTC)x100.
16
O ensaio foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com 22 tratamentos, resultantes da combinação entre os dois solos e onze concentrações de K da solução de equilíbrio (0, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 e 500 mg L-1 de K, na forma de KCl), com três repetições. Em tubos Falcon de 50 mL, foram colocados 2,5 g de cada solo e 25 mL de uma solução de CaCl2 0,01 mol L-1 contendo K de acordo com as concentrações das soluções de equilíbrio e agitados por 2h. Ao final do tempo de agitação, as suspensões obtidas foram filtradas e a concentração final de K na solução de equilíbrio foi dosada por fotometria de chama. A quantidade de K sorvida ao solo foi estimada diferença entre a concentração inicial de K na solução de equilíbrio e o valor da concentração de K que permaneceu após a agitação e filtragem.
Para cada solo, foi feito o ajuste do modelo hiperbólico da isoterma de Langmuir, por meio da técnica de regressão não linear (Gauss-Newton), conforme equação 1:
𝑄 = 𝑎𝑏𝐶 (1 + 𝑎𝐶)
[Eq. 1]
Onde: “Q” = quantidade de K sorvida no solo (mg g-1), “C” = concentração de K na solução de equilíbrio (mg L-1), “a” = constante do modelo que dá uma ideia da “energia de ligação do K ao solo” (L mg-1), e “b” = constante do modelo, cuja estimativa é a capacidade máxima de sorção de K pelo solo (mg g-1).
Também por meio da técnica de regressão não linear (Gauss-Newton), foi ajustado o modelo da isoterma de Freundlich (equação 2):
𝑄 = 𝑘𝐶1/𝑛 [Eq. 2]
Onde: “Q” = quantidade de K sorvida no solo (mg g-1), “C” = concentração de K na solução de equilíbrio (mg L-1), “k” (Lmg-1) e “n” são constantes do modelo relacionadas à capacidade do solo em sorver K da solução de equilíbrio.
Tendo em vista que foi observada, nas curvas que relacionam a quantidade de K sorvido em função da concentração de K na solução de equilíbrio, uma tendência de resposta linear, ajustou-se equação de regressão linear para estudar o fenômeno e possibilitar uma melhor comparação dos solos quanto à sua capacidade sortiva.
As análises foram realizadas utilizando os softwares Microsoft Excel® e Statistica® versão 10.0.
17
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os solos estudados apresentaram diferenças quanto à sorção de K, evidenciando que as variações nos atributos do solo, resultantes das condições de pedogênese, exercem forte influência sobre esse processo.
A despeito dessa variação, a regressão não linear gerou, nos dois solos, equações com bom ajuste e capacidade preditiva do processo de sorção de K, sendo as estimativas de K sorvido realizadas por ambas as isotermas muito próximas dos valores encontrados experimentalmente.
Isso resultou em equações com elevados coeficientes de determinação (Figura 1).
K Sorvido (g kg-1 )
Argissolo Vermelho Amarelo
Vertissolo Háplico
Concentração de K na solução de Equilíbrio (mg L-1)
Figura 1. Ajuste das isotermas de adsorção de Langmuir (a, c) e de Freundlich (b, d) para dois solos do semiárido do Rio Grande do Norte, como variável da concentração de K na solução de equilíbrio.
-0,5 0,5 1,5 2,5 3,5
0 100 200 300 400 500
-0,5 0,5 1,5 2,5 3,5
0 100 200 300 400 500
-0,5 0,5 1,5 2,5 3,5
0 100 200 300 400 500 -0,5
0,5 1,5 2,5 3,5
0 100 200 300 400 500
-0,5 0,5 1,5 2,5 3,5
0 100 200 300 400 500 Observado
Regressão não linear
(c)
(a) (b)
(d) ŷ = 0,0018𝐶
(1 + 0,0002𝐶)
R²=0,9936 ŷ = 0,0022𝐶0,9588
R²=0,9935
ŷ = 0,0217𝐶 (1 + 0,0019𝐶) R²=0,9959
ŷ = 0,0351𝐶0,8525 R²=0,9921
18
Os parâmetros estimados para as isotermas de Langmuir e Freundlich são apresentados na Tabela 2. Para o Argissolo, a capacidade máxima de sorção de K (CMSK) foi de 9,7501 g kg-1, enquanto que para o Vertissolo a CMSK foi de 11,2998 g kg-1. Com relação à energia de ligação (a), os valores estimados foram 0,0002 e 0,0019 L mg-1 para o Argissolo e o Vertissolo respectivamente. Quando utilizada a equação de Freundlich, o valor estimado de “k” foi de 0,0022 L mg-1 para o Argissolo e 0,0351 L mg-1 para o Vertissolo. Já para os valores de “n” as estimativas foram de 1,0429 (Argissolo) e 1,1731 (Vertissolo).
Tabela 2- Estimativas dos parâmetros das isotermas de Langmuir e de Freundlich, por meio da regressão não linear, e da regressão linear simples que relaciona a quantidade de K sorvido no solo (g kg-1) como variável dependente da concentração de K na solução de equilíbrio (mg L-1) para dois solos do semiárido do Rio Grande do Norte
Solo
Regressão não linear
Isoterma de Langmuir Isoterma de Freundlich
CMSK(1) a(2) k(3) n(3)
g kg-1 L mg-1 L mg-1
Argissolo 9,7501 0,0002 0,0022 1,0429
Vertissolo 11,2998 0,0019 0,0351 1,1731
Regressão linear
Equação R² Maior sorção estimada(4)
g kg-1
Argissolo ŷ = -0,004 + 0,0017x 0,9920 0,7263
Vertissolo ŷ = 0,1011 +0,0161x 0,9815 3,2615
(1)Capacidade máxima de sorção de K; (2)Constante relacionada à energia de ligação do K ao solo; (3) Constantes da isoterma de Freundlich; (4)Sorção estimada pela equação linear para a maior concentração de equilíbrio
Os valores de CMSK encontrados neste trabalho foram superiores aos verificados por Freitas et al. (2018) que, ao avaliarem a sorção de K (aplicado via vinhaça) em amostras de um Latossolo Amarelo do estado de Pernambuco coletadas nas camadas 0-20; 20-40 e 40-60 cm, encontraram valores de CMSK iguais a 1,5532; 2,8768 e 5,7707 g kg-1 para as três camadas, respectivamente.
Apesar do bom ajuste dos modelos, as estimativas dos parâmetros das isotermas parecem não refletirem a real capacidade de sorção de K desses solos, tendo em vista que a diferença verificada para os valores de CMSK foi de apenas 16%, sendo maior no Vertissolo.
19
Esse solo apresenta maior teor de argila, maior CTC (Tabela 1) e maior quantidade de minerais 2:1 do que o Argissolo, que tende a ter composição mineralógica caulinítico-oxídica.
Segundo Nicochelli (2011), o modelo de Langmuir é caracterizado pelo aumento da sorção de forma linear conforme o aumento da concentração de soluto na solução, chegando em uma constante ao preencher os sítios ativos, sendo então atingido um platô, o que não foi observado nesse estudo. Assim, possivelmente as concentrações iniciais de K utilizadas neste estudo parecem ter sido insuficientes para saturar os sítios de sorção de K dos solos, compreendendo apenas parte da porção linear do modelo de Langmuir. Isso fica mais evidente ao observar a Figura 1.
Assim sendo, o comportamento linear observado permite o estudo do fenômeno por meio da regressão linear simples. As equações lineares ajustadas para os dois solos são apresentadas na Tabela 2.
Observa-se na Tabela 2 que os modelos ajustados apresentam boa capacidade preditiva, com os valores de R² bastante elevados (0,9920 para o Argissolo e 0,9815 para o Vertissolo).
O coeficiente angular das retas permite comparar a diferença na avidez dos solos para sorver K. Para o Vertissolo esse coeficiente foi de 0,0161 enquanto que para o Argissolo foi de 0,0017, o que representa uma diferença de 9,5 vezes, explicitando uma capacidade muito maior em sorver K do Vertissolo em relação ao Argissolo. Essa diferença entre os solos fica clara quando a sorção de K foi estimada para a maior concentração de equilíbrio verificada para ambos os solos. No Vertissolo essa maior sorção estimada foi de 3,2615 g kg-1 frente a 0,7263 g kg-1 estimada para o Argissolo, o que representa um valor 450% maior para o primeiro.
Esses dados parecem refletir melhor a realidade do fenômeno do que quando levados em consideração os valores estimados para CMSK, tendo em vista que a diferença entre os solos foi de apenas 16%, conforme dados apresentados na Tabela 2.
A maior capacidade de sorção de K do Vertissolo é reflexo da maior quantidade de argila e de sua natureza mineralógica do solo (presença de montmorilonita) o que resultou em elevada CTC (41,83 cmolc dm-3) e, consequentemente, maior quantidade de sítios para o K se ligar (Tabela 01). Já o Argissolo apresentou menor capacidade de sorção de K, em razão do menor teor de argila (130 g kg-1) e à sua mineralogia caulinítico-oxídica. Essas características contribuíram para que esse solo apresentasse uma menor CTC (5,22 cmolc dm-3).
20
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os modelos das isotermas Langmuir e Freundlich, utilizando a técnica de regressão não linear ajustaram-se bem aos dados de sorção de potássio nos dois solos. A maior sorção de K verificada no Vertissolo, em relação ao Argissolo, deve estar relacionada não somente ao maior teor de argila e maior CTC do Vertissolo, mas também à maior proporção de argila do tipo 2:1 presente na fração argila do Vertissolo.
21
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA
ADESANWO, O. O.; ODU, U. V.; THOMPSON, O. F. Dynamics of potassium in representative soil series of southwestern Nigeria. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 44:3259–3266, 2013.
ALI, W,; HUSSAIN, M.; ALI, M.; MUBUSHAR, M.; TABASSAM, M. A. Z.; MOHSIN, M.;
NASIR, H. A. Evaluation of Freundlich and Langmuir isotherm for potassium adsorption phenomena. Int. J. agric. Crop Sci.; v. 6 p. 1048-1054, 2013.
ALLEONI, L. R. F.; CAMARGO, O. A.; CASAGRANDE, J. C. Isotermas de Langmuir e de Freundlich na descrição da adsorção de boro em solos altamente intemperizados. Sci. Agric., Piracicaba, v. 55, n. 3, 1998.
ALVAREZ V., V. H.; NOVAIS, R. F.; DIAS, L. E.; OLIVEIRA, J. A. Determinação e uso do fósforo remanescente. Boletim Informativo, SBCS, v. 25, p. 27-32, 2000.
ARANTES, T. C. Adsorção de potássio em diferentes substratos. 2017. p.45. TCC (graduação) – Curso de Engenharia e Sanitária. Centro Universitário de Formiga. Formiga.
2017. Disponível me:
<https://repositorioinstitucional.uniformg.edu.br:21074/xmlui/handle/123456789/560> acesso em: 25/02/2021
DIAS, N. M. P. et al. Isotermas de adsorção de cadmio em solos ácricos. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.5, n.2, p.229-234, 2001.
DO, D. D. Adsorption analysis: equilibria and kinetics. London: Imperial College Press, 1998.
FARIAS, D. R. et al. Fósforo em solos representativos do estado da Paraíba. I – Isotermas de adsorção e medidas do fator capacidade de fósforo. Revista Brasileira de Ciências do Solo.
33:623 – 632. 2009.
FREITAS, J. M. A. S.; NETTO, A. M.; CORRÊA, M. M.; XAVIER, B. T. L.; ASSIS, F. X.
Potassium adsorption in soil cultivated with sugarcane. ACADEMIA BRASILEIRA DE CIÊNCIAS. 2018. Anais. 90(1): 541 – 555. online versiom issn 1678 – 2690
INTERNACIONAL POTASH INTITUTE: Potassium dynamics in the soil. disponível em:
www.ipipotash.org/slides/kdits1.html. 2002.
JOHNSTON, A.E.; GOULDING, W. T. The use of plant and soil analysis to predict the k- supplying capacity of soil. proceedings og the development of k-fertilizer recommendations.
Switzerland: International Potash Institute. Basel. 177 – 204. 1990.
LIN, Y. H. Studies on quantity and intensity of potassium in some Taiwan farmland soils. Clean – Soil, Air, Water, 39 (4), 345–350, 2011.
LOPES, C. M. Adsorção individual e competitiva de Cd, Cu, Ni e Zn em solos em função da variação de pH. 2009. 100 p. Dissertação (Mestrado em Agronomia) – Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2009.
22
MALAVOLTA, E. Avaliação do estado nutricional. in: MALAVOLTA, E. Elementos de nutrição mineral de plantas. São Paulo: Ceres, 1980, p. 219-251.
MALAVOLTA, E. Funções dos macros e micronutrientes. in: Manual de nutrição mineral de plantas. São Paulo: Ceres, 2006. p. 126-402.
MARSCHNER, P. Marschner’s mineral nutrition of higher plants. 3. ed. academic press, London. 2012.
MEDEIROS, J. S.; OLIVEIRA, F.H.T.; ARRUDA, J.A.; VIEIRA, M.S.; FONTES, M.P.F.
Eficiência de extratores de potássio disponível em solos do estado da paraíba com graus de desenvolvimento pedogenético diferentes. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 34, n. 1, p. 183-194, 2010.
MELLIS, E. V. Adsorção e dessoção de Cd, Cu, Ni e Zn, em solos tratado com lodo de esgoto. 2006. 173 p. Tese (Doutorado em Agronomia) – universidade de são paulo, piracicaba, 2006. disponível em: <http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11140/tde-04042007- 161914/pt-br.php>. acesso em: 27/02/2021
MITSIOS, I. K.; ROWELL, D. L. Plant uptake of exchangeable and nonexchangeable potassium. I. Measurement and modelling for onions roots in chalky boulder clay soil. J. Soil Science. 38:55-63, 1987.
MONTEIRO, R. A. Avaliação do potencial de adsorção de u, th, pb, zn e ni pelas fibras de coco. 2009. 76 p. Dissertação (Mestrado em ciências na área de tecnologia e ciências – materiais) – Universidade de São Saulo, São Saulo, 2009. disponível em:
<http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85134/tde-29082011-144757/pt-br.php>.
MOREIRA, S. A. Adsorção de ions matálicos de efluente aquoso usando bagaço do pedúnculo de caju: estudo de batelada e coluna de leito fixo. 2008. 101 p. Dissertação (Mestrado em ciências química analítica) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008.
disponível em: <
http://www.repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/17229/1/2008_dis_samara%c3%bajo.pdf>
acesso em: 28/02/2021
NACHTIGALL, G. R.; RAIJ, B. Análise e interpretação de potássio no solo. in: YAMADA, T.; ROBERTS, T. L. Potássio na agricultura brasileira. Piracicaba: Potafós, 2005. p. 21-32.
NASCIMENTO, R. F. do. Adsorção: aspectos teóricos e aplicações ambientais. fortaleza:
Imprensa Universitária, 2014.
NICOCHELLI, L. M. Sorção ao potássio de diferentes materiais submetidos à aplicação de vinhaça. 2011. 54p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Edificações e Ambiental) – Universidade Federal do Mato Grosso, Cuiabá, 2011.
OSMARI, T. A. et al. Statical analysis of linear and non-linear regression for the estimation of adsorption isotherters parameters. Adsorption Science & Technology. Vol. 31 no. 5. 2013.
23
PETRONI, S. L. G. Avaliação cinética e de equilíbrio do processo de adsorção dos íons dos metais cádmio, cobre e níquel em turfa. 2004. 114 p. Tese (Doutorado em Ciências na Área de Tecnologia Nuclear) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2004.
RAO, S. C.; KHERA, M. S. Potassium replenischment capacity of soil at their minimal exchangeable k in relations to clay mineralogy. Z. Pflanz. 157:467-470, 1994.
REITEMEIER, R. F. The chemistry of soil potasium. Adv, Agron. 3: 113 – 164. 1951.
SCHWANKE, R. O. Determinação da difusividade de hidrocarbonetos aromáticos emzeólitas y por métodos cromatográficos. 2003. 81 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2003.
SHARMA, V.; SHARMA, S.; SANJAY, A.; ANIL, K. Quantity-intensity relationships of potassium in soils under some guava orchards on marginal lands. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 43:1550-1562, 2012. Disponível em: <
https://www.researchgate.net/publication/254327946_quantity-
intensity_relationships_of_potassium_in_soils_under_some_guava_orchards_on_marginal_la nds> acesso em: 01/03/2021
SPARKS, D. L. Bioavalability of soil potassium. in handbook of soil science, ed. summer d – 38 d – 52. Boca Raton, Fl. CRC Press. 2000.
SPARKS, D. L. Environmental soil chemistry. 2. ed. Amsterdam, Acadenic, 2003. 352p.
SPARKS, D. L. Potassium dynamics in soils. new york, Springer – Velang, 63p. v.6. 1987.
SPARKS, D. L.; HUANG, P. M. Physical chemistry of soil potassium. in: MUNSON, R. D.
ed. Potassium in agriculture. Mardison: american society of agronomy, p. 201-276. 1985.
disponível em: < https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.2134/1985.potassium.c9>
acesso em: 26/02/2021
TEIXEIRA, L. R. M. et al. Isotermas de adsorção de potássio em diferentes solos. XXX CONGRESSO BRASILEIRO DE AGRONOMIA. Anais, Fortaleza. 2017.
TEIXEIRA, P.C. DONAGEMMA, G.K.; FONTANA, A.; TEIXEIRA, W.G. Manual de métodos de análise de solo, 3ª edição, Revista e Ampliada, Brasília, Embrapa solos, 2017.
573p.
ZAVIANI, W. M.; SILVA, C. A.; CARNEIRO, W. J. O.; MUNIZ, J. A. Modelos não lineares para a liberação de potássio de esterco animas em latossolos. Ciência Rural, Santa Maria, v.
42, n.10, p. 1789-1796, 2012. disponível em: <
https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=s0103-84782012001000012> acesso em: 27/02/2021.
