UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA - UNESP 

CÂMPUS DE JABOTICABAL 

 

 

 

 

 

 

GÊNESE, MINERALOGIA E DINÂMICA DO FÓSFORO NOS 

SOLOS DO PLANALTO OCIDENTAL PAULISTA 

 

 

 

 

 

Romário Pimenta Gomes 

Engenheiro Agrônomo 

 

 

 

 

 

 

 

2017 



 

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – UNESP 

CÂMPUS DE JABOTICABAL 

 

 

 

 

 

GÊNESE, MINERALOGIA E DINÂMICA DO FÓSFORO NOS 

SOLOS DO PLANALTO OCIDENTAL PAULISTA 

 

 

 

 

Romário Pimenta Gomes 

Orientador: Prof. Dr. José Marques Júnior 

Coorientadora: Dra. Lívia Arantes Camargo 

 

 

 

 

 

Dissertação apresentada à Faculdade de 
Ciências Agrárias e Veterinárias – 
Unesp, Câmpus de Jaboticabal, como 
parte das exigências para a obtenção do 
título de Mestre em Agronomia (Ciência 
do Solo). 

 

 

 

 

 

2017 



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  
Gomes, Romário Pimenta 

G633
g 

Gênese, mineralogia e dinâmica do fósforo nos  solos do 
Planalto Ocidental Paulista / Romário Pimenta Gomes. – – 
Jaboticabal, 2017 

 xiv, 76 p. : il. ; 29 cm 
  
 Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista, 

Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, 2017 
 Orientador: José Marques Júnior 

Banca examinadora: Mara Cristina Pessôa da Cruz, Antônio 
Carlos de Azevedo. 

 Bibliografia 
  
 1. Óxidos de ferro. 2. Fósforo. 3.Espectroscopia de 

reflectância difusa. I. Título. II. Jaboticabal-Faculdade de 
Ciências Agrárias e Veterinárias. 

  
CDU 631.416.2 

  
Ficha catalográfica elaborada pela Seção Técnica de Aquisição e Tratamento da Informação 

– Diretoria Técnica de Biblioteca e Documentação - UNESP, Câmpus de Jaboticabal. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



 

 

 



 

DADOS CURRICULARES DO AUTOR 

 ROMÁRIO PIMENTA GOMES – nascido no dia 26 de julho de 1994, no 

município de Manicoré – AM, cursou Engenharia Agronômica pela Universidade 

Federal do Amazonas – Câmpus de Humaitá – AM, de 2010 a 2016. Foi bolsista de 

iniciação científica no período de 2011 a 2015. Atualmente é aluno de Mestrado do 

curso de Pós-Graduação em Agronomia (Ciência do Solo) pela FCAV/UNESP 

Jaboticabal (Bolsista CAPES). Membro do grupo de pesquisa Caracterização do 

Solo para fins de Manejo Específico (CSME) da UNESP Câmpus de Jaboticabal. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

“Se não puder voar, corra. Se não puder correr, ande. Se não puder andar, rasteje, 

mas continue em frente de qualquer jeito.”  

(Martin Luther King) 



 

DEDICO 

A Deus, 

pelo dom da vida. 

 

Aos meus pais, 

Maria Helena Pimenta Gomes e Rosinei da Costa Gomes,  

pela educação, valores e incentivo, a minha família pela fé em mim e apoio moral. 

 

 

 

 

 

 

 

OFEREÇO 

 

Aos meus pais Maria Helena Pimenta Gomes e Rosinei da Costa Gomes, 

por serem os pilares de minha caminhada na vida, por sempre lutarem pelo meu 

melhor, por me darem amor, carinho e incentivo, sem dúvida sendo meus 

exemplos de caráter, determinação e superação. Essas palavras não bastam, 

faltam adjetivos para expressar meu sentimento de gratidão e carinho por vocês. 

 

 

 

 

 

 

 



 

AGRADECIMENTOS 

 

Agradeço primeiramente a Deus, pelas bênçãos a mim concedidas, por me 

proteger e me guiar em cada etapa de minha vida. 

À Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual 

Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, pela realização deste curso de pós-graduação.  

À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), 

pelo financiamento da bolsa de estudos. 

 Ao MCTI/CNPQ – Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações/Conselho 

Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – Universal/2016 (Processo n. 

402796/2016-0). 

Ao meu orientador Prof. Dr. José Marques Júnior e a minha coorientadora Lívia 

Arantes Camargo, pelos ensinamentos, orientação e confiança, durante esse período 

de mestrado. 

Aos professores membros da Banca de Qualificação, Newton La Scala Júnior e 

Marcílio Vieira Martins Filho, cujas correções e sugestões contribuíram, de forma 

significativa, para a melhoria do presente estudo. 

 Aos professores membros da Banca de Defesa, Mara Cristina Pessôa da Cruz 

e Antônio Carlos de Azevedo, pela disponibilidade e contribuições para a melhoria do 

trabalho e o avanço profissional. 

Ao meu amigo e parceiro nesta trajetória de mestrado Laércio Santos Silva, por 

todo apoio, ajuda e acompanhamento pessoal e profissional. 

Agradeço a todos os integrantes do grupo Caracterização do Solo para Fins de 

Manejo Específico (CSME), Angélica Bahia, Diego Siqueira, Ivanildo Amorim, Ludmila 

Freitas, Renato Aquino, Danilo Baldo, Milene Moara, Daniel de Bortoli, Rafael Peluco, 

Vinicius Augusto, Kathleen Fernandes, Nelida Quiñonez, Gabriel Cirilo, Gustavo, 

Frederico Sianci e Beatriz França, pela troca de experiências e acompanhamento 

durante a pesquisa e a realização deste trabalho.  

A minha família, em especial aos meus avôs e avós, pela confiança e amor, ao 

meu irmão Roberto Pimenta Gomes pelo apoio e incentivo sempre que preciso.  

A todos os que, verdadeiramente, torceram por mim e que de forma direta ou 

indireta contribuíram para a conclusão deste curso de mestrado.  

Muito obrigado! 



viii 
 

SUMÁRIO 

 

 

RESUMO.......................................................................................................................... x 

ABSTRACT ..................................................................................................................... xi 

LISTA DE FIGURAS ...................................................................................................... xii 

LISTA DE TABELAS .................................................................................................... xiv 

CAPÍTULO 1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS .................................................................. 1 

1.1 Introdução .................................................................................................................. 1 

1.2 Revisão de Literatura ................................................................................................. 4 

1.2.1 Impacto global do fósforo ........................................................................................ 4 

1.2.2 Influência da geologia e da dissecação da paisagem na mineralogia da argila 

dos solos tropicais ............................................................................................................ 6 

1.2.3 Relações entre a mineralogia da fração argila e o fósforo no solo ........................ 10 

1.2.4 Fósforo no solo ...................................................................................................... 14 

1.2.5 Uso de espectroscopia de reflectância difusa nos atributos do solo ..................... 16 

1.2.6 Caracterização do Planalto Ocidental Paulista ...................................................... 18 

REFERÊNCIAS .............................................................................................................. 20 

CAPÍTULO 2 – MINERALOGIA DA ARGILA RELACIONADA AO FÓSFORO NOS 

COMPARTIMENTOS GEOLÓGICOS E GEOMORFOLÓGICOS DO PLANALTO 

OCIDENTAL PAULISTA (SÃO PAULO, BRASIL) ........................................................ 36 

Resumo .......................................................................................................................... 36 

Abstract .......................................................................................................................... 37 

2.1 Introdução ................................................................................................................ 38 

2.2 Material e Métodos ................................................................................................... 40 

2.2.1 Localização e caracterização da área ................................................................... 40 

2.2.2 Compartimentos da paisagem ............................................................................... 41 

2.2.3 Planejamento amostral .......................................................................................... 43 

2.2.4 Metodologia de laboratório .................................................................................... 45 

2.2.4.1 Análises químicas e granulométricas ................................................................. 45 

2.2.4.2 Análises mineralógicas. ...................................................................................... 47 

2.2.4.3 Fósforo total. ...................................................................................................... 48 



ix 
 

2.2.4.3.1 Digestão por aqua régia invertida (teor semitotal EPA 3051A) ....................... 48 

2.2.4.3.2 Digestão por ácido fluorídrico (HF) + nítrico (HNO3) ....................................... 49 

2.2.4.4 Fósforo adsorvido. .............................................................................................. 49 

2.2.4.5 Resina trocadora de ânions. ............................................................................... 49 

2.2.4.6 Análises por espectroscopia de reflectância difusa (ERD). ................................ 50 

2.2.4.7 Análises quimiométricas. .................................................................................... 51 

2.2.5 Análise estatística ................................................................................................. 52 

2.3 Resultados e Discussão ........................................................................................... 52 

2.3.1 Mineralogia da fração argila e conteúdo total de P ............................................... 52 

2.3.2 Cristalinidade dos principais minerais da argila e conteúdo adsorvido e 

disponível de P ............................................................................................................... 55 

2.3.3 Assinatura espectral dos solos relacionada ao conteúdo de P total e adsorvido .. 58 

2.4 Conclusões ............................................................................................................... 65 

REFERÊNCIAS .............................................................................................................. 65 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



x 
 

GÊNESE, MINERALOGIA E DINÂMICA DO FÓSFORO NOS SOLOS DO 
PLANALTO OCIDENTAL PAULISTA 

 
 
Resumo – Nos solos tropicais, o fenômeno de adsorção de fósforo é regido pela 
mineralogia da fração argila, que, por sua vez, é afetada pelo material de origem 
e intensidade de dissecação da paisagem. Desse modo, objetivou-se relacionar 
o fósforo total e adsorvido com principais minerais da fração argila dos solos do 
Planalto Ocidental Paulista, São Paulo, associando com a geologia e o grau de 
dissecação da paisagem. Foram selecionadas cinquenta e cinco amostras de 
solo representativas da variabilidade fisiográfica do Planalto Ocidental Paulista, 
na profundidade de 0,0 – 0,2 m, para a caracterização das formas de fósforo, 
mineralogia da argila por difração de raios-x (DRX) e espectroscopia de 
reflectância difusa (ERD); utilizou-se também calibração quimiométrica através 
da regressão de mínimos quadrados parciais (PLSR). Verificou-se que o P total 
e o P adsorvido são influenciados pela geologia e grau de dissecação da 
paisagem, e são covariativos dos óxidos de Fe e Al, sendo esses óxidos 
importantes indicadores de ambientes com maiores e menores potenciais de 
adsorção e com baixos e altos teores de P. A caracterização das curvas 
espectrais permite diferenciar o conteúdo de P total com base na mineralogia da 
fração argila. A análise por regressão de mínimos quadrados parciais (PLSR) 
dos dados espectrais evidencia a influência dos óxidos de ferro no conteúdo de 
P total e adsorvido, sendo a Hm ao P total e a Gt ao P adsorvido. 
 
 
Palavras-chave: hematita, goethita, espectroscopia de reflectância difusa, 
PLSR, adsorção de P. 
 



xi 
 

GENESIS, MINERALOGY AND DYNAMICS OF THE PHOSPHORUS IN THE 
SOILS OF THE WESTERN PAULISTA PLATEAU 

 
 
Abstract – In tropical soils, the phenomenon of phosphorus adsorption is 
governed by the mineralogy of the clay fraction, which in turn is affected by the 
material of origin and intensity of dissection of the landscape. the objective was 
to relate the total phosphorus and adsorbed with the main minerals of the clay 
fraction of the soils of the Planalto Ocidental Paulista, associating with the 
geology and the degree of dissection of the landscape. Were selected fifty - five 
soil samples representative of the physiographic variability of the Planalto 
Ocidental Paulista, in the depth of 0.0 - 0.2 m, for the characterization of 
phosphorus forms, clay mineralogy by X - ray diffraction (XRD) and diffuse 
reflectance spectroscopy (DRS); it was also used chemometric calibration 
Through the partial least squares regression (PLSR). It was verified that the total 
P and adsorbed P are influenced by the geology and degree of dissection of the 
landscape, and are covariate of the Fe and Al oxides, and these oxides are 
important indicators of environments with higher and lower adsorption potentials 
and with low and high levels of P. The characterization of the spectral curves 
allows to differentiate the total P content based on the mineralogy of the clay 
fraction. Partial least squares regression analysis (PLSR) of the spectral data 
shows the influence of iron oxides on the total and adsorbed P content, with Hm 
at the total P and Gt at the adsorbed P. 
 
 
Keywords: hematite, goethite, diffuse reflectance spectroscopy, PLSR, 
adsorption P. 



xii 
 

LISTA DE FIGURAS 

 

 

 

Figura 1 (Capítulo 1) – Limites planetários para um espaço operacional seguro 
para a humanidade na terra, por Rockstrom et al. (2009) (a) e Hunter et al. 
(2016) (b)...............................................................................................................5 

Figura 2 (Capítulo 1) – Proposta de modelo de evolução da paisagem 
(geomorfogênese) no Planalto Ocidental Paulista. Adaptado do Projeto CNPQ 
(Proc.n. 402796/2016-0)........................................................................................7 

Figura 3 (Capítulo 1) – Análise bibliométrica dos termos “phosphorus e 
mineralogy” na base de dados SCOPUS (pesquisa realizada em junho de 
2017).. ................................................................................................................. 12 

Figura 4 (Capítulo 1) – Parte do ciclo do fósforo no ambiente. Adaptado de Fink, 
Inda e Barrón (2016). .......................................................................................... 14 

Figura 5 (Capítulo 1) – a) Mapa do Brasil; b) mapa do Estado de São Paulo; c) 
unidade morfoescultural, e d) modelo litoestratigráfico da Bacia Bauru proposto 
por Fernandes e Coimbra (2000).. ...................................................................... 19 

Figura 1 (Capítulo 2) – a) Mapa do Brasil; b) mapa do Estado de São Paulo; c) 
mapa da intensidade de formas do terreno pela assinatura geomorfométrica 
(escala ultradetalhada < 1:5.000). Adaptado de Silva (2016); d) unidades de 
dissecação da paisagem propostas por Silva (2016) a partir do mapa de 
intensidade de formas do terreno. ....................................................................... 42 

Figura 2 (Capítulo 2) – a) Mapa de ferro ditionito do Planalto Ocidental Paulista; 
b) mapa de ferro oxalato do Planalto Ocidental Paulista; c) mapa geológico 
atualizado do Planalto Ocidental Paulista (escala semidetalhada 1:200.000). 
Adaptado de Fernandes et al. (2007). ................................................................. 44 

Figura 3 (Capítulo 2) – Esquema de funcionamento do equipamento 
espectrofotômetro Lambda 950 UV/Vis/NIR acoplado com uma esfera 
integradora de 150 mm de diâmetro. Adaptado de Barrón, UCO........................ 50 

Figura 4 (Capítulo 2) – Espectros de reflectância difusa (ERD) representativos 
dos compartimentos geológicos: Formações Serra Geral (SG) e Vale do Rio do 
Peixe (VRP) do Planalto Ocidental Paulista. Grau de dissecação da paisagem: 
Pouco dissecada (Pd), Intermediariamente dissecada (Id) e Altamente dissecada 
(Ad). Teores de óxidos de ferro totais no extrato sulfúrico (Fe2O3), fósforo total 
(PHNO3+HF). ........................................................................................................... 60 

Figura 5 (Capítulo 2) – Importância da variável para projeção (VIP) do P total 

(HNO3+HF) (a) e P adsorvido (b) medida no VIS-NIR. ............................................. 62 



xiii 
 

Figura 6 (Capítulo 2) – Modelos de regressão: Ptotal (PHNO3+HF) correlacionado 
com a hematita (Hm) determinada por DRX (a) e ERD (b) e P adsorvido com 
goethita (Gt) por DRX (c) e ERD (d) .................................................................... 64 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



xiv 
 

LISTA DE TABELAS 

 

 

 

Tabela 1 (Capítulo 1) – Estudos desenvolvidos nos últimos anos pelo grupo 
CSME (Caracterização de solos para fins de manejo específico) sobre fósforo e 
mineralogia da fração argila nos solos dentro do Planalto Ocidental 
Paulista................................................................................................................13 
  
Tabela 1 (Capítulo 2) – Geologia, geomorfologia e classificação dos solos 
estudados.............................................................................................................43  
 
Tabela 2 (Capítulo 2) – Valores médios dos atributos químicos e 
granulométricos dos pontos selecionados nos solos do Planalto Ocidental 
Paulista, na profundidade 0,0 - 0,20 m................................................................46 
 
Tabela 3 (Capítulo 2) – Valores médios dos principais constituintes 
mineralógicos encontrados na fração argila e fósforo total nos solos do Planalto 
Ocidental Paulista, na profundidade 0,0 - 0,20 
m..........................................................................................................................53 
 
Tabela 4 (Capítulo 2) – Valores médios de P adsorvido, resina e atributos 
cristalográficos dos principais minerais da fração argila dos solos do Planalto 
Ocidental Paulista, na profundidade 0,0 - 0,20 
m..........................................................................................................................57 
 
Tabela 5 (Capítulo 2) – Resumo dos resultados obtidos pela calibração dos 
modelos de regressão de mínimos quadrados parciais (PLSR) para o P total 

(HNO3+HF), P adsorvido, utilizando espectros no visível e infravermelho próximo 
(VIS-NIR)..............................................................................................................61 
 
Tabela 6 (Capítulo 2) – Valores médios de hematita (Hm) e goethita (Gt) por 
difração de raios-x (DRX) e espectroscopia de reflectância difusa (ERD) nos 
solos do Planalto Ocidental Paulista, na profundidade 0,0 - 0,20 
m..........................................................................................................................63 
 



1 
 

CAPÍTULO 1 - CONSIDERAÇÕES GERAIS 

 

1.1 Introdução 

 

O Planalto Ocidental Paulista caracteriza-se como importante área de 

ocupação econômica do Estado de São Paulo, abrangendo aproximadamente 50% 

da área territorial. Destaca-se por ser uma das principais áreas de cultivo de citros 

do País, contribuindo com cerca de 80% da produção nacional, tendo ainda 

significativa participação na produção de açúcar e álcool. Entretanto, para o avanço 

agrícola nessas áreas, são necessários investimentos em tecnologias em diversos 

setores, inclusive no conhecimento da variação dos atributos do solo, seja de 

natureza química e física, seja mineralógica.  

Uma das alternativas é entender o padrão espacial dos minerais da fração 

argila dos solos, principalmente dos óxidos de Fe e Al, pois eles variam 

naturalmente em função da paisagem (o relevo) (TROEH, 1965; BOCKHEIM et al., 

2005; CAMARGO et al., 2008a,b; MINÁR; EVANS, 2008) e, consequentemente, 

influenciam sobre os atributos de importância agrícola (MESQUITA FILHO; 

TORRENT, 1993; BIGHAM et al., 2002; KNADEL et al., 2012; INDA et al., 2013), 

como, por exemplo, o fósforo adsorvido (GÁLVEZ et al., 1999; ALMEIDA et al., 

2003; ROLIM NETO et al., 2004; BARBIERI et al., 2009; WENG et al., 2012; 

CAMARGO et al., 2015; FINK et al., 2016).  

Nos solos tropicais, dois dos minerais mais abundantes são os óxidos de 

ferro, especificamente hematita e goethita (SCHWERTMANN; TAYLOR, 1989). 

Esses óxidos são produtos da dissolução de minerais primários (litogênicos) e 

secundários (pedogênicos) que contêm ferro (Fe+2) em sua estrutura cristalina 

(CORNELL; SCHWERTMANN, 1996). Embora esses óxidos sejam formados a 

partir de íons de ferro e normalmente coexistindo no solo, a ocorrência de um é em 

detrimento do outro (SCHWERTMANN; TAYLOR, 1989; KÄMPF; CURI, 2000).  

Ao contrário da Gt, a Hm tem sua formação preferencial em solos derivados 

de material de origem rico em ferro, como rochas basálticas (SCHWERTMANN, 

1985; BIGHAM et al., 2002). Inda Júnior e Kämpf (2005) relataram que, além do 

material de origem, a formação e a estabilidade desses minerais são condicionadas 



2 

 
 

pelas características pedoambientais (temperatura, umidade, teor de matéria 

orgânica, pH, entre outros), características que proporcionam grande variação na 

cor, na forma e na própria constituição dos óxidos de ferro (SCHWERTMANN; 

CARLSON, 1994). Estas são razões que elegem os óxidos de ferro à função de 

pedoindicadores ambientais, por refletirem as condições de pedogênese sob as 

quais teriam sido formados (FITZPATRICK; SCHWERTMANN, 1982). 

A geomorfologia, aqui mencionada como o grau de dissecação da paisagem, 

também determina a formação dos óxidos de ferro, como relatado por Coventry et 

al. (1983) e Williams e Coventry (1979) em solos da Carolina do Norte. Numa 

relação de causa-efeito, esses autores relataram que, nos pedoambientes pouco 

dissecados da paisagem, isto é, onde o intemperismo foi mais atuante 

(pedogênese prevaleceu à morfogênese), os solos eram mais profundos, com boas 

condições de drenagem, ou seja, ambientes oxidantes dominavam Hm de melhor 

cristalinidade na fração argila. Por sua vez, a Gt era o principal óxido de ferro dos 

pedoambientes altamente dissecados, onde os solos eram mais rasos (contato 

lítico), com presença de estagnação de água por um determinado período de 

tempo, configurando condições redutoras. Curi e Franzmeier (1984) afirmam que 

isso ocorre porque a Gt é formada nas primeiras etapas do intemperismo de 

minerais primários, portanto acumula-se em solos jovens ou nos horizontes 

próximos às rochas.  

Diversos estudos têm demonstrado que o teor e as caraterísticas 

cristalográficas dos óxidos de ferro determinam o processo de adsorção de P no 

solo (TORRENT et al., 1992; 1994; ALMEIDA et al., 2003; CAMARGO et al., 2012; 

FINK et al., 2014). De forma geral, a Gt apresenta maior potencial de adsorção 

quando comparada à Hm, sendo atribuído a sua maior área de superfície 

específica e quantidade de OH- em superfície. Segundo Mesquita Filho e Torrent 

(1993) e Torrent et al. (1994), esses óxidos adsorvem fortemente P a sua estrutura 

por meio de ligações com alta energia de adsorção. A respeito disso, Paula et al. 

(2016) encontraram, em 1 kg de solo, aproximadamente 20 g de Gt e 30 a 60 g de 

Hm, em um Latossolo Vermelho distrófico. Nesta mesma área, Camargo et al. 

(2015) encontraram, em 1 kg de solo, cerca de 401 a 552 mg de fósforo 

adsorvidos, comprovando o potencial de adsorção de P aos óxidos de ferro. Neste 



3 

 
 

sentido fica clara a importância do estudo dos óxidos de ferro na caracterização e 

na relação das formas de P em solos, a exemplo do Planalto Ocidental Paulista, 

que possui grandes amplitudes desses óxidos, variando de 13 a 228 g kg-1 (SILVA, 

2016). 

Todavia, as metodologias tradicionais, como a difratometria de raios-x 

(DRX), também inviabilizam a caraterização de óxidos de ferro e do fósforo 

adsorvido em grandes áreas, devido à necessidade de um grande número de 

amostras, tornando o trabalho oneroso e moroso no processamento das análises 

(BAHIA et al., 2015). Ao contrário disso, a espectroscopia de reflectância difusa 

(ERD) tem sido proposta na identificação e na quantificação indireta dos minerais, 

sobretudo da Hm e Gt, os quais são fortemente associados à cor do solo. Essa 

técnica permite a caracterização simultânea de muitos atributos do solo com 

relevância agronômica e ambiental (VISCARRA ROSSEL et al., 2006a; 

McBRATNEY et al., 2002, 2006; VISCARRA ROSSEL et al., 2010; CAÑASVERAS 

et al., 2010; KODAIRA; SHIBUSAWA, 2013), além de serem adaptáveis para uso 

em campo (VISCARRA ROSSEL; McBRATNEY, 1998). 

A mineralogia do solo é um dos principais indicadores da variação dos 

processos pedogenéticos (CAMARGO, 2013). Como a assinatura espectral por 

ERD é produto da variação dos minerais presentes no solo (BARRÓN et al., 2000), 

cada solo apresenta curva espectral própria que expressa os processos 

pedogenéticos do solo e sua capacidade de suporte no uso, ocupação e manejo do 

fósforo. 

Diante do que foi supracitado em razão da grande extensão territorial do 

Planalto Ocidental Paulista (12,4 milhões de hectares do Estado de São Paulo) e 

sua importância no setor agrícola, faz-se necessário o uso de estratégias eficientes 

para o manejo sustentável, especialmente em uma perspectiva de escassez 

mundial no fornecimento de adubo fosfatado. Deste modo, objetivou-se relacionar o 

fósforo total e adsorvido com os principais minerais da fração argila dos solos do 

Planalto Ocidental, associando com a geologia e o grau de dissecação da 

paisagem. 

 

 



4 

 
 

 

1.2 Revisão de Literatura 

  

1.2.1 Impacto global do fósforo 

 

O fósforo (P) é essencial para todas as formas de vida, porém grande parte 

dos solos contém apenas baixas concentrações de P. Sabendo disso, a adição de 

P na forma de fertilizantes é essencial para produção de alimentos no mundo todo 

(DUAN et al, 2011; TOWNSEND; PORDER, 2012; OBERSTEINER et al., 2013). 

Entretanto, as reservas mundiais de P estão estimadas em 10 x 1015 g de P, 

estando mal distribuídas dentro do globo, sendo concentrado em pequenas regiões 

dos Estados Unidos, Norte da África (principalmente Marrocos e Argélia), China, 

Rússia e Oriente Médio (USGS, 2016). 

O P não tem nenhum substituto na produção de alimentos em um mundo de 

9 bilhões de pessoas previstos para o ano de 2050. Sendo assim, assegurar P 

suficiente será fundamental para a segurança alimentar no futuro (CORDELL et al., 

2011). No entanto, a principal fonte mundial de P é o fosfato de rocha, mas este é 

um recurso finito e não renovável, cada vez mais escasso e caro. Cordell et al. 

(2009) estimaram que, em 2035, a demanda de fósforo superará a oferta. Embora 

o prazo exato possa ser incerto, não há fontes alternativas de P no mercado que 

possam substituir a atual produção global de 20 milhões de toneladas de P a partir 

de rochas fosfatadas. Aumenta, portanto, a necessidade do uso eficiente de P para 

atender às demandas do aumento da produção agrícola e, ao mesmo tempo, a 

sustentabilidade ambiental (TENKORANG; LOWENBERG-DeBOER, 2008; 

WORSTALL, 2013). 

O conceito de limites planetários para um espaço operacional seguro para a 

humanidade na Terra (Figura 1a) foi introduzido por Rockstrom et al. (2009a,b) e 

identificados nove sistemas globais que, se cruzados, mudariam o sistema da Terra 

com consequências inaceitáveis para os seres humanos. Um desses limites 

pertence ao P, que foi baseado nas condições oceânicas e proposto para ser dez 

vezes o fluxo pré-industrial de oceanos (ROCKSTROM et al., 2009a,b). Porém, 

Hunter et al. (2016) descobriram que já foram atravessados quatro desses limites: 



5 

 
 

mudanças climáticas, integridade da biosfera, mudanças do sistema terrestre e 

ciclos biogeoquímicos (ciclos de fósforo e nitrogênio) (Figura 1b). 

A fertilização com P, no longo prazo, provoca acúmulo significativo do 

nutriente no solo, o que representa uma crescente ameaça para o ambiente 

aquático (BOLLAND et al., 1996; ZHUANG et al., 2007). O P também é 

considerado um grande poluente de cursos d’água, especialmente em águas 

superficiais, já que ocorre pouca percolação deste elemento. Além disso, o excesso 

de P causa a eutrofização, que é o enriquecimento excessivo de nutrientes no 

corpo d’água; sendo assim, os nutrientes estimulando o crescimento de algas e de  

plantas, que prejudicam a utilização da água, e com o aumento do consumo de 

oxigênio, causam também a mortandade de peixes (KLEIN; AGNE, 2012).  

 

 

Figura 1. Limites planetários para um espaço operacional seguro para a 
humanidade na terra por Rockstrom, et al. (2009) (a) e Hunter et al. 
(2016) (b). 

  

Nos ecossistemas marinhos, ocorreu, nos últimos, anos o desenvolvimento 

de centenas de "zonas mortas" nos oceanos e na foz dos rios que atravessam 

regiões do mundo onde a agricultura intensiva em insumos é praticada, em 

particular nos EUA e na Europa. A maior dessas zonas mortas está no Golfo do 

México, perto de onde o Rio Mississippi descarrega, tendo uma área superficial 

surpreendentemente extensa de cerca de 7.000 km2 e, aparentemente, continua 

expandindo-se a uma taxa alarmante, assim como muitas outras zonas mortas 



6 

 
 

(cerca de 400), em outras partes do globo (DIAZ; ROSEMBERG, 2008; 

DOMAGALSKI; JOHNSON, 2012), sendo necessário o desenvolvimento de 

medidas que possibilitem a redução da perda deste nutriente. 

As medidas de controle da eutrofização por P, nas áreas de exploração 

agrícola, restringem-se ao correto dimensionamento das adubações, estando 

associadas a práticas conservacionistas de controle da erosão do solo (RESENDE, 

2002). Além do que, a adubação com P possui efeito prolongado nas culturas 

subsequentes. Sendo assim, dependendo do sistema, é possível aplicar uma 

quantidade única de P e realizar cultivos sucessivos sem manutenções anuais 

(SOUZA et al., 2010).  

No Brasil, a agricultura é praticada predominantemente em solos que se 

encontram parte em estado degradado e, também, em outros casos, em estágio 

avançado de alteração intempérica, com predominância de óxidos de ferro e 

alumínio. Para alcançar patamares de produção e produtividade, milhares de 

toneladas de fertilizantes industriais de alta solubilidade são aplicados anualmente 

aos solos brasileiros.  

 

1.2.2 Influência da geologia e da dissecação da paisagem na mineralogia da 

argila dos solos tropicais 

 

O solo é produto da ação combinada dos denominados fatores de formação 

do solo, a saber: material de origem, relevo e o tempo (fatores passivos), somados 

ainda o clima e os organismos (fatores ativos). Entre esses fatores, as 

propriedades morfológicas, químicas, físicas e mineralógicas de um solo são 

fortemente influenciadas pelo material de origem (SANTOS et al., 2010) e são 

controladas pelo fator tempo. Segundo Fanning e Fanning (1989), quanto menor a 

intensidade do fator tempo, mais o solo herda as características do material de 

origem, especialmente quando o solo é produto do intemperismo da rocha que o 

sustenta, denominado, neste caso, de solos autóctones. Já os fatores climáticos e 

fisiográficos assumem papel coadjuvante na pedogênese. 

Entretanto, nem sempre o solo formado é produto originário do próprio local 

onde ocorre atualmente, denominado de alóctone, ou substrato geológico que o 



7 

 
 

sustenta, principalmente quando em uma dada região há mistura de geologias com 

distinto grau de metamorfismo e relevo bastante movimentado. Neste aspecto, o 

relevo, que pode ser compreendido como um conjunto de elevações ou feições 

geográficas definidas pela altitude, declividade, uniformidade e extensão das 

superfícies (FREIRE, 2006; VASCONCELOS et al., 2012), encontra-se em pleno 

processo evolutivo. Simultaneamente, à medida que o relevo altera o material de 

origem, o tempo de remoção e a deposição de material, escoamento superficial e 

regime do lençol freático, ele também é modificado (BUOL et al., 1980; BOCKHEIM 

et al., 2005). Por essa isocronicidade, Jenny (1941) atribuiu ao relevo a função 

mais de agente de remoção e de distribuição do solo do que de formação. 

Tal constatação reforça a ideia de que a formação do solo é um balanço 

entre a pedogênese e a geomorfogênese (MACMILLAN; SHARY, 2009). Neste 

estudo, a influência da geomorfologia é representada pelo grau de dissecação da 

paisagem, que pode ser compreendida como o balanço entre a pedogênese 

(formação do solo) e a geomorfogênese (esculpimento da paisagem), sendo que, 

em ambientes onde a pedogênese é mais atuante que a morfogênese, há um 

favorecimento à formação e ao aumento da espessura do solo (ambientes pouco 

dissecados). Em contrapartida, ambientes onde a morfogênese é mais ativa, o 

processo atua no sentido de esculpir a paisagem, permitindo a expressão mais 

efetiva da rocha do que do solo, classificados como altamente dissecados (Figura 

2). 

 

 

Figura 2. Proposta de modelo de evolução da paisagem (geomorfogênese) no 
Planalto Ocidental Paulista. Adaptado do Projeto CNPQ (Proc.nº 
402796/2016-0). 

 



8 

 
 

Falar sobre a formação do solo e associar a paisagem é o mesmo que tratar 

das transformações dos minerais do solo, uma vez que as condições impostas pelo 

pedoambiente (temperatura, umidade, teor de matéria orgânica, pH e Eh, entre 

outros) (KÄMPF; CURI, 2000), atuam nos processos de dissolução, oxirredução, 

complexação de espécies químicas. Enfim, são responsáveis pela neoformação de 

minerais secundários, os pedogênicos, destacando-se os óxidos de ferro por serem 

constituídos, em sua maioria, de produtos de neoformação provenientes da 

alteração de sedimentos e materiais de solo (SCHWERTMANN, 1966; 

SCHWERTMANN, 1985; SCHWERTMANN; TAYLOR, 1989; CORNELL; 

SCHWERTMANN, 1996). 

A respeito da gênese dos óxidos de ferro, seguindo a evolução do solo, Curi 

e Franzmeier (1984) afirmam que a Gt é o primeiro óxido de ferro pedogênico 

formado nas primeiras etapas do intemperismo dos minerais primários, 

concentrando-se em solos jovens ou nos horizontes próximos às rochas. Essa 

mesma afirmação explica o predomínio de Gt nas unidades altamente dissecadas, 

verificado no estudo de Silva (2016). Em complemento, a Hm é favorecida nas 

partes mais altas do relevo, nas pedoformas lineares, convexas e pouco 

dissecadas (COVENTRY et al, 1983; WILLIAMS; COVENTRY, 1979; SILVA, 2016). 

Isto porque, na cota mais alta do relevo, o solo normalmente é mais bem drenado, 

com temperaturas mais elevadas e alto teor de ferro (no caso, solos oriundos de 

rochas básicas), baixo teor de matéria orgânica e facilidade de desidratação da 

ferridrita (BUOL et al., 1997; KÄMPF; CURI, 2000). 

Assim como os óxidos de ferro, alguns estudos têm apresentado a influência 

da paisagem também na formação da Gb e Caulinita (Ct) (SILVA et al., 2001).  De 

acordo com Ghidin et al. (2006) e Camargo et al. (2008a), a Ct tem formação e 

ocorrência preferencial em solos localizados na posição de baixada da paisagem 

(CURI; FRANZMEIER, 1984), principalmente quando esta apresenta formas 

côncavas. Silva et al. (2001), avaliando o efeito do material de origem e a posição 

topográfica em solos da Baixada Sul Fluminense no Rio de Janeiro, encontraram 

solos mais cauliníticos nas porções de baixada de uma topossequência, com 

presença de ciclos alternados de umedecimento e secagem. Já Reatto et al. 

(2008), numa topossequência de Latossolos no Planalto Central do Brasil, 



9 

 
 

encontraram maior relação gibbsita/(gibbsita+caulinita) em solos do relevo mais 

movimentado quando comparada a áreas mais planas.  

É provável que as condições de relevo mais movimentado ou mais declivoso 

favoreçam o rejuvenescimento relativo destes solos, pela maior exposição do 

material de origem, contribuindo para a formação e a estabilidade da Ct em relação 

à gibbsita (Gb). Ainda, com a ação do intemperismo, possivelmente o Si é 

acarreado das posições mais altas da paisagem, concentrando-se nas depressões, 

o que favorece a formação e os maiores teores de Ct bem como sua estabilidade 

nas posições mais baixas da paisagem (GHIDIN et al., 2006; SCHAEFER et al., 

2008). Curi e Franzmeier (1984), no Planalto Central do Brasil, concluem que a 

predominância de Gb no topo de uma topossequência decorre do processo intenso 

de dessilicatização, com remoção de silício para posições mais baixas da vertente. 

 Baseado no conceito de superfícies geomórficas aplicados à pedologia 

(DANIELS et al., 1971; GERRARD, 1993; RUHE, 1969) e suas relações 

cronológicas entre o solo e as superfícies geomórficas, observa-se que vários 

trabalhos tratam deste assunto, associando também a mineralogia. No cerrado 

brasileiro, Rodrigues e Klamt (1978) notaram que o conteúdo de Gb dos solos 

diminuiu das superfícies mais antigas para as mais recentes, sendo o mesmo 

observado por outros autores (CURI; FRANZMEIER, 1984; CAMARGO et al., 

2008a). Para Marques Júnior et al. (1997), o conhecimento dos limites das 

superfícies geomórficas em uma determinada área agrícola pode indicar locais 

específicos de manejo com adoção de práticas mais eficientes e sustentáveis ao 

ambiente.  

Nos trabalhos desenvolvidos por Klamt e Beatty (1972) e Uberti e Klamt 

(1984), foi observado que o maior grau de desenvolvimento dos solos ocorreu em 

posição de topo, com dominância de solos distróficos; por outro, lado em posições 

de terraços e áreas escarpadas, ou dissecadas, predominavam solos mais jovens e 

eutróficos. Estudando as relações solo-paisagem em uma litossequência no 

município de Pereira Barreto-SP, Campos et al. (2007) observaram que os 

segmentos de forma côncava apresentavam valores mais elevados de soma de 

bases, valor T e saturação por bases, que os de forma linear. Isso porque as áreas 



10 

 
 

côncavas atuam como sítio de deposição dos sedimentos advindos de outros 

ambientes. 

Diante disso, torna-se substancial o conhecimento dos aspectos geológicos 

nos quais o solo foi ou ainda está sendo desenvolvido e sua relação com o grau de 

dissecação da paisagem e formas da paisagem, visto que a geomorfologia 

influencia o tipo e a forma dos minerais formados e, por conseguinte, a distribuição 

dos atributos do solo (MARQUES JÚNIOR; LEPSCH, 2000; CUNHA et al., 2005; 

CAMPOS et al., 2007). Essas informações possibilitam separar áreas mais 

homogêneas e, consequentemente, adotar manejo específico e avaliação dos 

efeitos da agricultura na qualidade ambiental (SOUZA et al., 2003; CORÁ et al., 

2004). 

 

1.2.3 Relações entre a mineralogia da argila e o fósforo no solo 

 

A mineralogia da fração argila é de grande importância no estudo dos solos, 

não só por desempenhar papéis importantes nas propriedades química, física e 

morfológica do solo, ou por possuírem minerais de grande ocorrência, mas 

também, por guardar testemunho de sua evolução, podendo ser considerados 

pedoindicadores ambientais do solo, por serem reflexo das condições ambientais 

de origem e por persistirem por longo tempo no solo (FEY; DIXON, 1981; 

SCHULZE, 1984; SCHWERTMANN; CARLSON, 1994; CORNELL; 

SCHWERTMANN, 1996). 

Os principais minerais da fração argila regem a dinâmica de P nos solos 

tropicais intemperizados, com predomínio da formação de complexos de esfera 

interna do P com os óxidos e os hidróxidos de ferro e de alumínio e argilominerais 

(MEURER et al., 2006). Esses complexos de esfera interna indicam que o P está 

fortemente ligado à superfície de minerais altamente estruturados através de 

ligação covalente (ESSINGTON, 2003; SPOSITO, 2008). Além disso, o P é 

adsorvido preferencialmente por grupos de superfícies hidroxilas em óxidos de 

ferro (SPARKS, 2003; SPOSITO, 2008), ocorrendo pela troca de ligantes como 

OH2
+ e OH- da superfície desses compostos pelos fosfatos da solução e pela 



11 

 
 

incorporação desse ânion na estrutura interna dos argilominerais (BERKHEISER et 

al., 1980; SHARPLEY et al., 2005). 

As amplitudes de P adsorvido a Hm, encontradas por Barrón et 

al. (1988) e Torrent et al. (1994), foram de 0,8 a 4,1 μmol de P m-2 em amostras 

naturais, e na Gt foram de 1,62 a 3,13 μmol de P m -2, sendo influenciado pelo 

tamanho, pela morfologia e pelo grau de substituição do Al na estrutura do cristal. 

Embora a adsorção média de P por unidade de área de superfície seja semelhante 

para Gt e Hm, a Gt, tipicamente, adsorve mais P como resultado de sua área de 

superfície específica (ASE) maior em relação a Hm (TORRENT et al., 1994). 

Estudos de Torrent et al. (1990) sugerem que a adsorção de P pela Gt é 

simples e ocorre principalmente na face do cristal com índice de Miller 110, e para 

Hm é atribuído às faces basais do mineral (TORRENT et al., 1994). Em uma escala 

cronológica de trabalhos publicados, a maior adsorção de P deu-se na presença de 

Gt quando comparada a Hm (BIGHAM et al., 1978; KARIM; ADAMS, 1984; 

FONTES; WEED, 1996; ROLIM NETO et al., 2004; CAMARGO et al., 2015).  

Estudando a adsorção de fósforo em diversos Latossolos do Brasil, Ker 

(1995) observou que o aumento do caráter caulinítico dos solos implica a redução 

da capacidade de adsorção de P, levando a entender que o papel da caulinita 

parece secundário em comparação com os constituintes oxídicos. 

Estudos de Valladares et al. (2003) observaram que solos originários de 

rochas de natureza basáltica apresentaram maior potencial de adsorção de P, 

consistindo no estudo de Gonçalves et al. (2011) em solos formados pelos 

sedimentos do intemperismo do basalto em relação àqueles derivados de 

sedimentos de granito e arenito. Em todas essas investigações, os autores afirmam 

que as variações do potencial dos solos em adsorver P devem-se ao tipo de 

mineral predominante, teor e atributos cristalográficos dos minerais. 

No panorama internacional, com base na análise bibliométrica da plataforma 

SCOPUS, é possível destacar o aumento quantitativo de publicações com a 

temática fósforo e mineralogia, a partir de 1994 até os dias atuais, sendo grande 

parte dos documentos publicados, provenientes das ciências agrárias, biológicas e 

ambientais, mostrando assim a importância dos tópicos abordados neste trabalho 

para o meio científico (Figura 3).  

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1413-70542016000400369#B7
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1413-70542016000400369#B7
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1413-70542016000400369#B101


12 

 
 

 

Figura 3. Análise bibliométrica dos termos “phosphorus e mineralogy” na base de 
dados SCOPUS (pesquisa realizada em junho de 2017). 

 

Poucos são os estudos que relacionam a geomorfologia com a formação dos 

minerais pedogênicos e sua influência nos atributos químicos e físicos do solo. 

Entretanto, o grupo CSME desenvolveu trabalhos nesse sentido, a exemplo dos 

estudos de Camargo et al. (2008ab; 2015) e Barbieri et al. (2009; 2013), que 

criaram modelos em escala local (pequena escala) de ocorrência de Hm, Gt e 

variáveis covariativas, como o P, o que resultou em zonas específicas de manejo, 

com baixo custo de insumos e menor impacto ambiental. Esses estudos podem ser 

observados na Tabela 1.  

Além da mineralogia, a matéria orgânica (MO) assume papel importante no 

processo de retenção de P (ANDRADE et al., 2003; ANTELO et al., 2007), uma vez 

que ácidos orgânicos (ácidos húmicos) inibem o crescimento dos cristais de óxidos 

de ferro, aumentando a área de superfície específica e, portanto, favorecendo a 

retenção de P pelos óxidos (BARRÓN et al., 1988). Entretanto, o efeito ambivalente 

da MO permite que ela atue de diversas formas na retenção de fosfato, seja 

alterando a forma cristalina dos minerais, seja retardando o contato direto de P na 



13 

 
 

Tabela 1. Estudos desenvolvidos nos últimos anos pelo grupo CSME 
(Caracterização de solos para fins de manejo específico) sobre fósforo e 
mineralogia da fração argila nos solos dentro do Planalto Ocidental Paulista. 

Autor e ano Assunto de estudo Localização Área 

Barbieri et al., 2009 
Hillslope curvature, clay mineralogy, and 

phosphorus adsorption in an Alfisol 
cultivated with sugarcane 

Catanduva-SP 
2 áreas 
de 1 ha 

Montanari et al., 2010 
Caracterização mineralógica de Latossolos 

em diferentes feições do relevo 
Jaboticabal-SP 158 ha 

Camargo et al., 2012 

Spatial correlation between the composition 
of the clay fraction and contents of 

available phosphorus of an Oxisol at 
hillslope scale 

Guariba-SP 1 ha 

Oliveira et al., 2013 

Modelagem geoestatística das incertezas 
da distribuição espacial do fósforo 

disponível no solo, em área de cana-de-
açúcar 

Tabapuã-SP 200 ha 

Barbieri et al., 2013 
Comportamento dos óxidos de ferro da 
fração argila e do fósforo adsorvido, em 

diferentes sistemas de colheita 
Guariba-SP 1 ha 

Marques Jr et al., 2014 

Magnetic susceptibility and diffuse 
reflectance spectroscopy to characterize 

the spatial variability of soil properties in a 

Brazilian Haplustalf 

Catanduva-SP 1 ha 

Bahia et al., 2015 
Procedures using diffuse reflectance 

spectroscopy for estimating hematite and 
goethite in Oxisols of São Paulo, Brazil 

Guatapará e 
Guariba-SP 

— 

Peluco et al., 2015 
Mapeamento do fósforo adsorvido por meio 

da cor e da suscetibilidade magnética do 
solo 

Guatapará-SP 380 ha 

Camargo et al., 2015 
Mapping of clay, iron oxide and adsorbed 

phosphate in Oxisols using diffuse 
reflectance spectroscopy 

Guariba-SP 500 ha 

Marques Jr et al., 2015 
Sampling planning of micronutrients and 

aluminium of the soils 
São Paulo, 

Brasil 

24,8 
milhões 

ha 

 

superfície dos óxidos, isto é, reduzindo a força de retenção (FINK et al., 2016). 

Segundo Antelo et al. (2007), a MO carregada negativamente pode alterar a carga 

superficial dos óxidos de ferro, provocando a repulsão eletrostática dos fosfatos, 

sendo necessário o entendimento dessa dinâmica de P no solo, desde sua origem, 

equilíbrio químico no sistema solo e, por fim, as vias de saída do sistema. 

 

 



14 

 
 

1.2.4 Fósforo no solo 

 

 A fonte de P em sistemas naturais são os minerais primários fosfatados, que 

com o processo de intemperismo e a formação do solo, ou seja, pedogênese, 

(GATIBONI, 2003) acabam liberando P no sistema solo. No caso em solução, este 

é readsorvido. Com o avanço da pedogênese, os minerais fosfatados vão sendo 

degradados e contribuindo cada vez menos no fornecimento de P ao sistema. O 

avanço do intemperismo faz com que aumentem os sítios de adsorção aniônica, 

mudando o caráter da fase sólida do solo de fonte para dreno (ROLIM NETO et al., 

2004), aumentando as ligações covalentes de difícil reversibilidade e, 

consequentemente, o potencial de adsorção de P no solo. Na Figura 4 está parte 

do ciclo do P no ambiente. 

 

 

Figura 4. Parte do ciclo do fósforo no ambiente, adaptado de Fink, Inda e Barrón 
(2016). 

 

No solo, o P pode ser adsorvido ou dessorvido, dependendo da 

concentração, cristalinidade, área de superfície específica e grupos hidroxila na 

superfície dos óxidos de ferro (FINK et al., 2016). Estes fatores, por sua vez, são 

afetados pelo material de origem, pela intensidade do intemperismo e pelas 

condições de drenagem (BARRÓN; TORRENT, 1996; MOTTA; KAMPF, 1992; 

INDA JÚNIOR; KAMPF, 2005; SCHAEFER et al., 2008). 



15 

 
 

O P da solução do solo é denominado fator intensidade (I). O suprimento de 

I, à medida que o fósforo é absorvido, é mantido pelo fator quantidade (Q), 

quantitativamente maior que o I. Há, portanto, um equilíbrio entre o fator I e Q. Esta 

interdependência caracteriza o fator capacidade de P, quantitativamente definido 

pela relação Q/I. Em solos com maior adsorção de P, como os mais argilosos e, de 

modo particular, os mais intemperizados, a relação Q/I será maior do que em solos 

com menor adsorção, como nos arenosos e, se argilosos, menos intemperizados. 

Portanto, para o mesmo valor de Q + I, um solo argiloso terá menos P em solução 

(I) e mais P-lábil (Q) que um solo arenoso. Por outro lado, para solos com o mesmo 

valor de I, a planta terá mais P à sua disposição naquele com maior Q, maior fator 

capacidade (NOVAIS; SMYTH, 1999). 

Além disso, o teor natural de P presente no solo é insatisfatório ao adequado 

crescimento de plantas. Apesar de seu teor total no solo variar de 100 a 1.000 mg 

kg-1 (BRADY; WEIL, 1996), ou entre 200 e 3.000 mg kg-1 (NOVAIS; SMYTH, 1999), 

menos de 0,1 % desse total está na solução do solo, cujos valores variam entre 

0,002 e 2,0 mg L-1 (FARDEAU, 1996). Estima-se que 5% a 25% do fósforo solúvel 

adicionado ao solo, como adubo, sejam aproveitados pela cultura, e que 95% a 

75% dele sejam adsorvidos (FALCÃO; SILVA, 2004). 

Devido a essa baixa disponibilidade, o P também é um fator limitante para a 

produtividade das culturas (QIAO et al., 2013), pois a aplicação de P em 

quantidades que excedem a absorção da planta pode acarretar perdas deste 

elemento e subsequente acúmulo de P em corpos d’água próximos ao cultivo 

(NEWMAN, 1997; SIBBESEN; RUNGE-METZGER, 1995). 

 Contudo, para ajudar na compreensão de P no solo, existem métodos 

indiretos que auxiliam a identificação e a quantificação de determinados elementos 

no solo, principalmente em grandes áreas que necessitam de um grande banco de 

dados amostral. Esses métodos indiretos possibilitam gerar informações em um 

curto espaço de tempo, assim como também facilitar o estudo entre os atributos de 

interesse agronômico, que apresentam certa relação.  

 

 



16 

 
 

1.2.5 Uso de espectroscopia de reflectância difusa na avaliação de atributos 

do solo 

 

Para caracterização e mapeamento de grandes áreas, faz-se necessário um 

número grande de amostras; sendo assim, os métodos tradicionais, como no caso 

a difração de raios-x com o pré-tratamento de concentração de óxidos de ferro, 

para determinação de Gt e Hm, são onerosos, dispendiosos, causam riscos ao 

manipulador pelo uso de reagentes perigosos e impactos ambientais, quando 

descartados indevidamente (VISCARRA ROSSEL et al., 2006b; CAMARGO et al., 

2015; BAHIA et al., 2015).  Nessa perspectiva, a espectroscopia de reflectância 

difusa (ERD) torna-se uma técnica alternativa que pode ser utilizada para 

complementar os métodos convencionais de análise do solo (MADARI et al., 2006; 

VISCARRA ROSSEL et al., 2009a,b), principalmente em grandes áreas, pois ao 

contrário do DRX, esta técnica é rápida, menos dispendiosa, não destrutiva e 

simples (CAMARGO et al., 2015). 

Visando a atender a esta crescente demanda de informações detalhadas 

dos solos tropicais, especialmente de atributos mineralógicos, cada vez mais tem 

sido empregado o uso de técnicas indiretas, a exemplo da Austrália, que tem por 

assinatura espectral obtida por sensores orbitais conseguido realizar mapas de Hm 

e Gt de toda a federação (769.902.400 ha) (VISCARRA ROSSEL et al., 2010). No 

Brasil, estudos incipientes, em pequenas áreas, já foram desenvolvidos usando 

métodos indiretos na caraterização de óxidos de ferro como assinatura espectral 

por ERD (ALMEIDA et al., 2003; BAHIA et al., 2015).  

A assinatura espectral por ERD, para quantificação de óxidos de ferro, foi 

proposta por Torrent e Barrón (1993) para quantificar Hm e Gt, e vem sendo 

utilizada para a quantificação de minerais, em diversos países, como, por exemplo: 

na Espanha (TORRENT; BARRÓN, 2002; WERFF DER et al., 2015), na China 

(CHEN et al., 2002; HU et al., 2013) e na Austrália (VISCARRA ROSSEL et al., 

2009a, 2010). 

A ERD tem seu princípio baseado na cor emitida quando o fluxo radiante 

incide sobre a matéria; neste estudo, o solo, ou seja, a influência das propriedades 

do solo sobre a absorção e a reflexão da energia medida permite relacionar bandas 



17 

 
 

espectrais; no caso, a faixa do visível (VIS) e infravermelho próximo (NIR) com os 

atributos do solo, e assim quantificá-los de maneira indireta. Sabendo disso, quanto 

mais escura e intensa a cor do solo, características de solos que têm como 

constituintes a Hm, maghemita e a presença de MO, menor energia é refletida, 

ocorrendo o rebaixamento da curva em função do comprimento de onda. 

Entretanto, quando a amostra de solo apresenta minerais de cores claras, como Gt 

e, com menor intensidade, ocorre a elevação da curva de reflectância, pois a maior 

parte da energia incidida na amostra foi refletida. Portanto, a cor é um atributo 

morfológico confiável na identificação dos óxidos de ferro (RESENDE, 1976; 

SCHWERTMANN, 1993). 

Várias técnicas de calibração, baseadas nos espectros VIS-NIR, foram 

utilizadas no desenvolvimento de modelos para estimar propriedades do solo, 

considerando a vantagem de evitar a colinearidade (XU; XIE, 2012; ZHANG, 2010; 

ZHANG et al., 2011). O programa Parles (VISCARRA ROSSEL, 2008) implementa 

a regressão de mínimos quadrados parciais (PLSR), que é comumente 

desenvolvida com uma ampla gama de largura de banda espectral para obter alta 

precisão de previsão em função da calibração de modelos. Vale ressaltar que esse 

método é baseado na absorção espectral característica dos elementos do solo e 

também usa correlações entre o elemento solo e seus constituintes, como: óxidos 

de ferro e minerais de argila (BARTHOLOMEUS et al., 2008). 

Quando se utiliza o PLSR para calibração de um modelo, também é possível 

visualizar os gráficos de importância da variável na projeção (VIP), podendo assim 

ser possível identificar mais positivamente as bandas que estão influenciando as 

previsões PLSR do atributo de interesse (YAN et al., 2013). Conhecendo os 

princípios das relações de causa e efeito do solo e observando isso em grandes 

áreas, essa ferramenta possibilita nova perspectiva no gerenciamento específico 

em grandes compartimentos do solo, que necessita de um grande banco de dados, 

podendo ser adquirido em um curto espaço de tempo e com menor custo 

(CAMARGO et al., 2015). 

A agricultura, consequentemente, enfrenta o desafio de elaborar estratégias 

de gestão que possam limitar as perdas de P do solo para corpos d’água (rios e 

oceanos) e o fornecimento adequado de P. O sucesso de tais estratégias de 



18 

 
 

gestão, principalmente em grandes regiões, dependerá do conhecimento da rocha 

que deu origem ao solo, em quais posições na paisagem o P tem-se acumulado, 

como P é distribuído nos perfis de solo, e quão prontamente o P é liberado para o 

escoamento e a cultura em desenvolvimento. 

 

1.2.6 Caracterização do Planalto Ocidental Paulista 

 

 O planalto Ocidental Paulista estende-se a noroeste das Cuestas Basálticas, 

compreendendo aproximadamente uma área de 126.000 km2, cerca de 

aproximadamente 50% do Estado de São Paulo (Figura 5a, b). Suas maiores 

altitudes alcançam aproximadamente 1.000 m na divisa com as Cuestas 

Basálticas; mas, dentro da unidade, varia de 300 a 900 metros (Figura 5c). 

Caracterizado por vales pouco profundos com encostas de inclinações suaves (10 

a 20%), proporcionando um relevo ligeiramente ondulado sob a forma de colinas 

amplas e baixas, com topos aplainados, influenciando a densidade de drenagem e 

favorecendo as atividades agrícolas (ALMEIDA, 1964). 

A sequência suprabasáltica neocretácea é formada pelos grupos Bauru e 

Caiuá (FERNANDES; COIMBRA, 2000) (Figura 5d), sendo composta pelas 

formações Uberaba, Vale do Rio do Peixe, Araçatuba, São José do Rio Preto, 

Presidente Prudente e Marília. Seu contato basal é discordante (não 

conformidade), sobretudo com basaltos da Fm. SG (Grupo São Bento). Na base da 

sequência, geralmente ocorre delgado estrato de aspecto brechoide, com clastos 

angulosos de basalto, sustentado por matriz arenosa imatura. 

 



19 

 
 

 

Figura 5. a) Mapa do Brasil; b) mapa do Estado de São Paulo; c) unidade 
morfoescultural, e d) modelo litoestratigráfico da Bacia Bauru proposto 
por Fernandes e Coimbra (2000). 

 

 A região do planalto Ocidental situa-se essencialmente sobre rochas do 

Grupo Bauru, que é constituído por diversas formações predominantemente de 

rochas areníticas com predomínio da formação Vale do Rio do Peixe (Fm. VRP) 

(57,1% da região do planalto), e algumas manchas cimentadas por carbonato de 

cálcio, que hoje tem uma área de 370.000 km2, estando composta por camadas de 

espessura submétrica, com estruturação tabular típica e arenitos intercalados com 

siltitos ou lamitos arenosos e assenta-se diretamente sobre basaltos. Além disso, a 



20 

 
 

Fm. VRP corresponde a depósitos essencialmente eólicos, acumulados em 

extensas áreas planas, na forma de lençóis de areia e campos de dunas baixas 

(FERNANDES, 2004). 

Os basaltos da formação Serra Geral (Fm. SG) são oriundos do período 

Cretáceo inferior, com aproximadamente 133 milhões de anos, segundo Renne et 

al. (1992), constituindo cerca de 15,5% da região do planalto ocidental, sendo 

assim um importante compartimento geológico na região, tendo como substrato 

rochas vulcânicas (IPT, 1981). Essa região é caracterizada por possuir 97% das 

rochas de caráter básico-intermediário (basalto e andesitos) e apenas 3% de 

rochas ácidas (riodacitos e riolitos) (NARDY et al., 2002); além disso, os dados 

geoquímicos dos basaltos mostram que eles não são homogêneos. 

 Dentro da Fm. VRP e SG existem compartimentos geomorfológicos com 

níveis de dissecação da paisagem, que é o balanço entre a pedogênese (formação 

do solo) e a morfogênese (esculpimento da paisagem). Estudos da influência do 

relevo e do material de origem associados originam dados importantes na 

compreensão da distribuição dos solos na paisagem de uma dada região, assim 

como oferecem elementos de predição dos atributos físicos, químicos e 

mineralógicos do solo (RESENDE et al., 2007), auxiliando também em trabalhos 

convencionais de levantamento e de mapeamento de solos (LACERDA; 

BARBOSA, 2012). 

 

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36 
 

CAPÍTULO 2 – Mineralogia da argila relacionada ao fósforo nos 
compartimentos geológicos e geomorfológicos do 
Planalto Ocidental Paulista 

 
 
Resumo – Nos solos tropicais, o fenômeno de adsorção de fósforo é regido pela 
mineralogia da fração argila, que, por sua vez, é afetada pelo material de origem e 
intensidade de dissecação da paisagem. Desse modo, objetivou-se relacionar o 
fósforo total e adsorvido com os principais minerais da fração argila dos solos do 
Planalto Ocidental Paulista, São Paulo, associando com a geologia e o grau de 
dissecação da paisagem. Foram selecionadas cinquenta e cinco amostras de solo 
representativas da variabilidade fisiográfica do Planalto Ocidental Paulista, na 
profundidade de 0,0 – 0,2 m, para a caracterização das formas de fósforo, 
mineralogia da argila por difração de raios-x (DRX) e espectroscopia de reflectância 
difusa (ERD). Utilizou-se também calibração quimiométrica através da regressão 
de mínimos quadrados parciais (PLSR). Verificou-se que o P total e o P adsorvido 
são influenciados pela geologia e grau de dissecação da paisagem, e são 
covariativos dos óxidos de Fe e Al, sendo esses óxidos importantes indicadores de 
ambientes com maiores e menores potenciais de adsorção e com baixos e altos 
teores de P. A caracterização das curvas espectrais permite diferenciar o conteúdo 
de P total com base na mineralogia da fração argila. A análise por regressão de 
mínimos quadrados parciais (PLSR) dos dados espectrais evidencia a influência 
dos óxidos de ferro no conteúdo de P total e adsorvido, sendo a Hm ao P total e a 
Gt ao P adsorvido. 
 
 
Palavras-chave: hematita, goethita, espectroscopia de reflectância difusa, PLSR, 
adsorção de P. 
 



37 
 

Clay mineralogy of phosphorus related in the geological and 
geomorphological compartments of the Western Paulista Plateau 

 
 
Abstract – In tropical soils, the phenomenon of phosphorus adsorption is governed 
by the mineralogy of the clay fraction, which in turn is affected by the material of 
origin and intensity of dissection of the landscape. the objective was to relate the 
total phosphorus and adsorbed with the main minerals of the clay fraction of the 
soils of the Planalto Ocidental Paulista, associating with the geology and the degree 
of dissection of the landscape. Were selected fifty - five soil samples representative 
of the physiographic variability of the Planalto Ocidental Paulista in the depth of 0.0 
- 0.2 m, for the characterization of phosphorus forms, clay mineralogy by X - ray 
diffraction (XRD) and diffuse reflectance spectroscopy (DRS). It was also used 
chemometric calibration Through the partial least squares regression (PLSR). It was 
verified that the total P and adsorbed P are influenced by the geology and degree of 
dissection of the landscape, and are covariate of the Fe and Al oxides, and these 
oxides are important indicators of environments with higher and lower adsorption 
potentials and with low and high levels of P. The characterization of the spectral 
curves allows to differentiate the total P content based on the mineralogy of the clay 
fraction. Partial least squares regression analysis (PLSR) of the spectral data shows 
the influence of iron oxides on the total and adsorbed P content, with Hm at the total 
P and Gt at the adsorbed P. 
 
 
Keywords: hematite, goethite, diffuse reflectance spectroscopy, PLSR, adsorption 
P. 
 



38 
 

2.1 Introdução 

 

O Brasil ocupa a décima primeira posição no ranking dos países com 

reserva de fosfato de rocha (USGS, 2014), mas assim como no panorama mundial, 

o aumento crescente da população estimada para 2050, em torno de 9,1 bilhões, 

preocupa os setores agrícolas, uma vez que a escassez de fertilizantes fosfatados 

limita a produtividade e restringe a vida dos ecossistemas aquáticos (CORDELL et 

al., 2011; FINK et al., 2016). A reserva de fósforo (P) é quase que unicamente 

geoquímica, ou seja, da rocha (OBERSTEINER et al., 2013), sendo o conteúdo de 

P total no solo dependente da riqueza do material de origem em P, e como grande 

parte do P se encontra ocluída ou fortemente adsorvida nos compostos de ferro, 

pode-se inferir que sua dinâmica tem influência da intensidade do intemperismo 

(GATIBONI et al., 2013), caraterísticas mineralógicas do solo (ALMEIDA et al., 

2003; BARBIERI et al., 2013; CAMARGO et al., 2012, 2015) e dissecação da 

paisagem (DAVIS et al., 1998). 

De forma geral, os maiores teores de P total são encontrados em solos 

desenvolvidos de rochas vulcânicas (basalto), devido à presença de apatita com 

grande conteúdo de P (RHEINHEIMER et al., 2008). Em solos tropicais, sob ação 

do intemperismo, o P contido em apatita pretérita tende a continuar nos solos, na 

forma oclusa, ou seja, aprisionado aos óxidos, como hematita (Hm= α-Fe2O3) e 

goethita (Gt= α-FeOOH) (GÁLVEZ et al., 1999). Entretanto, embora os teores de P 

total no solo sejam elevados, grande parte é fortemente retida aos minerais da 

fração argila, como Gt, Hm, gibbsita e caulinita, assumindo papel importante na 

caracterização de um solo como dreno ou fonte (ROLIM NETO et al., 2004). 

Com o aumento do intemperismo, principalmente em condições tropicais, os 

solos tornam-se mais eletropositivos e com grande capacidade de adsorver e reter 

ânions, tais como fosfato. De acordo com Novais e Smyth (1999), mais de 2 mg 

cm-3 de P podem ser adsorvidos, o equivalente a 9.200 kg ha-1 de P, incorporado a 

0 - 20 cm, que, para Camargo et al. (2015) e Barbieri et al. (2013), isso se deve à 

influência dos óxidos de Fe e Al. A despeito disso, Paula et al. (2016) encontraram 

em 1,0 kg de solo aproximadamente 20 g de Gt e 30 a 60 g de Hm em um 

Latossolo Vermelho distrófico. Nesta mesma classe de solo, Camargo et al. (2015) 



39 

 
 

afirmam ter encontrado em 1 kg de solo cerca de 401 a 552 mg de fosfato 

adsorvido, reforçando o potencial dos óxidos de ferro em adsorver P.  

Todavia, além do tipo de mineral, vários pesquisadores ressaltam que o 

fenômeno de adsorção de P aos minerais oxídicos é também afetado pelas 

características do mineral, por exemplo, área de superfície específica (ASE) e 

substituição isomórfica (SI) (BARRÓN; TORRENT, 1996; ROLIM NETO et al., 

2004; CAMARGO et al., 2012), que, por sua vez, tanto o mineral como as 

características cristalográficas são afetados pela forma e intensidade de 

dissecação da paisagem (COVENTRY et al., 1983; KÄMPF; CURI, 2000; FINK et 

al., 2016; SILVA, 2016). 

O relevo desempenha papel substancial na formação e na variação espacial 

dos óxidos de ferro, por interferir na distribuição da água no solo, na promoção de 

reações químicas e no transporte de sólidos ou de materiais em solução (GHIDIN 

et al., 2006). Estes efeitos foram confirmados nos estudos de Camargo et al. (2008) 

e Montanari et al. (2010), que constataram predominância de Gt nas formas 

côncavas da paisagem, enquanto nas lineares e convexas a Hm foi o mineral 

predominante. Isso porque, nos pedoambientes lineares e convexos, a infiltração 

da água é facilitada, o ambiente é mais seco e a temperatura é mais elevada, ou 

seja, condições oxidantes que favorecem a formação da Hm. Já nas pedoformas 

côncavas, os solos normalmente estão sob condições redutoras, uma vez que 

permanecem úmidos por mais tempo e tendem a acumular matéria orgânica, 

caraterísticas ambientais que proporcionam a formação da Gt (SCHWERTMANN, 

1985; CAMARGO et al., 2008; OLIVEIRA JÚNIOR et al., 2011). 

Assim, o fato de o relevo condicionar a ocorrência e a predominância de um 

determinado mineral, ele também interfere nos atributos covariativos do óxido de 

ferro e, por consequência, nas formas de P (BARBIERI et al., 2013). Desta forma, o 

conhecimento do comportamento dos óxidos de ferro relacionados à complexidade 

da paisagem é de suma importância para planejar a melhor forma de uso do P na 

agricultura, minimizando perdas e custos com insumos agrícolas. Aliado a este 

problema, os métodos tradicionais, como a difratometria de raios-x (DRX) também 

inviabilizam a caraterização de óxidos de ferro e do P adsorvido em grandes áreas, 

devido à necessidade de grande número de amostras, onerosidade e morosidade 



40 

 
 

no processamento das análises (BAHIA et al., 2015), bem como o uso de 

extratores químicos prejudiciais ao manipulador e ao meio ambiente. Neste caso, 

busca-se, por técnicas indiretas, minimizar custo e tempo, como, por exemplo, o 

uso da espectroscopia de reflectância difusa (ERD) (VISCARRA ROSSEL, 2008). 

 A ERD tem sido proposta na identificação e na quantificação indireta dos 

minerais, sobretudo da Hm e Gt, os quais são fortemente associados à cor do solo. 

Ao contrário do DRX, esta técnica é rápida, menos dispendiosa, não destrutiva, 

simples e, às vezes, mais precisa na identificação dos óxidos de ferro do que a 

análise convencional, DRX (CAMARGO et al., 2015). Além disso, a ERD permite a 

caracterização simultânea de muitos atributos do solo com relevância agronômica e 

ambiental (McBRATNEY et al., 2008; KODAIRA; SHIBUSAWA, 2013), além de ser 

adaptável para uso em campo (VISCARRA ROSSEL; McBRATNEY, 1998). Ainda, 

o método de regressão de mínimos quadrados parciais (PLSR) possibilita calibrar 

modelos de predição obtidos por regressões, permitindo avaliar a importância dos 

minerais na predição de P adsorvido por meio do índice de importância das 

variáveis (VIP) (YAN et al., 2013; VISCARRA ROSSEL, 2008; CAMARGO et al., 

2015).  

Neste aspecto, devido à grande importância do Planalto Ocidental Paulista 

no setor agrícola, abrangendo cerca de 12,4 milhões de hectares do Estado de São 

Paulo, considerado o principal produtor de citros, açúcar e álcool, objetivou-se 

relacionar o fósforo total e adsorvido com os principais minerais da fração argila 

dos solos do Planalto Ocidental, associando com a geologia e o grau de 

dissecação da paisagem.  

 

2.2 MATERIAL E MÉTODOS 

 

2.2.1 Localização e caracterização da área 

 

O estudo foi realizado na área do Planalto Ocidental Paulista, de 

aproximadamente 126.000 km2, que ocupa 48% da área total do Estado de São 

Paulo, com aproximadamente 2 milhões de hectares ocupados pelo basalto da 

Formação Serra Geral (15,5%), 7,4 milhões de hectares por arenito da Formação 

Vale do Rio do Peixe (57,1%) e 3,6 milhões de hectares por outras formações 



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sedimentares (27,5%) (FERNANDES et al., 2007). O relevo caracteriza-se por ser 

levemente ondulado com predomínio de colinas amplas e baixas com topos 

aplanados (ROSS; MOROZ, 1996). Segundo o IPT (1981), o compartimento 

geológico mais expressivo é o arenito do Grupo Bauru. A altitude varia de 357 a 

610 m e, segundo a classificação climática de Thornthwaite (1948), o clima 

predominante nas regiões norte e noroeste do Planalto é o tropical com estação 

seca de inverno (C2rA’a’), enquanto na região sul prevalece o clima temperado 

úmido com verão quente (B4rB’4a). Já nas partes leste e sudeste, o clima é 

temperado úmido com inverno seco e verão quente (B2rB’3a). Os solos de maior 

ocorrência são classificados como Argissolo Vermelho-Amarelo, Latossolo, 

Latossolo férrico, Neossolo Litólico, Nitossolo Vermelho e Gleissolo Háplico 

(EMBRAPA, 2013). 

 

2.2.2 Compartimentos da paisagem 

 

O mapa de intensidade de formas do terreno foi elaborado segundo método 

proposto por Vasconcelos et al. (2012), baseado na assinatura geomorfométrica 

(Figura 1c). Este método tem por objetivo diminuir a subjetividade da identificação 

de compartimentos pelos modelos conceituais de paisagem (TROEH, 1965; 

DALRYMPLE et al., 1968; DANIELS et al., 1971), podendo ser aplicado em 

diversas escalas. A partir da interpretação do mapa de intensidade de formas do 

terreno (modelos pedogeomorfológicos), foi feita a caracterização do Planalto 

Ocid