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FATORES DE FORMAÇÃO DO SOLO Luciano da Silva Souza CCA 281 – Fundamentos do Solo I Fundamentos do Solo I – 2016.I (T02) Mensagem da aula Fa to re s de fo rm aç ão Todos os solos existentes na paisagem refletem sua história. Desde o primeiro instante de sua gênese até o presente, fenômenos físicos, químicos e biológicos diferenciados ocorreram no material que lhes deu origem, motivando progressi- vas transformações que se refletem na sua morfologia e nos seus atributos físicos, químicos e mineralógicos (Oliveira et al., 1992). Objetivo Fa to re s de fo rm aç ão Definir os fatores de formação do solo e tecer considerações sobre a forma como atua(ra)m e como influencia(ra)m a formação dos solos. Introdução Fa to re s de fo rm aç ão O solosolo é a superfície não consolidada, sendo constituído por camadas que diferem pela natureza física, química, biológica, mineralógi- ca e morfológica. As características do solo são adquiridas lentamente, à medida que os processos de gênese do solo evoluem. Introdução Fa to re s de fo rm aç ão 4 Solo Rocha alterada Rocha intacta Histórico Fa to re s de fo rm aç ão 1880: bases da Pedologia Fatores de formação do solo 1927: I Congresso Internacional de Ciência do Solo (EUA) Histórico Fa to re s de fo rm aç ão Jenny (1941): SoloSolo = ff (material de origem, relevo, clima, organismos vivos e tempo) Conceito Fatores de formaFatores de formaççãoão são fatores básicos que determinam eterminam as transformaas transformaçções durante os ões durante os processos de gênese dos solos.processos de gênese dos solos. Fa to re s de fo rm aç ão Conceito Fa to re s de fo rm aç ão CLIMACLIMA ORGANISMOS VIVOSORGANISMOS VIVOS MATERIAL DE MATERIAL DE ORIGEMORIGEM TEMPOTEMPO RELEVORELEVO SOLOSOLOPROCESSOSPROCESSOS Conceito O material de origemmaterial de origem é considerado um fator passivofator passivo na formação dos solos, porque sobre ele atuam os fatores ativosfatores ativos (climaclima e organismos vivosorganismos vivos), condicionadoscondicionados pelo relevorelevo e pelo tempotempo.Fa to re s de fo rm aç ão Conceito Fa to re s de fo rm aç ão CLIMACLIMA ORGANISMOS VIVOSORGANISMOS VIVOS MATERIAL DE MATERIAL DE ORIGEMORIGEM TEMPOTEMPO RELEVORELEVO SOLOSOLOPROCESSOSPROCESSOS Conceito É oportuno lembrar que o solo resulta da aaçção conjuntaão conjunta de todos os fatores de formação; contudo, para efeito de compreensão e facilidade de exposição, eles serão tratados individualmente.Fa to re s de fo rm aç ão Fases de formação do solo Fa to re s de fo rm aç ão ● FormaFormaçção do substrato ão do substrato (geologia)(geologia): desenvolve-se por meio do intemperismo físico, químico e biológico, que, em muitos casos, é seguido pelo transporte e sedimentação do material intemperizado. Fa to re s de fo rm aç ão 4 Solo Rocha alterada Rocha intacta Fases de formação do solo Fases de formação do solo Fa to re s de fo rm aç ão ● DiferenciaDiferenciaçção dos horizontes ão dos horizontes (pedologia)(pedologia): a camada de detritos intemperizados vai se diferenciando em subcamadas morfologicamente distintas. Ocorre a incorporação da matéria orgânica e a migração de matéria mineral e orgânica entre os horizontes do solo. A E EB B Fa to re s de fo rm aç ão Fases de formação do solo Fatores de formação do solo ● Material de origem ● Relevo ● Clima ● Organismos vivos ● Tempo Fa to re s de fo rm aç ão Fatores de formação do solo ● Material de origemMaterial de origem ● Relevo ● Clima ● Organismos vivos ● Tempo Fa to re s de fo rm aç ão Material de origem Fa to re s de fo rm aç ão É o material a partir do qual o solo começa a se formar. Representa o estágio inicial do sistema solo = tempo zerotempo zero. Material de origem Fa to re s de fo rm aç ão É o material que deu origem aos solos, por meio de processos de intemperismointemperismo e de pedogênesepedogênese. Esse material pode já ter sofrido transporte e deposição, o que é muito comum nas condições de clima tropical. Fa to re s de fo rm aç ão 4 Solo Rocha alterada Rocha intacta Material de origem Solo autautóóctonectone Fa to re s de fo rm aç ão 4Solo alalóóctonectone Material de origem Material de origem Fa to re s de fo rm aç ão Material de origem orgânicaMaterial de origem orgânica: consti- tuído de produtos da decomposição de restos vegetais e animais e origina solos orgânicos. Material de origem mineralMaterial de origem mineral: rocha alterada, sedimentos coluviais ou aluviais, solo de pedogênese anterior. Material de origem Fa to re s de fo rm aç ão Características da rocha que podem influenciar seu intemperismo: ● Composição mineralógica ● Grau de consolidação – condiciona a velocidade de sua intemperização ● Textura e permeabilidade Fator de resistênciaFator de resistência Material de origem Fa to re s de fo rm aç ão Características da rocha que podem influenciar seu intemperismo: ● ComposiComposiçção mineralão mineralóógicagica ● Grau de consolidação – condiciona a velocidade de sua intemperização ● Textura e permeabilidade Fator de resistênciaFator de resistência ESTABILIDADE DOS MINERAIS TAXA DE ALTERAÇÃO MAIS ESTÁVEL MAIS LENTA Óxidos de ferro (hematita) Hidróxidos de alumínio (gibbsita) Quartzo Argilominerais Muscovita Feldspato potássico (ortoclásio) Biotita Feldspato sódico (albita) Anfibólios Piroxênio Feldspato cálcico (anortita) Olivina Calcita Halita MENOS ESTÁVEL MAIS RÁPIDA Atributos das rochas e Intemperismo Fa to re s de fo rm aç ão Atributos das rochas e Intemperismo Fa to re s de fo rm aç ão Material de origem Fa to re s de fo rm aç ão Características da rocha que podem influenciar seu intemperismo: ● Composição mineralógica ● Grau de consolidaGrau de consolidaççãoão – condiciona a velocidade de sua intemperização ● Textura e permeabilidade Fator de resistênciaFator de resistência Material de origem Fa to re s de fo rm aç ão Características da rocha que podem influenciar seu intemperismo: ● Composição mineralógica ● Grau de consolidação – condiciona a velocidade de sua intemperização ● Textura e permeabilidadeTextura e permeabilidade Fator de resistênciaFator de resistência Material de origem Fa to re s de fo rm aç ão Material de origem Fa to re s de fo rm aç ão O material de origem é constituído por minerais com diferentes graus de suscetibilidade ao processo de intemperismo (físico, químico e biológico). Ele está relacionado com vários atributos do solo: granulométrico, químico, morfológico e mineralógico. Material de origem Fa to re s de fo rm aç ão AltaArgilosaMagmática extrusivaBasalto e diabásio AltaArgilosa-Sedimentos coluviais BaixaArenosa-Sedimentos eólicos VariávelVariável-Sedimentos aluviais BaixaArenosaMetamórficaGnaisses BaixaArenosa cascalhentaMagmática intrusivaGranitos Baixa (clima úmido) a alta (clima seco)FinaSedimentarFolhelhosBaixa (clima úmido) a alta (clima seco)FinaSedimentarArgilitos Baixa (clima úmido) a alta (clima seco)FinaSedimentarSiltitos Baixa a médiaArenosa a médiaSedimentarArcósio BaixaArenosaSedimentarArenito FertilidadeTextura do soloTipo de rochaMaterial de origem Material de origem Fa to re s de fo rm aç ão Quanto mais intemperizado é o solo menos as características do material de origem são preservadas = Solo velhoSolo velho Fatores de formação do solo ● Material de origem ● RelevoRelevo ● Clima ● Organismos vivos ● Tempo Fa to re s de fo rm aç ão Relevo Fa to re s de fo rm aç ão O relevo representa a elevação relativa da superfície da terra considerada coletivamente. Para a grande maioria dos solos, existe uma estreita relação com o tipo de relevo. U ni ve rs o e Te rr a Mecanismos térmicos ● Internos – energia térmica aprisionada durante a origem cataclísmica do Planeta Terra e também gerada pela radioatividade U ni ve rs o e Te rr a Mecanismos térmicos Processos endógenos: Movimentos no manto e núcleo ● Movimento tectônicos ● Fusão de rochas ● Movimentos dos continentes ● Soerguimento de montanhas, ... U ni ve rs o e Te rr a Mecanismos térmicos ● Externos – energia solar U ni ve rs o e Te rr a Mecanismos térmicos Processos exógenos: ● Clima e tempo ● Intemperismo e erosão ● Modelamento das paisagens ● Crescimento das plantas e outros seres vivos, ... So lo s I Um visão panorâmica da Bahia Prado (2013)Prado (2013) Relevo Fa to re s de fo rm aç ão Embora seja considerado um fator passivo na formação dos solos, o relevo condiciona a atuação dos demais fatores ativos (clima e organismos vivos) principalmente no que se refere à ação da água. Conceito Fa to re s de fo rm aç ão CLIMACLIMA ORGANISMOS VIVOSORGANISMOS VIVOS ROCHAROCHA TEMPOTEMPO RELEVORELEVO SOLOSOLOPROCESSOSPROCESSOS Relevo Fa to re s de fo rm aç ão Conseqüentemente, o relevo condiciona a formação dos solos que ocupam diferentes segmentos da paisagem. Relevo Fa to re s de fo rm aç ão O relevo influencia indiretamente o intemperismo e a pedogênese, por meio: ● da quantidade de água infiltrada no solo e da lixiviação dos constituintes solúveis; ● da velocidade de escoamento da água da chuva e erosão do material intemperizado, com exposição de novas superfícies. ● taxa de erosão e remotaxa de erosão e remoçção das ão das camadas superiores do perfilcamadas superiores do perfil Relevo Fa to re s de fo rm aç ão De acordo com o relevo, poderá ocorrer maior percolação vertical ou maior escoamento superficial da água ● tipo e velocidade das reatipo e velocidade das reaçções ões ququíímicasmicas De acordo com o relevo, poderá ocorrer maior percolação vertical ou maior escoamento superficial da água De acordo com o relevo, poderá ocorrer maior percolamaior percolaçção verticalão vertical ou maior escoamento superficial da escoamento superficial da ááguagua Fa to re s de fo rm aç ão Solos profundos e quimicamente menos férteis Relevo Fa to re s de fo rm aç ão Solos pouco profundos Relevo Fa to re s de fo rm aç ão Solos vermelhos Solos amarelos ou vermelho- amarelos Solos gleizados (acinzentados) Relevo Fa to re s de fo rm aç ão Relevo Paisagem bem desenvolvida Sucessão de diferentes solos do topo até o fundo do vale ToposseqToposseqüüênciaência Fa to re s de fo rm aç ão Relevo Topo ou interflúvio Solos profundos Fa to re s de fo rm aç ão Relevo Fa to re s de fo rm aç ão Relevo Topo ou interflúvio Ombro ou escarpa Encosta Solos profundos Solos rasos Solos rasos Fa to re s de fo rm aç ão Relevo Fa to re s de fo rm aç ão Relevo Topo ou interflúvio Ombro ou escarpa Encosta Pedimento ou terraço coluvial Solos profundos Solos rasos Solos rasos Solos mais profundos que os da encosta 4 Fa to re s de fo rm aç ão Relevo Fa to re s de fo rm aç ão Relevo Topo ou interflúvio Ombro ou escarpa Encosta Pedimento ou terraço coluvial Planície aluvial Solos profundos Solos rasos Solos rasos Solos mais profundos que os da encosta Solos férteis, com drenagem má ou imperfeita Fa to re s de fo rm aç ão Relevo Fa to re s de fo rm aç ão Relevo Topo ou interflúvio Ombro ou escarpa Encosta Pedimento ou terraço coluvial Planície aluvial Solos profundos Solos rasos Solos rasos Solos mais profundos que os da encosta Solos férteis, com drenagem má ou imperfeita Relevo Fa to re s de fo rm aç ão Relevo Fa to re s de fo rm aç ão No relevo pouco movimentado, a água da chuva encontra condições favoráveis para infiltrar no solo, e o escoamento superficial não é tão acentuado. Por outro lado, no relevo mais movimentadorelevo mais movimentado, o escoamento superficial é maior do que a infiltração. Relevo Fa to re s de fo rm aç ão Nas regiões mais úmidas, os solos que ocorrem em relevo pouco movimentado são em geral mais profundos do que nas áreas com declive acentuado. Relevo Fa to re s de fo rm aç ão 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. Fatores de formação do solo ● Material de origem ● Relevo ● ClimaClima ● Organismos vivos ● Tempo Fa to re s de fo rm aç ão Clima Fa to re s de fo rm aç ão É um dos fatores mais ativos na formação do solo, pois solos derivados de um mesmo material de origem podem ser totalmente diferentes, quando a rocha foi submetida a climas diferentes. Clima Fa to re s de fo rm aç ão É representado pelo conjunto de fenômenos meteorológicos que caracterizam o estado médio da atmosfera num determinado local. Clima Fa to re s de fo rm aç ão Intemperismo predominante de acordo com o clima: ● Os processos de intemperismo físico e químico não ocorrem isoladamente, mas simultanea- mente. intemperismo químico. Clima Fa to re s de fo rm aç ão Intemperismo predominante de acordo com o clima: ● Conforme as condições climáticas, podem predominar os processos de intemperismo físico ou químico - CClimas secos (frios ou quentes)limas secos (frios ou quentes) – - Climas Climas úúmidos midos –– intemperismo físico Clima Fa to re s de fo rm aç ão Te m pe ra tu ra m éd ia a nu al (o C ) Precipitação média anual (mm) Intemperismo muito leve, de qualquer tipo Químico forte Químico moderado com ação do frio Químico moderado Físico forte Físico leve Fís ico mo der ado Físico moderado 2000 1500 1000 500 0 Clima Fa to re s de fo rm aç ão Te m pe ra tu ra m éd ia a nu al (o C ) Precipitação média anual (mm) Intemperismo muito leve, de qualquer tipo Químico forteQuímico moderado com ação do frio Químico moderado Físico forte Físico leve Fís ico mo der ado Físico moderado 2000 1500 1000 500 0 Clima Fa to re s de fo rm aç ão Os elementos ativos do clima, cuja atuação sobre a pedogênese é mais direta, são: ● Precipitação pluvial e evapotranspira- ção ● Temperatura ● Vento ● Umidade do ar ● Insolação ● Orientação dos declives Precipitação pluvial e evapotranspiração Fa to re s de fo rm aç ão ● A ááguagua é o principal agente de decomposição das rochas, principalmente por meio das reações de hidrólise ● Dela depende a maioria dos constituintes do solo: matéria orgânica e argilominerais (montmo- rilonita-2:1, caulinita-1:1 e óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio) Precipitação pluvial e evapotranspiração Fa to re s de fo rm aç ão ● É um agente de transporte de sais no solo e destes para as raízes, constituindo a chamada solução do solo ● Atua nos processos de erosão, tanto natural como induzida pelo homem. Precipitação pluvial e evapotranspiração Fa to re s de fo rm aç ão ● PrecipitaPrecipitaçção pluvialão pluvial = água precipitada num determinado local ou região num determinado período de tempo ● EvapotranspiraEvapotranspiraççãoão = total de água perdida num determinado período, pela evaporação da superfície do solo mais a água perdida por transpiração pelas plantas. BALANBALANÇÇO HO HÍÍDRICODRICO Precipitação pluvial e evapotranspiração Fa to re s de fo rm aç ão PP PP > ETP = água excedente Intemperismo drástico Solos profundos e de baixa fertilidade natural Precipitação pluvial e evapotranspiração Fa to re s de fo rm aç ão PPPP < ETP = déficit de água Intemperismo lento Solos rasos e de alta fertilidade natural Fator de intemperismo Região Temperatura média do solo (oC) Grau de dissociação da água No de dias de intemperismo Absoluto Relativo Ártica 10 1,7 100 170 1,0 Temperada 18 2,4 200 480 2,8 Tropical 34 4,5 360 1.620 9,5 Temperatura Fa to re s de fo rm aç ão Ramann (1911), citado por Jenny (1994) ● maior temperatura solos mais profundos Temperatura Fa to re s de fo rm aç ão Relação entre temperatura e proprie- dades do solo: ● maior temperatura cor mais vermelha ● menor temperatura menores teores de argila ● menor temperatura maiores teores de matéria orgânica Fa to re s de fo rm aç ão Precipitação pluvial e temperatura 1) Regiões áridas: ● Altas temperaturas ● Evaporação > Precipitação ● Baixa lixiviação ● pH alto Solos férteis, porém rasos Fa to re s de fo rm aç ão 2) Regiões úmidas e quentes: ● Altas temperaturas ● Evaporação < Precipitação ● Alta lixiviação ● Maior hidrólise ● pH baixo Precipitação pluvial e temperatura Solos altamente intemperizados, com CTC muito baixa Fa to re s de fo rm aç ão 3) Regiões úmidas e frias: ● Baixas temperaturas ● Evaporação < Precipitação ● Alta lixiviação ● Menor hidrólise ● pH baixo Precipitação pluvial e temperatura Solos medianamente intemperizados, com CTC mais alta No Hemisfério Sul, as áreas expos- tas ao Norte recebem mais raios solares do que a face Sul Orientação dos declives Fa to re s de fo rm aç ão Relaciona-se com a maior ou menor incidência de raios solares, resultando em maior ou menor aquecimento do solo. maior intemperismo perfis mais de- senvolvidos Vento Fa to re s de fo rm aç ão ● Atua sobre o balanço hídrico do solo ● Causa a erosão eólica ● Interfere sobre as coberturas vegetais, influenciando direta- mente no tipo de vegetação local, que pode ter grandes variações botânicas. Fatores de formação do solo ● Material de origem ● Relevo ● Clima ● Organismos vivosOrganismos vivos ● Tempo Fa to re s de fo rm aç ão Fa to re s de fo rm aç ão Organismos vivos EstEstáágio inicialgio inicial: colônias de microrganismos (líquens e musgos) se estabelecem sobre as rochas, à procura de substrato para seu desenvolvi- mento. Organismos vivos Fa to re s de fo rm aç ão Ação de liquens (associação de algas e fungos) e musgos na alteração de rocha magmática (riodacito) do Morro do Baú, no Parque Nacional de São Joaquim, SC. Fa to re s de fo rm aç ão Organismos vivos 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, gramíneas, arbustos e árvores. Organismos vivos Fa to re s de fo rm aç ão Fa to re s de fo rm aç ão As raízes das plantas e os microrganismos excretam ácidos orgânicos e substâncias formadoras de complexos que atuam na intemperização dos minerais e na agregação. Organismos vivos A microfloramicroflora (algas, fungos e bactérias, principalmente) 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 amorfas coloidais F at or es d e fo rm aç ão Organismos vivos agregação do solo. Organismos vivos Fa to re s de fo rm aç ão Os organismos (micro e macroflora, micro e macrofauna e o homem) desempenham papel importante na diferencia- ção dos horizontes do solo. Fa to re s de fo rm aç ão Mesmo depois do solo formado, quando o sistema solo- vegetação adquire um equilíbrio, a ação dos organismos vivos continua. Organismos vivos Fa to re s de fo rm aç ão A ação da macrofloramacroflora na diferenciação dos horizontes decorre da quantidade de material orgânico adicionado ao solo, que varia conforme a espécie vegetal. A macroflora protege os solos dos efeitos erosivos. Organismos vivos Fa to re s de fo rm aç ão A cobertura vegetal protege a superfície do solo das agressões do clima (variações de temperatura, impacto das gotas de chuva, enxurradas ...) e é fonte de matéria orgânica. Organismos vivos Fa to re s de fo rm aç ão Organismos vivos BioturbaBioturbaççãoão – atividade dos macrorga- nismos no solo. Formigas, térmitas, minhocas, tatus, ... Estrutura Agregação Infiltração de água Aeração Matéria orgânica Disponibilidade de nutrientes Escavação Galerias Grande homogeneização dos solos muito intemperizados Fa to re s de fo rm aç ão Organismos vivos Fa to re s de fo rm aç ão Organismos vivos Fa to re s de fo rm aç ão Organismos vivos Fa to re s de fo rm aç ão Organismos vivos Fa to re s de fo rm aç ão Organismos vivos Fa to re s de fo rm aç ão Organismos vivos Fa to re s de fo rm aç ão Organismos vivos Fa to re s de fo rm aç ão Finalmente, o homemhomem pode agir sobre alguns atributos do solo por meio de práticas de manejo, como: movimentação do solo, drenagem, calagem, gessagem, adubação, uso de herbicidas e outras. Organismos vivos Fatores de formação do solo ● Material de origem ● Relevo ● Clima ● Organismos vivos ● TempoTempo Fa to re s de fo rm aç ão Fa to re s de fo rm aç ão É o fator deformação 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 morfoló- gicas necessitam de tempo para se manifestar no perfil do solo. O solo pode ser considerado maduro quando os horizontes já estão bem desenvolvidos. Tempo Escala de tempo geológico Fa to re s de fo rm aç ão Solos dos Solos dos Tabuleiros Tabuleiros CosteirosCosteiros Fa to re s de fo rm aç ão Tempo Idade absoluta dos solos? Tempo zero? Fa to re s de fo rm aç ão Estimativa da idade do solo em termos relativos: ● grau de desenvolvimento do solo ● diferenciação dos horizontes (quanti- dade e espessura) ● composição química e mineralógica Tempo JovemJovem = imaturo: pouco intemperizado VelhoVelho = maduro: muito intemperizado Tempo Fa to re s de fo rm aç ão A Rocha Rocha A Bi C Rocha A E Bt C Rocha Rocha recém-exposta Solo jovem raso Solo intermediário pouco desenvolvido Solo maduro bem desenvolvido T E M P OT E M P O Tempo Fa to re s de fo rm aç ão TEMPO Fa to re s de fo rm aç ão Tempo Fa to re s de fo rm aç ão Tempo Quantos anos são necessários para formar um solo? Fa to re s de fo rm aç ão Tempo Fa to re s de fo rm aç ão Tempo Resultados obtidos mostram que é muito ampla a taxa de formação do solo, a depender das condições locais: ● 80 anos/cm de solo nos EUA ● 750 anos/cm de solo na África ● Média global = 178 anos/cm de solo Fa to re s de fo rm aç ão Tempo Sistemas de classificaSistemas de classificaçção de solosão de solos MaturidadeMaturidade ● Solos pouco evoluSolos pouco evoluíídos: dos: NeossolosNeossolos ● Solos intermediSolos intermediáários: rios: CambissolosCambissolos ● Solos muito evoluSolos muito evoluíídos: dos: LatossolosLatossolos ● Objetivo ● Histórico ● Fatores de formação ● Material de origem ● Relevo ● Clima ● Organismos vivos ● Tempo ● Síntese Resumo da aula Fa to re s de fo rm aç ão Bibliografia recomendada ALMEIDA, J. Fatores de formação do solo. Lages: UDESC-CAV, s.d. 16p. (Notas de aula da disciplina de GMCS). OLIVEIRA, J. B. de. Fatores de formação. In: MONIZ, A. C. Elementos de pedologia. São Paulo: Polígono, 1972. p. 275-288. OLIVEIRA, J. B. de. Pedologia aplicada. Piracicaba: Fealq, 2008. p.17-83. F at or es d e fo rm aç ão CCA 281 – Fundamentos do Solo I Fundamentos do Solo I – 2016.I (T02) PROCESSOS DE FORMAÇÃO DO SOLO Luciano da Silva Souza Próxima aula:
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