05 conceitos importantes sobre Capacidade de Troca de Cátions (CTC)

Muito se comenta a respeito da fertilidade do solo no meio agrícola, seja por engenheiros agrônomos ou até mesmo pelos próprios agricultores.

Contudo, pouquíssimas vezes ouvimos falar de como outros fatores relacionados a dinâmica do solo podem interferir na fertilidade.

Você pode até imaginar que os macro e micronutrientes presentes no solo sejam os únicos fatores determinantes para a fertilidade do solo.

Mas isso não é verdade.

A CTC, sigla para Capacidade de Troca de Cátions ou Capacidade de Troca Catiônica, também é um dos grandes agentes influenciadores da fertilidade.

Vamos então conhecer um pouco mais sobre esse assunto?

1. Conceitos básicos sobre a CTC

Nos solos agrícolas, os cátions podem ser resumidos como os nutrientes minerais de cagar positiva (⁺), como por exemplo cálcio (Ca²⁺), potássio (K⁺), alumínio (Al³⁺), sódio (Na⁺), ferro (Fe⁺), manganês (Mn²⁺), etc.

Estes nutrientes ficam adsorvidos aos coloides do solo e podem ser substituídos por outros elementos também de carga positiva.

Por isso, são comumente referidos como “Cátions Trocáveis”.

Na teoria, por exemplo, um cátion de cálcio (Ca²⁺) pode ser substituído por um cátion  de potássio (K⁺) e um cátion de hidrogênio (H⁺).

Em outras palavras, podemos dizer que a CTC compreende o volume de cátions que o solo tem a habilidade de reter.

Além disso, a CTC é dependente das cargas aniônica (^–) presentes no solo.

Desta forma, considera-se que quanto maior for a fração de cargas aniônicas nos solos, maior será a sua CTC, ou seja, a sua habilidade para reter nutrientes de carga positiva.

No entanto, de modo geral, há um predomínio das cargas aniônicas nos solos, uma vez que a matéria orgânica é composta por cargas negativas.

Outro fator que influencia a CTC diz respeito ao tipo de solo, sendo:

• Solos argilosos: propensos a ter elevada CTC e, consequentemente, maior habilidade de retenção de cátions.

• Solos arenosos: possuem poucas cargas aniônicas e, por isso, retêm menos nutrientes catiônicos.

Porém, não podemos generalizar as informações acima, já que é possível encontrar solos argilosos com características de solos arenosos, situação ocasionada devido à baixa atuação de suas argilas e presença de Fe²⁺,Fe³⁺ e Al³⁺.

Sendo assim, em função da atração entre as cargas positivas e negativas, o solo tem a capacidade para substituir e abastecer de íons a solução e, consequentemente, disponibilizá-los para as culturas.

Portanto, a CTC é um dos principais mecanismos que influenciam a fertilidade dos solos agrícolas.

2. Características do solo que alteram a CTC

A CTC é fortemente influenciada pelos coloides que compõe os solos, principalmente a argila e a matéria orgânica, dois importantes constituintes do solo, de cargas negativas.

Além disso, a fertilidade do solo é influenciada pelo complexo adsortivo, ou seja, a habilidade de retenção de nutrientes e/ou cargas, fatores governados pela CTC.

Partindo do mesmo princípio, a CTC também é mediada por diversas características relacionadas aos solos, como por exemplo:

• Estrutura do solo: compreende a forma como o solo forma e distribuí os seus agregados, permite que a CTC atue com mais ou menos intensidade. Por exemplo, as ligações existentes entre argilas e compostos orgânicos, podem formar agregados, os quais integram um sistema de solo com diversos poros. São nesses locais que as reações ocorrem, bem como, são os locais onde ocorre o acúmulo de moléculas de água.

• Fertilidade: complexos formados por matéria orgânica e argila, estão presentes em sistemas muito adsorventes e por isso, constituem uma reserva para os macro e micronutrientes do solo. Desta forma, quanto maior for quantidade destes complexos, maior será a CTC e a fertilidade.

• Efeito tampão do solo: sempre que as plantas absorvem nutrientes do solo ocorre uma troca. Isso quer dizer, todas as vezes que o complexo adsortivo disponibiliza nutrientes, o solo reage através da propriedade conhecida por “Poder Tampão”. Em resumo, a CTC rege que quando um cátion é absorvido pela planta, mais um cátion de carga igual é liberado.

Podemos dizer que, a CTC regula o equilíbrio das cargas no solo.

Entretanto, existem nutrientes que ficam mais ou menos retidos no solo.

Via de regra, seguem a seguinte escala:

Ca²⁺ > Mg²⁺ > H⁺ > K⁺ > Na⁺

Atualmente, existem diversas metodologias para a estimativa e/ou quantificação da CTC.

As principais serão apresentadas a seguir.

3. CTC a pH 7 (potencial)

A CTC pode ser determinada de algumas formas, como por exemplo a CTC a pH 7 (potencial), aqui referida como “CTC-p” ou como “T”.

A CTC-p é representada em pH 7 para refletir a quantidade de cátions adsorvidos em solos próximos a neutralidade.

A CTC-p é estimada por meio do somatório dos cátions Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Al³⁺ e H⁺.

Em uma análise de solo, estes níveis são calculados, frequentemente, em cmol_c dm^-3.

Desta maneira, a CTC-p é um valor estimado, obtido através dos valores de cada um dos principais nutrientes de carga positiva, individualmente.

Para ficar mais fácil de entender, vamos exemplificar como realizar o cálculo da CTC-p. Considere a tabela abaixo como o resultado de duas amostragens de solo.

Para se estimar a CTC das amostras A e B, foi necessário o simples somatório dos nutrientes K + Ca + Mg + (H + Al), presentes na tabela.

Fica evidente, conforme a tabela acima que, a amostra A possui uma CTC mais elevada que a amostra B.

Além disso, evidencia-se ainda que a amostra B exibe um teor elevado de H⁺ + Al³⁺. Exigindo uma correção através de calagem para a neutralização deles elementos, que nestes níveis configuram-se como tóxicos.

A Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, através do Manual de adubação e de calagem para os estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina, considera os seguintes valores abaixo para a CTC em pH 7.

Estudos tem comprovado que, em solos mantidos sob o sistema de plantio direto há cerca de 21 anos, os níveis de CTC a pH 7 são altos, sendo registrados valores médios de 20,7 cmol_c dm^-3 em um latossolo na região de Guarapuava-PR.

4. CTC Efetiva

A CTC Efetiva, aqui referida como “CTC-ef” é similar a CTC-p.

A CTC-ef também é obtida através do somatório dos cátions.

De acordo com a Embrapa, leva em consideração apenas aqueles que realmente podem ser substituídos ao pH natural do solo.

Para a mensuração da CTC-ef, são somados os seguintes cátions: Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ e Al³⁺ , não incluindo o íon de hidrogênio (H⁺), que hipoteticamente partilha elétrons com outros elementos do solo e, desta maneira podem não ser facilmente substituídos.

Em outras palavras, podemos dizer que a única distinção entre a CTC-p e a CTC-ef é o número de íons H⁺, os quais podem ser neutralizados por elementos minerais presentes em uma calagem, por exemplo.

Portando, a CTC-ef é representada como a habilidade do solo na retenção cátions em pH natural.

Isso significa que se o laudo de uma análise de solo informar um pH em água de 4,8, este valor representa o pH natural do solo.

Para o cálculo da CTC, seja ela efetiva ou potencial, o recomendando é utilizar as quantidades dos cátions expressos em uma única de medida. O mais comum é encontrar valores expressos em cmol_c dm^-3 ou mmol_c dm^-3.

Para esclarecer um pouco mais, vamos ao exemplo.

Exemplo de CTC Efetiva 01

Considere que a amostra A representa um solo argiloso, ao passo que a amostra B, um solo arenoso. Sendo assim, observe abaixo um resultado hipotético de uma análise de solo:

Com base nos resultados da análise, podemos observar que a CTC-ef da amostra A é superior a CTC-ef da amostra B.

Esse resultado ocorre em função da textura arenosa da amostra B não permitir uma boa retenção de cátions. O que pode gerar problemas associados a perdas de cátions através de lixiviação.

Na área, da amostra de solo B, o recomendável é a realização de um manejo criterioso da adubação. Uma vez que, quase 70% dos pontos de troca estão ocupados pelo Al³⁺ (1,8 cmol_c dm^-3), podendo ocasionar diversos prejuízos ao desenvolvimento das culturas.
 

Exemplo de CTC Efetiva 02: Resultados de técnicos

No estudo apresentado anteriormente para um latossolo em Guarapuava, verificou-se que a CTC a pH 7 (potencial) foi de 20,7 cmol_c dm^-3. Todavia, quando se realizou quantificou-se a CTC (efetiva) desta mesma área, verificou-se que o valor foi de 15,2 cmol_c dm^-3.

Ou seja, houve uma redução no valor total da CTC, isso ocorre em função da retirada dos íons de H⁺ do cálculo.

5. CTC a pH 7 (determinada)

Uma outra maneira de estabelecer a CTC é através de metodologias de troca total de cátions. Os quais levam em consideração não somente a soma das cargas positivas.

Desta forma, o foco da CTC determinada (CTC-d) é mensurar a verdadeira CTC dos solos agricultáveis.

A CTC-p apenas nos fornece uma estimativa do potencial dos cátions. No entanto, somente a CTC-d definitivamente fornece o tamanho destas cargas.

Se você ainda não entendeu muito bem, vamos aos exemplos.

Exemplo: Cálculo da CTC após uma calagem

O Sr. Zé Pereira realizou uma correção da sua lavoura utilizando a calagem, sem qualquer recomendação agronômica. Em seguida, decidiu realizar uma análise de solo para saber qual a sua CTC.

Neste caso, especificamente há cátions sobrando no solo e deve se tomar cuidado no momento de interpretar os resultados.

Logo após a calagem, os cátions encontram-se na solução e, portanto, não estão adsorvidos. Mesmo assim, estes cátions serão levados em consideração no cálculo da CTC.

Entretanto, eles não estão atuantes no complexo adsortivo. O que, de certa forma fornece uma superestimativa do valor da CTC.

Consideramos que, após a determinação da CTC a pH 7 (potencial) o resultado foi de 7,95 cmol_c dm^-3.

No entanto, quando realizou a determinação da CTC (determinada) obteve-se que o resultado foi de 5,45 cmol_c dm^-3.

Percebe-se que há uma nítida diferença entra as duas metodologias. Sendo que, a CTC-d é mais precisa, uma vez que leva em consideração os cátions presentes no complexo adsortivo do solo.

Atualmente, algumas metodologias podem ser aplicadas por laboratórios de análises de solo para estimar a CTC.

Como por exemplo:

• Método do acetato de amônio AcNH₄ (CTC Metson): por percolação da solução NH₄₊ saturam-se os sítios de carga do solo, concomitante à extração dos cátions.

• O Manual de Métodos de Análise de Solo recomenda os métodos:
  • KCl 1 mol L^-1
  • HCl 0,05 M
  • Acetato de cálcio

Pesquisas comprovam que existe uma correlação entre estes métodos, com alguns pequenos detalhes entre eles.

Percebeu-se que foram encontradas excelentes correlações entre a metodologia da percolação pelo acetato de cálcio e os demais métodos. Entretanto, os métodos do acetato de amônio e acetato de cálcio, submetidos a agitação deram valores mais baixos.

Enquanto os valores mais elevados foram obtidos com o método do acetato de cálcio, aplicando-se a equação hiperbólica.