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FÍSICA DO SOLO Profa.: ELIANE DE OLIVEIRA Objetivos Principais: Estudo das fases sólida, líquida e gasosa do solo, Dinâmica dos componentes físicos do solo, Manejo e previsão do comportamento do solo em ecossistemas naturais ou alterados. FÍSICA DO SOLO Ementa O solo como sistema físico trifásico. Natureza dos solos e fundamentos de seu comportamento físico: Cor, área superficial específica, partículas e granulometria e características do espaço poroso. Relações de massa e volume dos constituintes do solo. Textura. Estrutura e agregação. Consistência e deformação do solo. Degradação e manejo da estrutura. Natureza e comportamento físico da água. Conceito de energia livre. A física da relação solo-água. Potencial de água no solo. Retenção e movimento de água no solo. Fluxo de água em solos insaturados e saturados. Disponibilidade de água para as plantas. Infiltração e escoamento superficial da água no solo. Aeração do solo. Temperatura do solo. Manejo físico do solo. IBGE. Manual técnico de pedologia. Coordenação de Recursos Naturais e Estudos Ambientais - 3.ed. Rio de Janeiro: IBGE, 2015. 430p. IN: www.biblioteca.ibge.gov.br/visualização/livros/liv95017.pdf OLIVEIRA, J. B. de. Pedologia aplicada – 4. ed. Piracicaba: FEALQ, 2011. 592p. SBCS. Pedologia: Fundamentos. 1. ed. Sociedade Brasileira de Ciência do Solo. Eds. Ker, J. C.; Curi, N.; Schaefer, C. E. G. R. Viçosa: SBCS, 2012. 343p. SOLO Interface entre litosfera e atmosfera Resultado da adaptação das rochas às condições de equilíbrio do meio SOLO SOLO Meio poroso, não rígido, trifásico, formado de partículas que possuem complexidade de forma, tamanho e estrutura mineralógica e algumas partículas finitamente divididas de maneira a apresentar uma grande área superficial. Porque sistema trifásico? Quais são as fases dos elementos ou das coisas que formam a terra? Considera-se três fases. Fases Físicas????? SISTEMA TRIFÁSICO (Sólido) (Sólido) (Líquido) (Gasoso) Sistema Poroso (vazio) Fase Líquida Fase Sólida Fase Gasosa Fase Sólida Orgânica Fase Sólida Mineral “Solo é uma coleção de corpos naturais, constituídos por parte sólida, líquida e gasosa, tridimensionais, dinâmicos, formados por materiais minerais e orgânicos, que ocupam a maior parte do manto superficial das extensões continentais do nosso planeta, contém matéria viva e podem ser vegetados na natureza, onde ocorrem.” Embrapa (1999) SOLO Composição do Sistema Solo Fase sólida (matriz): 35 a 60% do volume total Composição da matriz do solo Parte sólida mineral: fragmentos de rochas >2mm até partículas coloidais <0,002mm (2mm) constituição mineral variada: minerais primários (minerais da rocha matriz: comuns no silte e areia) grau de evolução e processos pedogenéticos reserva mineral fonte de nutrientes para as plantas minerais secundários (formados pelo intemperismo da rocha matriz) argilas óxidos de ferro e alumínio Fase sólida (matriz): 35 a 60% do volume total Solos Orgânicos: % C ≥12 se o teor de argila for maior que 60%; % C ≥ 8 se o teor de argila for igual a zero;e % C ≥ [8+(0,067xArgila total)] Composição da matriz do solo Parte sólida orgânica: 0,5 a 5% em peso nos solos minerais restos de vegetais e animais em diferentes estágios de decomposição Condiciona as propriedades físico-químicas do solo. Fornece nutrientes para as plantas Aumenta retenção de umidade e estabilidade de agregados Fornece energia para microrganismos do solo Fases líquida e gasosa (POROS): espaço poroso - proporções variáveis de água e ar. Fase Líquida – fornecimento de água e transporte de nutrientes para as plantas Fase Gasosa – responsável pela respiração das raízes SOLO FISICAMENTE IDEAL Boa aeração e retenção de água; Bom armazenamento de calor; Pouca resistência mecânica ao crescimento radicular. Formação do Solo Como acontece??? Fatores de Formação do Solo Clima (c) Material de Origem (m) Organismos (o) Relevo (r) Tempo (t) S = f (c, o, r, m, t, ...) Material de Origem (m) - Estado do sistema solo ao tempo zero de sua formação (Jenny, 1941). Pode ser Rocha inalterada ou Rocha intemperizada. Presença de descontinuidades: adições eólicas, variações na sedimentação de materiais aluviais, adições coluviais. Principais variáveis que influenciam os solos: 1) grau de consolidação 2) granulometria (determinante da textura) 3)composição (suscetibilidade ao intemperismo) Fatores de Formação do Solo SOLO PROCESSOS ORGANISMOS RELEVO MATERIAL DE ORIGEM MATERIAL DE ORIGEM + CLIMA + RELEVO + ORGANISMOS + TEMPO = SOLO CLIMA TEMPO Processos de Formação do Solo ADIÇÃO: aporte de material do exterior do perfil ou Hz. Ex: areia ou cinzas vulcânicas trazidas de outro local e depositados sobre o perfil. REMOÇÃO: o material é removido para fora do perfil. Ex: lixiviação. TRANSFORMAÇÃO: o material muda sua natureza química ou mineralógica. Ex: 1º montmorilonita 2º caulinita TRANSLOCAÇÃO: ocorre quando o material passa de um Hz para outro, sem abandonar o perfil. Ex: eluviação/iluviação. Horizonte: camada paralela à superfície do solo com propriedades produzidas pelos fatores e processos de formação do solo. seção de constituição orgânica ou mineral, aproximadamente paralela à superfície do terreno e que possui propriedades geradas pelos fatores e processos de formação dos solos, distinguindo-se das demais seções adjacentes. Horizonte: Camada: apresenta características que não resultam ou foram pouco influenciadas pelos processos de formação do solo. Observação do perfil do solo - Abrir uma cova (1m x1m) até à profundidade que se possa observar (de preferência até o material originário) - Fotografe / represente os diferentes horizontes. Características e nomenclatura de horizontes e camadas O - Usado em horizontes ou camadas de constituição orgânica Requerimento: A) % C ≥ 12 se o teor de argila for maior que 60%; B) % C ≥ 8 se o teor de argila for igual a zero;e C) %C ≥ [8+(0,067xArgila total)], se o teor de argila estiver entre estes limites. H - Horizonte de constituição orgânica, em ambiente mal drenado. Excesso de água por longos períodos ou todo o ano (horizonte H), E - Horizonte Eluvial, Horizonte mineral de máxima perda de argilas silicatadas, óxidos de ferro e/ou alumínio e/ou matéria orgânica, com resultante concentração residual de areia e silte resultando descoramento. O, H, A, E, B, C, F, e R (camada). A - Reservado para horizontes minerais superficiais. AB - apresenta características de A e B, dominando as do horizonte A, sendo considerado, portanto, horizonte de transição. B - Horizonte mineral subsuperficial (ou na superfície do terreno quando Horiz. A foi removido por erosão) que apresenta melhor expressão dos processos pedogenéticos conc. minerais de argila, ferro, alumínio ou húmus cobertura e revestimento de sesquióxidos conferindo cores mais escuras ou fortes ou mais vermelhas estrutura granular, em blocos ou prismática C - Horizonte mineral, adjacente à rocha matriz ou representando o próprio material de origem do solo (sedimentos), que possui domínio de características herdadas sobre as genéticas (pouco afetado pelos processos pedogênicos) Horizonte ou camada F – formado de material mineral consolidado, à superfície, sob A, E, B ou C, rico em ferro e/ou alumínio (endurecimento irreversível da plintita), ou originado de formas de concentração promovidas por translocação lateral de ferro e/ou alumínio. R - Este símbolo é usado para designar a camada mineral consolidada e coesa (não pode ser cortada com pá, quando úmida) que representa o substrato rochoso. Solum = horizontes (A+B) chamamos de solum. Subscritos usados para caracterização de horizontes. Subscritos são letras (minúsculas) que se pospõem à designação dos horizontes para assinalar alguma característica notável, que pode ser indicativa do processo pedogenético ou não. f - Material laterítico brando ou plintita g - Gleização intensa h - Acúmulo de material orgânico coloidal iluvial i - Desenvolvimento incipiente de horizonte n - Acúmulo de sódio trocável p - Aração ou outras pedoturbações s - Acúmulo iluvial de óxidos de ferro e alumínio com matéria orgânica k – Presença de carbonatos t - Acúmulo de argila (iluvial ou não) v - Características vérticas w - Intensa intemperização Estudo das Características Morfológicas Determinações Analíticas: análises físicas (granulometria, densidade aparente e real e umidade equivalente), análises químicas (determinação do complexo sortivo, pH em KCl e água, carbono orgânico e ataque sulfúrico), análises mineralógicas (mineralogia das frações areia, silte e argila). Conceitos básicos Morfologia: estudo da aparência do solo no meio ambiente natural. Descrição das características visíveis a olho nu. 32 Características morfológicas é utilizada para inferir sobre outras propriedades importantes no manejo do solo, tais como: a) drenagem; b) retenção de umidade; c) permeabilidade; d) compactação; e) susceptibilidade à erosão; f) resistência a mecanização agrícola, etc. Material Necessário Observação e descrição de perfis de solo Observe o perfil do solo Abrir uma trincheira (1,5m x 1,0m x 2,0m) ou até a profundidade que se possa observar o material originário; Uma face voltada para o sol. - Fotografe / represente os diferentes horizontes. 1- Espessura e transição 2- Estrutura 3- Textura e proporção de grosseiros 4- Cor 5- Consistência Separe os diferentes horizontes Recolha amostras de cada um dos horizontes. Recolha outras informações que julgue pertinentes (elementos que não dizem propriamente respeito ao perfil mas sim ao local ou área em que este se situa (topografia, drenagem, vegetação, uso do solo, etc.) Orquídia Neves/2006 Dentre as principais características morfológicas, utilizadas na descrição do perfil de solo, destacam-se : a) Espessura, arranjamento e número de horizontes: b) Transição entre horizontes; c) Cor; d) Granulometria e Textura; e) Estrutura; f) Consistência; h) Porosidade; Descrição Morfológica Ap – 0-5 cm; bruno-acizentado-escuro (10YR 4/2, úmido) e cinzento-brunado-claro (10YR 6/2, seco), mosqueado comum, muito pequeno e distinto bruno-amarelado-claro (2,5Y 6/4) e pouco, pequeno e proeminente de cor mais escura; franco; maciça coesa; muito dura, plástica e pegajosa; transição abrupta e plana. AB – 5- 16 cm; bruno-escuro (7,5YR 4/3, úmido) e bruno (7,5YR 5/4, seco), franco-siltosa; fraca, pequena, blocos subangulares e angulares; dura, plástica e pegajosa; transição clara e plana. Características Morfológicas de Ocorrência Ocasional g) Cerosidade; i) Nódulos ou concreções minerais; j) Superfícies de compressão; l) Superfícies de fricção ou slinkensides l) Cimentação; m) Coesão; n) Eflorescências; o) Presença de minerais magnéticos; p)Presença de carbonatos; q) Presença de manganês; r) Presença de sulfetos. Bt1 – 16-53 cm; vermelho-amarelado (2,5YR 4/6, úmido); muito argilosa; moderada, grande prismática, composta de forte, pequena e média, blocos angulares e subangulares; cerosidade comum e moderada; muito dura, muito plástica e muito pegajosa; transição gradual e plana. Exercício 1. O que é o perfil do solo? Quais são os horizontes principais do perfil do solo? 2. O que são horizontes transicionais? Cite exemplos. 3. O que é o horizonte E? Descreva o horizonte F? 4. Diferencie o horizonte A do horizonte B. Diferencie o horizonte O do H. Diferencie o horizonte C da camada R. 5. O que são A1, A2 e A3? 6. Identifique o significado de cada um dos seguintes horizontes: Cg; A3; Btn; BA; Ap; Bt; Bhs; Bf; Bi; Cv; C1 8. O que são características morfológicas do solo? Descrição dos horizontes Profundidade: Registra-se a profundidade em que os limites superior e inferior de cada horizonte se encontram, contada a partir do topo do horizonte A. Profundidade Espessura Horizonte A de 0 a 30 cm 30 cm Horizonte B de 30 a 70 cm 40 cm Horizonte C de 70 a 120 cm 50 cm Camada R de 120 a 130 cm 10 cm No caso de horizontes orgânicos, coloca-se o zero da fita métrica no topo do horizonte mineral superficial e faz-se a leitura inversa, ex: O1 - 5 - 3 cm O2 - 3 - 0 cm Quando os limites entre horizontes não são planos, as profundidades que se indicam são profundidades médias e deve fazer-se referência à amplitude da sua variação – Ex: 12 (8-16) cm. Transição entre os horizontes Abrupta - Faixa de separação com largura < 2,5 cm; Clara - Separação com largura de 2,5 a 7,5 cm; Gradual - Separação com largura de 7,5 a 12,5 cm; Difusa - Separação com largura > 12,5 cm. Topografia da faixa de separação: Plana - Limites planos Ondulada - As dimensões horizontais excedem as verticais; Irregular - As dimensões verticais excedem as horizontais; Descontínua - Não há continuidade na faixa de separação. Cor do Solo COR do SOLO A cor que um solo aparenta é o produto da mistura das cores de suas partículas. diferenciação de horizontes, avaliação do teor de matéria orgânica, avaliação do grau de oxidação/hidratação dos compostos férricos, avaliação da drenagem do perfil, etc... Componentes do Solo que Conferem Cor Areia – cores claras Calcário – branco, amarelo ou acinzentado Óxido de Ferro – amarelo, vermelho, cinzento, esverdeado e azulado Matéria Orgânica – cores escuras Óxidos de Manganês – cores escuras Caulinita – cores brancas A cor do solo Goethite -Fe3+O(OH) Lepidocrocite -Fe3+O(OH) Akaganéite -Fe3+(O,OH,Cl) Hematite -Fe2O3 Magnetite Fe2+Fe23+O4 Maghemite -Fe2O3 Ferridrite 5Fe2O3·9H2O Ferrohexahidrite Fe2+SO4·6H2O o óxido ferroso (FeO) confere cor acinzentada, o óxido férrico (Fe2O3, hematita) côres vermelhas, o óxido férrico hidratado (goethita FeOOH2 e limonita 2 Fe2O3.3H2O) cores alaranjadas. Hematita = vermelha Goetita = amarela Caolinita = Branca Magnesita e óxido hidróxido de Mn = Preto COR Reações Químicas/Transporte Oxidação de sulfeto de ferro em presença de água e ambiente ácido forma jarosita K2Fe6(OH)12(SO4)] - mosqueado onde existe flutuação do lençol freático Correlações Conteúdo de matéria orgânica, Drenagem, Idade do Solo, Textura, Clima, Taxonomia, Mineralogia – Transporte de material. Tabela ou carta de Munsell Recomenda-se primeiro encontrar a matiz na carta de cores e, após determinada esta, associar o valor e a croma. A identificação da cor é feita através da Carta de Cores de Munsell para Solos . Anota-se: - Matiz ou côr (“hue”) - Valor ou tonalidade (“value”) (claro a escuro) - Croma ou intensidade de saturação (“chroma”) Matiz Valor Croma 10 YR 4/4 Matiz ou Cor - Matiz (Hue) : cor espectral dominante- combinação dos pigmentos vermelho, amarelo, verde, azul e púrpura : matiz 5YR (50% amarelo (yellow) e 50% de vermelho (red)). Coleção de matizes da Carta de Munsell Y = Yellow G = Green B = Blue P = Pink R = Vermelho Munsell soil color charts (1994, 2009), contem somente aquela porção de cores necessária para a caracterização dos solos. Cinco matizes principais: Cor vermelha (R); Cor amarela (Y); Cor verde (G); Cor azul (B); e Cor roxa (P). Cinco matizes intermediarios: Vermelho-amarela (YR), Amarela-verde (GY), Verde-azul (BG), Azul-roxo (PB) e Roxovermelho (RP). Matizes comuns: 10R 2,5YR 5YR 7,5YR 10YR 2,5Y 5Y Outras matizes: 10Y 5GY 10GY 5G 10G 5BG 10BG 5B 10B 5PB N Manual Técnico de Pedologia – p.64 Nomenclatura Munsell Black Preto Brown Bruno Brownish yellow Amarelo-brunado Dark brown Bruno escuro Dark gray Cenzento escuro Dark grayish brown Bruno acinzentado escuro Dark olive Oliva escuro Darkolivegray Cinzento oliváceo escuro Dark red Vermelho escuro Dark reddish brown Bruno avermelhado escuro Dark reddish gray Cinzento avermelhado escuro Dark yellowish brown Bruno amarelado escuro Dusky red Vermelho escuro acinzentado Gray Cinzento Nomenclatura Munsell Grayishbrown Bruno acinzentado Light brown Bruno claro Light brownish gray Cinzento brunado claro Light olive brown Bruno oliváceo claro Light olive gray Cinzento oliváceo claro Light red Vermelho claro Light reddish brown Bruno avermelhado claro Lightyellowishbrown Bruno amarelado claro Olive Oliva Olivebrown Bruno oliváceo Olive gray Cinzento oliváceo Olive yellow Amarelo oliváceo Pale brown Bruno pálido Pale olive Oliva pálido Nomenclatura Munsell Pale red Vermelho pálido Pale yellow Amarelo pálido Pink Róseo Pinkish gray Cinzento rosado Pinkish white Branco rosado Red Vermelho Reddish black Preto avermelhado Reddish brown Bruno avermelhado Reddish gray Cinzento avermelhado Reddish yellow Amarelo avermelhado Strong brown Bruno forte Very dark brown Bruno muito escuro Very dark gray Cinzento muito escuro Very dark grayish brown Bruno acinzentado muito escuro Nomenclatura Munsell Very dusky red Vermelho muito intenso Very pale brown Bruno muito pálido Weak red Vermelho fraco White Branco Yellow Amarelo Yellowish brown Bruno amarelado Yellowish red Vermelho amarelado Matizes Utilizadas: 5R - 10G 7.5R - 5BG 10R - 10BG 2.5YR - 5B 5YR - 10B 7.5YR - 5PB 10YR VALOR – 2 a 8 2.5Y 5Y CROMA – 0 a 8 10Y 5GY N – cores neutras (valor é zero) 10GY 5G Mineralogia/Composição Goetita FeOOH 10YR 8/6 Amarelo Goetita FeOOH 7.5YR 5/6 Bruno forte Hematita Fe2O3 5R 3/6 Vermelho Hematita Fe2O3 10R 4/8 Vermelho lepitocrocita FeOOH 5YR 6/8 Amarelo avermelhado Lepitocrocita FeOOH 2.5YR 4/6 Vermelho Hidroxido de ferro Fe (OH)3 2.5YR 3/6 vermelho escuro Glauconita K(SixAl4-x)(Al,Fe,Mg)O10(OH)2 5Y 5/1 Cinzento escuro Anotação: 10YR 5/6 Leitura: Matiz – 10YR Valor – 5 (claro a escuro) Croma – 6 (pigmento) Nomenclatura em inglês: yellowish brown Nomenclatura em português: bruno amarelado Recomenda-se primeiro encontrar a matiz na carta de cores e, após determinada esta, associar o valor e a croma. (Valor) (Matiz) (Croma) - Valor (Value): indica a proporção de branco (valor 10) e de preto (0) (está disposto no sentido vertical) valor 3 = a cor branca contribui com 30% e a cor preta com 70% 1 9 partes de preto e 1 de branco 2 8 partes de preto e 2 de branco 3 7 partes de preto e 3 de branco 4 6 partes de preto e 4 de branco 5 5 partes de preto e 5 de branco 6 4 partes de preto e 6 de branco 7 3 partes de preto e 7 de branco 8 2 partes de preto e 8 de branco 9 1 partes de preto e 9 de branco 10 0 partes de preto e 10 de branco Na carta de cores aparecem apenas as combinações de 2 a 8, uma vez que em situação natural não existe uma combinação totalmente branca (valores 10 e 9), ou totalmente preta (valores 0 e 1). - Croma (Chroma): saturação ou intensidade de pigmentação- refere-se à contribuição do matiz (nos solos varia de 0 a 8 e está disposto no sentido horizontal). 0 20 partes de um cinza (valor) determinado e nenhuma parte de matiz 1 19 partes de um cinza (valor) determinado e 1 parte de matiz 2 18 partes de um cinza (valor) determinado e 2 partes de matiz 3 17 partes de um cinza (valor) determinado e 3 partes de matiz 4 16 partes de um cinza (valor) determinado e 4 partes de matiz 5 15 partes de um cinza (valor) determinado e 5 partes de matiz 6 14 partes de um cinza (valor) determinado e 6 partes de matiz 7 13 partes de um cinza (valor) determinado e 7 partes de matiz 8 12 partes de um cinza (valor) determinado e 8 partes de matiz CROMA – 0 a 8 Quando a coloração da amostra for neutra (solos hidromórficos), o croma será 0 (variando apenas as tonalidades de cinza, entre 2-8). Neste caso, se a leitura for a de número 3/0, a representação será a seguinte: N 3, que significa neutro três, ou ainda que temos 20 partes de valor 3 e nenhuma de matiz. ATENÇÃO 2,5YR 4/8 Material de Origem Leitura das cores: A notação apresenta a seguinte sequência: 10YR 5/6 Matiz 10YR, Valor 5 e Croma 6 Recomenda-se achar primeiro a Matiz. Nos casos extremos de diferenças, pode-se fazer interpolações tanto entre matizes como para valores. Ex.: 8,5YR ou ainda 9YR Solos que estão sob efeitos da alteração do lençol freático apresentam cores com matizes esverdeadas ou azuladas. Mais de uma cor na matriz do solo (mosqueados ou variegados). notação: 10YR 4/2 (cor predominante); 2,5YR 5/8 (mosqueado) Formas que as cores do solo podem se apresentar Apenas uma cor predominante: comum em solos bastante intemperizados e com ambientes secos. Mosqueada: o solo apresenta duas ou mais cores diferentes, com uma cor predominante (cor de fundo). O mosqueado é apresentado da seguinte forma: cor de fundo e cores das manchas existentes, (b) arranjamento do mosqueado (quantidade, tamanho e contrastes das cores). Variegado: não ocorre o predomínio de uma cor. Classificar a cor do solo Solo mosqueado ou manchado: indicar a cor de fundo (matiz) e a cor ou cores das manchas principais Classificadas quanto ao contraste, abundância e tamanho. Contraste - Pouco distintas - Distintas, quando se distinguem facilmente (diferem da cor da matriz por 1 ou 2 unidades ou várias unidades de valor). - Muito distintas, quando o mosqueado é o aspecto dominante do horizonte. Abundância - Poucas, menos de 2% da superfície observada. - Algumas, de 2+ a 20%. - Muitas, mais de 20%. Tamanho - Pequenas, se a maior dimensão é inferior a 5 mm. - Médias, se a maior dimensão é entre 5-15 mm. - Grandes, se a maior dimensão é superior a 15 mm. Limite entre manchas e fundo: Brusco Claro Difuso Forma: Fio Arredondado Irregulares Classificar a cor do solo COR - determina-se comparando-a com os padrões da escala de Munsell e indica-se pelos parâmetros da respectiva escala: Bruno Avermelhado Escuro 5 YR 3 / 3 (s) Matiz Valor / Croma (s) ou (h): determinação realizada em solo seco ou húmido Valor varia 2 - 8 Croma varia de 0 - 8 Críticas ao Sistema Munsell Fatores físicos: dimensão da área das cores individuais, grau de esmagamento da amostra, qualidade da luz, conteúdo de umidade; Fator psicológico: diferenças pessoais em relação aos padrões de cores. 8. Se um solo tem um horizonte O com 1 cm de espessura, um A com 5 cm de espessura, um AB com 17 cm de espessura, um B com 21 cm de espessura, um BC com 18 cm de espessura, e um C com 10 cm de espessura, e após o horizonte C se encontra a camada R. Quais serão as profundidades destes horizontes? 9. Como é determinada a cor? O que é matiz? O que é valor? O que é croma? 10. Se a cor de um solo é 5Y 5/6, qual é o matiz, qual é o valor e qual é o croma? 11. Quais são os aspectos do solo que estão relacionados com a sua cor?
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