Complexo de troca, classificação e gestão dos Solos Ferralíticos de Angola

Exchangeable complex and taxonomy and management of Ferrallitic Soils from Angola

Manuel Madeira¹ e Rui Pinto Ricardo²

¹Centro de Estudos Florestais, Instituto Superior de Agronomia, Universidade de Lisboa, Tapada da Ajuda, 1349-017, Lisboa. E-mail: mavmadeira@isa.utl.pt, author for correspondence

²Professor Catedrático Jubilado do Instituto Superior de Agronomia.

RESUMO

Compararam-se os valores da capacidade de troca catiónica, da soma das bases de troca e do grau de saturação em bases de Solos Ferralíticos da República de Angola, obtidos pelos métodos de Mehlich e do acetato de amónio, e determinou-se a acidez de troca dos mesmos para efeitos da estimativa da capacidade de troca catiónica efectiva e de aferição taxonómica. Consideraram-se 48 pédones representativos das subordens dos Solos Ferralíticos (Tipoferrálicos, Fracamente Ferrálicos e Psamoferrálicos). Os valores da soma das bases e do Ca²⁺ e do Mg²⁺ de troca pelos dois métodos estão fortemente correlacionados; a capacidade de troca catiónica, o grau de saturação em bases e o K⁺ de troca apresentaram correlações mais fracas e variáveis consoante as subordens. A acidez de troca corresponde sobretudo a Al³⁺, cujo teor é generalizadamente inferior a um cmol_c kg^-1; mas a sua percentagem em relação à capacidade de troca catiónica efectiva é maioritariamente superior a 60%. Os solos estudados apresentam em geral horizontes subsuperficiais com as características do horizonte ferrálico, além de outras características também importantes, enquadrando-se por isso, quase na totalidade, nos Ferralsolos; estes, ao primeiro nível, considerando as características do respectivo complexo de troca, correspondem a Ferralsolos géricos, véticos e háplicos; além disso, a segundo nível são genericamente dístricos e maioritariamente alúmicos. A sua limitação de uso devida à baixa capacidade de troca catiónica efectiva poderá ser minimizada pela aplicação de resíduos e compostos orgânicos e pela correcção calcária.

ABSTRACT

The cation exchange capacity, sum of exchangeable bases, and saturation base degree of Ferralitic soils from the Republic of Angola, determined by the Mehlich and ammonium acetate methods, were compared to update their taxonomy; also, the exchangeable acidity was determined for deeper insight in their classification. Fourty eight representative pedons of subordens of those soils (Tipoferralic, Weakly Ferralic and Psamoferralic) were analysed. Values of sum bases and exchangeable Ca²⁺ and Mg²⁺ by the two methods were strongly correlated; cation exchange capacity, base saturation degree and exchangeable K⁺ showed weaker and variable correlations, according to soil type. Exchangeable acidity largely corresponded to Al³⁺, but its content was mostly less than one cmol_c kg^-1; its percentage regarding the effective cation exchange capacity was mostly higher than 60%. Study soils show in overall subsurface horizons with the characteristics of a ferralic horizon; therefore, they are mostly Ferralsols, which can be separated at first level in geric, vetic e haplic Ferralsols, according to the effective cation exchange capacity value; also, at second level they are largely dystric and, in great proportion, alumic. The weakness of study soils regarding the low nutrient retention capacity can be alleviated by organic matter additions and liming.

Keywords: ammonium acetate method, angola, cation exchange capacity, ferralic horizon, Mehlich method

Introdução

A actividade desenvolvida em Angola no âmbito da Ciência do Solo, como resultado da cooperação entre o Instituto Superior de Agronomia e o Instituto de Investigação Cientifica Tropical, atingiu ampla expressão e contribuiu de forma destacada para o profundo conhecimento científico dos solos do território angolano e consequentemente dos solos das regiões tropicais, havendo tido marcada influência no desenvolvimento da Ciência do Solo nessas regiões (Ricardo e Réffega, 2003; Ricardo et al., 2006). Dado o valioso património acumulado sobre o conhecimento científico dos solos da República de Angola, nomeadamente no que toca à sua cartografia e classificação (MPA, 1960 e 1964; MPAM e CEP, 1968; CEP, 1997), ele não pode ser esquecido e muito menos desprezado; antes, sim, ele deve ser aprofundado e até ampliado (Ricardo et al., 2006), de uma forma sistemática e coordenada, tendo sobretudo em atenção o aprofundamento da caracterização física, química e mineralógica dos solos mais representativos, por intermédio dos parâmetros adequados que possibilitem a aferição do Sistema de Classificação Pedológica do Centro de Estudos de Pedologia (CEP, 1995)‑ Classificação dos Solos de Angola ‑ e o enquadramento das suas unidades-solo nos sistemas taxonómicos internacionais em uso, nomeadamente a World Reference Base for Soil Resources (WRB, 2006) e a Soil Taxonomy (SSS, 1999). Assim, entendeu-se aplicar a um universo representativo de amostras-padrão, já estudadas pelos métodos analíticos seguidos pelo CEP (1995), a metodologia adoptada por aqueles sistemas taxonómicos de referência (SSS, 1999; WRB, 2006), a fim de definir correlações que, muito simplesmente, permitam a possibilidade de transposição dos inúmeros dados analíticos existentes sobre os solos de Angola para os parâmetros considerados por esses sistemas. Tais estudos também permitirão o aprofundamento do conhecimento de parâmetros químicos do solo com relevância para a avaliação e gestão da fertilidade do mesmo e para a definição de bases para o planeamento agro-ecológico e para a adequação de sistemas de uso dos solos consentâneos com a sustentabilidade dos sistemas agrários.

Esses estudos deverão iniciar-se pelos Solos Ferralíticos (CEP, 1995), aos quais tem sido apontada uma grande representatividade no território angolano (MPA, 1960 e 1964; MPAM e CEP, 2000; CEP, 1997b), nomeadamente no planalto antigo, ocorrendo em condições climáticas algo diferenciadas e evoluindo sobre materiais originários muito distintos. Estes solos também são os mais representativos em vastas áreas de Angola consideradas de grande importância para o desenvolvimento do sector agrícola (Asanzi et al., 2006). As características gerais dos Solos Ferralíticos são detalhadamente enumeradas na Carta de Solos da Província de Malange (CEP, 1995). Entre as mais relevantes, especificamente no que se refere ao horizonte B, avultam a nula ou fraca “reserva mineral alterável” na fracção arenosa, uma capacidade de troca catiónica directa a pH 7 (método do acetato de amónio) da “fracção coloidal inorgânica” (com razão SiO₂/Al₂O₃ inferior a 2) geralmente inferior a 15 cmol_c kg^-1, reacção do solo fortemente a moderadamente ácida e grau de saturação em bases geralmente inferior a 50%. Os Solos Ferralíticos apresentam, contudo, uma certa diversidade, que se evidencia pelas características das respectivas subordens (CEP, 1995).

A Carta Generalizada dos Solos de Angola teve, até à data, quatro aproximações (MPA, 1960 e 1964; MPAM e CEP, 2000; CEP, 1997b). A quarta aproximação (CEP, 1997b), elaborada em versão digital (formato vectorial), foi adaptada de forma preliminar à última versão da Legenda da FAO (1988). Assim, aproxima-se de certo modo ao sistema da WRB (2006), o qual se tornou a referência para a nomenclatura e a classificação dos solos na Comissão Europeia e foi adoptado como ferramenta preferida pela “West and Central African Soil Science Association” para a harmonização e troca de informação na região (WRB, 2006). Os princípios da classificação WRB baseiam-se nas características dos solos em termos de horizontes, propriedades e materiais de diagnóstico, bem como em caracteristicas de diagnóstico relacionadas com a génese do solo.

Neste contexto, foi desenvolvido o presente estudo com os objectivos de, em primeiro lugar, comparar os parâmetros do complexo de troca catiónica (capacidade de troca catiónica, bases de troca, soma das bases de troca e grau de saturação em bases) de um leque representativo de Solos Ferralíticos de Angola, obtidos pelo método de Mehlich (o utilizado pelo CEP na caracterização dos solos de Angola) com os do método do acetato de amónio, cujos dados são os utilizados para a especificação dos horizontes (óxico e ferrálico) inerentes aos Oxisols (SSS, 2003) e aos Ferralsols (WRB, 2006) - os solos mais característicos das áreas tropicais húmidas; em segundo lugar, determinar a acidez de troca e, a partir dela, determinar a capacidade de troca catiónica efectiva dos mesmos solos; em terceiro, aferir como os parâmetros do complexo de troca e outros derivados consubstanciam a definição dos Solos Ferralíticos (e as subdivisões taxonómicas pertinentes) e clarificam o seu enquadramento no sistema WRB; finalmente, identificar as questões cruciais da gestão dos Solos Ferralíticos associadas às características do respectivo complexo de troca.

Material e Métodos

Material

No presente estudo foram considerados 48 pédones procedentes de diferentes regiões representativas de Angola (Figura 1) a que correspondem 222 amostras de outros tantos horizontes de Solos Ferralíticos do território angolano (MPA, 1959 e 1961; MPAM, 1968; MPAM e CEPT, 1968 e 1972; CEP, 1985; CEP, 1995; CEP, 1997a; CEP, 2000; CEP, 2002; CEP, 2009). Em cada pédone consideraram-se todos os horizontes até à presença de material originário ou até 150 cm de profundidade, dado que para a definição dos Ferralsolos é necessária a ocorrência de um horizonte ferrálico até essa profundidade (WRB, 2006). Alguns dos pédones já tinham sido alvo de estudos preliminares com vista às determinações do alumínio de troca (Neto, 2006; Neto et al., 2006), do teor de ferro livre e da reserva total de bases (Teixeira, 2006; Teixeira et al., 2006), considerando-se esta última uma alternativa à quantificação de minerais alteráveis (Herbillon, 1989; WRB, 2006), bem como à comparação dos métodos de Mehlich e do acetato de amónio na avaliação da capacidade de troca catiónica de Solos Ferralíticos e afins (Sertoli, 2009).

Todos os pédones estudados foram descritos morfológicamente e classificados de acordo com a Classificação dos Solos de Angola (CEP, 1995). Localizam-se generalizadamente nas regiões planálticas do País, a altitude entre 1000 e 1600 m, em que a precipitação média anual varia entre 800 e 1400 mm e a temperatura média anual entre 19 e 25ºC; o clima, de acordo com a classificação de Köppen, varia entre o tropical chuvoso de savana (Aw), o temperado húmido com estação seca no Inverno e Verão longo e quente (Cwa) e o temperado húmido com estação seca no Inverno e Verão longo e fresco (Cwb).

Os pédones estudados distribuem-se pelas seguintes três subordens consideradas nos Solos Ferralíticos (CEP, 1995): Solos Tipoferrálicos (14 pédones, 62 horizontes), Solos Fracamente Ferrálicos (26 pédones, 129 horizontes) e Solos Psamoferrálicos(8 pédones, 31 horizontes). Os Solos Tipoferrálicos são Solos Ferralíticos que, pelo menos no horizonte B, apresentam uma textura tão ou mais fina do que o franco-arenoso fino; têm uma fracção argilosa com razão molecular SiO₂/Al₂O₃ inferior a 1,30 (com forte influência de minerais de ferro e com a gibsite sempre presente) e apresentam, frequentemente, valores de pH em KCl muito próximos ou mesmo superiores aos correspondentes valores determinados em água; e denotam consistência branda a branda/ligeiramente dura no estado seco e muito friável a friável no estado húmido (CEP, 1995). Os Solos Fracamente Ferrálicos são Solos Ferralíticos que, pelo menos no horizonte B, apresentam uma textura tão ou mais fina do que franco-arenoso fino; têm uma fracção argila com razão molecular SiO₂/Al₂O₃ superior a 1,30, mas inferior a 2, tendo por isso uma menor expressão os minerais de ferro e de alumínio; também denotam consistência branda a ligeiramente dura e/ou dura no estado seco e friável a firme no estado húmido (CEP, 1995). Os Solos Psamoferrálicos são Solos Ferralíticos de textura tão ou mais grosseira do que o franco-arenoso grosseiro a qualquer profundidade; na maior parte dos casos formam-se a partir de sedimentos arenosos não consolidados, de grande espessura e essencialmente quartzosos (CEP, 1995); as características da sua fracção coloidal inorgânica enquadram-se nas referidas para as outras duas subordens.

Metodologia laboratorial

Os parâmetros respeitantes à caracterização do complexo de troca (Brady & Weil, 2008) dos solos do presente estudo foram determinados pelométodo de Mehlicha pH 8,1 epelo método do acetato de amónioa pH 7,0. Determinaram-se (i) a capacidade de troca catiónica, ou seja, a máxima quantidade de catiões que a unidade de massa de um material pode reter sob a forma permutável; (ii) a concentração de catiões não ácidos de troca (Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺) – tradicionalmente designados por bases de troca ‑ e a respectiva soma; e (iii) o grau de saturação em catiões não ácidos (correntemente designado grau de saturação em bases). Além disso, determinou-se a acidez de troca (Al³⁺+H⁺) e, a partir da mesma, a capacidade de troca catiónica efectiva.

A caracterização do complexo de troca pelo método de Mehlicha pH 8,1 seguiu a metodologia descrita por Póvoas e Barral (1992). As amostras (10 g) foram lixiviadas com 20 mL de uma solução de trietanolamina-cloreto de bário tamponizada a pH 8,1. Fez-se uma segunda lixiviação com 20 mL da solução de BaCl₂ 0,05 M de modo a assegurar uma completa saturação do complexo de troca pelo Ba²⁺, sendo o excesso do mesmo eliminado por seis lixiviações sucessivas com 10 mL de água destilada. A determinação do Ca²⁺ e do Mg²⁺ de troca foi feita no lixiviado por espectrofotometria de absorção atómica (EAA); a determinação do K⁺ e do Na⁺ por fotometria de chama. A capacidade de troca catiónica foi determinada por substituição do Ba²⁺ adsorvido na amostra pelo Ca²⁺, por lixiviação com 60 mL de uma solução de CaCl₂ 0,3 M a pH 8,1. O Ba²⁺ de troca removido foi então doseado por colorimetria.

Na determinação da capacidade de troca catiónica pelo método do acetato de amónio, seguiu-se a metodologia igualmente descrita por Póvoas e Barral (1992). A amostra (5 g) foi percolada com um excesso (100 mL) de acetato de amónio 1 M ajustado a pH 7, sendo o excesso de NH₄⁺ lixiviado com 100 mL de etanol; as bases de troca (Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ e Na⁺) foram determinadas no lixiviado por EAA. O ião NH₄⁺ adsorvido na amostra foi trocado pelo K⁺, por percolação com 100 mL de KCl 1 M acidificado. O NH₄⁺ removido foi doseado por destilição (método Kjeldhal), a partir do qual se determinou o valor da capacidade de troca catiónica da amostra.

O Al³⁺ e o H⁺ de troca (cuja soma corresponde à acidez de troca) foram extraídos por uma solução de KCl 1M (razão amostra/extractante de 1/10) durante uma hora (por agitação em agitador rotativo), a que se seguiu a centrifugação durante 15 minutos a 2500 g e a filtração da solução sobrenadante. No filtrado determinou-se a acidez total e o H⁺ e o Al³⁺ de troca por titulação, segundo o método descrito por Thomas (1982).

Para a determinação da capacidade de troca catiónica da fracção argila (método de Mehlich e método do acetato de amónio) excluiram-se os horizontes superficiais de cada pédone estudado, visto estarem fortemente influenciados pela matéria orgânica; tal valor foi obtido pela diferença entre a capacidade de troca catiónica determinada em cada horizonte e a correspondente à respectiva matéria orgânica, considerando-se para esta uma capacidade de troca catiónica média de 200 cmol_c kg^-1 (Ricardo, 1968; Franco e Ricardo, 1998; Brady e Weil, 2008). A capacidade de troca catiónica efectiva de cada horizonte obteve-se pela soma dos catiões não ácidos de troca determinados pelo método do acetato de amónio com a acidez de troca pelo KCl 1M (ST, 1999; WRB, 2006). A capacidade de troca catiónica efectiva do solo também foi expressa por unidade de massa da fracção argila (SSS, 1999; WRB, 2006), excluindo-se igualmente o horizonte superficial de cada pédone.

Os dados obtidos foram analisados estabelecendo correlações entre os resultados dos dois métodos laboratoriais utilizados no estudo (método de Mehlich e método do acetato de amónio): (i) globalmente, tomando em consideração o conjunto de todos os horizontes analisados, independentemente das subordens e da natureza dos respectivos horizontes dos Solos Ferralíticos estudados; (ii)por tipo de solo (subordem), tendo em mente que os solos estudados apresentam características diferenciadas, nomeadamente no que respeita à textura, ao teor de matéria orgânica e à própria constituição mineralógica da fracção argilosa. Os resultados foram submetidos à análise estatistica utilizando o Software Excel.

Resultados e Discussão

Comparação de metodologias

A caracterização do complexo de troca (pelo método de Mehlich) das subordens dos Solos Ferralíticos estudados está indicada no Quadro 1. Destaca-se que as características do complexo de troca dos Solos Tipoferrálicos são, no geral, bastante próximas daquelas exibidas pelos Solos Fracamente Ferrálicos, ressaltando em qualquer deles o baixo valor do grau de saturação em bases. Por seu turno, os Solos Psamoferrálicos apresentam concentrações de bases de troca (e da respectiva soma) muito menores do que os anteriores, nomeadamente no caso do Ca²⁺ e do Mg²⁺; aliás, os valores da capacidade de troca catiónica também são bastante inferiores aos determinados nas outras subordens, o que se pode atribuir à textura grosseira dos mesmos (CEP, 1995) e, portanto, ao baixo teor da fracção argilosa, bem como aos baixos teores de matéria orgânica que tal textura geralmente acarreta (Brady e Weil, 2008).

Embora os resultados da capacidade de troca catiónica expressem uma grande variabilidade (valores até cerca de 20 cmol_c kg^-1), a grande maioria dos horizontes dos solos estudados apresenta valores inferiores a 10 cmol_c kg^-1 (Figura 2). Isto é, a maior parte dos casos apresentam uma baixa capacidade de retenção de catiões (bases de troca e alumínio de troca).

Os resultados evidenciam, porém, que os valores da capacidade de troca catiónica obtidos pelos métodos do acetato de amónio e de Mehlich estão fortemente correlacionados (r=0,9245, p<0,001), não se observando uma clara diferenciação dos valores entre os dois métodos. De facto, em geral, os valores de capacidade de troca catiónica pelos dois métodos aproximam-se de uma linha 1:1 (Figura 2).

Como já foi dito para a capacidade de troca catiónica, a concentração das bases de troca (Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ e Na⁺) é bastante variável para o conjunto das amostras estudadas. A maioria delas apresenta concentrações de Ca²⁺ e Mg²⁺ inferiores a 2 cmol_c kg^-1 (Figura 2), enquanto que as de K⁺ e Na⁺ são inferiores a 0,2 cmol_c kg^-1 (dados não apresentados para o Na⁺). A análise global dos resultados obtidos indica que as concentrações do Ca²⁺ e do Mg²⁺ de troca pelo método de Mehlich e do acetato de amónio apresentam uma forte correlação entre si (Figura 2), a qual é ainda mais forte do que a obtida para a capacidade de troca catiónica. A correlação no caso do Mg²⁺ (r=0,9743, p<0,001) é semelhante à obtida para o Ca²⁺ (r=0,9727, p<0,001). A correlação correspondente ao K⁺ de troca é mais fraca do que para os catiões anteriores (r=0,9139; p<0,001), enquanto que o Na⁺ (dados não apresentados) mostra uma correlação ainda mais baixa (r=0,7481, p<0,001)do que qualquer das outras bases. As correlações mais fracas obtidas para o K⁺ e o Na⁺ poderão, em parte, atribuir-se ao facto de no método de Mehlich a sua determinação ter sido efectuada na maior parte dos casos por fotometria de chama, ao passo que no do acetato de amónio foram sempre determinadas por espectrometria de absorção atómica.

A soma das bases de troca apresenta uma grande variabilidade, em consonância com a observada para cada uma das bases de troca. Os respectivos valores são na grande maioria inferiores a 5 cmol_c kg^-1 (Figura 2), observando-se uma forte correlação entre os obtidos pelos dois métodos (r=0,9771; p<0,001), o que pode atribuir-se, por um lado, à forte dominância do Ca²⁺ e do Mg²⁺ no complexo de troca dos solos estudados e, por outro, ao facto da quantidade de bases extraídas não ser afectada pelos métodos em comparação.

O grau de saturação em bases,definido como a relação percentual entre a soma das concentrações das bases de troca (Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ e Na⁺) adsorvidas no complexo de troca e a capacidade de troca catiónica do mesmo, tal como referido para a capacidade de troca catiónica e para as bases de troca, apresentou uma grande diversidade de valores (Figura 2). Na grande maioria dos casos tais valores são muito inferiores a 50%, observando-se que os valores de alguns solos variam entre este valor e 80%, o que está naturalmente em correspondência com a variabilidade dos solos e horizontes analisados, visto se notarem agrupamentos de valores do grau de saturação em bases (Figura 2); este padrão deverá estar parcialmente associado à variabilidade observada para a reserva total de bases dos Solos Ferralíticos (Teixeira, 2006; Teixeira et al., 2006). Os valores do grau de saturação em bases obtidos pelos dois métodos objecto de comparação apresentam ainda assim uma correlação semelhante (r=0,9234, p<0,001) à observada para o caso da capacidade de troca catiónica e um pouco mais fraca do que a determinada para o Ca²⁺ e o Mg²⁺. Tal como referido para a capacidade de troca catiónica, os valores do grau de saturação obtidos pelo acetato de amónio e pelo método de Mehlich não apresentam uma clara diferenciação, nomeadamente quando são inferiores a 50%.

As subordens dos Solos Ferralíticos apresentam diferenças acentuadas relativamente às suas características (CEP, 1995). Por esta razão, foi necessário analisá-las em separado para, por um lado, avaliar a aplicabilidade dos métodos a cada uma delas e, por outro, para reavaliar as respectivas diferenças e similitudes das características e propriedades.

Acidez de troca

A acidez de troca (Al³⁺+H⁺) dos Solos Ferralíticos estudados não se diferencia muito entre as respectivas subordens; de facto, os seus valores, considerando simultaneamente os horizontes superficiais e subsuperficiais, foram de 0,05-2,38, 0,0-2,75 e 0,17-1,40 cmol_c kg^-1 nos Solos Tipoferrálicos, Solos Fracamente Ferrálicos e Solos Psamoferrálicos, respectivamente (Figura 3); por seu turno, os valores do Al³⁺ de troca foram, pela mesma ordem, 0,05-2,19, 0,0-2,31 e 0,17-0,96 cmol_c kg^-1. Constata-se assim que os valores da acidez de troca e do alumínio de troca são as mais das vezes da mesma ordem de grandeza, dado que a concentração do H⁺ de troca toma frequentemente valores nulos ou negligenciáveis (Figura 3). Estes baixos valores da acidez de troca (sobretudo no que se refere ao Al³⁺) observados para os Solos Ferralíticos estudados estão em linha com os considerados para os Ferralsolos (WRB, 2006), nos quais são genericamente inferiores aos observados para outros grupos principais de solos, tais como os Acrissolos e os Lixissolos (Driessen et al., 2001), dada a baixa actividade da respectiva fracção argilosa (Uehara e Gillman, 1981). Este facto está associado à baixa capacidade troca catiónica dos Solos Ferralíticos e também está expresso, de certo modo, na diferença entre os Solos Psamoferrálicos (Al³⁺ de troca sempre inferior a um cmol_c kg^-1) e as outras subordens.

Os valores da concentração de Al³⁺ de troca obtidos foram na maior parte dos casos inferiores a 1 cmol_c kg^-1 (Figura 4, A). Em qualquer dos Solos Ferralíticos estudados esta concentração é largamente dominante, atingindo mesmo 100% no caso dos Solos Psamoferrálicos; os valores superiores a 2 cmol_c kg^-1 representam uma reduzidíssima proporção. Os baixos valores de concentração de Al³⁺ de troca são derivados, por um lado, da baixa capacidade de troca catiónica do solo, o que está associado a uma constituição mineralógica (CEP, 1995) em que se destaca a presença de caulinite, minerais de ferro (nomeadamente hematite e goetite) e de alumínio (gibsite); por outro, do valor de pH do solo devido à fraca expressão de cargas negativas que o mesmo pode apresentar nessas condições (Franco e Póvoas, 1998).

Mais do que a concentração de Al³⁺ de troca, uma avaliação útil das condições de acidez do solo consiste na determinação do grau de saturação de Al³⁺ em relação à capacidade de troca catiónica efectiva (Sanchez, 1976). De acordo com este autor, a concentração de alumínio na solução do solo sobe rapidamente quando a percentagem de saturação deste atinge valores da ordem de 60%, a qual é um indicador de um limiar crítico para a manifestação de toxicidade por muitas plantas. Percentagens desta ordem ou superiores são consideradas típicas dos Oxissolos e dos Ferralsolos (Guerrero, 1971; Sanchez, 1976; Van Wambeke, 1992). Entre os Solos Ferralíticos estudados, nos Típoferrálicos e nos Psamoferrálicos a percentagem de saturação em Al³⁺ superior a 60% é dominante, enquanto que nos Fracamente Ferrálicos é a percentagem inferior a 60% que é preponderante (Figura 4, B). Tais valores de saturação em Al³⁺ estão necessariamente associados a baixissimas concentrações de bases de troca, nomeadamente de Ca²⁺ e de Mg²⁺, indicando inequivocamente que, além da possível toxicidade associada ao Al³⁺, há que ter em devida consideração as deficiências destes nutrientes no que respeita ao estado nutricional das plantas.

Embora as concentracções mais elevadas de Al³⁺ tendam a ocorrer para valores de pH (em KCl 1 M) entre 4 e 5 (entre 5 e 6 para o pH em H₂O), também é verdade que para o mesmo valor de pH pode ocorrer uma grande variabilidade de concentração de Al³⁺ ou, inversamente, a concentrações semelhantes deste podem corresponder valores de pH assaz variados (Figura 5). Assim, a correlação negativa entre a concentração de Al³⁺ de troca e os valores de pH foi bastante fraca, sendo a correlação com o pH em KCl 1M, ainda assim, mais forte (r= -0,391; p<0,001) do que com o pH determinado em H₂O
(r=-0,312, p<0,001). A correlação da concentração do Al³⁺ de troca com o grau de saturação em bases (pelo acetato de amónio) foi mais forte (r=-0,467, p< 0,001) do que com os valors de pH; mas a correlação mais forte foi observada entre o grau de saturação em Al³⁺ [Al³⁺/(Al³⁺+H⁺+SB)] e o grau de saturação em bases (r=-0,788, p<0,001), sendo notório que graus de saturação em Al³⁺ superiores a 60% estão, em geral, em correspondência com valores do grau de saturação em bases inferiores a 20% (Figura 5).

O padrão da relação da acidez de troca (Al³⁺+H⁺) com outros parâmetros foi semelhante à observada para a concentração de Al³⁺ de troca. De facto, a correlação do valor da acidez de troca com o valor do pH em H₂O (r=-0,3183, p<0,001) e em KCl (r=-0,4156, p<0,001) foi também muito baixa; a correlação com o grau de saturação em bases (a partir da capacidade troca obtida pelo método do acetato de amónio) foi ligeiramente mais forte (r=-0,4781, p<0,001) do que a obtida com o Al³⁺ de troca. Também, a correlação do grau de saturação em acidez de troca [(Al³⁺+H⁺)/(Al³⁺+H⁺+SB] com o grau de saturação em bases (r=-0,7898, p<0,001)foi semelhante à obtida para o grau de saturação em Al³⁺.

As fracas correlações respeitantes ao alumínio ou à acidez de troca com os parâmetros mencionados indicam que nos Solos Ferralíticos é imprescindível a respectiva determinação, nomeadamente para efeitos da quantificação de correctivo a aplicar para eliminar a acção do alumínio ou da acidez de troca no solo (Sanchez, 1976; Van Wambeke, 1992).

A capacidade de troca catiónica da fracção argila inferior a 16 cmol_c kg^-1 (pelo acetato de amónio) é um dos requisitos para a identificação dos horizontes óxico (SSS, 1999) e ferrálico (WRB, 2006), característicos dos Oxissolos e Ferralsolos, respectivamente. No caso do estudo presente, a larga maioria dos horizontes considerados (excepto o superficial, como se referiu), de qualquer das subordens dos Solos Ferralíticos, apresenta esse requisito (Figuras 6 e 7); isto é, caracteriza-se por apresentar fracção argilosa de baixa actividade, como é considerado característico dos Oxissolos (SSS, 1999) e Ferralsolos (WRB, 2006); aliás, determinações directas da capacidade de troca catiónica realizadas na fracção argilosa de Solos Ferralíticos, pelo método do acetato de amónio, indicam valores entre 4,92 e 17,50 cmol_c kg^-1 de argila (CEP, 1985 e 1995). Noutro estudo sobre a avaliação da carga variável de Solos Ferralíticos de Angola (Franco e Póvoas, 1998) também é confirmada a baixa actividade da respectiva fracção argilosa. Porém, também é evidente que em alguns dos solos a capacidade de troca catiónica da argila é claramente superior a esse valor, o que, para além da eventual influência do valor da capacidade de troca catiónica considerado para a matéria orgânica ser inadequado, também deve estar associado a uma constituição mineralógica da fracção argilosa algo diferenciada da relatada para os Solos Ferralíticos (CEP, 1995). Este facto deverá relacionar-se com particularidades associadas aos factores de formação do solo, como por exemplo a natureza do material orginário e as condições topográficas, determinando a ocorrência de solos com características um tanto diferentes das atribuidas aos Ferralsolos.

Isto quer dizer que a grande maioria dos Solos Ferralíticos pertence ao Grupo Principal dos Ferralsols (WRB, 2006). Refere-se a propósito, de acordo com as informações constantes nas cartas de solos já publicadas (CEP, 1985, 1995, 1997a, 2000, 2002 e 2009; CEPT, 1981; MPA, 1959, 1961 e 1968; MPAM e CEPT, 1968), que alguns dos Solos Ferralíticos poderão todavia classificar-se como Arenossolos (os de textura mais grosseira do que franco-arenoso ou, seja, parte dos Solos Psamoferrálicos), Plintossolos, Nitissolos, Acrissolos, Lixissolos ou Cambissolos.

Como seria de esperar, pelas razões já explicitadas, existem desvios acentuados entre os valores da capacidade de troca catiónica da argila determinada pelos métodos de Mehlich e do acetato de amónio, os quais estão ainda assim correlacionados (r=0,7721, p<0,001); no entanto, também é evidente que para valores menores do que 16 cmol_c kg^-1 deteminados pelo método de Mehlich correspondem quase na totalidade também valores inferiores a esse limiar quando a capacidade troca foi determinada pelo método do acetato de amónio. Quer isto dizer que os valores determinados a partir dos dados obtidos pelo método de Mehlich são compatíveis com os determinados pelo acetato de amónio (Figura 6).

O valor da capacidade de troca catiónica efectiva da argila é outro dos parâmetros utilizados para identificar os horizontes Ferrálicos (dos Ferralsolos), devendo ser inferior a 12 cmol_c kg^-1 de argila (WRB, 2006). Este critério, tal como se disse para a capacidade de troca catiónica da argila, ocorre também generalizadamente nas subordens dos Solos Ferralíticos estudados (Figura 6). As excepções observadas estão em linha com as referidas para a capacidade de troca catiónica e o grau de saturação em bases.

No caso da capacidade de troca catiónica efectiva, observa-se uma correlação muito forte (r=0,9721, p<0,001) entre os valores obtidos via método de Mehlich com os do método do acetato de amónio, estando os valores próximos de uma linha 1:1 (Figura 6); aliás, esta figura indica que os valores da capacidade de troca catiónica efectiva pelo método de Mehlich inferiores a 12 cmol_c kg^-1 também o são quando obtidos pelo acetato de amónio. Este padrão indica-nos que a simples determinação da acidez de troca e o valor da soma das bases de troca pelo método de Mehlich deverá permitir de forma segura uma avaliação da capacidade de troca catiónica efectiva dos Solos Ferralíticos de Angola equivalente à obtida pelo método do acetato de amónio.

Ainda, diferentes valores da capacidade de troca catiónica efectiva (pelo acetato de amónio) são utilizados para diferenciar o horizonte ferrálico pelos qualificadores de primeiro nível (“prefix qualifiers”) gérico, vético e háplico (WRB, 2006): valores inferiores a 1,5, entre 1,5 e 6,0 e entre 6 e 12 cmol_c kg^-1 de argila, respectivamente. Os resultados do presente estudo permitem afirmar que em qualquer das subordens dos Solos Ferralíticos são aplicáveis esses qualificadores. Porém, os qualificadores gérico e vético estão muito mais expressos nos Solos Tipoferrálicos do que nos outros (Figura 7); nos Solos Psamoferrálicos observa-se a maior frequência da excepção à presença destes qualificadores. Assim, a capacidade de troca catiónica efectiva dos Solos Ferralíticos é bastante baixa, apresentando maioritariamente valores inferiores a 6 cmol_c kg^-1, confirmando o baixo desenvolvimente de cargas negativas pela fracção argilosa de tais solos (Franco e Póvoas, 1998). Sublinha-se, ainda, que alguns dos Solos Ferralíticos estudados poderão também qualificar-se como gíbsicos (no caso da respectiva terra fina conter mais de 25% de gibsite) ou pósicos, quando o respectivo pH em KCl for igual ou superior ao determinado em H₂O (WRB, 2006).

A baixa capacidade de troca efectiva dos Solos Psamoferrálicos está associada à textura grosseira que os mesmos apresentam; aliás, no caso de apresentarem textura arenosa-franca deverão mesmo ser considerados Arenossolos e não Ferralsolos (WRB, 2006). No caso dos Solos Tipoferrálicos e dos Solos Fracamente Ferrálicos, com textura muito mais fina do que os anteriores, a baixa capacidade de troca catiónica efectiva associa-se aos constituintes de carga variável da fracção argilosa ‑ minerais de ferro (goetite e hematite) e de alumínio (gibsite) – os quais para os valores de pH do solo apresentam uma capacidade troca catiónica muito baixa (Uehara e Gillman, 1981; Franco e Póvoas, 1998).

De modo mais objectivo e aproximando-se do conceito de grau de saturação em Al³⁺ (sensu Sanchez, 1976) considera-se na WRB (2006), também para os Ferralsolos, o carácter alúmico para os casos em que o grau de saturação em alumínio (percentagem do Al³⁺ de troca em relação à soma das bases de troca com o Al³⁺ de troca) nos horizontes subsuperficiais (entre 50 e 100 cm de profundidade) é superior a 50%. Neste contexto, a maior parte dos Solos Ferralíticos estudados, nomeadamente os Tipoferrálicos e os Psamoferrálicos, tem claramente carácter alúmico (Figura 8); por seu turno, os Fracamente Ferrálicos apresentam esse carácter em muito menor proporção.

No sistema da WRB (2006), o grau de saturação em bases, a partir da determinação da capacidade de troca catiónica pelo acetato de amónio, em horizontes a profundidade superior a 20 cm, apesar da artificialidade de que se reveste, é utilizado para definir o carácter dístrico (< 50%) e o carácter êutrico (> 50%) que constituem qualificações de segundo nível (“suffix qualifiers”) para diferenciação dos Ferralsolos. Os resultados do presente estudo indicam que a quase totalidade dos Solos Ferralíticos estudados apresenta nítido carácter dístrico (Figura 9). Este facto está em geral associado às condições de forte lixiviação das áreas tropicais húmidas (Hardy, 1970; Sanchez, 1976; Van Wambeke, 1992) e à generalizada baixa reserva em bases do mesmo (Teixeira, 2006; Teixeira et al., 2006). No entanto, na subordem dos Solos Fracamente Ferrálicos ocorrem solos com carácter êutrico, o que, aliás, é considerado na definição geral dos Solos Ferralíticos (CEP, 1995). Tal facto pode ser atribuído a particularidades da natureza do seu material originário, associadas a valores mais elevados da reserva total em bases, ou seja de minerais alteráveis (Teixeira, 2006; Teixeira et al., 2006), bem como a acções de rejuvenescimento e, até, à afectação das características dos solos na área de influência de termiteiras (Ricardo et al., 2001).

O complexo de troca e a gestão do solo

Os resultados do presente estudo indicam inequivocamente que os solos estudados, para as condições de reacção vigentes (ao pH do solo) apresentam baixa capacidade de troca catiónica efectiva e, por isso, uma baixa retenção de catiões não ácidos, sendo a disponibilidade dos mesmos para as plantas muito limitada, como, aliás, é considerado para os solos das regiões tropicais húmidas (Sanchez, 1976; Van Wambeke, 1992; Botelho da Costa, 1995; Anda et al., 2013). De facto, de acordo com Sanchez (1976) será necessária uma capacidade de troca catiónica efectiva de pelo menos 4 cmol_c kg^-1 para que o solo apresente capacidade de contrariar a lixiviação pela retenção de catiões. Devido, por um lado, à forte alteração ou, por outro, à textura grosseira, muitos solos das regiões tropicais húmidas têm valores de capacidade de troca catiónica efectiva inferiores aos níveis mínimos aceitáveis (4 cmol_c kg^-1). Com efeito, no presente estudo observa-se que os valores deste parâmetro nos horizontes superficiais são maioritariamente (77%) inferiores a 4 cmol_c kg^-1 e apenas 6% são superiores a 7 cmol_c kg^-1 (Figura 10, A); aliás, no caso dos Solos Psamoferrálicos todos os valores são inferiores a 4 cmol_c kg^-1. Nos horizontes subsuperficiais esses valores atingem, em geral, níveis ainda mais baixos, sendo quase na totalidade (99%) inferiores a 4 cmol_c kg^-1) (Figura 10, B). Padrão semelhante para a capacidade de troca catiónica efectiva foi também relatado num estudo sobre a produtividade de culturas em Angola (Asanzi et al., 2006), em que apenas dois num universo de 23 solos (horizontes superficiais) do Planalto Central de Angola apresentavam valores superiores ao limiar de 4 cmol_c kg^-1.

Além da baixa capacidade de troca catiónica efectiva deve ser sublinhado que o teor de Al³⁺ de troca, não apresentando as mais das vezes valores muito elevados, corresponde a percentagens de saturação acima dos limiares considerados aceitáveis (Sanchez, 1976). Nestas circunstâncias, também deve ser reconhecido que as concentrações de Ca²⁺ e de Mg²⁺ de troca (as bases mais abundantes nos solos estudados) atingem valores muito baixos (nomeadamente no caso do Mg²⁺), o que está em consonância com a baixa reserva total em bases que os mesmos apresentam (Teixeira, 2006). As deficiências, entre outras, de cálcio, magnésio e potássio nos Solos Ferralíticos de Angola (Azanzi et al., 2006; Dias et al., 2006; Ucuassapi, 2006) são reflexo dessa fraca capacidade de retenção de catiões não ácidos. Assim, é por demais evidente que os sistemas de gestão do solo devem considerar o acréscimo dessas concentrações para aumentar a disponibilidade de tais nutrientes.

A capacidade de troca catiónica efectiva nos horizontes superficiais dos solos estudados correlaciona-se positiva e significativamente com o teor de matéria orgânica (r=0,5356, p<0,001) e em menor extensão com o valor do pH em H₂O (r=0,3890, p<0,01) e o teor de argila (r=0,3034, p<0.05); nos horizontes subsuperficiais, apenas se observou correlação significativa com o teor de matéria orgânica (r=0,2865, p<0,001). Com efeito, nos solos estudados, assim como em muitos solos das regiões tropicais fortemente alterados (Cunningham, 1963; Brams,1971), a manutenção de elevados níveis de matéria orgânica é crucial para a manutenção da capacidade de troca catiónica e da capacidade de troca catiónica efectiva em níveis aceitáveis; por exemplo, Brams (1971) refere que o decréscimo de 50% do teor de matéria orgânica em Oxissolos na Serra Leoa, em consequência da desflorestação, reduziu em 30% a capacidade de troca catiónica efectiva dos mesmos. Aliás, Franco e Póvoas (1995-1996) referem uma contribuição de 75% da matéria orgânica para a capacidade de troca catiónica de Solos Tipoferrálicos de Angola, o que expressa que a contribuição da matéria orgânica para a capacidade de troca catiónica dos Solos Ferralíticos e solos similares (Van Wambeke, 1992; Zech et al., 1997) é mais importante do que noutros solos.

Assim, aumentar a capacidade de troca catiónica nos Solos Ferralíticos é um objectivo de suma importância, sendo a correcção calcária (ou melhor, calcária e magnésica) e o aumento do teor de matéria orgânica no solo duas vias muito utilizadas para o efeito; por exemplo, a aplicação de dolomite, além de ser uma medida determinante para aumentar o valor do pH e o da capacidade de troca catiónica efectiva dos horizontes superficiais, também o é para reduzir ou eliminar a deficiência de Ca e Mg e a eventual toxicidade associada ao Al. Mokwunye e Hammond (1992) referem que o acréscimo do teor de matéria orgânica, ou melhor, a aplicação de estrumes, compostos ou outros resíduos orgânicos tem também importância decisiva no acréscimo da produtividade do solo, tanto isoladamente como associada à aplicação de fertilizantes. A propósito, Anda et al. (2013) relatam o efeito positivo da aplicação de composto de casca arroz e de rocha básica moída na capacidade de troca efectiva de um Oxissolo vermelho, bem como na concentração de Ca e Mg na solução do solo; estes efeitos repercutiram-se também no aumento da produtividade do solo.

A aplicação de matéria orgânica também é uma fonte adicional de azoto, o que é determinante para a redução das carências generalizadas do mesmo que foram observadas  nos Solos Ferralíticos de Angola (Dias et al., 2006); ainda, a matéria orgânica também liberta fósforo por mineralização e contribui para bloquear a adsorção aniónica nas superfícies dos constituintes da fracção argilosa (Van Wambeke, 1992; Hunt et al., 2007), reduzindo a capacidade de adsorção deste nutriente. Finalmente, o acréscimo do teor de matéria orgânica também é um meio considerado decisivo para aumentar a resistência à erosão nos solos Ferralíticos (Van Wambeke, 1992).

Conclusões

Agradecimentos

Os autores agradecem ao pessoal do Laboratório de Solos do Instituto Superior de Agronomia (Departamento de Recursos Naturais, Ambiente e Território) a execução dos vários processamentos analíticos. Ao Mestre Paulo Marques agradecem o apoio na execução das figuras e na organização gráfica do texto.

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Recebido/Received: 2014.09.15

Aceite/Accepted: 2015.04.17