Em um solo bem drenado (LE) e em um solo de várzea (GPI-1) submetido a inundação, analisaram-se semanalmente soluções coletadas em campo, através de cápsulas porosas mantidas no solo durante todo o período de amostragem (15 semanas para o LE e 22 semanas para o GPII). Foram observados o movimento de Ca, Mg, K e NO no perfil do solo LE e o aumento na concentração de Fe no solo GPII. A progressiva obstrução dos poros das cápsulas com partículas coloidais em ambos os solos e a deposição de óxidos-hidróxidos de Fe na superfície interna das cápsulas no solo inundado foram alguns dos inconvenientes observados no método.Sou selution samples of a well drained latosol (LE-oxisol) and of a lowland flooded soU (Low-}lumic Gley - LHG) were collected with porous ceramic cups and analysed weekly. The pomos ceramic cups were kept iii the soU during the whole sampimg periods (15 weeks for the Lii soil and 22 weeks for the LIIG soil). The movement of Ca, Mg, K and NOT ipi the LE soU profile and the iiicrease in Fe in the solution of the LUO soU were observed. Obstruction of the ceramie cups pores by a progressive deposition of coiloidal material on the external surface of tbe cups and precipitation of Fe oxi-hydroxides on the internal surface of the cups were problems one observed that reduced the efficiency of the ceramic eups in laking reliable soi.l solution sample

Dynia, José Flávio

Moraes, José Francisco Valente

Embrapa: Sistema Eletrônico de Editoração de Revistas

USO DE CÁPSULAS POROSAS PARA EXTRAIR SOLUÇÃO DO SOLO 1 josÉ FRANCISCO VALENTE MOFIAES 2 e josÉ FLÁVIO DYNIA3 RESUMO - Em um solo bem drenado (LE) e em um solo de várzea (GPI-1) submetido a inundação, analisaram-se semanalmente soluções coletadas em campo, através de cápsulas porosas mantidas no solo durante todo o período de amostragem (15 semanas para o LE e 22 semanas para o GPII). Foram observados o movimento de Ca, Mg, K e NO no perfil do solo LE e o aumento na concentração de Fe no solo GPII. A progressiva obstrução dos poros das cápsulas com partículas coloidais em ambos os solos e a deposição de óxidos-hidróxidos de Fe na superfície interna das cápsulas no solo inundado foram alguns dos inconvenientes obser-vados no método. Termos para indexação: movimento de fons, material coloidal, áxidos-hidróxidos de Fe POROUS CERAMIC CUPS FOR SOIL SOLUTION EXTRACTION ABSTRACT - Sou selution samples of a well drained latosol (LE-oxisol) and of a lowland flooded soU (Low-}lumic Gley - LHG) were collected with porous ceramic cups and analysed weekly. The pomos ceramic cups were kept iii the soU during the whole sampimg periods (15 weeks for the Lii soil and 22 weeks for the LIIG soil). The movement of Ca, Mg, K and NOT ipi the LE soU profile and the iiicrease in Fe in the solution of the LUO soU were observed. Obstruction of the ceramie cups pores by a progressive deposition of coiloidal material on the external surface of tbe cups and precipitation of Fe oxi-hydroxides on the internal surface of the cups were problems one observed that reduced the efficiency of the ceramic eups in laking reliable soi.l solution samples. Index terms: ion movement, colloidal material, Fe oxy-hydroxicles. INTRODUÇÃO O conhecimento da composição química da solução do solo é importante para estimar a disponibilidade de nutrientes e determinar re-lações de toxicidade de alguns elementos, co-mo alumfnio em solos bem drenados, e Fe e Mn em solos saturados ou inundados. Este co-nhecimento é importante também para o estu-do da dinâmica de eátions e ânions que, em seu movimento no perfil do soio, por lixivia-ção, podem situar-se fora do alcance das raí-zes das plantas. £ Aceito para publicação em 8 de junho de 1990. 2 Eng. - Agr., Ph.D., EMBRAPA/Centro Nacional de Pes- quisa de Arroz e Feijão (CNPAF), Caixa Postal 179, CEP 74000 Goiânia, GO. Eng. - Agr., M.Sc., EMBRAPA/CNPAF. Vários métodos para extração da solução do solo têm sido propostos e são usados em dife-rentes condições. A. extração por centrifuga-ção (Davies & Davies 1963, Gilhnan 1976, Elkhatib et ai. 19i7), por pressão (Parker 1921) pelo uso de líquidos imiscíveis (Whelan & Barrow 1980), pelo vácuo (Hossner & Phillips 1973), e por gravidade, em vasos, com solo saturado (Moraes 1971, Rhoda Lan-tin - IRRI, informação pessoal), são os méto-dos mais comumente usados. Todos os méto-dos em uso, entretanto, estão sujeitos a dife-rentes tipos de erros que podem diminuir a precisão do estudo (Sposito 1986). O uso de cápsulas porosas para extrair so-lução do solo é amplamente difundido, princi-palmente por causa do manejo fácil, ao custo relativamente baixo, e pelo fato de o extrato obtido não requerer tratamentos prévios às determinações físico-químicas e à quantifica- Pesq. agropeo. bras., Brasília, 25(10):1523-1528,out. 1990 1524 	 J.F.V. MORAES e J.F. DYNIA ção dos seus componentes. Vários autores, no entanto, citam limitações ao emprego das cáp-sulas porosas submetidas ao vácuo para extrair solução do solo. Suarez (1987) observou que o pil  da solução aumenta em decorrência da eliminação do CO2 quando o vácuo é aplica-do, e que a variação é tanto maior quanto me-nor é a relação entre o volume da solução e o volume da cápsula porosa. Por outro lado, Wood et ai. (1981) chamam a atenção para a perda de compostos orgânicos voláteis quando a solução do solo é extraída com vácuo. 1-lan-sen & Harris (1975) citam a liberação dos cá-tions Ca", Mg 2 e Kt pela própria cápsula, a variação na taxa de infiltração da solução, a sorção de fosfatos e a variação espacial da solução como fontes importantes de erros nos estudos da solução do solo. O uso de cápsulas feitas de material inerte (teflon) tem sido recomendado para evitar os erros causados pela capacidade de intercâmbio catiônico das cápsulas de cerâmica (Grover & Lambom 1970, Suarez 1987). Hossner & Phillips (1973) não observaram diferenças nas concentrações de Fe, Mn e P entre amostras de solução do solo extraídas com cápsulas de plástico e por filtragem a vácuo. Elkhatib et al. (1987) citam que a extração da solução do solo com líquidos imiscíveis causa variações importantes na estimativa das concentrações e atividades de Ca, Mg, K e AI. As maiores discrepâncias acontecem com os valores da atividade do Al, e indicam que um método conveniente de centrifugação é neces-sário quando se visa a especiação desse ele-mento. Neste trabalho são levantadas e comentadas algumas limitações observadas no uso de cáp-sulas de cerâmica porosa para amostrar solu-ção do solo em campo, em experimentos de longa duração. MATERIAL E MÉTODOS Cápsulas de cerâmica porosa de 43,5 mm de diâ-metro interno e 62,0 mm de comprimento, adaptadas à extremidade de tubos de PVC foram instaladas a Pesq. agropec. bras., Brasília, 25(10):1523- 1528, out. 1990 20, 40, 60 e 80cm de profundidade em cinco parce-las de um experimento fatorial 2 onde se estudam os efeitos de adubação verde, calagem, adubação cor-retiva com P e adubação com micronutrientes sobre a produção de arroz, feijão, trigo e milho e sobre as características químicas e físico-químicas de um Latossolo Vermelho Escuro distrófico (LE). O ex-perimento estava localizado no Centro Nacional de Pesquisa de Arroz e Feijão (CNPAF), da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA). em Goianira, Goiás. A cada sete dias, durante quinze semanas, foram coletadas amostras de solução do solo nas profundidades indicadas. Em outro experimento, sobre calagem na cultura do arroz irrigado por inundação contínua e no fei-joeiro plantado em sucessão, em solo Gley Pouco Húmico (GPI-l), foram instaladas cápsulas porosas a 20 cm de profundidade em uma parcela testemunha e em outra que recebeu 75% do calcário necessário para se atingir 85% de saturação de bases no solo. A coleta da solução foi feita diariamente, até o sétimo dia depois da inundação; e depois, semanalmente, durante um período de 22 semanas. Esse período abrangeu uma fase anaeróbica (inundação entre as semanas O e 12) e uma fase aeróbica (semanas 12-22). No primeiro experimento, as cápsulas porosas eram submetidas à pressão negativa de aproximada-mente -600 mb, três dias antes da coleta da solução. No segundo experimento, a mesma pressão negativa era aplicada com antecedência de 24 horas. Neste trabalho se trata de discutir alguns resulta-dos e observações relacionados com as possibilidades e limitações do uso de cápsulas de porcelana porosa para extrair solução do solo. São apresentados dados relativos a Ca, Mg, K e nitrato na solução do solo LE distrófico, e Fe na solução do solo GPH. Ca, Mg e Fe foram determinados por espectrofotometria de absorção atômica, K por fotometria de chama, e ni-trato por espectrofotometria em ultravioleta. RESULTADOS E DISCUSSÃO As concentrações de Ca, Mg, K e nitrato, determinadas nas soluções do solo coletadas na parcela com adubação de manutenção, adu-bação conetiva com P, e calagem (MCCa), são mostradas nas Fig. 1 a 4. Observa-se que as curvas nas quatro figuras são semelhantes, e representam aproximadamente a movimenta- 3456789101112131415 SEMANAS 1 o .4 D -1 o o, Ia o o, z 1 o .4 o. .4 o 04 4 2 o 2 SEMANAS USO DE CÁPSULAS POROSAS 	 1525 ção dos c&ions e do ânion no perfil do solo, o que tem significação agronômica muito im-portante. Na profundidade de 20 cm as con-centrações de Ca, Mg, K e nitrato diminuíram rapidamente a partir da quarta semana, atin-gindo valores muito baixos. Simultaneamente, MCCa 	—20cm ---40cm — 1 	 1.5J o—o6Oçm 01 .4 1 1 .0 1 o 1 	 / Ia 1 O 1 \1 0, 5 \.4 1 '3 1 7 o 2 3 4 5 6 	 7 8 9 lO II 12 13 14 15 SEMANAS FIG. 1. Variação da concentração de cálcio na solução do solo a 4 profundidades. MCCa = manutenção, correção com fosfato, calagem. aumentaram as concentrações daqueles nu-trientes nas profundidades de 40 e 60 cm, o que demonstra sua lixiviação. A concentração de Fe na solução do solo Gley Pouco Fitímico mostrada na Fig. 5. Em acordo com a literatura sobre química de solos inundados (Ponnamperuma 1972, Moraes 1971, Moraes 1985), a concentração de Fe 1,00 — 0,75 	 - 20cm MCCa 	 40cm 60cm CM o ! :25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 SEMANAS FIG. 3. Variação da concentração de potássio na solução do solo a 4 profundidades. NICCa = manutenção, correção com fosfato, calagem. FIG. 2. Variação da concentração de magnésio na solução do solo a 4 profundidades. MCCa = manutenção, correção com fosfato, calagem. FIG. 4. Variação da concentração de N-NO na solução do solo a 4 profundidades. MCCa = manutenção, correção com fosfato, calagem. Pesq. agropcc. Uns., Brasília, 25(10):1523-1528, out. 1990 1526 	 J.F.V. MORAES e J.F. DYNIA aumentou na solução com o alagamento e con-seqüente redução do solo, induzida pela restri-ção ao intercâmbio gasoso entre o solo e o meio exterior. Após a drenagem, a reoxidação do Fe diminuiu sua concentração na solução, até próximo dos valores observados antes da inundação. Um fato importante observado durante as coleta da solução do solo LE foi a progressiva obstrução dos poros das cápsulas com partí-culas coloidais do solo, e a conseqüente dimi-nuição da taxa de infiltração da solução. À medida que avançavam as coletas, o tempo re-querido entre a aplicação do vácuo e a coleta das amostras de solução aumentou de três para cinco dias. O vácuo também teve que ser au-mentado de cerca de -600 mb para aproxima-damente -1000 mb. A diminuição da taxa de infiltração da cápsula deve ter criado um fator de erro por causa da variação temporal da concentração de certos íons como o NOï, de que falam Hansen & Harris (1975). Além dis-so, a formação de uma camada de argila na superfície externa da cápsula tende também a retardar a penetração dos íons em solução, e mesmo alterar sua concentração através da sorção e/ou precipitação de compostos de me- • SEM CALCÁRIO COM CALCÃFIIO O -à O VI c z à! DRENAGEM SEMANAS APÓS INUNDAÇÃO FIG. S. Concentração de ferro na solução do solo Gley Pouco Húmico inundado e após a drenagem. Pesq. agropec. bras., Brasília, 25(I0):1523-1528, out. 1990 nor solubilidade, como os fosfatos de Fe e de AI. Estes fatores não foram determinados, mas há possibilidade de sua ocorrência, principal-mente por se tratar de um Oxisol rico em óxi-dos de Fe e Al. No solo GPH inundado a taxa de infiltração da cápsula porosa foi bem maior do que no solo bem drenado. Neste caso, observou-se, ao longo do tempo, a deposição de óxidos de Fe na superfície interna das cápsulas. Também nas soluções ocorreu a precipitação de Fe, a princípio não perceptível, mas detectável através da análise após acidificação da solu-ção. A partir da oitava semana após a inunda-ção, a formação de precipitado de óxidos/hi-dróxidos de Fe tornou-se perceptível. Cerca de cinco minutos após a coleta da solução, já se podia observar o precipitado, que no laborató-rio, antes da análise dos micronutrientes, era solubilizado pela adição de HCI. O Fe recen-temente oxidado e apresentando alta reativida-de pode ter alterado a concentração de com-postos como os fosfatos. Esta deve ter sido a razão dos valores inconsistentes da concentra-ção e Fe em solução (como mostrado na Fig. 5) e também do P (dados não apresenta-dos) nas primeiras amostras coletadas. A extração da solução por meio do vácuo é um fator adicional de erro, pois ocorre a eli-minação de CO2 e outros compostos voláteis, o que faz aumentar o p11 da solução (Wood et al. 1981, Suarez 1987). O aumento do p11 di-minui a solubilidade do Fe3 , Zn 2 , Cu", Mn" e outros cátions que precipitam (Lind-say 1981). Este autor determinou que a valo-res de pH maiores que 6,0 a concentração da-queles nutrientes na solução do solo é menor que 10 molIl, ao passo que as concentrações de Ca, Mg e K no solo não são alteradas até valores de p11 próximos a 8,0. Nas soluções extraídas da parcela testemu-nha do experimento em solo drenado foram determinados valores de p11 de até 6,8, bem superior ao p11 do solo (relação solo: água de 1:2,5) que era de 4,9-5,0. No tratamento com calagem, o p11 da solução manteve-se entre 6,0 e 6,5 durante todo o período de amostra-gem. USO DE CÁPSULAS POROSAS 	 1527 Os erros que poderão advir do emprego de cápsulas de porcelana porosa na coleta de amostras de solução devem ser levados em conta na escolha do método de amostragem, em função de atender aos objetivos do tra-balho. Para estudos que visem caracterizar a movimentação no perfil do solo de fons como Ca, Mg, K e nitrato, a extração da solução com cápsula de porcelana porosa pode ser conveniente e bem adaptada. Do mesmo mo-do, a cápsula de porcelana porosa poderá ser usada em estudos sobre o comportamento do Fe nos solos inundados, se forem tomados cuidados para prevenir a reoxidação dos com-postos reduzidos. CONCLUSÕES Os resultados dos dois experimentos mos-tram que as cápsulas porosas podem ser úteis para a amostragem da solução do solo quando o objetivo é estimar a lixiviação de cótions em solos altamente intemperizados e de baixa ca-pacidade de intercâmbio catiônico, e também para estimar a variação na concentração de al-guns elementos na solução dos solos inunda-dos. 2. Alguns fatores, entretanto, dóvem ser considerados como fontes importantes de erro, como a obstrução dos poros das cápsulas com colóides do solo e a conseqüente necessidade de aumentar o vácuo e o tempo de coleta da solução. A perda de CO2 e de outros compo-nentes voláteis que alteram o pli  da solução alteram a sua composição. Deve ser conside-rada também a formação de uma capa coloidal de alta reatividade na superfície externa das cápsulas porosas e a precipitação de óxi-dos/hidróxidos de feno na superfície interna das cápsulas durante a coleta de solução dos solos inundados, que, além de alterar a con-centração de Fe em solução, deve modificar a concentração de outios elementos, por causa de processos de sorção e coprecipitação. 3. As cápsulas de porcelana porosa devem ser usadas com critério, levando-se em conta as limitações do método e os objetivos do es-tudo. AGRADECIMENTOS Ao Dr. Christian Pieri, Sub-Diretor de Re-cursos Naturais do CIRAD/IRAT pelo forne-cimento das cápsulas porosas e outros mate-riais necessários à realização deste trabalho. REFERÊNCIAS DAVIES, B.E. & DAVIES, R.I. A simple centri-fugation mehod for obtaining small samples of soU solut.ion. Nature, London, 198:216-7, 1963. ELKI-IATJB, E.A.; IIERN, J.L.; STALEY, T.E. A rapid centrifugation method for c'btaining soil solution. SoU Sei. Soe. Am. J., 51:578-83, 1987. GILLMAN, G.P. A centrifuge method for oh-taining soil solution. Adelaide, South Aus-tralia, CSIRO, Div. of Soils, 1976. (Div. Rep., 16). GROVER, B.L. & LAMBORN, R.E. Preparation of porous ceramic cups to be used for extrac-tion of soil water having low solute concentra-tions. SoU Sei. Soe. Arn. Proc., 34:706-8, 1970. IJANSEN, E.A. & I-IARRIS, A.R. Validity of soU-water samples coilected with porous ceramic cups. SoU Sei. Soe. Am. Proc., 39:528-36, 1975. HOSSNER, L.R. & PI-IILLIPS, D.P. Extraction of soU solution from flooded soU using a porous plastic filter. SoU Sei., 1 15(l):87-8, 1973. LINDSAY, W.L. Solid phase; solution equilibria in soils. In: CHEM1STRY in the SoU Environ-ment. Madison, Wis. American Society of Agronomy and SoU Sci. Soc. Am., Inc., 1981. p.l83-2O2. MORAES, J.F.V. El uso de la resina de inter-cambio aniónieo (AMBERLITA IRA 400) para evaluar cl fósforo en suelos inundados. Chapingo, México, s.ed., 1971. 78p. Tese Mestrado. MORAES, J.F.V. Solos inundados. In: CURSO DE PESQUISA E PRODUÇÃO DE ARROZ, 2., Goiânia, GO. EMBRAPA-CNPAF, Goiânia, 1985. 38p. Pesq. agropec. bras., Brasflia, 25(10):1523-1528, out. 1990 1528 	 J.F.V. MORAES e J.F. DYNIA PARKER, F.W. Methods of studying the concen-tration and composition of the soil solution. Soil Sci., 12:209-32, 1921. PONNAMPERUMA, F.N. The chemistry of sub-merged soils. Adv. Agron., 24:29-96, 1972. SPOSITO, O. Thermodynamics of the soil solution. In: SPARKS, D.L. ed., Soil physical che-mistry. Boca Raton, E., CRC Press. Inc., 1986. SUAREZ, D.L. Prediction of pH errors in soil: water extractors due to degassing. Soil Sci. Soc. Am. 1., 51:64-7, 1987. WHELAN, B.K. & BARROW, J.J. A study of a method for displacing soil solution by centrifu-ging with an imiscible liquid. 1. Environ. Qual., 9:315-9. 1980. WOOD, A.L.; WILSON, CL; COSBY, R.L.; HORNSBY, A.O.; BASKIN, L.B. Apparatus and procedure for sampling soil profiles for volatile organic compounds. Soil Sci. Soc. Am. J., 45:442-44, 1981. Pesq. agmpcc. bras., Bnsflia, 25(10):1523-1528, out. 1990 

Porous ceramic cups for soil solution extiaction

http://seer.sct.embrapa.br/index.php/pab/article/download/13677/7756

Porous ceramic cups for soil solution extiaction

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Embrapa: Sistema Eletrônico de Editoração de Revistas