Mineralogy and potassium mineral reserve in different soil aggregates classes and the levels of this nutrient in wheat (Triticum aestivum)

Abstract

Resumo: A biodisponibilidade do K em suas diferentes formas minerais é muito variável e depende de vários fatores (concentração na solução do solo, capacidade de troca catiônica (CTC), grau de intemperismo do solo, etc.) que influenciam o equilíbrio químico do nutriente dentro do solo. O objetivo do presente trabalho foi estudar a dinâmica das diversas formas minerais do Potassio (K) em diferente classes de agregados de solos jovens (Cambissolo) e altamente intemperizados (Latossolo), desenvolvidos a partir de granito/gnaisse e basalto respetivamente na mineralogia do solo e avaliar a importancia da reserva do K na nutrição das plantas de trigo. Para este estudo, foram consideradas duas classes de solo da taxonomia brasileira do solo, um CAMBISSOLO HAPLICO Tb distrófico e um LATOSSOLO VERMELHO Distroférrico tipico. Ambos os solos foram separados em tamanho de agregados; o Latossolo em 5 (> 4 mm, 2 - 4 mm, 0,5 - 2 mm, 0,21 - 0,5 mm e < 0,21 mm) e o Cambissolo em 4 (> 4 mm, 2-4 mm, 0,5-2 mm e < 0,5 mm). Diferentes formas de K foram determinadas em cada tamanho de agregado em ambos os solos e essas formas no solo foram correlacionadas com a absorção de K por plantas de trigo. Em cada classe de agregado tambem foi estudada a mineralogia das frações areia, silte e argila. Foi cultivado o trigo separadamente nas diferentes classes de agregados e após a colheita das plantas, os teores de K foram determinados na parte aérea e nas raizes. A fração argila do Cambissolo apresentou a predominancia da caulinita altamente cristalizada, enquanto no Latossolo, os minerais predominantes foram a gibbsita e a hematita com grau de cristalinidade moderado a alto. Houve pequena variação entre os agregados de cada solo quanto a mineralogia da fração argila. O K trocável pela extração de Mehlich-1, foi identificado como a forma mineral de K mais preditiva da disponibilidade deste nutriente no trigo. As formas não-trocáveis de K, tanto pelo HNO3 como pelo HF, refletiram a natureza do material de origem do Cambissolo (granito/gnaisse) e do Latossolo (basalto). O K não-trocável tambem contribuiu para a nutrição do trigo, variavél em função do tamanho do agregado. Para o Cambissolo esta contribuição ocorreu apenas nos maiores tamanho de agregados (> 4 mm e 4 - 2 mm), enquanto para o Latossolo a contribuição foi observada em todos os tamanhos de agregados. Palavras-chave: nutrição de plantas, formas de K, mineralogia.

Abstract: The bioavailability of K in its different mineral forms is very variable and depends on several factors (concentration in the soil solution, cation exchange capacity (CEC), degree of soil weathering, etc.) that influence the chemical balance of the nutrient within the soil. The objective of the present study was to study the dynamics of the different mineral forms of K in various aggregates size in young (Inceptisol) and highly weathered (Oxisol) soils in the State of Paraná, Brazil, developed respectively from granite / gneiss and basalt in soil mineralogy, and to evaluate the importance of the K reserve in the nutrition of wheat plants. For this study, two soil classes were considered: an Inceptisol and an Oxisol. Both soils were separated into aggregate size; the Oxisol in 5 classes (> 4 mm, 2 - 4 mm, 0.5 - 2 mm, 0.21 - 0.5 mm, and < 0.21 mm) and the Inceptisol in 4 classes (> 4 mm, 2 - 4 mm, 0.5 - 2 mm, and < 0.5 mm). Different K forms were determined in each aggregate size in both soils and these soils were correlated with K uptake by the wheat plants. In each class of aggregate was also studied the mineralogy of the sand, silt and clay fractions. The wheat was grown separately in the different classes of aggregates, and after the plants were harvested, the K contents were determined in the aerial part and in the roots. The clay fraction of the Inceptisol showed the predominance of highly crystallized kaolinite, while in the Oxisol, the predominant minerals were gibbsite and hematite with a moderate to high degree of crystallinity. There were small variations between the aggregates of each soil in relation to the mineralogy of the clay fraction. The exchangeable-K extraction by the Mehlich-1, was found to be the most predictive form of K for the availability of this nutrient in wheat. The non-exchangeable (HNO3 1 mol L-1) and total (HF concentrated) K forms, reflected the nature of the parental material for the Inceptisol (granite/gneiss) and the Oxisol (basalt). The non-exchangeable K also contributed to the wheat nutrition, which varied according to the size of the aggregate. For the Inceptisol, this contribution occurred only in the greater aggregates sizes (> 4 mm and 4 - 2 mm), while for the Oxisol, the contribution was observed in all the aggregate sizes. Keywords: Plant nutrition, K forms, mineralogy.