ABSTRACT Termites can create structures that alter the physical and chemical properties of soils. In this process, termites are selective about the soil constituents they will use to construct their mounds. Considering the common occurrence of termite mounds in Brazilian soils, this study aimed to investigate the selective action of termites in the mound building process. Samples were collected from six termite mounds and control soils (at a distance of 15 to 30 m from the termite mound) in different regions in Brazil to analyze the fine earth fraction. The content of clay fraction, organic C and Fe in pedogenic iron oxides increased in the mounds resulting in specific surface area increments. X-ray diffraction indicated a selectivity of termites by clay-sized particles such as kaolinite, gibbsite and iron oxides (hematite and goethite) rather than larger particles such as quartz. The proportion of low-crystalline iron oxides and the maghemite amount decreased in the mounds. The change of color parameters in the termite mounds was due to a combination of increase in clay fraction, organic carbon and iron oxides. The techniques used were sensitive, indicating changes and similarities between the control soils and the termite mounds.

RESUMO A contínua expansão da produção agrícola tem levado a uma crescente demanda de fertilizantes fosfatados. O conhecimento da dinâmica do fósforo no solo e suas interações com óxidos de ferro e matéria orgânica podem ser uteis no desenvolvimento de estratégias eficientes para o manejo sustentável, especialmente em um cenário de crescente escassez de fontes de minerais fosfatados. Nesta revisão bibliográfica foi abordado a relação do fósforo com óxidos de ferro e matéria orgânica, e seu efeito na disponibilidade de fósforo. As culturas, normalmente, obtém fosfato de minerais intemperizados ou fertilizantes dissolvidos. No entanto, a quantidade de fósforo presente na solução do solo depende das reações de adsorção e dessorção por óxidos de ferro, as quais podem ser influenciadas por interações com a matéria orgânica. Portanto, os sistemas de recomendação de fertilizantes com base em metodologias que consideram as interações entre componentes do solo, tais como óxidos e matéria orgânica, e a capacidade de adsorção de fósforo, resultantes de tais interações (por exemplo, análise de P remanescente), pode ser mais confiável para garantir o uso eficiente e racional de fertilizantes fosfatados.

ABSTRACT Continuous crop expansion has led to a growing demand for phosphate fertilizers. A sound knowledge of the dynamics of phosphorus, and its interaction with iron oxides and organic matter, can be useful to develop effective strategies for sustainable management, especially in a scenario of increasing shortage of mineral phosphate resources. In this paper, we review the relationship of phosphate to iron oxides and organic matter, and its effect on phosphorus availability. Crops typically obtain phosphate from weathered minerals and dissolved fertilizers. However, the amount of phosphorus present in the soil solution depends on the extent to which it is adsorbed or desorbed by iron oxides, which may be influenced by interactions with organic matter. Therefore, systems for fertilizer recomendation based on methodologies considering interactions between soil components such as oxides and organic matter, and the phosphorus sorption capacity resulting from such interactions (e.g. residual P analysis), may be more reliable to ensure efficient, rational use of phosphate.

A baixa disponibilidade de fósforo em solos tropicais e subtropicais, normalmente relacionada à adsorção de fosfato pelas superfícies minerais, pode ser atenuada quando matéria orgânica (MO) é acumulada nos solos. Em experimentos de longa duração (18-32 anos) em solos brasileiros, o estudo objetivou quantificar a capacidade máxima de adsorção de fósforo (CMAP) e as variáveis mineralógicas determinantes, bem como verificar o efeito do plantio direto em mitigar a adsorção de fósforo nos solos. A CMAP dos solos variou de 297 a 4.561 mg kg-1 na camada 0,00-0,10 m e de 285 a 4.961 mg kg-1 na camada 0,10-0,20 m. A CMAP apresentou relação com a concentração de óxidos de ferro, de goethita e de ferrihydrita, com a razão gibbsita/(gibbsita+caulinita) e com a área superficial específica do solo. O conteúdo de MO aumentou na camada 0,00-0,10 m dos solos em plantio direto e não afetou a CMAP em comparação aos solos em sistema de preparo convencional.

The low phosphorus availability in tropical and subtropical soils, normally related to adsorption of phosphate to the minerals surfaces, can be attenuated when organic matter (OM) accumulates in the soils. Herein, we report the results of long-term experiments (18-32 years) aimed at quantifying the maximum phosphorus adsorption capacity (MPAC) and its determinant mineralogical variables in Brazilian soils and at assessing the effect of no-tillage (NT) in mitigating the phosphorus adsorption of soils. The MPAC of soils ranged from 297 to 4,561 mg kg-1 in the 0.00-0.10 m layer and from 285 to 4,961 mg kg-1 in the 0.10-0.20 m layer. The MPAC was correlated with the concentrations of iron oxides, goethite and ferrihydrite, gibbsite/(gibbsite+kaolinite) ratio and the specific surface area. The OM increased in the 0.00-0.10 m layer of NT soils, which was not reflected on the decrease of MPAC for the no-tillage soils.

Replacing conventional tillage (CT) with no-tillage (NT) management alters the pedoenvironment and the rate of topsoil processes, with possible effects on dissolution processes associated with iron oxides and therefore soil mineralogy. This study aimed to determine the effect of NT on the content and distribution of types of iron oxides in a Rhodic Paleudult in southern Brazil. Soil samples were collected at eight depths within the 0.00-0.80 m layer under CT and NT in a long-term experiment (21 years). Mineralogical identification was conducted by X-ray diffraction (XRD), and the Fe content related to specific types of iron oxides determined by selective dissolution and diffuse-reflectance spectroscopy. Kaolinite, quartz, goethite, hematite, and maghemite were identified in the clay fraction. In the NT-managed soil, there was a decrease in the content of crystalline iron oxides and an increase in the content of poorly crystalline iron oxides with increasing proximity to the soil surface. These results suggest that iron oxides are rearranged in this soil by reductive dissolution of the crystalline types and neoformation of metastable ferrihydrite in topsoil layers, which should be assessed further in laboratory studies.

Esse trabalho teve como objetivo a aplicação da espectrofotometria de reflectância difusa no desenvolvimento de uma metodologia para a identificação e quantificação de minerais presentes na bauxita e nos minérios de ferro. Amostras selecionadas contendo uma variabilidade mineral foram coletadas na região do Quadrilátero Ferrífero e na região de Carajás e os teores dos diferentes minerais foram estimados a partir de uma combinação de métodos convencionais, tais como análise química, difração de raios X, espectroscopia Mössbauer, susceptibilidade magnética e microscopia ótica. Os dados espectrais obtidos na reflectância difusa nas regiões do visível e do infravermelho juntamente com a composição mineralógica foram analisados por algoritmos quimiométricos. A análise de correlação mineralógica apresentou resultados satisfatórios, tendo parâmetros estatísticos médios próximos de R² = 0,93, para bauxita, e de R² = 0,87, para minério de ferro. Por exemplo, para a goethita, presente no minério de ferro, o R² = 0,96; com erro-padrão médio de calibração (RMSEC) = 3,6%, e, para a hematita, presente também no minério de ferro, o R² = 0,90 com o RMSEC = 7,3%. Os resultados sugerem que a espectroscopia de reflectância difusa é uma ferramenta promissora para a quantificação simultânea dos minerais presentes em bauxita e minério de ferro.

This paper describes the application of diffuse reflectance spectroscopy in the development of a methodology for the identification and quantification of minerals in bauxite and iron ores. Selected samples containing a mineral variability were collected from the Iron Quadrangle (Minas Gerais) mines and from the region of Carajás (Pará). The different mineral concentrations were estimated from a combination of conventional methods such as chemical analysis, Mössbauer spectroscopy, Xray diffractions, magnetic susceptibility and optical microscopy. Diffuse reflectance spectra in the visible, near infrared and mid infrared regions were correlated to the mineralogical composition by chemometric algorithms. The mineralogical analysis showed satisfactory correlations, and on the average the statistical parameters were found to be close to R² = 0.93 for bauxite and R² = 0.87 for iron ores. Goethite [R² = 0.96, average standard error of validation (RMSEC) = 3.6%] and hematite (R² = 0.90, RMSEC = 7.3%) for iron ore. These results suggest that the diffuse reflectance spectroscopy is a fast and easy method for the simultaneous determination of various minerals present in bauxite and iron ores.

O sistema de plantio direto (SPD) representa uma interferência importante no sistema solo, sendo pequeno o conhecimento existente sobre sua influência na mineralogia de solos tropicais e subtropicais. Este estudo foi realizado em experimento de campo e teve por objetivo avaliar o efeito da utilização do SPD, por 26 anos, na intercalação de polímeros de hidróxi-Al nas entrecamadas de argilominerais 2:1 HE de um Latossolo Bruno do Sul do Brasil (Guarapuava, PR), em relação ao mesmo solo cultivado em sistema de preparo convencional (SPC). A fração argila (< 2 µm) de amostras de solo superficial (0-0,03 m), coletadas em ambos os sistemas de manejo, foi analisada por difração de raios X (DRX), antes e após tratamento com citrato de sódio visando à identificação e caracterização dos argilominerais 2:1 HE. As características químicas das fases sólida e líquida dos solos também foram avaliadas. O solo em SPD apresentou maiores teores de C orgânico total, cátions trocáveis e de P, bem como maior acidez extraível e maior capacidade de troca de cátions. Na fase líquida, o solo do SPD apresentou maiores valores de condutividade elétrica, C orgânico dissolvido, cátions básicos, Al, Si e S na solução do solo. A atividade do Al em solução foi semelhante nos dois sistemas de manejo, com mais de 90 % da concentração total de Al estando complexado por ligantes orgânicos. A análise dos argilominerais 2:1 por DRX não evidenciou alterações significativas na extensão ou no grau de intercalação de polímeros de hidroxi-Al nas entrecamadas no solo em SPD, em relação ao solo em SPC. A atividade do Al e do Si em solução indicou uma condição de estabilidade para argilominerais 2:1 com entrecamadas parcialmente ocupadas por hidroxi-Al em ambos os sistemas de manejo de solo, o que sugere uma desaceleração no processo de intercalação e uma tendência de transformação dos argilominerais com intercalação extensiva para uma intercalação parcial.

No tillage systems significantly influence the soil system, but knowledge about the effects on the mineralogy of tropical and subtropical soils is limited. This study evaluated the long-term effects (26 years) of no-tillage (NT) on aluminum hydroxy-interlayered minerals of a subtropical Oxisol in Southern Brazil (Guarapuava, PR), compared to the same soil under conventional tillage (CT). The clay fraction (< 2 µm) in soil samples of the surface horizons of a field experiment under both management systems was analyzed by X-ray diffraction (XRD) to identify and characterize Al hydroxy-interlayered minerals before and after treatment with sodium citrate to remove intra-layer material. Soil liquid (solution) and solid phases were also characterized. The contents of total organic C, exchangeable cations, P, and the values of extractable acidity and cation exchange capacity as well as electrical conductivity and levels of dissolved organic C, basic cations, aluminum, Si, and sulfur in the soil solution were higher in the NT soil. Under both soil management systems, more than 90 % of the total soluble Al was complexed with organic compounds, with similar Al activity. No significant changes were detected by 2:1 clay mineral XRD analyses in terms of extension or intercalation of Al-hydroxy-polymers in the no-tilled in comparison to the conventionally tilled soil. In both soil management systems, Al and Si activities in the soil solution indicated thermodynamic stability of 2:1 clay minerals with partially occupied by hydroxy-Al, suggesting deceleration in the intercalation process and a tendency of transforming clay minerals from extensive into partial intercalation.

Grande parte das propriedades e características dos solos estão relacionadas à quantidade e ao tipo de mineral na fração argila. Os objetivos deste trabalho foram caracterizar a fração argila e estudar as características cristalográficas das caulinitas de solos vermelhos e amarelos, visando ao entendimento das relações desse mineral com as características e propriedades dos solos dominantes na região dos Tabuleiros Costeiros e mais interioranos do Brasil. Para isso, determinou-se a relação argila grossa/argila fina e foram realizadas análises mineralógicas (qualitativa e quantitativa) por meio de DRX e aplicação do método Rietveld; caracterização espectral por ERD, para determinação da relação hematita/goethita; estimativa de propriedades cristalográficas (tamanho e microtensões), por DRX e utilizando modelos matemáticos; da superfície específica, por BET-N2; da fractalidade; do grau de desordem estrutural, por diversos índices; e análises de microscopia eletrônica de transmissão. Os resultados permitiram as seguintes conclusões: (a) a quantificação dos minerais de argila pelo método Rietveld revelou predomínio marcante das caulinitas em todos os solos estudados; (b) a análise dos espectros de DRX, aplicando-se o método Rietveld, sugere a coexistência de caulinitas triclínicas e caulinitas com caráter monoclínico; (c) as caulinitas menores que 0,2 µm de todos os solos foram similares em superfície específica BET-N2, dimensão média do cristalito no plano (001), grau de desordem estrutural e dimensão fractal, mas diferentes em sua morfologia, que se apresentou correlacionada com o material de origem.

Soil properties and characteristics are related to the quantity and type of minerals in the clay fraction. The objective of this research was to characterize the clay fraction and study the crystallographic characteristics of kaolinites in red and yellow soils, in support of further research on the relationships of this mineral with the characteristics and properties of the dominant soils in coastal tablelands. The following evaluations were performed: determination of the coarse clay/fine clay ratio; mineralogical analyses (qualitative and quantitative) by DRX and by the Rietveld method; spectrum characterization by ERD to determine the hematite/goethite ratio; estimation of crystallographic properties (size and microtension) by DRX and mathematical models; the specific surface by BET-N2; fractal dimension; structural disorder degree by several indexes and analyses by electronic transmission microscopy. Results allow the following conclusions: (a) clay mineral quantification by the Rietveld method revealed the prevalence of kaolinites in all soils under study; (b) the Rietveld analysis of the DRX spectra suggests the coexistence of triclinic and monoclinic kaolinites; (c) the kaolinites < 0.2 µm in all soils were similar in terms of specific BET-N2 surfaces, mean size of the in-plan crystallite (001), structural disorder degree and fractal dimension, whereas the morphology, which was correlated with the parent material, was different.

Vários têm sido os trabalhos contemplando a gênese e as conseqüências da coesão em Argissolos e Latossolos nos tabuleiros costeiros e interioranos. Poucos, entretanto, sãos os estudos referentes à mineralogia da fração argila, sobretudo aqueles referentes à uma completa caracterização dos óxidos de Fe. O objetivo deste trabalho foi estudar as características químicas e cristalográficas dos óxidos de Fe de solos vermelhos e amarelos, derivados de sedimentos da Formação Barreiras ou de materiais do Pré-Cambriano, que ocorrem na região dos Tabuleiros Costeiros ou Interioranos de diversos Estados do País. Para tanto, foram realizadas análises de difratometria de raios X, em amostras concentradas de óxidos de Fe, extrações sucessivas com DCB e extração com oxalato de amônio em amostras de argila, caracterização espectral por ERD, estimativa das propriedades cristalográficas da goethita, quantificação da substituição isomórfica de Fe por Al e microscopia eletrônica de transmissão. De acordo com os resultados obtidos, concluiu-se que: (a) a goethita mostrou-se como óxido de Fe predominante em todos os solos, mesmo naqueles com matizes 2,5YR, cujo valor de hematita foi inferior a 2,5 dag kg-1 de argila; (b) os valores de substituição isomórfica de Fe por Al das goethitas foram de três a seis vezes superiores aos da hematita, bem como não condizem com os valores estimados por modelos matemáticos, propostos pela literatura científica, indicando a necessidade de realização de novos estudos, a fim de demonstrar a existência de relações entre os parâmetros cristalográficos de goethitas naturais e suas propriedades químicas; (c) os resultados obtidos por difratometria de raios X e análise de dissolução química revelaram que as goethitas dos solos são distintas daquelas citadas, até o momento, na literatura; e (d) a posição das bandas obtidas nos espectros de espectroscopia de refletância difusa apresentou correlação com algumas propriedades cristalográficas das goethitas dos solos estudados, mostrando-se ser uma técnica promissora para o estudo dos óxidos de ferro.

There have been several papers in the literature studying the genesis and consequences of particles cohesion in Argisols (Ultisols) and Latosols (Oxisols) from the Brazilian Inner and Coastal Plains. Just a few, however, provide insights into the clay fraction mineralogy, specially, the iron oxides complete characterization. The objective of this study was to investigate the chemical and crystallographic characteristics of iron oxides in red and yellow soils derived from the sediments of the Barreiras Formation or Pre-Cambrian rocks in the region of the coastal and central plateaus of several Brazilian states. The following research procedures were used: X-ray diffraction analyses in iron oxide-concentrated samples; successive extractions with CBD, and ammonium oxalate extraction in clay samples; spectral characterization by DRS; estimation of the crystallographic properties of goethite; quantification of isomorphic substitution of Fe for Al; and electronic transmission microscopy. According to the results, the following conclusions were drawn: (a) goethite was the predominant iron oxide in all soils, even in those with 2.5YR hues, of which the hematite value was below 2.5 dag kg-1 clay; (b) the values of the isomorphic Fe substitution by Al were 3 to 6 times higher for goethites than for hematites. These values did not agree with those estimated by mathematical models proposed in the scientific literature, which indicates the need for further studies of the relationships between crystallographic parameters of natural goethites and their chemical properties; (c) the results obtained by X ray diffractometry and chemical dissolution analysis revealed that the goethites in the soils differ from those cited, to date, in the literature; (d) the position of the bands obtained in the spectra of the diffuse reflectance spectroscopy was correlated with some crystallographic properties of the goethites in the soils, indicating a promising technique for the study of iron oxides.

O objetivo do presente trabalho foi avaliar física, química, mineralógica e micromorfologicamente solos vermelhos, amarelos e acinzentados coesos em três toposseqüências na região dos Tabuleiros Costeiros do sul da Bahia e norte do Espírito Santo, desenvolvidos a partir de sedimentos do Grupo Barreiras ou de rochas gnáissicas do Pré-Cambriano, assim como os possíveis mecanismos físicos e, ou, mineralógicos que promovem a coesão dos solos e formação de fragipãs. Para isso, foram realizadas análises físicas; determinadas a relação argila fina/argila grossa, superfícies específicas por BET-N2 e adsorção de vapor de água, susceptibilidade magnética; e analisados os constituintes por microscopia eletrônica de varredura e micromorfologia em lâminas delgadas. As análises físicas e micromorfológica indicam que a gênese dos horizontes coesos deve-se ao maior conteúdo de argilas muito finas, principalmente menores que 0,2 µm, translocadas entre horizontes ou dentro do mesmo horizonte como argila dispersa. A maior coesão observada para o Argissolo Amarelo localizado em clima mais seco, em relação àqueles em clima mais úmido, pode ser devido à sua granulometria menos argilosa e maior quantidade de feições de iluviação de argila.

The objective of this study was to evaluate the physical, chemical, mineralogical and micromorphological characteristics of cohesive red, yellow and grayish soils in a toposequence of the Coastal Tablelands region in southern Bahia and northern Espirito Santo states. It was also sought to understand the mechanisms promoting their cohesion and fragipan formation. Therefore, the routine physical analyses, determination of the coarse clay/fine clay ratio, specific surface by BET-N2 and water vapor adsorption, magnetic susceptibility, scanning-electron microscopy analyses and the micromorphology of thin plates were carried out. Physical and micromorphological analyses indicated that the high content of very fine clays, especially those smaller than 0.2 µm, translocated among horizons or within a same horizon as dispersed clay, were responsible for the genesis of the cohesive horizons. The higher cohesion observed in the Yellow Argisol (Ultisol) found in a drier climate, compared to those in a more humid climate could be due to the less clayey granulometry and a larger amount of clay illuviation features.