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CENTRO UNIVERSITÁRIO FAVENI FUNDAMENTOS DE PEDOLOGIA E EDAFOLOGIA GUARULHOS – SP 2 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 5 2 GÊNESE E FORMAÇÃO DOS SOLOS .................................................................. 6 2.1 A evolução dos estudos de solos na geografia ................................................... 6 3 O INTEMPERISMO DAS ROCHAS NA FORMAÇÃO DO SOLO ......................... 10 3.1 Agentes externos ou exógenos......................................................................... 11 3.1.1 Intemperismo .................................................................................................... 11 3.1.2 Erosão............................................................................................................... 13 4 OS PROCESSOS E OS FATORES DE FORMAÇÃO DOS SOLOS .................... 15 4.1 Fatores de formação dos solos ......................................................................... 15 4.2 Material de origem ............................................................................................ 16 4.3 Clima ................................................................................................................. 17 4.4 Organismos vivos ............................................................................................. 18 4.5 Relevo ............................................................................................................... 18 4.6 Tempo cronológico ........................................................................................... 19 5 CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS DOS SOLOS ........................................ 20 5.1 Conhecendo o perfil do solo ............................................................................. 20 5.2 Características morfológicas do perfil do solo .................................................. 21 5.2.1 Cor............... ..................................................................................................... 22 5.2.2 Textura............. ................................................................................................. 23 5.2.3 Estrutura....... .................................................................................................... 24 5.2.4 Consistência. .................................................................................................... 25 5.2.5 Cerosidade e superfícies de fricção .................................................................. 26 5.2.6 Cimentação, nódulos e concreções minerais ................................................... 26 5.3 Descrevendo um perfil de solo.......................................................................... 27 5.3.1 Objetivo da descrição morfológica .................................................................... 27 6 COMPOSIÇÃO GERAL DOS SOLOS .................................................................. 28 6.1 As composições líquidas dos solos .................................................................. 31 6.2 As composições gasosas dos solos ................................................................. 34 7 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS ........................................................................... 37 7.1 Níveis categóricos do sistema de classificação de solo .................................... 37 7.2 Distribuição geográfica dos solos brasileiros .................................................... 41 3 7.2.1 Argissolos (P) .................................................................................................... 42 7.2.2 Cambissolos (C) ............................................................................................... 42 7.2.3 Chernossolos (M) .............................................................................................. 42 7.2.4 Espodossolos (E) .............................................................................................. 42 7.2.5 Gleissolos (G) ................................................................................................... 42 7.2.6 Latossolos (L) ................................................................................................... 43 7.2.7 Luvissolos (L) .................................................................................................... 43 7.2.8 Neossolos (R) ................................................................................................... 43 7.2.9 Nitossolos (N) ................................................................................................... 43 7.2.10 Organossolos (O) ........................................................................................... 44 7.2.11 Planossolos (O) .............................................................................................. 44 7.2.12 Plintossolos (F) ............................................................................................... 44 7.2.13 Vertissolos (V) ................................................................................................ 45 8 SISTEMA ÁGUA-SOLO ........................................................................................ 46 8.1 Umidade e potencial da água no solo ............................................................... 47 8.1.1 Energia da água no solo ................................................................................... 47 8.1.2 Retenção de água no solo ................................................................................ 49 8.1.3 Movimento da água no solo .............................................................................. 49 8.2 Relações solo-planta-água ............................................................................... 50 8.3 Fatores que afetam a quantidade de água disponível para as plantas ............. 50 8.3.1 Textura......... ..................................................................................................... 50 8.3.2 Matéria orgânica ............................................................................................... 51 8.3.3 Compactação do solo ....................................................................................... 51 8.3.4 Salinização (potencial osmótico) ....................................................................... 51 8.3.5 Profundidade do solo ........................................................................................ 51 9 ORGANISMOS E ECOLOGIA DO SOLO ............................................................. 52 9.1 A pedofauna...................................................................................................... 52 9.2 Os efeitos dos organismos do solo nas comunidades vegetais ........................ 55 9.3 Organismos prejudiciais às plantas .................................................................. 57 9.4 A ecologia do solo ............................................................................................. 58 10 POLUIÇÃO DOS SOLOS...................................................................................... 61 10.1 Problemas dos resíduos gerados pelas atividades antrópicas ......................... 61 10.2 Contaminantes inorgânicos............................................................................... 64 4 10.3 Degradação física do solo ................................................................................ 65 10.3.1 Desertificação ................................................................................................. 66 10.3.2 Degradação estrutural do solo ........................................................................ 66 10.3.3 Erosão.......... .................................................................................................. 67 10.3.4Degradação química do solo .......................................................................... 69 10.3.5 Salinização.... ................................................................................................. 71 10.3.6 Arenização.... .................................................................................................. 72 10.3.7 Acidificação... .................................................................................................. 73 11 PRÁTICAS DE MANEJO E CONSERVAÇÃO DOS SOLOS ................................ 74 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 82 5 1 INTRODUÇÃO Prezado aluno! O Grupo Educacional FAVENI, esclarece que o material virtual é semelhante ao da sala de aula presencial. Em uma sala de aula, é raro – quase improvável - um aluno se levantar, interromper a exposição, dirigir-se ao professor e fazer uma pergunta, para que seja esclarecida uma dúvida sobre o tema tratado. O comum é que esse aluno faça a pergunta em voz alta para todos ouvirem e todos ouvirão a resposta. No espaço virtual, é a mesma coisa. Não hesite em perguntar, as perguntas poderão ser direcionadas ao protocolo de atendimento que serão respondidas em tempo hábil. Os cursos à distância exigem do aluno tempo e organização. No caso da nossa disciplina é preciso ter um horário destinado à leitura do texto base e à execução das avaliações propostas. A vantagem é que poderá reservar o dia da semana e a hora que lhe convier para isso. A organização é o quesito indispensável, porque há uma sequência a ser seguida e prazos definidos para as atividades. Bons estudos! 6 2 GÊNESE E FORMAÇÃO DOS SOLOS O estudo sobre o solo na Geografia tem como objetivo compreender as influências externas para conhecer sua formação e desenvolvimento, para utilizar com maior eficiência esse elemento para diversas atividades econômicas, para o desenvolvimento das sociedades e Estados e para implementar construções e preservar a fauna e flora que depende dele. (BERTOLLO, 2018). Nesta disciplina, você vai estudar como se dá a evolução dos estudos de solo, conhecer os tipos de intemperismo e os processos e agentes que agem sobre as rochas e o solo. Verá também como as transformações contínuas pelas quais o solo passa estão ligadas aos vários tipos de intemperismo e fatores variados nas configurações distintas que possui em vários lugares do planeta, considerando também as distintas formas de acumulação de material orgânico e os fatores que resultam no processo de origem e constituição dos solos. 2.1 A evolução dos estudos de solos na geografia O estudo do solo, ou pedologia, tem grande importância, por ser um recurso natural fundamental, tanto quanto a água e a atmosfera. O solo supre e sustenta a existência tanto das sociedades quanto dos elementos naturais, como as florestas e os recursos hídricos, uma vez que filtra e serve de depósito de parte da água consumida. No solo, crescem e se desenvolvem as plantas que produzem grande massa de oxigênio e umidade e regulam o clima; além disso, ele é essencial para o cultivo dos alimentos de origem vegetal. Ainda, é no solo que ocorrem os ciclos da água. (BERTOLLO, 2018). Dada a importância do solo, é necessário conhecer suas propriedades e preservá-lo por meio de diagnósticos, considerando que os solos variam de acordo com o relevo, o tipo de rocha de origem, a vegetação e o clima. O seu estudo permite planejar o uso das terras, principalmente no Brasil, cuja vocação e economia são baseadas sobretudo na agropecuária. Por meio do estudo do solo, podem ser corrigidos os níveis de fertilidade do solo e a sua acidez; ainda, pode-se caracterizar os solos para cada tipo de cultivo, acompanhar os elementos presentes neles e preservá-los. O objetivo da pedologia é oferecer uma base para algumas ciências, 7 como a geologia, a agronomia, as ciências ambientais e a geografia, visto que o solo é a base dos sistemas de produção agrícola e do desenvolvimento (ou da decadência) de várias civilizações que dependem do uso desse recurso natural. (BERTOLLO, 2018). Para realizar uma análise pedológica, são feitos estudos do perfil do solo no meio natural, mediante a escavação de trincheiras. Na sequência, são descritas as características do solo, como as propriedades dos horizontes e das camadas, a sua cor, a sua reação a alguns materiais e a sua textura, por exemplo. Por meio da coleta de amostras, os solos são categorizados de acordo com seus atributos, com base na classificação de solos do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (SiBCS). (BERTOLLO, 2018). Mapa de solos do Brasil, segundo o Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Fonte: Dias (2014, documento on-line). Como componente principal dos ecossistemas do planeta, o solo tem papel fundamental no balanço da energia e no ciclo hidrológico, por exemplo. Trata-se de 8 um recurso natural que ocupa todas as porções da superfície terrestre, como suporte de toda a vegetação e da fauna, bem como das sociedades, das construções humanas, das produções agrícola e silvícola e da criação de animais, demandando um uso racional e a sua preservação. O solo é um elemento poroso e biologicamente ativo que está em desenvolvimento contínuo na crosta da superfície terrestre, como uma casca do planeta, atuando sobre ele (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA, [2020]). O desenvolvimento da pedosfera, que é a camada mais externa do planeta, composta pelo solo em constante processo de formação, ocorre por meio da interação entre a atmosfera, que compõe o ar, a biosfera, que abrange toda a vida na Terra, a litosfera, constituída por rochas e minerais, e a hidrosfera, que é a água em vários corpos hídricos. Os solos são compreendidos como elementos naturais compostos e organizados, que ocupam certas superfícies do planeta e apresentam certas características morfológicas. Seu estudo abrange os tipos de minerais que o compõem, as suas propriedades químicas e físicas e o reconhecimento de processos de origem e desenvolvimento. Tal estudo teve início em meados do século XIX e evoluiu por meio de observações e registros. Os conceitos desenvolvidos nesse período ainda são muito úteis para se obterem conhecimentos sobre o solo e a sua aplicação para a nutrição das plantas e para entendê-lo como produto de decomposição das rochas e como um corpo natural organizado (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA, [2020]). Desde então, há um desenvolvimento contínuo na área da ciência do solo, designada gênese de solos ou pedogênese. Essa denominação vem da palavra pedon, que é utilizada para designar a menor porção ou o menor volume de solo. Assim, um conjunto de pedons com as mesmas características compõe o polipedon, que significa a repartição de um tipo de solo. Cabe ressaltar que o solo é considerado um sistema aberto, pois troca tanto matéria como energia nas formas de oxigênio, água líquida, vapor, gás carbônico e outros com a atmosfera. Aqueles materiais que são solúveis, como o nitrato ou outros orgânicos, são lixiviados do corpo do solo — isto é, são “lavados”. Os processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem no solo derivam da repartição desigual de materiais nos horizontes e nos vários tipos de solos. Isso também ocorre nos 9 processos de erosão, transporte e deposição de vários tipos de materiais por centenas, milhares ou milhões de anos. Em uma escala de tempo menor, como nas atividades agrícolas, existem variados fluxos de energia e de nutrientes, como os ciclos hidrológicos. Quando ocorrem grandes transformações do solo, desde o preparo, o manejo, a fertilização, o cultivo e a irrigação,há diferentes resultados nos processos de evaporação e decomposição da matéria orgânica, por exemplo, que afetam toda a estrutura do solo e os seus complexos sistemas. Por isso, estudar o solo é importante para o manejo mais apropriado do mesmo. Friedrich Ratzel (1844-1904) foi um dos principais teóricos da geografia, e seus estudos abordam o ser humano, priorizando o ponto de vista biológico, sob a noção do chamado determinismo geográfico, e tratando do solo em um contexto social. Para o determinismo geográfico, o indivíduo seria produto das condições naturais, que determinam a vida em sociedade. Ratzel (1983) desenvolveu também conceitos sobre o Estado Moderno como um organismo vivo, que seria constituído pela sociedade, organizada com o objetivo de desenvolver, proteger e ampliar seu território, sob um conceito de espaço vital. Esse espaço, segundo Ratzel (1983), abrangeria as qualidades espaciais e naturais necessárias para manter e consolidar o poder do Estado sobre o território. A obra de Ratzel está fundamentada na noção do Estado tendo como componente fundamental o solo e na relação entre o espaço e a sociedade que nele se estabelece. Assim, para Ratzel (1983), o Estado não pode existir sem território e sem fronteiras, sob uma noção da geografia política, e não pode existir sem um solo. Fonte: https://cerradocase.com.br/ 10 3 O INTEMPERISMO DAS ROCHAS NA FORMAÇÃO DO SOLO Nas ciências da terra, o solo pode ser definido como o produto do intemperismo, do remanejamento e da organização das camadas superiores da crosta terrestre, sob ação da atmosfera, da hidrosfera, da biosfera e das trocas de energia envolvidas (TEIXEIRA et al., 2000). Assim, os solos são conjuntos de corpos naturais que contêm matéria viva e são resultantes da ação do clima e da biosfera sobre a rocha, e a sua transformação ocorre permanentemente e é influenciada pelo tipo de relevo. Os solos são formados a partir da transformação das rochas expostas na superfície terrestre, que pode ocorrer por meio da decomposição, denominada intemperismo químico, e/ou da desagregação, chamada de intemperismo físico. Elas também podem ser transformadas mediante o acúmulo de matéria orgânica. Os agentes atmosféricos e biológicos atuantes sobre a rocha matriz (ou rocha-mãe) criam uma camada do chamado material inconsolidado, que pode ser entendido como rocha alterada, que iniciará o processo de formação do solo — a pedogênese —, que se dá ao longo do tempo. A ação da gravidade e da água das chuvas dispõe o material inconsolidado em camadas sobrepostas, formando os horizontes. Essa organização pode ter características físicas e químicas diferentes, notadas pela variedade de cor, granulometria, textura, porosidade, estrutura e densidade do solo. Cada solo tem horizontes ou camadas com características próprias, em razão de sua pedogênese. A intensidade da transformação das rochas pelo intemperismo depende do tipo de rocha, do clima ao qual ela está exposta, do tipo de relevo e do tempo geológico. Uma vez que a rocha é exposta na superfície, ela será intemperizada pelos condicionantes atmosféricos, como a temperatura, a umidade e os ventos. Gradualmente, ela será decomposta pelo intemperismo químico ou degradada pelo intemperismo físico. Isso possibilitará que suas partículas minerais sejam transportadas por meio do processo chamado de erosão, e esse material se deslocará para aquelas áreas de menor declividade no terreno. Em virtude das fissuras formadas por esses processos, os microrganismos adentram a rocha, o que acelera o processo de decomposição do material. Isso também cria condições para que determinadas plantas se fixem à rocha, ampliando a sua decomposição, por causa das raízes dessas plantas, que favorecem a penetração da água, do ar e de animais menores nas fendas da rocha. 11 3.1 Agentes externos ou exógenos As estruturas da crosta terrestre e as rochas foram criadas por forças internas e são expostas na superfície terrestre, podendo ser modificadas quando expostas, por meio da sedimentação e do metamorfismo. Elas também estão sujeitas às forças atmosféricas, que esculpem o relevo e propiciam alterações nas estruturas rochosas, mediante intemperismo, que é a transformação que ocorre pelo transporte de materiais, e deposição, que é o depósito de sedimentos. Os elementos que causam essas mudanças são as chuvas, os movimentos dos rios e dos oceanos, as alterações de temperatura, o movimento das geleiras, a ação dos ventos, as dinâmicas dos microrganismos, a cobertura vegetal e a ação humana. Portanto, esses são os principais fatores que estruturam as formas esculturais do relevo e que modelam a paisagem terrestre. (BERTOLLO, 2018). 3.1.1 Intemperismo O intemperismo é um conjunto de modificações físicas, como a desagregação das rochas, químicas, como a decomposição, e biológicas, de forma física e química, em que as rochas são modificadas ao serem expostas na superfície terrestre. Intemperismo químico Esse tipo de transformação se dá pela ação da água, que é solvente universal, sobre os agregados de minerais que formam as rochas, causando a decomposição. O intemperismo químico é mais intenso nas regiões de clima mais quente e úmido, em que os altos índices de chuvas e as altas temperaturas aceleram a decomposição das rochas, proporcionando a formação de solos mais profundos. (BERTOLLO, 2018). O processo químico que ocorre nas rochas é chamado de hidrólise e ocorre por meio da quebra de moléculas pela ação da água (H2 O). Assim, a molécula de água libera para a solução íons H+, em que o elemento hidrogênio da água perde seu elétron, e OH-, em que o oxigênio adquire elétrons. Nesse caso, quando uma molécula é quebrada, ocorre a formação de novos compostos, ocorrendo, assim, o processo de intemperismo químico. 12 Outra ação química desse tipo de intemperismo é a latolização, quando ocorre a remoção de bases e do elemento sílica do perfil do solo por meio da lixiviação, que consiste na lavagem da camada mais superficial do solo por meio do escoamento das águas, principalmente das chuvas. Assim, há o acúmulo de óxidos de ferro e alumínio, um processo comum em relevos planálticos e topos de morros mais arredondados. Intemperismo químico sobre calcário. Fonte: Azeredo (c2015, documento on-line). Intemperismo biológico Esse tipo de alteração da rocha ocorre pela ação das plantas e dos animais (desde os microscópicos até os maiores) sobre as rochas. As raízes das plantas, os fungos e as bactérias aceleram a decomposição das rochas por meio do intemperismo químico, ao mesmo tempo que, pela ação do crescimento das plantas, ocorre a desagregação física, pelo chamado intemperismo físico. (TEIXEIRA et al., 2000). Intemperismo biológico sobre rocha calcária. Fonte: Atjanan Charoensiri/Shutterstock.com. 13 Intemperismo físico Esse tipo de transformação das rochas ocorre nas regiões com menores índices de chuva e regiões onde a água permanece a maior parte do tempo congelada. O intemperismo físico promove a desagregação, isto é, a quebra das rochas pela ação contínua e prolongada da variação das temperaturas, ou seja, pelo aumento e pela diminuição da temperatura. No período do dia, as rochas expostas na superfície sofrem dilatação, e, no período da noite, com a diminuição da temperatura, as rochas se contraem. (TEIXEIRA et al., 2000). Esse processo contínuo de dilatação e contração, ao longo do tempo, provoca a quebra, isto é, a desagregação das rochas em pedaços, que são os sedimentos, cada vez menores. O intemperismo físico é comum nas regiões polares, onde a água se infiltra na fenda das rochas e expande seu volume no estado sólido, pressionando as paredes das rochas. Intemperismo físico sobre rocha calcária. Fonte: Moreira (2009, documento on-line).3.1.2 Erosão Uma vez que as rochas já tenham sofrido ações do intemperismo, seus sedimentos são transportados pela ação das águas das chuvas, dos rios, dos mares, das geleiras e dos ventos para as regiões mais baixas da superfície terrestre. 14 Esse processo de remoção e transporte dos sedimentos é denominado erosão, que combina um conjunto de fatores que provocam a desagregação e o transporte de partículas de rocha sobre a superfície terrestre. (BERTOLLO, 2018). As Figuras a seguir mostram exemplos de diferentes tipos de erosão. Erosão fluvial, ocasionada pelo transporte de sedimentos pelas águas dos rios, que aprofundam seu leito sobre as rochas menos resistentes. Fonte: Josephine Julian/Shutterstock.com. Erosão eólica, ocasionada pela ação dos ventos. Fonte: Gabriel (2012, documento on-line) 15 4 OS PROCESSOS E OS FATORES DE FORMAÇÃO DOS SOLOS A constituição dos solos engloba quatro elementos principais: as partículas minerais, a matéria orgânica, a água e o ar. As partículas minerais e orgânicas compõem a parte sólida dos solos, enquanto a água e o ar ocupam o espaço poroso dos solos, isto é, os poros e os espaços no solo. As partículas minerais dos solos podem ser classificadas tanto pelo tamanho, abrangendo desde a argila, o silte, a areia, o cascalho, o calhau e o matacão, quanto pela origem e pela composição dos resíduos da rocha que dão origem ao solo. A matéria orgânica é formada pelo acúmulo de plantas e animais em estágio de decomposição nas camadas superiores do solo, e esse processo é influenciado principalmente pelo clima e pela atividade biológica. (BERTOLLO, 2018). Constituição do solo. Fonte: Adaptada de São Paulo (2020). 4.1 Fatores de formação dos solos Os solos variam dependendo de sua localização, podendo se diversificar ao longo de grandes áreas ou mesmo em uma pequena parcela de terra. As ações conjuntas do tipo de material da rocha de origem, do tipo de clima, do relevo, dos seres vivos que estão sobre o solo e do tempo são os principais fatores de formação dos inúmeros tipos de solos. O clima e os organismos são denominados fatores ativos, pois agem, durante certo tempo e em certas condições de relevo, diretamente sobre o material de origem, 16 que pode ter algum ou nenhum fator de resistência. Por exemplo, uma camada de 2 centímetros de solo pode levar de 100 a 2 mil anos para se formar. Assim, a formação dos solos não ocorre por meio de um único processo, isoladamente, mas por meio de vários deles. 4.2 Material de origem Na pedogênese, os agentes externos, como o intemperismo e a erosão, transformam as rochas e se relacionam com a velocidade e a forma como eles atuam. Essas mudanças também se relacionam com a resistência física e química de cada tipo de rocha. Logo, os diferentes tipos de solos resultam do material de origem, que é a chamada rocha-mãe ou rocha matriz, e das inúmeras combinações que induzem os processos de intemperismo e pedogênese. A rocha-mãe tem papel importante na formação dos variados tipos de solos, já que suas propriedades e características dependem, primeiramente, da composição do material de origem. Alguns minerais constituintes do material de origem continuam inalterados, enquanto outros sofrem decomposição, como por ação química, e se transformam em minerais úteis no solo. Um exemplo de como essas rochas resultam do intemperismo é a decomposição do calcário, que forma o solo de massapé, com cor cinza-escuro e alto teor de argila; ele é predominante no litoral nordestino e tem grande fertilidade. Outro exemplo é a ocorrência, no Centro-Sul do Brasil, de um solo também muito fértil e utilizado para atividades agrícolas, que é o nitossolo vermelho, popularmente chamado de terra, resultante da decomposição do basalto e do diabásio, que são rochas de origem vulcânica. A fertilidade do solo está ligada a um processo químico chamado de oxidação e redução (ou oxirredução), que é um processo em que há transferência de elétrons, isto é, quando o íon receptor de elétrons é reduzido, e o que doa o elétron é oxidado. Os elementos mais comuns do solo que sofrem essa transformação são o ferro e o manganês, que têm maior importância na formação do solo, e o elemento nitrogênio, que tem um papel fundamental na fertilidade do solo (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA, [2020]). 17 Solo argiloso e Solo arenoso, respectivamente. Fonte: Silva (2019, documento on-line) / Elena Larina/Shutterstock.com 4.3 Clima O clima, que abrange a temperatura e a umidade, regula a velocidade e o tipo de intemperismo que agem sobre as rochas. Nas regiões de climas quentes e secos, áridos e semiáridos, prevalece o intemperismo físico, em que há desagregação sobre as rochas, originando solos rasos e pedregosos. Já nas áreas quentes e úmidas, equatoriais e tropicais, são gerados solos profundos e bem desenvolvidos. (LEPSCH, 2010). A Figura a seguir traz um mapa das principais zonas climáticas do globo terrestre. Principais zonas climáticas do globo e diferentes tipos de intemperismo. Fonte: Lepsch (2010, p. 64). Como exemplo, podemos citar as regiões desérticas, onde o intemperismo físico prevalece. A exposição da rocha à insolação e ao calor intenso durante o 18 período diurno provoca sua dilatação, e, no período noturno, devido à diminuição da temperatura, a rocha se contrai. Esse processo de dilatação e contração, ao longo do tempo, gera pequenas fendas na rocha, principiando sua fragmentação em partes cada vez menores. Em lugares de clima quente e úmido, como a região amazônica, o intemperismo químico prevalece. Por causa das elevadas temperaturas e da pluviosidade intensa, ocorre a acelerada decomposição das rochas, produzindo solos profundos e desenvolvidos. É importante compreender que esses tipos de intemperismos podem acontecer simultaneamente. Um exemplo são os rochedos localizados no litoral, que, durante o dia, são aquecidos, dilatando-se. Quando ocorre a maré alta ou ondas mais fortes, há um resfriamento brusco dessa superfície rochosa, resultando em pequenas trincas. A água do mar ou das chuvas acaba penetrando nessas trincas e acelera o processo de destruição da rocha, por meio da decomposição de seus componentes. 4.4 Organismos vivos Os organismos vivos são elementos ativos no processo de formação dos solos e são constituídos pela microflora e pela microfauna, em pequena escala, e pela flora, pela fauna e pelo ser humano. A vegetação tem a capacidade de proteger os solos da incidência de energia e luz solar e do impacto direto das gotas de chuva na superfície, fornece material para decomposição, como galhos e folhas, e gera intemperismo físico durante o crescimento reticular das raízes das plantas. Os animais agem sobre o solo ao revolvê-lo e distribuir matéria orgânica, ação feita principalmente pelas minhocas, pelos cupins e pelas formigas, que fazem galerias que distribuem ar, água e matéria orgânica. Os estágios iniciais dos intemperismos químico e físico por meio dos organismos vivos se dão por meio de líquenes, bactérias e fungos (a microflora e a microfauna) sobre a rocha matriz que formará o solo. A ação humana também pode transformar o solo, conforme o tipo de atividade realizada sobre ele. (LEPSCH, 2010). 4.5 Relevo O relevo tem influência importante na formação dos solos: nas áreas íngremes, há dificuldade na formação dos solos, já que os sedimentos da rocha que sofreu intemperismo são transportados pela água e/ou pelo vento, no processo de erosão, 19 para as regiões mais baixas, por meio da ação da gravidade. Isso diminui o contato e o tempo de permanência da água com a rocha, típico do intemperismo químico. Assim, é comum, em vertentes inclinadas, a existência de rocha exposta. É o que ocorre,por exemplo, na região da Serra do Mar, em que a vegetação que cobre esse relevo é mais densa e alta entre as montanhas, área chamada de fundos de vale. Ali, ocorre o acúmulo de sedimentos, água e nutrientes. Já nas áreas mais íngremes, quando há vegetação, ela é rasteira ou dispersa pela baixa concentração de nutrientes e água e devido à profundidade do solo ser muito pequena, compondo o chamado neossolo. Nesse contexto, há também os fatores que influenciam no tipo de solo, como a insolação, a altitude e a potência dos ventos. A gênese dos solos no Brasil, que tem clima predominantemente quente e úmido, deriva da atuação desses elementos sobre uma estrutura geológica antiga e aplainada, proporcionando o desenvolvimento de solos mais profundos e espessos, chamados de latossolos. 4.6 Tempo cronológico Um fator essencial para a formação dos solos é o tempo. O solo começa a se desenvolver tomando como início o chamado tempo zero, que se dá a partir do momento em que a rocha fica exposta aos agentes atmosféricos e biológicos e, se não houver erosão, atinge o estágio de maturidade. O tempo cronológico permite a interação dos fatores que atuam na formação dos solos, como o material de origem, o tipo de clima, o relevo e a ação dos organismos vivos. (LEPSCH, 2010). Fonte: Adaptada de Lopes (2015). 20 5 CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS DOS SOLOS A morfologia dos solos é a anatomia pedológica que corresponde à estrutura e à configuração de um solo. Por meio do conhecimento morfológico desses corpos naturais, tem-se o resultado da história evolutiva e também da dinâmica atual dos constituintes do solo. Nesse sentido, a morfologia permite a dedução sobre vários dos atributos físicos, químicos e biológicos do solo, assim como interpretações relacionadas ao seu uso e manejo. A morfologia do solo trata do estudo da sua aparência no meio ambiente natural e da sua descrição segundo as características perceptíveis, visíveis a olho nu ou sensíveis ao tato, geralmente diagnosticadas em um perfil de solo. A descrição morfológica constitui a base para identificar o conjunto de características do solo e é realizada por meio do emprego da metodologia padronizada descrita por Santos et al. (2015). Esse conjunto de características morfológicas é complementado com as análises de laboratório para identificação do solo (SANTOS; REICHERT, 2008). Tendo em vista que o solo é um corpo natural dinâmico e integrado na paisagem, que se compõe de horizontes, o estudo dessa ciência é complexo. Por isso, é muito importante que as formas de um solo sejam primeiramente descritas em campo, antes da retirada das amostras para as análises laboratoriais (LEPSCH, 2010). 5.1 Conhecendo o perfil do solo Um solo se forma sob a ação de um conjunto de fenômenos biológicos, físicos e químicos. A partir de uma rocha e um saprolito relativamente homogêneos, surge uma série de camadas, ou “bandas”, aproximadamente paralelas à superfície e de aspecto e constituição diferentes, chamadas horizontes. É possível visualizar a sequência de camadas sobrepostas, embora a transição entre elas nem sempre seja bem definida. A sequência vertical de horizontes da superfície até a rocha, quando um solo é cortado como em um barranco de estrada, denomina-se perfil de solo. O perfil de um solo completo e bem desenvolvido, normalmente, apresenta cinco tipos de horizontes pedogenéticos (horizontes principais): O, A, E, B e C. 21 Esquema de um perfil de solo em um corte de talude de estrada e seus principais horizontes. Fonte: Adaptada de Lepsch (2010). Na Figura, o horizonte O é a camada de acumulação de matéria orgânica (pouco decomposta) que recobre o solo mineral. Essa camada se constitui basicamente da decomposição primária das folhas e dos galhos que caem dos vegetais. O horizonte A é dominantemente mineral, mas com acúmulo de matéria orgânica (parcial ou totalmente humificada) e com elevada atividade biológica. O símbolo E denomina o processo de eluviação que ocorre com perdas de materiais translocados (argilas e/ou óxidos de ferro e húmus) para o horizonte B. A camada representada pelo símbolo B é o horizonte mineral de máxima expressão de cor, consistência e estrutura e de concentrações de argila e matéria orgânica removidas dos horizontes superiores (A e/ou E). Sob esse horizonte, situa-se a camada C, que normalmente corresponde a um material inconsolidado, pouco afetado pelos organismos, mas que pode estar intemperizado; trata-se da rocha pouco alterada pelos processos de formação do solo e, portanto, com características mais próximas ao material parental (do qual o solo presumivelmente se formou). O símbolo R representa a rocha inalterada (material de origem/material parental). (LEPSCH, 2010). 5.2 Características morfológicas do perfil do solo Para que possamos conhecer a morfologia dos solos, devemos observar várias características, tanto da sua parte interna (ou do seu perfil) como da parte externa (ou 22 da paisagem onde se situa). A seguir, conheceremos as principais características que compõem a descrição morfológica do solo. 5.2.1 Cor A cor é uma das feições pedológicas de mais fácil visualização e identificação. A variação da cor do solo está ligada à inferência sobre a ocorrência de processos pedogenéticos ou à avaliação de características importantes no solo. Por exemplo, solos escuros costumam indicar altos teores de matéria orgânica decomposta. A cor vermelha está ligada a solos naturalmente bem drenados e com altos teores de óxidos de ferro. A tonalidade cinza pode indicar excesso de água por longo tempo no perfil, como em solos situados em áreas baixas próximas aos rios. A cor deve ser descrita seguindo uma padronização mundial, denominada de sistema Munsell de cores, fazendo-se uso da carta de cores Munsell para solos. (LEPSCH, 2010). A anotação da cor do solo é feita pela comparação de um fragmento (torrão) de um determinado horizonte do solo com os retângulos da carta de Munsell. A cor mais aproximada do torrão de solo amostrado deve ser escolhida, e anotam-se os três elementos básicos que compõem uma determinada cor: matiz, valor e croma, descritos a seguir. Carta de cores Munsell para solos Fonte: https://coralis.com.br/munsell-solos Matiz — cor pura (do espectro da luz), estando relacionado com o comprimento de onda de luz refletida na amostra de solo (p. ex.: amarelo, marrom, cinza). 23 Valor ou tonalidade — refere-se à luminosidade relativa da cor ou dos tons de cinza presentes (entre branco e preto). Varia de 0 (para o preto absoluto) a 10 (para o branco puro). Croma — é a proporção da mistura da cor pura em relação ao cinza (valor). Também varia de 0 a 10. 5.2.2 Textura A textura do solo (ou granulometria) se refere ao conteúdo percentual unitário dos constituintes minerais dos agregados ou torrões de um determinado horizonte do solo nas seguintes frações (SANTOS et al., 2015): calhaus (ou pedras) (200 a 20 mm de diâmetro); cascalho (de 20 a 2 mm); areia (partículas maiores do que 2 mm); silte (entre 0,05 a 0,002 mm); e argila (menor que 0,002 mm). Existem classes texturais para classificar o solo quanto aos seus percentuais de areia, silte e argila. Para isso, utilizamos o triângulo textural, que é um diagrama generalizado que determina 13 classes texturais do solo em cinco principais agrupamentos: muito argilosa, argilosa, média, arenosa e siltosa. Fonte: Santos et al. (2015). 24 A determinação da classe da textura pode ser feita no laboratório ou no campo. Sua determinação no campo se baseia na sensibilidade ao tato, em que, quando há predomínio de areia, a sensação é de aspereza (tipo lixa, pouco pegajosa). Em caso de prevalência de argila, a sensação é de suavidade e pegajosidade (tipo barro),e quando a fração silte é predominante, a sensação é de suavidade (tipo talco em pó). A facilidade de mecanização do solo, a suscetibilidade à erosão, a porosidade, o armazenamento de água, entre outras, são características importantes do solo que a textura é responsável por informar. 5.2.3 Estrutura Refere-se ao padrão de arranjamento das partículas primárias do solo (areia, silte e argila), aglomerados em unidades chamadas de agregados ou unidades estruturais, separadas entre si pelas superfícies de fraqueza. Os agregados são, portanto, unidades naturais secundárias compostas das partículas primárias do solo, que são ligadas entre si por substâncias orgânicas, óxidos de ferro e de alumínio, carbonatos, sílica e a própria argila (SANTOS et al., 2015). A descrição de estrutura é feita no campo, observando-se detalhadamente os agregados, quando removidos do perfil. Existem basicamente sete classes de estrutura, conforme mostra a Figura a seguir: 25 Tipos de estruturas de solo. Fonte: Adaptada de Santos e Reichert (2008). Além do tipo, a estrutura pode ser classificada quanto ao seu grau de desenvolvimento, podendo ser maciça, moderada, fraca e forte, e quanto ao seu tamanho, podendo ser muito pequena, pequena, média, grande e muito grande. A estrutura do solo é um atributo fundamental, pois faz dele um meio poroso. Várias propriedades físicas e processos biológicos e químicos são afetados pelo tipo, pelo tamanho e pelo grau de desenvolvimento dos agregados dos solos, como: resistência à compactação, suscetibilidade à erosão, porosidade do solo, infiltração de água, permeabilidade do solo, crescimento de raízes, entre outras. (SANTOS E REICHERT, 2008). 5.2.4 Consistência Termo usado para designar as manifestações das forças físicas de coesão (solo-solo) e adesão (solo-água) entre as partículas do solo, conforme variações do grau de umidade (teor de água) do solo. Podemos conhecer três estados de umidade determinados pela consistência, descritos a seguir. Solo seco — avalia a dureza ou tenacidade, medida pela resistência do torrão seco à ruptura ou fragmentação, quando comprimido, entre o polegar e o indicador. Pode ser classificada como: solta, macia, ligeiramente dura, dura, muito dura e extremamente dura. Solo úmido — avalia a friabilidade em um estado médio de umidade e consiste em comprimir um torrão, fragmentando-o, e, posteriormente, tentar 26 reconstruí-lo por nova compressão. Ocorrem os seguintes tipos de consistência: solta, muito friável, friável, firme, muito firme e extremamente firme. Solo molhado — avalia a plasticidade e a pegajosidade. A plasticidade se refere à moldabilidade do solo e é feita pela formação de um fino cilindro de solo e posterior tentativa de formar um círculo com o cilindro, entre o indicador e o polegar. A resistência à deformação é expressa da seguinte maneira: não plástica, ligeiramente plástica, plástica e muito plástica. A pegajosidade é avaliada pela sensação de aderência que o solo produz entre o indicador e o polegar. Os graus de pegajosidade são expressos pelos seguintes tipos: não pegajosa, ligeiramente pegajosa, pegajosa e muito pegajosa. A umidade, a textura, o tipo de argilominerais e a matéria orgânica do solo são propriedades do solo que afetam sua consistência. Por meio dessa característica, é possível inferir a dureza do solo e a plasticidade e a pegajosidade nos diferentes graus de umidade, bem como o melhor estágio para a mecanização do solo (friabilidade). 5.2.5 Cerosidade e superfícies de fricção A cerosidade é um atributo dos solos que apresentam um aspecto lustroso e brilho graxo, que pode ser bem observado no plano de ruptura de um bloco e que se relaciona à formação de películas ou filmes de argila. Normalmente ocorre na manifestação de cor de matiz mais intenso, e as superfícies cerosas são, frequentemente, livres de grãos cobertos de areia. Podemos classificar a cerosidade quanto ao grau de desenvolvimento (fraca, moderada e forte) e à quantidade de ocorrência (pouco, comum e abundante). As superfícies de fricção, também comumente chamada de slickensides, são superfícies alisadas e lustrosas geradas pelo deslizamento e pelo atrito da massa do solo em função de expansão e contração de argilominerais expansivos, por processos alternados de umedecimento e secagem. (SANTOS E REICHERT, 2008). 5.2.6 Cimentação, nódulos e concreções minerais A cimentação existe quando o material do solo apresenta consistência quebradiça e dura, devido à presença de um agente cimentante, que pode ser 27 carbonato de cálcio, sílica ou óxidos de ferro e de alumínio. O material de solo cimentado não é alterado com o umedecimento, mantendo a sua dureza quando molhado. Podemos classificar a cimentação de três maneiras: fracamente cimentado, fortemente cimentado e extremamente cimentado. A cimentação se refere a materiais cimentados que podem ser removidos sem se desfazer da massa do solo. Esses materiais apresentam composição química variável, podendo ser de carbonato, de óxidos de manganês ou ferro e de sílica. A descrição dos nódulos e das concreções minerais deve conter informações sobre a quantidade, o tamanho, a dureza, a cor e a natureza. 5.3 Descrevendo um perfil de solo A descrição do perfil do solo compõe o levantamento dos solos (ou levantamento pedológico), sendo este um prognóstico da distribuição dos solos enquanto corpos naturais. Por meio dele, é feita a classificação taxonômica e técnica para a identificação do solo. No Brasil, a classificação é realizada por meio do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) e corresponde à ferramenta mais tradicional e mais utilizada para se obter informações a respeito de uma área (SANTOS et al., 2015). Por meio do levantamento, é possível prever e delinear as áreas nos mapas por meio de classes. Para Lepsch (2011), os levantamentos de solos apresentam a distribuição espacial das classes de solos, bem como sua descrição e interpretação, fornecendo informações essenciais para a tomada de decisões em áreas agrícolas e urbanas. As informações provenientes do levantamento pedológico são base de dados para projetos, planejamento de uso, manejo e conservação de solos, auxiliando na avaliação do potencial e das limitações de uma área (EMBRAPA, 2016). 5.3.1 Objetivo da descrição morfológica As informações contidas em um levantamento pedológico servem de base para atender variados órgãos de assistência técnica, de planejamento e de execução de projetos, com finalidades diversas, como estudos de manejo e fertilidade do solo (agronomia), estudos de compactação (engenharia) e viabilidade técnica de projetos 28 de irrigação e drenagem. Também têm atendido a instituições de ensino e pesquisa, por exemplo, em estudos de identificação, caracterização, gênese e morfologia do solo, constituindo bases para pesquisas e estudos em diversas áreas de agronomia, engenharia e geociências. Quando a finalidade do levantamento é a representação de unidades de mapeamento, é importante que o pesquisador tenha bastante cuidado na escolha do(s) local(is) para a(s) descrição(ões) de perfil(is) e coleta de material. Os locais devem ser representativos e devem permitir a caracterização adequada da unidade referida. 6 COMPOSIÇÃO GERAL DOS SOLOS O solo é muito importante para o desenvolvimento da vida na Terra, sendo utilizado para o cultivo de alimentos e para a implementação de infraestruturas. Considerado um recurso fundamental para a sobrevivência de todas as espécies do Planeta tanto quanto a água e o ar, o solo é formado por compostos sólidos, líquidos e gasosos que, juntos, desenvolvem-no de forma contínua e lenta por meio da ação das águas das chuvas, dos ventos, da temperaturae de vários tipos de reações de organismos microscópicos e outros maiores. Esses compostos interagem entre si e com o ambiente ao redor, já que o solo é um sistema aberto, sofre influência e interfere em diversos elementos do Planeta. Em todos os períodos da história humana, as atividades desenvolvidas sempre tiveram como base a relação do ser humano com o solo. Na Pré-História, os seres humanos colhiam os produtos oriundos da terra. Contudo, com o passar dos anos e a evolução das técnicas, eles passaram a desenvolver diversos tipos de cultivo da terra para a obtenção de alimentos. Portanto, o solo é um recurso tão importante quanto a água e o ar para a sobrevivência humana e de todas as espécies do planeta. O solo é o resultado de processos contínuos e lentos, em que partículas minerais e orgânicas se depositam gradualmente em camadas — os chamados horizontes —, por meio da ação das chuvas, dos ventos, da temperatura (calor e frio) e de vários tipos de organismos, desde os microscópicos, como fungos e bactérias, até as minhocas, as formigas e os cupins. Esses organismos degradam e desgastam os elementos do solo, porém o processo de formação do solo é muito lento: para o desenvolvimento de um centímetro de solo, são necessários 400 anos (MELO, 2020). 29 Em se tratando das composições sólidas dos solos, é importante considerar que o solo é constituído de elementos minerais e macronutrientes, como o nitrogênio (N), o fósforo (P), o potássio (K), o cálcio (Ca), o magnésio (Mg) e enxofre (S), que são vitais para as plantas. Também fazem parte da sua constituição os elementos denominados micronutrientes, como o boro (B), o cloro (Cl), o cobre (Cu), o ferro (Fe), o manganês (Mn), o molibdênio (Mo), o zinco (Zn), o silício (Si) e o níquel (Ni), exigidos por vários tipos de cultivos. Portanto, os minerais e as rochas que compõem a crosta terrestre apresentam grande diversidade, devido ao alto número de elementos químicos presentes na litosfera (i.e., a camada exterior sólida da superfície terrestre). O solo é considerado um elemento reciclador do planeta, pois nele ocorre o reaproveitamento de nutrientes que servem como alimento para plantas e animais e desempenham um papel vital nesses ciclos geoquímicos. O solo pode assimilar grandes quantidades de substâncias orgânicas, transformando-os em húmus, por exemplo. (BERTOLLO, 2018). As minhocas presentes no solo produzem húmus e galerias. Fonte: Naillin (2018, documento on-line). Além disso, no solo, ocorre a conversão de nutrientes minerais em formas que podem ser aproveitadas pelos animais e pelas plantas, em um processo que retorna o carbono (C) para a atmosfera como dióxido de carbono (CO²). Assim, sistematicamente, ele se tornará parte dos organismos vivos através da fotossíntese das plantas, um processo bioquímico realizado a partir do dióxido de carbono (CO²) presente na atmosfera e na água, utilizando a luz solar como fonte de energia. Os minerais presentes no solo são definidos como elementos ou compostos químicos sólidos, formados por processos geológicos inorgânicos. Dessa forma, para 30 se distinguir os mais de 4 mil tipos de minerais encontrados no planeta Terra, verifica- se as seguintes propriedades: composição química; arranjo geométrico que organiza os átomos que constituem os minerais; cor; dureza e consistência; brilho; transparência; e densidade (TEIXEIRA, 2000). Quando há uma grande concentração de minerais em determinado lugar da crosta terrestre, com viabilidade econômica para ser explorada, os minerais são denominados minério ou jazida mineral. Exemplos desses minerais são: ágata, galena e ametista. Por meio de minerais, rochas e compostos orgânicos, o solo também tem o papel de canalizar a água da chuva para os rios e outros corpos hídricos, transferindo os elementos antes contidos nos minerais das rochas para os oceanos. Em geral, a rocha que está exposta na superfície terrestre se desintegra e se altera, produzindo uma camada de detritos desintegrados, que cobrem a rocha dura. Essa camada não consolidada, denominada regolito, pode ter uma espessura muito fina ou dezenas de metros de espessura. O material do regolito pode ser transportado por muitos quilômetros do local onde foi formado inicialmente e é depositado. Logo, esse material pode ou não estar relacionado com a rocha que ele cobre. Quando essa rocha se intemperiza e fica solta para ser revolvida por alguma ferramenta (p. ex., uma pá), esse material pode ser chamado de saprolito. Dessa maneira, há efeitos físicos e bioquímicos onde organismos, como bactérias, fungos e raízes de plantas, transformaram o regolito, revelando a interação entre os elementos que constituem os solos, como rocha, ar, água e seres vivos (BRADY; WEIL, 2013). A composição sólida do solo resulta de processos sintetizadores, como o intemperismo das rochas, a decomposição de elementos orgânicos, a formação de novos minerais (p. ex., argilas) e a formação de camadas, chamadas de horizontes do solo. O regolito interage com a atmosfera, as rochas, a água e os seres vivos, e as proporções relativas desses componentes influenciam as propriedades e a produtividade dos solos. Assim, a composição sólida é composta por uma fração de origem mineral, formada por partículas de areia, silte (i.e., fragmentos de rocha menores que um grão de areia) e compostos argilosos, e por uma fração de matéria orgânica. Em geral, a fração só lida do solo é composta por cerca de 5% de matéria orgânica e 95% de material mineral. 31 Constituição do solo. Fonte: Adaptada de Antoniolli (2010, documento on-line). 6.1 As composições líquidas dos solos A presença da água no solo promove a dissolução dos seus elementos, além de ser fundamental para a sobrevivência e o desenvolvimento de plantas e organismos que vivem nesse ambiente. As características do clima têm forte influência na umidade do solo, um dos principais condicionantes para a vida dos ecossistemas e para a produção agrícola. (BRADY; WEIL, 2013). O movimento e a circulação da água e das substâncias que estão dissolvidas pelo solo garante a qualidade e a quantidade dos recursos hídricos. A água que circula pelo regolito proporciona a formação do solo. Quando há um maior conteúdo de matéria orgânica no solo, há maior capacidade de reter a água, ao contrário do que ocorre em solos com pouca matéria orgânica. Quando o teor de umidade do solo é propício para o crescimento de plantas, a água se move pelos poros para ser usada pelas plantas. Quando a água do solo não está em estado puro, em virtude de ter substâncias inorgânicas e orgânicas dissolvidas, ela é denominada solução. Assim, a parte só lida dos solos, sobretudo as partículas menores orgânicas e inorgânicas (p. ex., argila e húmus), desprendem nutrientes para a solução do solo, os quais são absorvidos pelas 32 raízes das plantas. Uma série de reações e processos químicos e biológicos dependem dos níveis relativos de í ons de hidrogênio (H) e hidroxila (OH) na solução do solo, os quais são determinados de acordo com a medição do pH do solo. As composições líquidas do solo, também chamadas de água do solo ou solução do solo, são compostas por água e seus solutos. Na fase líquida, há a possibilidade de deslocamento dos elementos, de modo que as plantas absorvem nutrientes diretamente da água do solo. Raiz da planta no solo que absorve nutrientes dissolvidos na água. Fonte: Santos (2020, documento on-line) Portanto, as três principais fases do solo — sólida, líquida e gasosa — interagem entre si por meio de interações elétricas e ligações químicas e requerem água para ocorrer (Figura). Os cátions (i.e., íons com carga elétrica positiva) de elementos como potássio (K), cálcio (Ca) e magnésio (Mg) se ligam às cargas negativas da parte só lida do soloe se deslocam para a solução do solo, sendo, assim, transportados. O nitrogênio também pode constituir a fase só lida e se desloca na solução do solo ou na forma de gás nitrogênio e óxidos nitrosos na fase gasosa (ANTONIOLLI, 2010). Assim, a interação entre as fases do solo é uma dinâmica fundamental para os processos químicos, físicos e biológicos. Por esse motivo, o solo é um sistema ativo e aberto, realizando trocas com os outros sistemas do seu entorno, a fim de desempenhar funções essenciais para a vida na Terra. 33 Interações entre as fases da composição do solo. Fonte: Adaptada de Antoniolli (2010, documento on-line) O desenvolvimento e as dinâmicas do solo estão relacionados de forma inseparável com o ciclo da água no planeta. Nesse contexto, o solo — que é um meio poroso — proporciona a infiltração da água das chuvas e a armazena. (ANTONIOLLI, 2010). O solo é um sistema aberto, pois troca matéria e energia com os outros sistemas. Uma das principais matérias trocadas é a água, que se desloca da atmosfera e penetra no solo. Contudo, também ocorre o movimento inverso, quando a água sai do solo e vai para a atmosfera. Por meio dessa dinâmica, a água entra na superfície do planeta por meio de infiltração e pode ser armazenada em lençóis freáticos e aquíferos. A Figura a seguir, apresenta os componentes do ciclo da água. Fonte: Adaptada de Antoniolli (2010, documento on-line). 34 A ligação da água e dos demais componentes líquidos com o solo também influencia a qualidade e a quantidade de água que está disponível aos seres vivos. Além das condições naturais, isso depende do tipo de manejo nos sistemas de produção agrícola. Por exemplo, revolver o solo, aplicar agrotóxicos, utilizar produtos orgânicos para fertilizá-lo ou compactá-lo causará consequências tanto no solo quanto na água. Os fatores que afetam o conteúdo da água no solo podem ser: ambientais, como aqueles relacionados a intensidade e volume das chuvas, topografia, intensidade de radiação solar e declividade; relacionados com as próprias características do solo, como textura, profundidade, estrutura, densidade, porosidade e quantidade de matéria orgânica; e relacionados com as práticas de manejo, como o tipo de revolvimento do solo, a manutenção ou ausência de cobertura vegetal e irrigação. 6.2 As composições gasosas dos solos As composições gasosas do solo têm como principal e fundamental característica o gás oxigênio. Utilizado por todos os seres vivos, mais especificamente aqueles presentes no solo, o oxigênio tem nas raízes das plantas um vetor de transferência de elementos minerais das rochas da crosta terrestre para a vegetação. Além disso, ele processa os restos orgânicos de plantas e animais terrestres e, em uma escala de poucos milímetros, favorece a produção de diversos micro-hábitats para os microrganismos que conduzem água e outros nutrientes para as raízes das plantas e fornecem várias possibilidades de reações bioquímicas. Assim, os espaços entre as partículas do conteúdo só lido do solo são essenciais, pois é por meio deles que o ar e a água se deslocam, as raízes das plantas se desenvolvem e os microrganismos vivem. Para uma condição de crescimento eficiente para a maioria das plantas, o espaço poroso tem de estar dividido com, pelo menos, 25% do volume de solo formado por água e os restantes 25% formados por ar. Se houver mais água do que nessa divisão, o solo poderá encharcar; ao passo que, se tiver menos água, as plantas podem morrer com a seca (ANTONIOLLI, 2010). A Figura a seguir, apresenta as passagens de ar no solo. 35 Passagens de ar no solo. Fonte: Lorelyn Medina/Shutterstock.com. As proporções relativas de água e ar de um solo variam de acordo com a adição ou subtração de água no solo. Os solos com a maior parte do seu volume constituí do de só lidos são muito compactados, de modo que afetam o desenvolvimento das plantas. Ao comparar as camadas mais superficiais do solo, as mais profundas tendem a ter menos espaço poroso e matéria orgânica, com uma maior proporção de poros pequenos, que podem ser preenchidos por água, em vez de ar. A fase gasosa, também chamada de atmosfera do solo, é geralmente composta por diversos gases, principalmente oxigênio (O²), gás carbônico (CO²) e nitrogênio (N²), que sã o os mesmos gases presentes na atmosfera terrestre. Entretanto, o que muda é a concentração em que ocorrem: a concentração de CO² na atmosfera é de 0,03%, ao passo que, no solo, é de 0,9%. Aproximadamente metade do volume do solo é constituído por poros de vários tamanhos, geralmente preenchidos por água ou ar. Assim que a água penetra no solo, ela é capaz de deslocar o ar de alguns dos poros. Dessa maneira, a quantidade de ar do solo é inversamente proporcional ao conteúdo de água. A rede de poros do solo funciona como um sistema de ventilação, ligando os seus espaços vazios à atmosfera. Assim, quando os poros são preenchidos por água em excesso, esse sistema de ventilação é interrompido. (ANTONIOLLI, 2010). Pode-se comparar essa situação com uma sala sem espaços para a ventilação, onde o oxigênio não poderia entrar, tampouco o dióxido de carbono poderia sair. Assim, o ar dentro da sala logo ficaria pobre em oxigênio e com grande teor de dióxido de carbono e vapor de água, em virtude da respiração (pela atividade de inalação e exalação) das pessoas que ali estivessem. O mesmo resultado ocorre em um poro do 36 solo ocupado com ar, circundado de poros menores cheios de água, onde ocorrem as reações químicas e biológicas de raízes das plantas e dos microrganismos (BRADY; WEIL, 2013). Dependendo da localização do solo, a composição do ar que está em seu interior pode variar. Em compartimentos pequenos e isolados, certos gases são consumidos pelas raízes das plantas ou pelas reações químicas dos micróbios, ao mesmo tempo que outros são liberados, o que altera significativamente a composição do ar presente no solo. O teor de certos gases e a composição do ar do solo são motivados pelo teor de água, pois o ar é encontrado nos poros que não são ocupados por líquido. Quando o solo é drenado, após receber uma chuva intensa ou irrigação, em um contexto em que a água vai sendo deslocada pela evaporação ou a transpiração das plantas, os primeiros poros deixados pela água sã o os grandes, depois os de tamanho médio, seguidos pelos menores. Assim, há uma tendência de os solos com grande proporção de poros pequenos serem deficientes em aeração. A falta de oxigênio, tanto no ar do solo como dissolvido na água, altera as reações químicas que ocorrem na solução do solo. O impacto de qualquer elemento nas propriedades do solo ocorre de forma dependente dos outros, já que eles interagem entre si e determinam as características do solo. Por exemplo, a matéria orgânica tem capacidade de aglutinação de materiais e influencia no arranjo de partículas minerais em agregados, o que aumenta o número dos poros maiores do solo e as interrelações entre o ar e a água (BRADY; WEIL, 2013). No contexto das inter-relações entre elementos, as raízes das plantas podem absorver todos esses nutrientes da solução do solo quando o oxigênio presente for suficiente para sustentar o metabolismo da planta. Logo, entre as funções desempenhadas pelas composições gasosas dos solos, principalmente pelo oxigênio, está a participação das reações dos organismos que vivem no solo, que realizam a decomposição e a estabilização da matéria orgânica. Esses organismos promovem a disponibilização e a reciclagem de nutrientes, além de utilizarem esses gases como energia para desempenhar funções físicas, como a agregação e a produção de poros biológicos. Essas funções são fundamentais para um funcionamento eficiente do solo, bem como para a saúde, a fertilidade e a produtividade das diversasculturas. 37 7 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS Constantemente, se tem contato com as rochas e o solo. E é nessas condições que se constrói, se planta e se vive. O processo de intemperismo físico, químico e biológico resulta no processo de pedogênese e formação do solo, que é fundamental para a vida na Terra. Os solos encontrados na superfície da Terra apresentam diversidade em função das condicionantes de formação. Por isso, são classificados. É fundamental ao profissional da Geografia conhecer os critérios e fatores para a sua classificação. Os solos encontrados na superfície da Terra apresentam grande diversidade, e sua classificação pode ser feita segundo diferentes critérios. As diferentes combinações de fatores de formação genéticos, morfológicos ou morfogenéticos dão origem a diferentes classificações pedológicas. 7.1 Níveis categóricos do sistema de classificação de solo O solo é resultado do processo de intemperismo, que leva à pedogênese, ou seja, à formação do solo. De acordo com Teixeira et al. (2003), essa situação ocorre quando as modificações se tornam estruturais, com organização e transferência de minerais formados no solo. Nesse sentido, torna-se importante classificar os solos em função, principalmente, de suas características morfológicas, físico-químicas e mineralógicas. Todas as características morfológicas são de extrema relevância, mas algumas são indispensáveis para o entendimento das condições dos solos, como: as cores úmidas e secas dos horizontes e as cores úmidas dos subsuperficiais, conforme a carta de cores de Munsell, a estrutura, a cerosidade, a consistência e a transição (EMBRAPA, 2020). A ciência que estuda o solo, denominada pedologia, é bastante recente (1870), se a compararmos com as demais ciências. O cientista russo Vasily Dokuchaev e seus discípulos conceberam que os solos existem como corpos da natureza e, então, desenvolveram um sistema para classificá-los. Porém, as dificuldades de comunicação internacional naquela época retardaram o processo. Foi apenas em 1920 que Curtis F. Marbut, um cientista do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA), compreendeu o conceito de solos como corpos da natureza e desenvolveu um esquema de classificação com base nesse princípio (BRADY; WEIL, 2013). 38 Ao se abordar o sistema de classificação, convém definirmos o termo taxonomia, que se refere ao estudo teórico da classificação, incluindo bases, princípios, procedimentos e regras, sendo o termo táxon utilizado para designar um grupo de organismos de qualquer categoria. No campo, os solos são heterogêneos, e, por isso, há necessidade de se caracterizar um indivíduo solo em termos de uma unidade tridimensional imaginária, denominada pedon, sendo considerada a menor unidade de amostragem e aquela que apresenta toda a gama de propriedades de um determinado solo. Um conjunto de pedons similares, com tamanho suficiente para ser reconhecido como um componente da paisagem, é denominado polipedon ou indivíduo solo (BRADY; WEIL, 2013). Todos os indivíduos solo do mundo, que possuem um conjunto de propriedades do perfil e horizontes em comum, pertencem a uma mesma série de solo. Assim, uma série de solo corresponde a uma classe de solos, e não a um indivíduo solo. Veja a ilustração na Figura a seguir (BRADY; WEIL, 2013). Diagrama esquemático ilustrando os conceitos de pedon e do perfil do solo que o caracteriza. Fonte: Brady e Weil (2013, p. 67). Apesar de a classificação científica dos solos ter se iniciado com os trabalhos de Dokuchaev na Rússia, muito países desenvolveram, e continuam desenvolvendo, os seus sistemas próprios de classificação, sendo o Brasil um deles (BRADY; WEIL, 2013). De acordo com Brady e Weil (2013), o órgão do USDA denominado Soil Survey Staff começou, em 1951, a colaborar com pedólogos de vários países na elaboração de um sistema de classificação abrangente, para retratar a realidade de todos os solos do planeta Terra. Tais estudos foram publicados em 1975 (revisados em 1999) e 39 resultaram em um importante documento, intitulado Soil Taxonomy, que tem sido utilizado nos EUA e em outros 50 países, permanecendo vigente até hoje. De acordo com o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatísticas (IBGE, 2004), o Soil Taxonomy é um sistema que abrange a classificação americana de solo, e os agrupamentos obtidos inicialmente são os chamados táxons, que constituem o esqueleto desse sistema. O sistema está definido com base em propriedades mensuráveis e observadas no campo. São seis as categorias utilizadas pelo sistema americano, sendo ordem, subordem, grande grupo, subgrupo, família e série. A nível mundial, a Organização para Alimentação e Agricultura das Nações Unidas (FAO) desenvolveu uma classificação comum para todos os países, denominada Base de Referência Mundial para Recursos do Solo, ou World Reference Base for Soils (WRB/FAO)( BRADY; WEIL, 2013). No Brasil, a classificação de solos teve início no final do século XIX, a partir dos conceitos estabelecidos por Dokuchaev. Mais adiante, na década de 1950, foram realizadas as primeiras modificações na classificação americana, com os primeiros levantamentos pedológicos realizados pela extinta Comissão de Solos do Centro Nacional de Ensino e Pesquisa Agronômica. De acordo com Teixeira et al. (2003), os solos brasileiros vêm sendo estudados gradativamente pela Embrapa, com levantamentos cartográficos sistemáticos em todo o território brasileiro. Esses trabalhos, ao longo do tempo, permitiram o desenvolvimento de uma classificação própria, publicada em 1999, com o esforço de diversas instituições de ensino. Trata-se da 1ª edição do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (SiBCS), que teve como influência as escolas francesas e americanas e suas várias publicações, como Soil Taxonomy, WRB/FAO, Référentiel Pédologique Français e Référentiel Pédologique (EMBRAPA, 2020). Ela consiste em uma evolução do antigo sistema americano, escrito por Baldiw et al. (1938) e, posteriormente, modificado por Thorp e Smith (1949). Segundo a Embrapa (SANTOS et al., 2018), foram mantidos os conceitos centrais do antigo sistema americano, porém, a classificação brasileira realizou modificações de critérios, criou classes de solo, desmembrou outras classes e formalizou o reconhecimento de subclasses de transição e intermediária. O SiBCS é continuamente aprimorado, em decorrência da evolução científica e do uso de escalas reduzidas, por meio de novos levantamentos técnicos in loco. O SiBCS teve sua 5º edição lançada no ano de 2018. 40 Conforme os levantamentos pedológicos foram sendo executados pela Comissão de Solos e por outras instituições sucessoras, foram realizadas modificações, acréscimos, reajustes e inovações, em função do avanço da pesquisa de solos no Brasil (SANTOS et al., 2018). Ainda na década de 1960, em um levantamento pedológico realizado no estado de São Paulo, foi reconhecido que horizontes pedogenéticos distintivos são legítimos como critérios de diagnóstico para o estabelecimento de classes de solo. Tal medida resultou em conceitos de horizonte B latossólico e horizonte B textural (SANTOS et al., 2018). Ao longo do tempo, estudos realizados em algumas regiões brasileiras reconheceram novos horizontes e novos tipos de solo, em regiões como o sul de Minas Gerais, a região Sul do País, o estado de São Paulo, a região Nordeste, entre outras. Segundo a Embrapa (SANTOS et al., 2018), o SiBCS vem sendo gradativamente construído pela comunidade científica brasileira há décadas, com a participação de cientistas de diversas instituições de ensino, da própria Embrapa e de outros centros de pesquisa. Atualmente, o SiBCS se encontra estruturado na forma de chave taxonômica até o 4º nível categórico, com recomendações de características/propriedades aserem empregadas na classificação de solos no 5º nível categórico (família). Ainda assim, na forma em que se encontra, o SiBCS já atende a praticamente todas as demandas atualmente conhecidas no Brasil acerca dos solos. As sugestões de características/propriedades para o 6º nível categórico são de caráter preliminar, e a sua implementação demandará um volume de informação específico e suporte organizacional no país para a sua validação. Fonte: https://agriculturaemar.com/ 41 7.2 Distribuição geográfica dos solos brasileiros Segundo o Programa Nacional de Solos do Brasil (2016), conhecido como PronaSolos, o Brasil dispõe apenas de levantamentos de solo de caráter geral, com mapas de pequena escala, sendo que menos de 5% do território nacional conta com mapas de solos em escala 1:100.000 ou maior. Ou seja, ainda não conhecemos com detalhes boa parte do solo brasileiro. Levantar e mapear com detalhes os solos brasileiros é importante porque os resultados mostram, dentre outras coisas, as propriedades dos solos que afetam o uso da terra, a localização exata de cada tipo de solo de uma determinada área (fazenda, município, microbacia, estado) e a sua caracterização. Por esse motivo, foi criado, no ano de 2015, o PronaSolos. A importância dessa temática é tão grande que, por meio de uma exigência do Tribunal de Contas da União, o governo federal criou o Decreto Federal n°. 9.414, de 19 de junho de 2018, que institui o Programa Nacional de Levantamento e Interpretação de Solos do Brasil, a ser financiado por meio de orçamentos disponibilizados pelo governo federal (BRASIL, 2018). Em todo o caso, os estudos de classificação e mapeamento do solo realizados no Brasil ao longo das últimas décadas resultaram em um conhecimento técnico avançado, que, mesmo em pequena escala, nos mostra um panorama sobre a realidade do país. É isso que abordaremos a seguir. O mapa de solos do Brasil atualizado foi apresentado no ano de 2011 pela Embrapa Solos, na escala de 1:5.000.000 (ou seja, um centímetro linear no mapa equivale a 50 km no terreno), sendo reconhecido internacionalmente pelas contribuições relevantes aos solos tropicais. Esse mapeamento foi atualizado conforme a primeira versão do SiBCS (SANTOS et al., 2006), possibilitando a visualização e a identificação das classes gerais de solos do país. Desse modo, temos, no Brasil, as seguintes classes de solos: argissolos, cambissolos, chernossolos, espodossolos, gleissolos, latossolos, luvissolos, neossolos, nitossolos, organossolos, planossolos, plintossolos e vertissolos. Vamos estudar detalhadamente cada um deles a seguir. 42 7.2.1 Argissolos (P) Esse tipo de solo é encontrado em todas as regiões brasileiras, sendo o segundo mais representativo, abrangendo aproximadamente 24% da superfície do país. Sua coloração pode variar de acinzentada a avermelhada, sendo os matizes amarelos e vermelhos. Identifica-se pelo maior teor de argila nos horizontes subsuperficiais em relação aos superficiais. (EMBRAPA, 2020). 7.2.2 Cambissolos (C) Esse tipo de solo é encontrado em todas as regiões brasileiras, ocupando 2,5% da área do país. Possui uma alta quantidade de matéria orgânica e alumínio extraível e é importante principalmente nos estados da região Sul do Brasil. Sua coloração é escura (preta), com pouco diferenciação dos horizontes (cor e estrutura). Apresenta elevada fertilidade natural. É comum também no Nordeste do Brasil, principalmente no Acre. (EMBRAPA, 2020). 7.2.3 Chernossolos (M) Esse tipo de solo tem baixa ocorrência no Brasil e ocupa 0,5% da área do país. Apresenta cor escura na superfície, possui uma alta fertilidade e apresenta de médios a altos teores de carbono, cálcio e magnésio, com alta saturação por bases. (EMBRAPA, 2020). 7.2.4 Espodossolos (E) Esse tipo de solo ocorre de maneira muito esparsa no Brasil, pela costa do país (áreas de restinga) e no interior da Amazônia Ocidental, onde é expressivo. Ocupa em torno de 2% do território brasileiro. Apresenta coloração escura (marrom escuro, geralmente) na subsuperfície, onde há acúmulo de matéria orgânica e/ou alumínio e ferro (podendo ou não ocorrer). (EMBRAPA, 2020). 7.2.5 Gleissolos (G) Esse tipo de solo é encontrado principalmente na planície amazônica, nos estados de Goiás, Tocantins, Rio de Janeiro e São Paulo e no Rio Grande do Sul, 43 ocupando aproximadamente 4% da área do Brasil. É caracterizado como mal ou muito mal drenado, correspondendo a um solo hidromórfico. Dessa maneira, apresenta baixo grau de desenvolvimento pedogenético, apresentando grande variabilidade em relação à composição química e física, em decorrência da natureza do material depositado. (EMBRAPA, 2020). 7.2.6 Latossolos (L) Esse tipo de solo cobre 39% do território brasileiro, sendo o que possui a maior ocorrência. É altamente evoluído e intemperizado e sem incremento de argila em profundidade; apresenta espessura acima de 1,50 m. A textura varia de média a muito argilosa. As cores são geralmente brunadas, avermelhadas ou amareladas. Sua coloração possui relação com a presença de óxidos de ferro e alumínio, que conferem valores de capacidade de troca de cátions menores ou iguais a 17 cmolc kg-1. (EMBRAPA, 2020). 7.2.7 Luvissolos (L) Esse tipo de solo cobre 3% do território brasileiro, sendo que a área de maior ocorrência é no Nordeste do Brasil, principalmente na zona semiárida. Possui estrutura bem desenvolvida, com alta fertilidade química natural. É raso, de maneira geral, e de coloração amarelada ou avermelhada. Possui um aumento significativo dos teores de argila nos horizontes subsuperficiais, podendo apresentar mudança textural abrupta. (EMBRAPA, 2020). 7.2.8 Neossolos (R) Esse tipo de solo se apresenta em 15% do território brasileiro, com ocorrência em todas as regiões do Brasil. São solos pouco evoluídos, jovens, constituídos por material mineral ou por matéria orgânica com menos de 0,20 m de espessura. (EMBRAPA, 2020). 7.2.9 Nitossolos (N) Esse tipo de solo se apresenta em 1,5% do território brasileiro, com ocorrência, principalmente, nos estados da região Sul; porém, é visto também no estado de São 44 Paulo. Apresenta textura argilosa ou muito argilosa, com pouco argila em profundidade. São solos profundos, evoluídos, de coloração variando de avermelhado a bruno, sendo observada pouca diferenciação de coloração entre seus horizontes. São bem drenados, moderadamente ácidos e de fertilidade natural variável. 7.2.10 Organossolos (O) Esse tipo de solo se apresenta de forma dispersa, em pequenas manchas pelo território brasileiro. É constituído por material orgânico (restos de vegetais), por isso, possui elevados teores de carbono e coloração preta, cinzenta, muito escura ou brunada. O material orgânico acumulado pode ocorrer em condições de drenagem livre, em altitude elevada e com baixas temperaturas, ou com forte restrição de drenagem, como em vales/baixas ou depressões. (EMBRAPA, 2020). 7.2.11 Planossolos (O) Esse tipo de solo se apresenta em aproximadamente 2% da área do país, principalmente em áreas de relevo plano ou suave ondulado, especialmente no Rio Grande do Sul, onde se planta arroz irrigado, e em pastagens na região Nordeste do país e no Pantanal. A textura é arenosa em superfície, porém, com presença de argila em subsuperfície, podendo ocorrer mudança textural abrupta. São extremamente duros quando secos, com baixa permeabilidade em subsuperfície, propiciando cores acinzentadas ou variegadas e mosqueadas, devido aos ciclos de redução e oxidação do ferro. (EMBRAPA, 2020). 7.2.12 Plintossolos (F) Esse tipo de solo se apresenta em aproximadamente 6% da área do país, principalmente em áreas de relevo plano ou suave ondulado, em áreas deprimidas, em planícies aluvionais e em terços inferiores
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