Efeito do metassilicato de cálcio nas propriedades químicas de um Latossolo Vermelho-Amarelo cultivado com arroz e feijão | Effect of calcium metasilicate on the chemical properties of an Oxisol cultivated with rice and beans

O metassilicato de cálcio (CaSiO3) e o carbonato de cálcio (CaCO3) corrigem a acidez do solo reagindo de forma similar quando aplicados em quantidades equivalentes, sendo o CaCO3 considerado o corretivo padrão com valor neutralizante igual a 100 %. No Capítulo I, foi avaliada a eficiência do CaSiO3 na correção da acidez do solo em relação ao CaCO3. Foram ajustadas curvas de neutralização da acidez para um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico (LVAd) a partir da incubação de amostras de 200 g do LVAd com a adição de doses de CaSiO3 e CaCO3 P.A. A incubação ocorreu durante 15 dias, mantendo-se a mistura solo-corretivo com 73 % do equivalente de umidade do solo. Após a incubação foram ajustadas regressões polinomiais dos dados de pH das misturas solo-CaSiO3 e solo-CaCO3 em função das doses de cada corretivo aplicado. O CaSiO3 corrigiu, no máximo, 75 % da acidez em comparação ao CaCO3 (64,5 % em equivalente de CaCO3), sendo que este valor tendeu a diminuir com o aumento do pH do solo. A eficiência de 75 % do CaSiO3 representa a eficiência teórica levando-se em consideração as reações químicas de polimerização do H4SiO40 que ocorrem quando o CaSiO3 é adicionado ao solo. Essa reação de polimerização é responsável pelo menor poder de neutralização do CaSiO3 comparado ao CaCO3. Na polimerização são formados polímeros de Si com baixo pKa, havendo a liberação de H+ que diminui a eficiência do CaSiO3 na correção da acidez do solo. A titulação de uma mistura CaSiO3-HCl (titulação após 16 horas de reação) com NaOH mostrou intensa reação de polimerização do H4SiO40. Nos Capítulos II e III foram avaliadas a efetividade do CaSiO3 na neutralização da acidez do solo em profundidade e na mobilidade de elementos químicos no perfil do solo, assim como seu efeito na nutrição e crescimento das plantas de uma cultura acumuladora de Si (arroz) e de uma não acumuladora (feijão). O experimento foi montado no delineamento em blocos casualizados com três repetições, no esquema de parcelas subdivididas, combinando-se três corretivos (CaSiO3, CaCO3 e CaSO4) e duas culturas (arroz e feijão) nas parcelas, e as oito profundidades nas subparcelas. As plantas de arroz e feijão cresceram em tubos de PVC preenchidos com o LVAd em casa de vegetação, irrigando-se a cada 3 d com água equivalente a uma chuva torrencial de 45 mm. Após 38 dias de crescimento, as plantas foram colhidas e amostras do solo e das raízes foram coletadas em oito profundidades (a cada 5 cm) na camada de 0 a 40 cm de solo. Foi medida a área das folhas, a biomassa da parte aérea e radicular e realizada a análise química de amostras das folhas e do solo.Os dados foram analisados por meio de contrastes (teste F, com α = 1, 5 e 10 %). As reações do CaSiO3 e CaCO3 não diferiram quanto à correção do pH e neutralização do Al3+ em profundidade. A movimentação do Ca2+e Mg2+ foi proporcionalmente maior ao se aplicar o CaSO4 e o CaCO3 movimentou mais Ca2+e menos Mg2+que CaSiO3. No solo cultivado com feijão, o CaSiO3 promoveu maior mobilidade do Mg2+ que o CaCO3, não havendo diferença quando cultivado com arroz. Houve aumento expressivo na disponibilidade de Si ao se aplicar CaSiO3, entretanto a mobilidade do Si no solo foi baixa. CaCO3 e CaSiO3 mostraram eficiências semelhantes quanto à correção da acidez. A aplicação do CaSiO3 em comparação ao CaCO3 mostrou vantagens quanto ao crescimento da massa da parte aérea das plantas de arroz e feijão, e distribuição das raízes no solo. A associação do CaSO4 com os corretivos de acidez, principalmente o CaSiO3, favoreceu o maior crescimento das raízes de feijão em profundidade. Mesmo não sendo uma planta acumuladora de Si, o feijão apresentou conteúdo de Si semelhante ao do arroz, quando houve alta disponibilidade de H4SiO4 no solo. Os elementos metálicos, como o Al, Fe e Mn, foram fortemente influenciados pelo H4SiO4 no solo e na planta, com diminuição dos teores e conteúdo nos tecidos vegetais, principalmente na espécie acumuladora de Si. Isso destaca o papel importante do CaSiO3 na minimização dos possíveis efeitos tóxicos desses elementos metálicos nas plantas, não apenas pelo efeito do pH, mas também pela associação desses elementos com as diversas formas de Si amorfo (sílica) no solo e na planta.

The calcium metasilicate (CaSiO3) and calcium carbonate (CaCO3) corrects the acidity of the soil and react similarly when applied in equivalent amounts, and the CaCO3 is considered the standard corrective with neutralizing value of 100 %. In Chapter I, the efficiency of CaSiO3 in correction of soil acidity in relation the CaCO3 was evaluated. The acidity neutralization curves for Oxisol (LVAd) were adjusted from the incubating samples of 200 g of LVAd with addition doses of PA CaCO3 and CaSiO3. Incubation occurred for 15 days, keeping the soil – corrective mixture with 73 % of the soil moisture equivalent. After incubation, polynomial regression were adjusted from pH data of the mixtures of the soil- CaSiO3 and soil - CaCO3 as a function of the doses of each material applied. The CaSiO3 corrected up to 75 % of the acidity in comparison with CaCO3 (64.5 % CaCO3 equivalent), and this value tends to decrease with the increase of the soil pH. The efficiency of 75 % CaSiO3 is the theoretical efficiency taking into consideration the chemical polymerization reactions of the H4SiO40 that occur when the CaSiO3 is added to the soil. This polymerization reaction is responsible for the minor neutralization power of CaSiO3 compared to CaCO3. In the polymerization of Si polymers with low pKa are formed, with the release of H + which decreases the efficiency of CaSiO3 in correcting soil acidity. Titration of a mixture CaSiO3 - HCl (titration after 16 hours of reaction) with NaOH showed intense reaction of polymerization of H4SiO40. In the Chapters II and III, the effectiveness of CaSiO3 were evaluated in neutralizing soil acidity in depth and mobility of elements chemicals in the soil profile as well as its effect on plant growth and nutrition of an accumulator culture Si (rice) and a non-accumulator (beans). The experiment was arranged in a randomized block design with three replications in a split plot design, combining three correctives (CaSiO3, CaCO3 and CaSO4) and two crops (rice and beans) to the plots and the subplots was eight depths. The rice and beans were grown in PVC tubes filled with the LVAd in a greenhouse, irrigating every 3 days with the equivalent of a downpour of 45 mm water. After 38 days of growth, the plants were harvested and samples of soil and roots were collected in eight depths (every 5 cm) in the 0 to 40 cm of soil. The leaf area, biomass of shoots and roots was measured and performed the chemical analysis of samples of leaves and soil. The dates were analyzed using contrasts (F test with α = 1, 5 and 10 %). The reactions of CaCO3 and CaSiO3 no differences for pH correction and neutralization of Al3+ in depth. Changes in Ca2+ and Mg2+ was proportionally larger when applying CaSO4 and CaCO3 handled more Ca2+ and less Mg2+ than CaSiO3. In soil cultivated with beans, CaSiO3 promoted increased mobility of the Mg2+ that CaCO3, with no difference when cultivated with rice. There was a significant increase in the availability of Si to apply CaSiO3, however the mobility of the Si in the soil was low. CaCO3 and CaSiO3 showed similar efficiencies as the liming. The application of CaSiO3 compared to CaCO3 showed advantages for growth of the mass of the shoots of rice and beans, and root distribution in the soil. The association of CaSO4 with alkaline compounds, mainly CaSiO3, favored the strong root growth of beans in depth. Although not an accumulator plant Si, the Si content presented beans similar to rice, when there was H4SiO4 high availability in the soil. The metallic elements such as Al, Fe and Mn were strongly influenced by H4SiO4 in soil and plant, with decreasing levels and content in plant tissues, especially the accumulator species Si. This highlights the important role of CaSiO3 in reducing possible toxic effects of these metals in plants, not only by the effect of pH, but also the association of these elements with the various forms of amorphous Si (silica) in soil and plant.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior