Soil color, phosphorus pools and phosphate adsorption in Latosols developed from basalt in the South of Brazil

Latossolos Brunos e Vermelhos férricos desenvolvidos de basalto representam parcela expressiva dos solos intensivamente cultivados do Sul do Brasil. Além dos perfis monomatizados típicos, brunos ou vermelhos, incluem-se, atualmente, nestas duas classes perfis polimatizados, que apresentam os horizontes superficiais brunados e os subsuperficiais mais avermelhados, anteriormente individualizados como Latossolo "Bruno/Roxo". Não há, ainda, no Sistema Brasileiro de Classificação de Solos, um consenso quanto aos componentes de cor mais apropriados para separação dos Latossolos Brunos e Vermelhos. Graças à sua textura muito argilosa e ao alto conteúdo de óxidos de ferro, tais solos apresentam elevada capacidade de adsorção de fosfatos, à qual se pressupõe seja diferenciada de acordo com as formas dos óxidos de ferro presentes em cada modalidade. Por outro lado, a matéria orgânica, ao interagir com os óxidos de ferro, pode igualmente mascarar o efeito individual desses óxidos na fixação. Desse modo, o presente trabalho objetivou: (a) testar a utilidade e a eficácia do uso de dados espectrais obtidos por refletância difusa como ferramenta para identificação dos óxidos de ferro goethita (FeOOH) e hematita (Fe2O3); (b) quantificar, por fracionamento químico, as diferentes formas ou compartimentos onde se encontra o fósforo nesses solos, e (c) avaliar o efeito dos diferentes tipos e proporções de hematita e goethita na adsorção de fósforo, bem como o efeito da matéria orgânica na redução dessa capacidade sortiva. Foram selecionados seis perfis de solo em Santa Catarina e Rio Grande do Sul, sendo dois Latossolos Brunos típicos, dois Latossolos Vermelhos férricos e dois Latossolos Brunos, provisoriamente denominados Latossolo Bruno/Vermelho férrico. Os perfis foram caracterizados do ponto de vista físico, químico e mineralógico, sendo as amostras de quatro horizontes de cada perfil selecionadas para análises mais detalhadas. As técnicas de refletância difusa utilizadas mostraram-se altamente promissoras para a identificação e quantificação dos óxidos de ferro presentes. O matiz 4 YR, em amostras naturais úmidas, correspondeu a valores aproximadamente iguais de hematita e de goethita nos solos, sendo esse valor proposto como limite de separação entre Latossolos Brunos e Vermelhos e entre Nitossolos Vermelhos e Háplicos. Para a maioria dos solos, as quantidades totais de fósforo foram superiores a 1.000 mg kg-1, indicando alta reserva potencial desse nutriente. No fracionamento químico seqüencial, evidenciou-se o predomínio das formas "oclusas" de fósforo (Pdcb), seguida das formas orgânicas, P adsorvido a formas cristalinas dos óxidos de ferro e P ligado a compostos de ferro de baixa cristalinidade. O coeficiente A da equação de Freundlich modificada, que estima a quantidade de P necessária para manter 1 mg L-1 P na solução após um dia de equilíbrio, foi menor nos Latossolos Vermelhos em relação aos Brunos. Em todos os solos, entretanto, o valor de A mostrou-se inversamente correlacionado com o conteúdo de matéria orgânica, indicando que, além do efeito individual dos óxidos de ferro na fixação, o aumento no conteúdo de matéria orgânica exerce papel extremamente importante na redução da sorção de fosfatos desses solos.Most of the intensely cultivated soils of South Brazil are Brown and Red Ferric Latosols developed from basalt. Typical profiles of these two classes have brown and red hues, respectively, but polychromatic profiles with brown hues in the surface horizons and reddish hues in the subsurface horizons (formerly denominated Brown/Reddish Latosols) also occur. Exact color parameters that separate Brown and Red Latosols are not yet defined in the Brazilian Soil Classification System. All these soils are clayey and have high iron oxide contents, which explains their high phosphorus (P) sorption capacity. It was hypothesized that this capacity depends on the hematite/(hematite + goethite) ratio. However, the organic matter can mask the effect of individual oxides on the P sorption capacity. The objectives of this work were: (a) to test the utility of spectral data obtained by diffuse reflectance for the identification and quantification of hematite (Fe2O3) and goethite (FeOOH)); (b) to characterize, by chemical fractionation, the different pools of phosphorus in these soils; (c) to evaluate the effect of iron oxide types and hematite/goethite ratio on the P sorption capacity, as well the organic matter effect in the reduction of this sorption capacity. Six soil profiles were selected for study purposes in Santa Catarina and Rio Grande do Sul states: two Brown typic Latosols, two Red ferric Latosols, and two Brown Latosols with red subsurface hues, provisionally designated Brown/Red Ferric Latosols. These profiles were characterized physically, chemically, and mineralogically, and four horizons of each were selected for more detailed studies. Iron oxide identification and quantification were successfully performed using diffuse reflectance spectroscopy. Hue 4 YR, in natural moist samples, corresponds to similar quantities of hematite and goethite in the soils, and this hue was proposed as a separation limit between the Brown and the Red Latosols and between the Red and the Haplic Nitosols. The total phosphorus content was higher than 1,000 mg kg-1 for most soil samples. Occluded P was the dominant P form, followed by organic P, P adsorbed to iron oxide surfaces and P associated with poorly ordered iron compounds. The value for the A constant of a modified Freundlich equation was higher in the brown than in the red soils. The A value, however, was inversely correlated with the organic matter content of the soil. Thus, organic matter plays an important role in the reduction of the P adsorption capacity of the studied Latosols