Solubilização de fosfato de rocha e dessorção de fósforo no solo por ácidos orgânicos e Aspergillus niger

Abstract

O fósforo (P) pode sofrer reações de adsorção, precipitação e imobilização no solo que diminuem a disponibilidade desse nutriente para as plantas. Ao ser fixado a óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio, o P passa a compor a fase sólida do solo, sendo de difícil disponibilização para as culturas. Alguns compostos, a exemplo dos ácidos orgânicos, apresentam a capacidade de extrair P de rochas fosfáticas de baixa reatividade. Esses compostos podem ser produzidos por plantas e microrganismos como estratégia para aquisição de P para o crescimento. Pouco se conhece sobre a cinética de solubilização de fosfato de rocha de Araxá por ação de ácidos orgânicos e ainda, sobre a capacidade desses ácidos orgânicos e de microrganismos solubilizadores em disponibilizar o P adsorvido ao solo. Os objetivos desse trabalho foram estudar a cinética de solubilização de fosfato de Araxá por ácidos orgânicos e avaliar a capacidade desses compostos, bem como a de Aspergillus niger, de dessorver P a partir de fração de 75-µm de um Oxissol. A cinética de solubilização de fosfato de Araxá foi realizada utilizando-se a técnica de stirred-flow, com soluções de ácido oxálico, cítrico e glicônico 5 ou 10 mmol L-1 e suas combinações aos pares na concentração final de 10 mmol L-1 (5 mmol L-1 para cada componente). As amostras foram coletadas durante 150 min em fluxo contínuo de 1 mL min-1 e o P analisado por colorimetria. As partículas de fosfato de Araxá residuais foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a composição mineralógica determinada por difração de raio-X (DRX). A cinética de dessorção de P da fração de 75-µm dos horizontes A e B do LVA foi realizada após incubação por um e 40 dias de contato de P com a fração do solo. A quantidade de P adsorvida ao solo correspondeu a 90 % da capacidade máxima de adsorção de P (CMAP). As soluções extratoras utilizadas foram ácido oxálico, ácido oxálico + cítrico na concentrações 10 mmol L-1, além de água a pH 2,0 e 7,0. Testou-se também a capacidade de A. niger em dessorver P das frações do solo em meio de cultura. O ácido oxálico a 10 mmol L-1 foi o composto mais eficiente na solubilização de fosfato de Araxá. Ao final do experimento, 43 % do P contido no fosfato de Araxá havia sido solubilizado. A eficiência do ácido oxálico foi aumentada quando combinado com ácido cítrico, a 10 mmol L-1. O processo de solubilização de fosfato apresentou porcentagens de solubilização de P de 71 %. As partículas de fosfato de Araxá sofrem alterações na morfologia e mineralogia quando em contato com ácidos cítrico e oxálico e com a combinação dos dois. O ácido oxálico reduziu fortemente o conteúdo de apatitas do fosfato de Araxá, destacando principalmente a redução no conteúdo de flourapatita. Nos tratamentos com ácido oxálico, observou-se a formação de oxalato de cálcio. O ácido oxálico foi ainda o mais eficiente, dentre os ácidos orgânicos avaliados, em dessorver P do solo. Para o horizonte A, nos tempos de 24 e 960 h de incubação de P com o solo, o ácido oxálico atingiu valores de 35.5 e 32.7 % de P liberado em solução. Para o horizonte B, para os tempos de 24 e 960 h, o P liberado em solução atingiu valores de 22.4 e 18.5 %, respectivamente. Quando na presença de A. niger, os valores de dessorção de P foram de 23 e 18 %, no horizonte A, e de 17 e 18 %, no horizonte B, nos tempos de 24 e 960 horas, respectivamente. O ácido oxálico foi o metabólito testado mais eficiente na solubilização de P a partir do fosfato de Araxá. Melhorias na eficiência de solubilização podem ser obtidas com a combinação desse composto com o ácido cítrico. O fungo A. niger e os ácidos cítrico e oxálico foram capazes de reverter o processo de adsorção de P ao solo in vitro, abrindo perspectivas de aproveitamento do P fixado ao solo na agricultura.Phosphorus (P) can undergo adsorption, precipitation and soil imobilization reactions that reduce the availability of this nutrient to the plants. When fixed to iron and aluminum oxides and hydroxides, the P starts to form the solid phase of the soil, being difficult to make available to crops. Some compounds, such as organic acids, have the ability to extract P from low reactivity phosphate rocks. These compounds can be produced by plants and microorganisms as a strategy to acquire P for growth. Little is known about the kinetics of solubilization of Araxá rock phosphate (RP) by the action of organic acids and also on the ability of these organic acids and solubilizing microorganisms to make P adsorbed to the soil. The objectives of this work were to study the kinetics of solubilization of Araxá RP by organic acids and to evaluate the ability of these compounds, as well as that of Aspergillus niger, to desorb P from the 75-μm fraction of an Oxysol. The kinetics of solubilization of Araxá RP was performed using the stirred-flow technique with solutions of oxalic, citric and gluconic acid 5 or 10 mmol L-1 and their combinations in the final concentration of 10 mmol L-1 (5 mmol L-1 for each component). The samples were collected for 150 min in a continuous flow of 1 mL min-1 and the P analyzed by colorimetry. The residual Araxá phosphate particles were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and the mineralogical composition determined by X-ray diffraction (XRD). The P desorption kinetics of the 75-μm fraction of Oxissol horizons A and B were performed after 24 and 960 hours of P contact with the soil fraction. The amount of P adsorbed to the soil corresponds to 90 % of the maximum adsorption capacity of P (MACP). Oxalic acid, oxalic acid + citric acid in 10 mmol L-1, and water at pH 2.0 and 7.0 were found as extraction solutions. An ability of A. niger to desorb P from the soil fractions in culture medium was also tested. Oxalic acid at 10 mmol L-1 was the most efficient compound in Araxá RP solubilization. At the end of the experiment, 43 % of the P contained in the Araxá RP had been solubilized. The efficiency of oxalic acid was increased when it was combined with citric acid at 10 mmol L-1. The RP solubilization process showed percentages of P solubilization of 71 %. Araxá RP particles undergo changes in morphology and mineralogy when in contact with citric and oxalic acids and the combination of the two. Oxalic acid strongly reduced the apatite content of Araxá phosphate, mainly highlighting the reduction in fluorapatite content. In the oxalic treatments, the formation of calcium oxalate was observed. The oxalic acid was even more efficient, being the results more evaluated, in desorb P of the soil. For the A horizon, in the times of 24 and 960 h incubation of soil P, the oxalic acid got values of 35.5 and 32.7 % of P released in solution. For the B horizon, for the times of 24 and 960 h, the level of 22.4 and 18.5 %, respectively. When in the presence of A. niger, the desorption values of P were 23 and 18 % in the A horizon and 17 and 18 % in the B horizon at 24 and 960 hours, respectively. Oxalic acid was the most effective metabolite tested in the solubilization of Araxá RP. Improvements in solubilization efficiency can be obtained by combining that compound with citric acid. The A. niger fungus and the citric and oxalic acids were able to reverse the P adsorption process to the soil in vitro, opening prospects for the use of P fixed to soil in agriculture.