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FATORES DE FORMAÇÃO DOS SOLOS UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE EDUCAÇÃO SUPERIOR NORTE – RS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA FLORESTAL DISCIPLINA DE SOLOS FLORESTAIS - EFL 2061 1° SEMESTRE DE 2014 1 A R A R AC A C • Porque existem tantos solos diferentes e quais são as causas desta diversidade? Ação dos fatores de formação dos solos, combinados de várias maneiras. 2 Fatores de Formação do Solo Como os solos estão continuamente se formando, entender a formação ajuda a entender como cada solo “funciona”; Os sistemas de classificação são genéticos, isto é, agrupam solos principalmente pelos processos de formação; 3 • Solo é a superfície inconsolidada; • Constituído por camadas que diferem pela natureza física, química, mineralógica e biológica; Fatores de Formação do Solo 4 Solo residual Rocha alterada Rocha intacta 5 Os fatores de formação do solo são cinco • Material de origem (rocha ou solo); • Clima; ativo • Biosfera (organismos); ativo • Relevo; • Tempo; 6 Mineral Composição do solo depende da composição do material de origem; Dependência é maior quanto menos intemperizado for o solo. Material de origem Fatores de Formação do Solo 7 É o material intemperizado, de natureza mineral que deu origem aos solos por processos intempéricos; Esse material pode já ter sofrido transporte e deposição. Fatores de Formação do Solo Material de origem 8 O intemperismo pode ser físico, químico e biológico. Ele pode estar relacionado com vários atributos do solo: químico, granulométrico, morfológico e mineralógico. Fatores de Formação do Solo Material de origem 9 Intemperismo Físico • Alívio de stress • Crescimento de cristais (gelo) • Expansão contração • Abrasão (rompimento) • Colapso (deformação) Fatores de Formação do Solo 10 Estrutura da rocha e intemperização DIACLASE HORIZONTAL VERTICAL (resf. M. lento) Fatores de Formação do Solo 11 Fatores de Formação do Solo 12 • Intemperismo físico e estrutura da rocha influenciam a taxa de intemperismo químico; • Composição química e mineralógica influenciam produtos das reações químicas e transformações mineralógicas; • Taxa de lixiviação controla o que permanece no solo. Fatores de Formação do Solo Material de origem 13 Série de Polynov solub./lixiviação íons Cl > SO4 > Na > Ca > Mg > K > Si > Fe > Al Fatores de Formação do Solo 14 Fatores de Formação do Solo 15 Material de origem... Rocha é fonte de: Minerais; Solutos; Condiciona a textura do solo (arenoso ou argiloso); Fatores de Formação do Solo 16 Material de origem Rochas basálticas dão origem a solos de textura argilosa ou muito argilosa. Solos derivados de arenito são arenosos. Materiais de origem ricos em quartzo, conferem ao solo cor clara. Fatores de Formação do Solo 17 Origina Solos Orgânicos Associados a ambientes mal drenados e/ou muito frios É adicionado pela superfície Mat. Origem Orgânico Fatores de Formação do Solo 18 • Importância do material de origem: – Textura; – Cor; – Composição química e mineralogia. 1) Materiais derivados de rochas claras (ou ácidas, ígneas ou metamórficas); – Solos quimicamente pobres granitos, gnaisses, xistos e quartzitos. 2) Materiais derivados de rochas ígneas escuras (ou básicas); – Solos quimicamente ricos basalto, diabásio. Fatores de Formação do Solo Material de origem 19 • Clima tropical → difícil identificação → retrabalhamento dos mantos superficiais. Solos residuais → substrato rochoso local. Solos coluviais → transporte a curta distância (sistema encosta). Solos aluviais → transporte a grande distância (sistema fluvial) Fatores de Formação do Solo Material de origem 20 SOLO RESIDUAL Fatores de Formação do Solo 21 SOLOS COLUVIAIS Fatores de Formação do Solo 22 SOLOS ALUVIAIS Fatores de Formação do Solo 23 Influência: – Cor; Deriva direta ou indiretamente do material de origem • Óxidos de ferro; – Hematita → vermelho – Goetita → amarelo • Óxidos de manganês → preto azulado • Carbonato de cálcio → esbranquiçado • Matéria orgânica → pardo ou preto Fatores de Formação do Solo Material de origem 24 Goetita Fatores de Formação do Solo 25 Influência; – Composição química e mineralógica • Rochas rícas → solos ricos • Rochas pobres → solos pobres – Tempo de formação do solo em função da quantidade e tipos de minerais; – Siltito e argilito (clima úmido) → alteração mais rápida – Diabásio→ alteração mais lenta Fatores de Formação do Solo Material de origem 26 Fatores de Formação do Solo 27 Fatores de Formação do Solo 28 CLIMA Os elementos do clima, com atuação mais direta, são: radiação solar (calor); precipitação pluvial (água); pressão atmosférica (vento). Fatores de Formação do Solo 29 Clima Clima Temperatura alta – aumenta a velocidade das reações químicas, bioquímicas e microbiológicas. O calor influi diretamente nas atividades das reações químicas e processos biológicos que ocorrem no perfil do solo. Fatores de Formação do Solo 30 • Para cada 10 ºC de aumento da temperatura, aumenta-se em 2 a 3 vezes a velocidade das reações químicas • Quanto mais quente e úmido o clima = mais rápida e intensa será a decomposição das rochas = fornecerão materiais muito intemperizados: - Solos espessos e com abundância de minerais secundários (principalmente argilomineraise óxidos Fe e Al). - Pobres em cátions básicos (Ca, Mg e K) – lixiviados por chuva intensa. - Neutralização das cargas por H e Al = pH ácido. Fatores de Formação do Solo Clima 31 • Climas áridos ou muito frios = mais lenta a decomposição das rochas = fornecerão materiais menos intemperizados: - Solos pouco espessos, com menos argila e mais minerais primários, que pouco ou nada foram afetados pelo intemperismo. - pH neutro ou alcalino - Menor quantidade de MO e maior quantidade de cátions básicos trocáveis Quanto mais frio maior o acúmulo de MO. Fatores de Formação do Solo Clima 32 Umidade (precipitação pluviométrica) – é importante para as reações químicas, remoção dos constituintes solúveis do solo. A água promove a reação de hidrólise (ataque de íons H+ à estrutura de minerais, com consequente colapso e destruição dos minerais) onde ocorre a hidratação do solo. Fatores de Formação do Solo Clima 33 Precipitações iguais, porém, acúmulo diferenciado em função do relevo = solos diferenciados: • > acúmulo de água = > intemperismo químico, > acúmulo de MO na superfície (solo mais escuro), solo mais claro (cinza) em profundidade • Boa drenagem = > intemperismo químico - cores mais avermelhadas. Fatores de Formação do Solo Clima 34 Oxidação• O oxigênio dissolvido na água de chuva ou na água subterrânea ocorre em quantidades suficientes para oxidar ferro metálico e para mudar o ferro ferroso do composto mineral para o estado férrico, mais oxidado. Fe2+ Fe3+ (ferro ferroso) (estado férrico) • 2 FeSiO3 + 5 H2O + ½ O2 2 FeOOH + 2 H4SiO4 Piroxênio Óxi-hidróxidos de ferro Fatores de Formação do Solo Clima 35 • Em geral, PRECIPITAÇÃO = lixiviação das bases; atividade biológica; conteúdo de argila; alteração minerais; acidificação dos solos. Fatores de Formação do Solo Clima 36 Climas Tropicais = pluviosidade + temperaturas Características de evolução dos solos bem avançadas. Fatores de Formação do Solo Clima 37 Fatores de Formação do Solo Clima 38 Fatores de Formação do Solo 39 Vento – associado com a temperatura, acelera a evapotranspiração. O vento causa a erosão eólica e o ressecamento da superfície do solo. O clima relaciona-se diretamente com o tipo de vegetação local, que pode ter grandes variações botânicas. Fatores de Formação do Solo Clima 40 Fatores de Formação do Solo 41 RELEVO RELEVO • Condiciona a formação dos solos que ocupam segmentos da paisagem. • Altitude – tem relação direta com a temperatura; Cada 1000 metros de elevação diminui 6ºC Afeta o teor de matéria orgânica e redistribui materiais, água e sedimentos Fatores de Formação do Solo 42 • Geralmente, solos rasos e/ou pouco desenvolvidos apresentam superfícies erosionais. • Solos profundos e/ou desenvolvidos apresentam superfícies deposicionais. Fatores de Formação do Solo RELEVO 43 Relevo montanhoso x Erosão x Formação Relevo = Formação do solo a) Áreas mais declivosas: solos menos desenvolvidos cores avermelhadas claras b) Áreas mais planas: solos mais desenvolvidos cores avermelhadas c) Áreas mais baixas, próximas a riachos menos desenvolvidos solos mais acinzentados Fatores de Formação do Solo 44 RELEVO • Na posição de cota mais baixa do relevo, a má drenagem provoca acúmulo de água e, como conseqüência, ocorre o fenômeno de redução de ferro, originando os solos gleisados (orgânicos). Fatores de Formação do Solo RELEVO 45 Atuação sobre o regime hídrico do solo • Volume de água → hidratação, hidrólise, dissolução e lixiviação. - Maior declividade → menor infiltração → maior transporte - Menor declividade → maior infiltração → menor transporte • Relevo acidentado (íngreme) → erosão natural (rejuvenescimento) → solo mais seco • Relevo mais suave (plano a quase plano) → condições hídricas mais duradouras → vegetação mais exuberante Fatores de Formação do Solo RELEVO 46 – Comprimento e forma da vertente • Vertentes mais compridas → maior volume de água • Topos → divisores de água • Depressões → redução, solos hidromórficos – Exposição solar (solos diferentes) • Vertentes sombreadas → maior umidade • Vertentes soalheira (expostas ao sol) → menor umidade • Maior altitude – Decréscimo da temperatura – Aumento da umidade e acúmulo de matéria orgânica Fatores de Formação do Solo RELEVO 47 Exemplo de uma topo sequência de solos na região da depressão Central (adaptado de Menegat, 1998) Fatores de Formação do Solo 48 Fatores de Formação do Solo 49 Fatores de Formação do Solo 50 Fatores de Formação do Solo 51 Fatores de Formação do Solo 52 Fatores de Formação do Solo 53 ORGANISMOS Organismos • Estágio inicial: colônias de microrganismos se estabelecem à procura de substrato para seu desenvolvimento. • Alguns possuem capacidade de oxidar o Fe2+ e o Mn2+ para Fe3+ e Mn3+ que estão na estrutura dos minerais. • À medida que a rocha vai se alterando e as colônias vão se expandindo, organismos maiores e mais complexos têm condições de se instalar e se desenvolver, como: Fungos algas liquens musgos gramíneas arbustos e árvores. Fatores de Formação do Solo 54 Os organismos compreendem; A microflora, a microfauna, a macroflora, a macrofauna e o homem. Eles desempenham papel importante na diferenciação dos horizontes do solo; A microflora (algas, fungos e bactérias) e a microfauna (especialmente os protozoários e nematóides) decompõem os restos vegetais e animais e, em consequência, liberam o húmus, que é uma mistura complexa de substâncias. Fatores de Formação do Solo Organismos 55 A ação da macrofauna na diferenciação dos horizontes decorre da quantidade de material orgânico adicionado ao solo, que varia conforme a espécie vegetal. A macrofauna (tatu, minhoca, cupim e formiga, principalmente) age no perfil de solo devido à ação escavadora, criando galerias no solo e, em conseqüência aumentando a circulação de ar. Fatores de Formação do Solo Organismos 56 A macroflora protege os solos dos efeitos erosivos. Finalmente, o homem pode agir sobre alguns atributos do solo através de certas práticas de manejo (benéficas ou maléficas), tais como: – Drenagem, calagem, gessagem, adubação e uso de herbicidas. Fatores de Formação do Solo Organismos 57 Influência na pedogênese • Intemperismo físico – Ação de raízes; – Movimentação de partículas (mesofauna: cupins, • Intemperismo químico – CO2; – Ácidos Orgânicos; – Redução; – Redistribuição de elementos. Fatores de Formação do Solo Organismos 58 Fatores de Formação do Solo 59 Fatores de Formação do Solo 60 Fatores de Formação do Solo 61 TEMPO 62 Tempo O tempo é o fator de formação que define o quanto a ação do clima e dos organismos ocorreram sobre o material de origem, em um determinado tipo de relevo. Todas as propriedades morfológicas requerem tempo para se manifestarem no perfil do solo. O solo pode ser considerado maduro quando os horizontes já estão bem desenvolvidos. Fatores de Formação do Solo 63 Matéria Orgânica • Alcança equilíbrio muito rápido comparado com outras propriedades do solo; • Rápido nos primeiros 3000 anos. Varia de 0.2 a 12 gC/m2/ano; • Equilíbrio entre 5 a 20 milenios. Fatores de Formação do Solo Tempo 64 Fatores de Formação do Solo 65 Fatores de Formação do Solo 66 A Bw A B R Fatores de Formação do Solo 67 • Agente mais passivo • Difícil reconhecimento do início da formação do solo •Ausência de divisor entre a produção de saprolito e solos (pedogênese) – Planícies aluvionares → deposição recente – Planalto Central Brasileiro → superfícies de aplainamento, cobertas por depósitos superficiais correlativos; • Idade (cronologia) ≠ maturidade (evolução) • Solos da Amazônia → mais evoluídos do que os do Nordeste Fatores de Formação do Solo Tempo 68 Segundo DROZDOWICZ, 1997 2,5cm de solo levam aproximadamente 1000 anos para se formar Fatores de Formação do Solo Tempo 69 70 Material de origem Vertissolos tem origem em 3 rochas: FATORES DE FORMAÇÃO DOS VERTISSOLOS Basalto Siltito Arenito Fatores de Formação do Solo 71 FATORESDE FORMAÇÃO DOS VERTISSOLOS Fatores de Formação do Solo 72 VERTISSOLO NO RS A C Bv Fatores de Formação do Solo 73 Argissolo Vermelho-Amarelo Distrófico típico (Unidade Matarazo) A Bt Fatores de Formação do Solo 74 Planossolo Hidromórfico Eutrófico arênico (Unidade Vacacaí). A Bt1 E Bt2 Fonte: Solos do Rio Grande do Sul, 2002. Planossolos do Estado do Rio Grande do Sul Fatores de Formação do Solo 75 Localização dos Planossolos no RS Perfazem 11% do Estado do RS. Fonte: EMBRAPA 1999 Fatores de Formação do Solo 76 Latossolo Vermelho (UM Erechim) Material de Origem: basalto, basalto/arenito Fatores de Formação do Solo LATOSSOLO 77 Cambissolo Hístico alumínico típico (Unidade Rocinha) A Bi C O Fatores de Formação do Solo 78 Localização do Cambissolos no Rio Grande do Sul Fatores de Formação do Solo 79 IDEIA GERAL DA AULA A origem e o desenvolvimento dos solos se devem aos fatores “ambientais” (fatores de formação do solo): • Material de origem do solo; – Rocha ou sedimento que forneceu o material mineral que compõem o solo. • Clima; – A temperatura e principalmente a quantidade de chuvas que agem nas reações de dissolução e remoção de materiais do solo. • Relevo; – Paisagem ou conformação da superfície do terreno, que condiciona a erosão através do escoamento das águas que chegam no solo. • Organismos vivos; – Ação da flora e fauna, que atuam na adição e transformação de materiais orgânicos e minerais no solo. • Tempo; – Período de atuação dos fatores acima. Fatores de Formação do Solo 80 IDEIA GERAL DA AULA Se apenas um dos fatores mudar em uma mesma região, poderemos ter tipos de solos diferentes; Por exemplo: em uma região onde o material de origem do solo (rocha) é o mesmo, porém com relevos diferentes (plano e íngreme) poderemos ter um tipo de solo no relevo plano e outro no relevo íngreme. Fatores de Formação do Solo 81 PRÓXIMA AULA Processos de Formação do Solo - Atuam em condições ambientais específicas, originando solos com características bem definidas. - São úteis para entender as feições do solo, identificá-los e classificá-los. - São processos que levam à constituição dos horizontes e/ou camadas particulares a cada situação ambiental. 82 DISCIPLINA DE SOLOS FLORESTAIS - EFL 2061 1° SEMESTRE DE 2014 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE EDUCAÇÃO SUPERIOR NORTE – RS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA FLORESTAL 83
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