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Dinâmica do Cálcio no Sistema Solo – Planta – Ambiente

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Foto: Itatinga Calcário e Corretivos
Foto: Itatinga Calcário e Corretivos Ltda.

O cálcio é essencial para todas as plantas e sua presença nos solos possui grande interferência na composição das espécies e sobre a eficiência produtiva de sistemas agrícolas e florestais. É essencial para os animais, que consomem o nutriente presente nas plantas, auxiliando no crescimento de ossos, dentes e participando de vários processos fisiológicos. Sua presença nos solos de determinadas partes do globo possivelmente possibilitou a ascensão de espécies animais específicas devido à alta correlação entre o status do nutriente no solo e a presença deste nos tecidos e órgãos dos seres vivos presentes na região (BRADY, 2009).

O Ca-trocável é o indicador da disponibilidade de cálcio nos solos, sendo este extraído com o uso de Cloreto de Potássio 1M. Apesar de solos ácidos serem considerados pobres em Ca2+, a calagem tem atuado como suporte aos produtores para a correção da deficiência do nutriente e correção do pH dos solos brasileiros, caracterizados majoritariamente por um alto grau de intemperização (MALAVOLTA, 2006).

Sendo o quinto elemento em maior abundância na crosta terrestre, não é encontrado em estado elementar na natureza, mas apenas em rochas ou minerais carbonatados como a calcita, o calcário, dolomita, mármore, e em sulfatados como o gipso e o alabastro. As fontes do macronutriente secundário na agricultura são basicamente o calcário e o gesso, sendo também condicionadores de solo. O superfosfato simples e o superfosfato triplo também são comuns fornecedores de cálcio, juntamente com outros nutrientes, contendo em suas respectivas composições, 18-20% e 12% de cálcio. Além destes, temos o termofosfato, nitrato de cálcio, cinzas, escória da siderurgia, CaCl dentre outros (MALAVOLTA, 2006).

Figura 1: Aplicação de calcário à lanço. Disponível em: https://revistacampoenegocios.com.br/aplicacao-simultanea-de-calcario-e-gesso-aprofunda-sistema-radicular/
Figura 1: Aplicação de calcário à lanço. Disponível em: https://revistacampoenegocios.com.br/aplicacao-simultanea-de-calcario-e-gesso-aprofunda-sistema-radicular/

Características gerais

As formas em que se pode encontrar cálcio no solo são em fosfatos, carbonatos, silicatos (maior porção nos solos), sulfatos, em matéria orgânica, em solução e trocável, sendo que apenas as duas últimas formas citadas são de interesse para a nutrição de plantas superiores. A presença do nutriente em solos considerados normais varia entre 10 e 30 toneladas por hectare, geralmente suficientes para suprir as demandas nutricionais das plantas. Enquanto as gramíneas e demais famílias de plantas absorvem cerca de 25 quilos por hectare de cálcio, as leguminosas podem ultrapassar os 100 quilos por hectare, logo, solos que demandam uma alta presença de Ca, como os lavados ou erodidos, podem não possuir o nutriente assimilável em quantidades suficientes para as espécies da família Fabaceae (MALAVOLTA, 2006).

O carbonato de cálcio é geralmente a forma em que o cálcio é utilizado na calagem e encontrado na natureza, sendo que o Ca encontrado em rochas calcárias, utilizadas moídas para a correção de solos e fornecimento do nutriente às plantas, geralmente está no estado retrocitado. Variando de carbonatos de magnésio a 45% de pureza a alguns quase puros em teores de carbonato de cálcio, fazia-se a divisão entre calcários calcíticos e dolomíticos, todavia atualmente a classificação mais indicada os separa entre calcários convencionais e de alta reatividade. Usualmente, calcários possuem de 25 a 50% de cálcio na forma de óxido e de 2 a 20% na forma de óxido de magnésio, sendo considerado de baixa qualidade quando possui menos que 80% de carbonatos (MALAVOLTA, 2006).

e-book Gesso
e-book Gesso.

Encontra-se o cálcio em basicamente três fontes distintas que fornecem o nutriente para a solução do solo: Minerais que contém cálcio e o liberam quando intemperizados, como é o caso da calcita, do plagioclásio e da colemanita, por exemplo; Cálcio presente complexado na matéria orgânica do solo e por fim, retido nos coloides de argilas e do húmus do solo na forma de cátion trocável (BRADY, 2009).

Fenômenos que alteram a composição química, física e mineralógica dos minerais são conhecidos como intemperismo químico, resultando na formação e disponibilização de novos compostos e minerais. Os principais fatores intemperizantes químicos são a água, o gás carbônico, o oxigênio, ácidos orgânicos provindos da decomposição de organismos. Estes, atuando juntos ou separadamente no sistema, causam a solubilização simples dos compostos que serão disponibilizados à solução do solo, ocasionados por reação de oxidação, redução, carbonatação, hidrólise ou hidratação. Nestes processos é mais comum a perda de Ca, Mg, Na, e K pelos minerais, sendo facilmente intemperizados. O Fe, Al, Ti, e Mn são elementos que tendem a se concentrar mais no solo (MEURER, 2006).

Um exemplo de intemperismo que provém cálcio ao solo é o da anortita à caulinita, dada por:

CaAl2Si8O8 + 2CO2 + 3H2O = Al2Si2O5(OH)4 + Ca2 + + 2HCO3

Esta reação mostra a ação do gás carbônico e da água atuando sobre o mineral primário anortita (CaAl2Si8O8), formando o mineral secundário caulinita (Al2Si2O5(OH)4), causando a dissolução do íon Ca2+ agora presente na solução do solo (MEURER, 2006).

Em locais áridos e semiáridos, a dissolução do Cálcio presente nos minerais no solo é prejudicada pelo elevado pH e pela natureza muito carbonatada da solução do solo. Ações como a queima de carvão e o desgaste promovido pelo vento em solos calcários de desertos podem promover consideravelmente a deposição de cálcio em locais situados a mais de milhares de quilômetros da fonte, sendo capaz de compensar a deposição de nitrogênio e enxofre, causa de acidificação, mesmo que parcialmente (BRADY, 2009).

Experimentos de dissolução de cálcio realizados em laboratórios possuem taxas de velocidades muito mais altas que aqueles observados no campo, fornecendo valores apenas em um curto espaço de tempo. Em condições reais, a técnica da cronossequência é utilizada como forma de estimar o período necessário para dissolução de uma determinada quantidade de cálcio: utilizam dois solos, de mesmo material de origem, tipo de vegetação instalada, clima, topografia e relevo, mas de idades diferentes, podendo comparar as quantidades analisadas do nutriente em cada um deles (MEURER, 2006).

Webinars Agromove
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Solo

Dinâmica no solo

Brady, 2009 explica o ciclo do cálcio no solo de acordo com adições e perdas do nutriente ao meio. Segundo o autor, a deposição de particulados e de materiais calcários, resultantes ou não da ação do homem reforçam a parte mineralógica do solo, que por sua vez sofre intemperismo por agentes físicos, químicos e biológicos, tais como a água, a temperatura, as enzimas do solo e a microfauna, disponibilizando o cálcio à solução do solo. Em contrapartida, a precipitação do nutriente no solo causa, em uma escala maior de tempo, o retorno à fase mineral, criando um equilíbrio entre estas.

As plantas, por sua vez, fazem a absorção do nutriente em solução do solo pelas raízes, metabolizando-o e tornando-o disponível em suas folhas e nas partes vegetativas e reprodutivas, possibilitando que a consumam. A água de precipitação interna das plantas também favorece a disponibilização do cálcio à solução do solo. A deposição de matéria orgânica pelos animais, seja quando morrem, ou quando excretam, se torna uma fonte de biomassa rica em cálcio, que sofrendo mineralização, novamente volta à disponibilidade das plantas no solo. A imobilização, por outro lado, ao contrário da precipitação, tornará o cálcio novamente parte da biomassa, ou matéria orgânica do solo, podendo sofrer perdas por erosão e escoamento superficial (BRADY, 2009).

A remoção do nutriente do solo pelas colheitas e pelos produtos oriundos da extração animal são exemplos de perdas não retornáveis ao ciclo de maneira direta. A presença do íon de cálcio nas estruturas das argilas 2:1 tornam o elemento lentamente disponível para realizar trocas nas argilas e nos húmus, que por sua vez tendem a possuir maior facilidade de troca com a solução do solo (BRADY, 2009).

Cenários Pecuária e Grãos - Agromove
Cenários Pecuária e Grãos – Agromove.

Perdas

Segundo Malavolta, 2006., a quantidade de chuvas de um determinado local, as variações na temperatura, as características físicas e químicas do solo, o manejo utilizado e as culturas plantadas no local são os principais fatores que causam a remoção do cálcio do meio. Em média, as culturas retiram 6 quilos de cálcio por hectare por colheita, enquanto com erosão e lixiviação a perda pode ser de até 152 quilos por hectare (SWANSON, 1955).

Em regiões úmidas, a constante aplicação de calcário no solo expõe grandes perdas de cálcio. A combinação entre lixiviação, exportação do nutriente pelas culturas e erosão do solo em regiões úmidas causam perdas de Cálcio de aproximadamente 1 mg/ha de CaCO3. Em outro cenário, o corte de madeira que expõe o solo acarreta perdas significativas nos ecossistemas florestais devido à lixiviação e à erosão. Nessas regiões, predominantemente úmidas, imagina-se que o intemperismo dos minerais calcíticos não seja capaz de suprir a necessidade do solo em cálcio, uma vez que este é perdido (BRADY, 2009).

Plataformas Inteligentes Agromove
Plataformas Inteligentes Agromove.

Planta

Forma Absorvida

O cálcio (Ca) é um macronutriente essencial para as plantas, pois é o principal componente da parede celular, principalmente na formação da lamela média, além de desempenhar funções de ativação enzimática, mensageiro secundário através de estímulos ambientais e alongamento e divisão das células (TAIZ et al., 2017).

O cálcio é absorvido pelas raízes na forma de cátion bivalente (Ca2+) após o contato íon raiz, majoritariamente por fluxo de massa. Nos tecidos vegetais, grande parte do cálcio está concentrado nos vacúolos e nas mitocôndrias (OLIVEIRA, (s.d.)).

O Ca deve estar bem distribuído ao longo de todo o perfil de solo, pois, em caso de deficiência pode limitar o crescimento das raízes, sendo assim, se faz necessário a realização de práticas corretivas como calagem, para aumentar os teores em superfície e gessagem, para aumentar os teores nas camadas mais profundas do perfil (BENITES et al., 2010).

Redistribuição

O processo de contato íon-raiz do cálcio é majoritariamente por fluxo de massa, ou seja, o elemento se transloca de uma região de maior umidade para uma com menor umidade que é geralmente a superfície do sistema radicular. De acordo com a movimentação da água, o elemento se desloca em direção às raízes e pelos absorventes (TAIZ et al., 2017).

Os íons absorvidos na forma de Ca2+, formam complexos com compostos orgânicos por ligações não covalentes, como por exemplo, ligando cadeias de ácido poligalacturônico, que compõe a parede celular das células vegetais (TAIZ et al., 2017). Devido ao cálcio formar compostos estruturais nas células das plantas, a redistribuição no floema é muito baixa, consequentemente, os sintomas de deficiência podem ser identificados em estruturas novas.

Figura 2 - Íons de cálcio ligando moléculas orgânicas. Disponível em: http://www.nutricaodeplantas.agr.br/site/downloads/assimilacaodenutrientes_cap12.pdf
Figura 2 – Íons de cálcio ligando moléculas orgânicas. Disponível em: http://www.nutricaodeplantas.agr.br/site/downloads/assimilacaodenutrientes_cap12.pdf

Função na planta

O cálcio possui função estrutural compondo as paredes celulares (apoplasto) e a lamela média, ligando-se a fosfolipídios e sulfolipídeos. A lamela média contribui para que os frutos tenham maior firmeza, além de reduzir a degradação de vitamina C, diminuindo consequentemente, a proliferação de patógenos e de doenças (TAIZ et al., 2017). 

Esse nutriente também é responsável pela estabilização do pH na solução celular (citosol), mantendo o equilíbrio entre outros íons. Além disso, o Ca tem a função de sinalizador, no qual esse nutriente atua como mensageiro secundário, desencadeando respostas após estímulos ambientais (salinidade, estresse térmico, distúrbios mecânicos e altas concentrações de alumínio). Como sinalizador, o cálcio liga-se a uma proteína chamada calmodulina, que faz parte de um complexo e irá se ligar a outras proteínas mensageiras, regulando processos de transcrição e liberação de sinais químicos (TAIZ et al., 2017).

Sintomas de toxidez e deficiência

Para o bom desenvolvimento das plantas, há uma exigência mínima tanto para macronutrientes quanto para micronutrientes. A tabela 1 apresenta a extração e exportação de Ca das principais culturas.

CulturaExtraçãoExportação
Soja (kg.ha-1)51,0113,01
Milho (grão) (kg.t-1)4,220,22
Cana-de-açúcar (kg.100t-1)87,0347,03
Arroz (kg.ha-1)25,5410,24
Algodão (kg.300@-1)117,0513,05
Tabela 1 – Extração e exportação de Ca das principais culturas. Fonte: Adaptado de Câmara, 20001; Coelho e França, 19952; Orlando, 19833; Crusciol et al., 20034; Borin et al., 20145.

Geralmente, é difícil isolar a deficiência de cálcio nas lavouras, uma vez que os efeitos da acidez e déficit de outros nutrientes é evidenciada mais rapidamente do que a falta de Ca. As práticas corretivas de calagem e gessagem normalmente suprem as demandas das plantas em geral (BENITES et al., 2010). Entretanto, em caso de deficiência, os sintomas são evidenciados em folhas novas devido a sua baixa capacidade de redistribuição. Os sintomas visuais são: menor expansão do limbo foliar, pontos marrons que podem evoluir para necrose internerval das folhas e haver a senescência prematura das mesmas, além de manchas esbranquiçadas a azuladas em formato de gotas ao longo do limbo da folha. Em frutos, como por exemplo, tomate, em caso de deficiência desse nutriente, desenvolve-se uma necrose interna no interior do mesmo chamada de “coração-preto” (SILVA et al., 2006).

Figura 3 - Sintomas de deficiência de cálcio em folhas de citros. Fonte: Bueno & Gasparotto, (1999).
Figura 3 – Sintomas de deficiência de cálcio em folhas de citros. Fonte: Bueno & Gasparotto, (1999).
Figura 4 - Sintoma de deficiência de cálcio na internervura das folhas jovens. Disponível em: https://www.yarabrasil.com.br/nutricao-de-plantas/soja/deficiencias-soybean/deficiencia-de-calcio-soybean/.
Figura 4 – Sintoma de deficiência de cálcio na internervura das folhas jovens. Disponível em: https://www.yarabrasil.com.br/nutricao-de-plantas/soja/deficiencias-soybean/deficiencia-de-calcio-soybean/.

Em caso de excesso de Ca no solo, há grande interferência na adsorção e solubilização dos demais nutrientes, além da elevação excessiva do pH, que altera a disponibilidade. Em um estudo realizado por Kuhn et al. (2007) em morangueiro, verificou-se o aparecimento de clorose e murchamento das folhas. Em estágios mais avançados de toxidez, evidenciou-se que as raízes ficaram amareladas e posteriormente, o escurecimento das mesmas com a morte das plantas ao final da primeira semana de cultivo. Portanto, conclui-se que houve uma competição entre os elementos (P, S, B, Zn, Mn e Fe) devido aos altos níveis de cálcio na solução nutritiva.

Conclusão

O cálcio desempenha diversos papéis essenciais nas plantas e é um dos nutrientes mais utilizados na correção da acidez do solo. Práticas como calagem e gessagem colaboram para manter boas concentrações desse nutriente no solo e manter o metabolismo das plantas em alta atividade. Nesse sentido, torna-se indispensável a preocupação do produtor com o manejo de cálcio e sua influência na produtividade da cultura vigente.

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Referências

BENITES, Vinicius de Melo; CARVALHO, Maria da Conceição S.; RESENDE, Álvaro Vilela; POLIDORO, José Carlos; BERNARD, Alberto C. C.; OLIVEIRA, Fabio Alvares de. O potássio, o cálcio e o magnésio na agricultura brasileira. Santa Maria: Research Gate, 2010. 73 slides, color.

BORIN, A.L.D.C.; FERREIRA, G.B.; CARVALHO, M.C.S. Adubação do algodoeiro no ambiente de cerrado. Campina Grande, PB: Comunicado Técnico 375, 2014.

BRADY, Nyle C.; WEIL, Ray R. Elementos da natureza e propriedades dos solos. Bookman Editora, 2009.

BUENO, Newton; GASPAROTTO, Luadir. Sintomas de deficiências nutricionais em citros. 1999. Disponível em: https://docplayer.com.br/20799731-Sintomas-de-deficiencias-nutricionais-em-citros.html. Acesso em: 11 out. 2021.

CÂMARA, G.M.S. Soja: Tecnologia de produção II. Piracicaba, SP: ESALQ/USP, 2000.

COELHO, A. M.; FRANÇA, G.E. Nutrição e adubação: seja doutor do seu milho. Piracicaba, SP: Arquivo do Agrônomo, 1995.

CRUSCIOL, C.A.C.; ARF, O.; SORATTO, R.P.; ANDREOTTI, M.; RODRIGUES, R.A.F. Absorção, exportação e eficiência de utilização de nutrientes pela cultura do arroz de terras altas em função de lâminas de água aplicadas por aspersão. Botucatu, SP: UNESP, 2003.

KUHN, A. et alSintomas de toxidez de cálcio em morangueiro (Fragaria ananassa Duch) cultivado em solução nutritiva. 2007.

MALAVOLTA, Eurípedes. Manual de nutrição mineral de plantas. Agronômica Ceres, 2006.

MEURER, Egon José; MELO, Vander de Freitas (ed.). Terceira Edição: revisada e ampliada. Fundamentos de Química do Solo, Porto Alegre, v. 1, n. 1, p. 1-285, mar. 2006.

OLIVEIRA, Luiz Edson Mota de. Elementos Minerais Essências e Benéficos. Disponível em: http://www.ledson.ufla.br/nutricao-e-metabolismo-mineral/elementos-minerais-essencias/. Acesso em: 11 out. 2021.

ORLANDO, F.J. Nutrição e adubação da cana-de-açúcar no Brasil. Piracicaba, SP: IAA, 1983. 

SWANSON, C. L. W. Em “Handbook of food and agriculture”, 1995. Ed por F. C. Blank, Reinhold Publ., Corp. New York.

TAIZ, Lincoln et alFisiologia e Desenvolvimento Vegetal. Porto Alegre: Artmed, 2017.

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