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1 IFCE – Campus Quixadá –Engenharia Ambiental Disciplina: Recuperação de Áreas Degradadas – Carga horária: 80 h/a – Semestre: 9º – Professoras: Joyce Bonna e Amanda Menezes Contato:joyce.bonna@ifce.edu.br / amanda.menezes@ifce.du.br 6. Atributos químicos, físicos e biológicos mais usados na caracterização de solos e substratos degradados 6.1. Fatores e processos de formação dos solos Os solos podem ser definidos como uma “coleção de corpos naturais, constituídos por partes sólidas, líquidas e gasosas, tridimensionais, dinâmicos, formados por materiais minerais e orgânicos que ocupam a maior parte do manto superficial das extensões continentais do planeta, contém matéria viva e podem ser vegetados na natureza onde ocorrem e, eventualmente, terem sido modificados por interferências antrópicas” (EMBRAPA, 2006, p.31). O processo de formação dos solos é chamado de pedogênese e, em geral, segue a seguinte sequência: Ao aflorar, a rocha que se consolidou em um ambiente bem diferente daquele da superfície da terra, passa a ser colonizada por espécies pioneiras (liquens e musgos) que, em função do seu desenvolvimento, liberam ácidos orgânicos e iniciam o processo de alteração dos minerais que compõem as rochas. Esse material inconsolidado já é capaz de reter água e servir de substrato para espécies vegetais, o que aumenta o processo de liberação de ácidos orgânicos e de alteração dos minerais resultando na formação de um 1º horizonte de solo com influência da presença de matéria orgânica (percebido pela coloração mais escura) que é denominado horizonte A. 2 Posteriormente, abaixo do horizonte A desenvolve-se uma camada de material alterado denominado horizonte C, também chamado de saprolito ou rocha podre, por apresentar ainda muitas características da rocha originária. Finalmente, ocorre o desenvolvimento do horizonte B, através de uma alteração mais intensa do horizonte C, que forma-se entre os horizontes A e C. A presença do horizonte B significa maturidade, quanto mais evoluído o solo, mais espesso é seu horizonte B. Fonte: Cristiane Oliveira, 2012. Desenho: Breno Marent. A formação do solo ocorre a partir da alteração/intemperismo do material de origem (rocha ou sedimento) causada pelos organismos e pelo clima, num determinado tempo e sob o controle do relevo (OLIVEIRA, 2010). Cada um desses fatores de formação foram melhor detalhados a seguir. a) Material de origem As rochas são uma associação de minerais que, embora coesa, nem sempre é homogênea. As rochas podem ser analisadas com base em três parâmetros principais: Composição química: cerca de 99% da litosfera é composta por Si+4, Al+3, Fe+2/+3, Ca+2, Mg+2, Na+, K+ e O-2, como o oxigênio é o único com carga negativa (ânion), serve de ponte de ligação entre os elementos com carga positiva (cátion) formando a estrutura dos minerais. Entre esses elementos, depois do Oxigênio, o Silício é o mais abundante, por isso as rochas podem ser classificadas com base no percentual com que o Si ocorre nas rochas. Rochas com elevado teor de Si são normalmente resistentes, pois o Si e o O formam ligações fortes, ao contrário de rochas com baixo teor de Si, pois formam ligações fracas e a pedogênese tende a ser facilitada. Estrutura: a presença de linhas de fraqueza nas rochas (ex.: fraturas e xistosidades) favorece a entrada da água e, consequentemente, o intemperismo químico gerado pela água sobre os minerais (ex.: hidrólise). Gênese: as rochas também podem ser agrupadas de acordo com o seu modo de formação na natureza. E sob este aspecto, podem ser divididas em três grandes grupos: Ígneas: resultantes da consolidação direta do magma. Quando essa consolidação se dá na superfície ou próxima a essa, são chamadas de vulcânicas ou extrusivas, e quando a 3 consolidação do magma ocorre em camadas mais profundas, são chamadas de plutônicas ou intrusivas. As rochas vulcânicas se resfriam mais rapidamente, por isso tendem a ser mais fraturadas (ex.: basalto) e menos resistentes do que as rochas plutônicas (ex.: granito). Um dos parâmetros fundamentais para a caracterização composicional de rochas ígneas é o teor de Si, como mencionado anteriormente. Segundo este parâmetro as rochas ígneas podem ser subdivididas em: Teor de Si Classe Exemplo >66% Ácidas Granito 52-66% Intermediárias Andesitos 45-52% Básicas Basalto <45% Ultrabásicas Gabro Em rochas básicas, os teores reduzidos de sílica implicam em um aumento no teor dos demais componentes químicos (Mg, Fe e Ca) que, por sua vez, apresentam caracteristicamente cores escuras. Já em rochas ácidas e intermediárias predominam altos teores de Si, Al, Na e K e cores claras. Sedimentares: formadas a partir da fragmentação, deposição e consolidação dos materiais. Como se trata de rochas que tem sua origem em um material que já foi fragmentado, tendem a ser menos resistentes do que as rochas ígneas. No entanto, se ricas em Si, por exemplo, mesmo sendo uma rocha sedimentar pode ser extremamente resistente (ex.: cimento) e até mais resistente do que uma rocha ígnea que seja pobre em Si. Metamórficas: podemos entender o metamorfismo como o conjunto de processos pelos quais determinada rocha é transformada através de reações que se processam no estado sólido. Essas modificações implicam em mudanças na estrutura, textura, composição mineralógica ou mesmo composição química da rocha ou rearranjo dos componentes dessa. Em geral, os processos metamórficos ocorrem associados a eventos tectônicos e os principais parâmetros físicos envolvidos no metamorfismo são: a temperatura (o calor é promovido pelo sistema motor da tectônica) e pressão (varia com a profundidade). Os minerais, bem como qualquer rocha ígnea, sedimentar ou mesmo metamórfica pode sofrer transformações e gerar uma nova rocha metamórfica. Além disso, o metamorfismo da rocha pode ser apenas parcial. De forma geral, as rochas metamórficas são menos resistentes que suas respectivas ígneas, porém, são mais resistentes que as suas respectivas sedimentares, pois o metamorfismo torna os elementos que compõem as rochas sedimentares mais consolidados. 4 Granito (rocha ígnea) Gnaisse (metaígnea) Ex.1: a restruturação do granito (ígnea) para formar o gnaisse (metamórfica) leva a uma perda de resistência, pois no gnaisse há uma organização bandada baseada na diferença de densidade (camadas de material rico em Si e Al, alternados com material rico em Fe e Mg) que gera linhas de fraqueza. Calcário (rocha sedimentar) Mármore (rocha metasedimentar) Ex.2: a reestruturação do calcário (sedimentar) formando o mármore (metamórfica) torna o material mais consolidado e, consequentemente, mais resistente. A resistência das rochas metamórficas bandadas também depende da forma com que essas linhas de fraqueza são expostas na superfície. Quando essas camadas afloram com linhas de fraqueza verticais, a água penetra entre as camadas da rocha, mas percola num período de tempo muito curto, não havendo muito tempo para intemperizar as rochas; quando as camadas afloram obliquamente, além da água penetrar entre as camadas, ela terá mais tempo para percolar e, consequentemente, intemperizar a rocha; já quando essas camadas afloram horizontalmente, a água não consegue penetrar entre as camadas. 5 Afloramento: vertical, oblíquo e horizontal. Em síntese: o material de origem funciona como um fator controlador em que a composição química e a estrutura do material, além de influenciar nas características dossolos (como na textura, estrutura, cor, fertilidade, etc.), determinam a resistência do material ao intemperismo e, portanto, na taxa de pedogênese. b) Clima Trata-se de um fator ativo bastante influente no desenvolvimento dos solos, pois adiciona energia (ex.: energia solar) e matéria ao ambiente (ex.: água). A temperatura e a umidade, entre outros fatores climáticos, influenciam diretamente na intensidade dos processos físicos e químicos, determinando a natureza e a intensidade dos processos de intemperismo. Temperatura: a temperatura influencia diretamente na velocidade das reações químicas e biológicas, de modo que: quanto mais elevada à temperatura, mais aceleradas são as reações e maior é também o metabolismo dos organismos e, portanto, a atuação desses seres também é intensificada. A variação da temperatura também contribui para processos de expansão e retração das rochas, favorecendo a fragmentação das mesmas. Precipitação: a presença da água altera significativamente os minerais em função do processo de hidrólise (quebra pela água – ver Erro! Fonte de referência não encontrada.). Além de atuar na destruição dos minerais, a água também é responsável pela lixiviação (carreamento) dos elementos mais solúveis liberados a partir dessa destruição. Grau de solubilidade dos principais componentes dos solos: Al e Fe Baixa solubilidade Si Média solubilidade Ca, Mg, K e Na Alta solubilidade c) Organismos vivos Os organismos vivos também funcionam como um fator ativo que adiciona matéria (MO e ácidos orgânicos) e energia ao sistema. A acidificação do solo se dá a partir da liberação de ácidos das reações metabólicas e da decomposição da MO. Esses ácidos favorecem o intemperismo dos minerais. Além da adição, 6 determinados animais (formigas, minhocas, cupins, etc) são responsáveis pela homogeneização do solo, além de decomporem parte da MO auxiliando na formação do húmus. Quanto à cobertura vegetal, a própria penetração das raízes, bem como suas excreções orgânicas, também auxiliam no processo de intemperismo. Em contrapartida, vale destacar que a vegetação age como moderadora das influências climáticas e ameniza a atuação dos processos erosivos. d) Relevo O relevo é considerado um fator controlador no processo de formação do solo. Ele recebe essa denominação devido ao controle que estabelece entre a taxa de pedogênese em relação à taxa de erosão. De uma maneira geral, quando o terreno apresenta topografia plana, a taxa de pedogênese é maior, gerando solos mais evoluídos. Porém, quanto mais íngreme e declivoso o relevo, maior a taxa de erosão em relação à pedogênese, gerando nessas áreas solos mais rasos, ou mesmo a inexistência dele. Em síntese, qunado: Relevo mais plano: Taxa de pedogênese > Taxa de erosão = Solos mais profundos Relevo mais íngreme: Taxa de pedogênese < Taxa de erosão = Solos mais rasos Influência do relevo na formação dos solos. Fonte: Cristiane Oliveira, 2012. Desenho: Breno Marent. 7 e) Tempo Trata-se de um fator passivo, pois não adiciona e nem leva a perda de nada, mas é de fundamental importância, uma vez que permite a atuação dos outros fatores citados. Há dois tipos de tempo/idade: Tempo absoluto: tempo de exposição da rocha origem. Ex.: o solo x tem 200 mil anos. Tempo relativo: relacionado ao grau de evolução/maturidade dos solos. Ex.: o solo y é mais evoluído que o solo x, pois é mais profundo. Para estudos pedológicos a idade relativa é mais informativa que a idade absoluta. A superfície terrestre apresenta uma grande diversidade de solos em função das diferentes combinações de seus fatores e processos de formação. Os processos gerais de formação dos solos são aqueles pelos quais todos os solos passam, ainda que em diferentes intensidades: a) Adição: pode ser de matéria (ex.: sedimentos, cinzas vulcânicas, água, ácidos, etc.) ou energia (ex.: o sol é uma das principais fontes de energia). O homem também pode adicionar elementos ao solo (ex.: água, fertilizantes, resíduos industriais, calcário, etc.) e influenciar no comportamento do mesmo, mas neste caso trata-se de um processo antrópico e não natural. b) Remoção/Perda: ocorre principalmente via lixiviação e erosão, em ambos o principal agente é a água, especialmente em áreas tropicais. Em ambientes sem interferência antrópica, apesar das plantas absorverem parte dos nutrientes dos solos, estes retornam para os solos quando há a decomposição da MO. Já em ambientes antropizados, os nutrientes absorvidos pelas plantas não retornam para o solo, pois o material vegetal é retirado do solo para o consumo. c) Transporte/Translocação: realocação de material dentro do perfil do solo. Pode ser ascendente (ex.: realizado pela água sob efeito da capilaridade - fenômeno físico resultante das interações entre as forças de adesão e coesão da molécula de água) ou descendente (ex.: água sob efeito da gravidade). Os elementos que podem ser transportados são a água, a matéria orgânica (MO), as argila e os materiais em solução, como sais. Ressalta-se que o transporte implica na movimentação de material de um horizonte para outro, mas não há perda, pois o material transportado permanece no perfil de solo, portanto, é diferente dos processos de lixiviação e erosão. d) Transformação: reações químicas que ocorrem com os materiais e elementos que compõem o solo. Pode ocorrer com os minerais, como a destruição dos minerais primários e posterior recombinação dos elementos que sobraram formando um mineral secundário, bem como a quebra por decomposição completa da matéria orgânica gerando húmus. 8 Os processos específicos de formação dos solos são influenciados pelos fatores de formação e pela ação diferenciada de um ou mais processos gerais. Aqueles mais comuns no Brasil foram detalhados no quadro a seguir. Principais processos específicos de formação dos solos no Brasil Processo: Características: Solos decorrentes: Hidromorfismo Comum em solos submetidos ao excesso de água durante quase todo o ano. O excesso de água torna o ambiente redutor, transformando o Fe3+ em Fe2+, o que por sua vez torna o solo gleizado1. Já mo horizonte superficial, a elevada quantidade de água favorece a diminuição da decomposição da matéria orgânica e essa é acumulada, deixando esse horizonte com uma coloração escura. Solos submetidos ao hidromorfismo geralmente possuem horizonte hístico ou orgânico (H ou O) e não possuem horizonte B, pois o excesso de água impede a evolução do solo. Solos submetidos a este processo também podem apresentar mosqueados e plintitas, que são “manchas” resultantes da reoxidação do ferro. ORGANOSSOLOS e GLEISSOLOS Podzolização de argila Ciclos de umedecimento e secagem tornam a argila dispersa, fato que associado ao seu tamanho coloidal, facilita o seu transporte pela água dos horizontes superiores (A ou E) para os inferiores (B), onde é depositada na superfície dos agregados, o que por sua vez, diminui o espaço livre dos poros neste horizonte e, consequentemente, reduz a taxa de infiltração no mesmo, tornando esse solo mais erodível. ARGISSOLOS, NITOSSOLOS, LUVISSOLOS e PLANOSSOLOS Podzolização de húmus O transporte de húmus é muito comum em solos arenosos, pois o húmus tem tamanho coloidal e é facilmente transportado quando não está formando complexos organo-minerais (união húmus e argila). A água retira o húmus do horizonte A e o deposita no horizonte B, que adquire uma coloração escura e é denominado de B espódico (Bh). ESPODOSSOLOS Latossolização Ambientes com disponibilidade de água associadoscom temperaturas elevadas e em locais de drenagem livre (sem encharcamento), permitem que o solo se desenvolva, ficando espessos e homogêneos, tendo uma boa capacidade de armazenar água, e uma taxa de infiltração elevada. LATOSSOLOS Halomorfismo O acúmulo de água no contato do solo com a rocha permite que os sais desprendidos da rocha solubilizem-se em água sem serem lixiviados. Isso pode ocorrer em locais onde a evaporação é bem maior que a precipitação e os solos são mais rasos. Não fazem parte de uma classe específica, ganham apenas o adjetivo de salinos. 1 O processo de gleização implica na manifestação de cores acinzentadas, azuladas ou esverdeadas devido à redução e solubilização do ferro, permitindo a expressão das cores neutras dos minerais de argila ou ainda a precipitação de compostos ferrosos (EMBRAPA, 2006). 9 Há, portanto, uma potencialização dos efeitos da temperatura possibilitando o transporte ascendente de sais conjuntamente com a água e esses sais passam a se precipitar na superfície. Calcificação Semelhante ao Halomorfismo, a Calcificação também ocorre em solos rasos e cuja evaporação é muito maior que a precipitação, mas neste caso trata-se de solos em que o material de origem é o calcário ou que possui alto teor de carbonatos de cálcio e magnésio. Logo, há a solubilização basicamente de Ca, Mg e CO3. Parte deste material dissolvido ascende com a água e se recristaliza ao longo do perfil do solo, especialmente no horizonte A, pois há uma afinidade entre o Ca e a matéria orgânica. Como resultado, forma-se um horizonte A muito fértil e com alto teor de matéria orgânica, denominado de A chernozêmico. São solos com uma produtividade muito elevada no período chuvoso ou quando a irrigação é realizada. CHERNOSSOLOS Laterização Processo de acumulação de Fe. A vegetação dos solos que sofreram hidromorfismo tendem a capturar o O2 do ar e distribuí-lo até as raízes. Sendo assim, próximo às raízes, a presença de O2 leva à oxidação do Fe2+ em Fe3+, e como o Fe3+ é pouco solúvel e tem poder de pigmentação, tende a se acumular nessas áreas e gerar manchas amarelo-avermelhadas denominadas de mosqueados. Quando a concentração do Fe alcança um nível muito elevado, esses pontos de acúmulo de Fe adquirem rigidez e passam a ser chamados de plintita. A plintita normalmente se forma em locais em que há variação do nível freático. E caso este processo tenha continuidade, a plintita endurece de forma irreversível e passa a ser denominada de petroplintita, canga ou laterita. Quando se chega no nível de petroplintita, denominamos este processo de laterização. PLINTOSSOLOS Fonte: Bonna, 2011. 6.2. Morfologia e propriedades físicas, químicas e biológicas dos solos As características morfológicas dos solos são aquelas que se expressam fisicamente e podem ser observados em campo, como: cor, textura e estrutura. Outros atributos e propriedades do solos necessitam de procedimentos analíticos de laboratório para serem verificados, confirmados e quantificados. Caracterizados como meios porosos, os solos constituem sistemas físicos que apresentam três fases distintas: uma fase sólida composta de material mineral e orgânico; uma fase líquida que se refere à água do solo ou solução do solo; e, uma fase gasosa que compõem o ar do solo. A fase sólida é formada de matéria inorgânica e orgânica. A porção mineral é constituída de partículas de dimensões variadas, resultantes da desagregação e da decomposição das 10 rochas que deram origem ao solo. Já a matéria orgânica tem sua origem, principalmente, no acúmulo dos resíduos dos tecidos vegetais, ocorrendo no solo em diferentes estágios de decomposição. O arranjo tridimensional da matriz do solo gera os espaços porosos que em função de suas dimensões são chamados de micro e macroporosidade, ocupados pela água e/ou com ar do solo. A solução do solo contém gases e sais solúveis, cuja concentração e composição química é variável com as estações do ano, presença ou tipo de vegetação e organismos. Já o ar do solo possui aproximadamente a mesma composição qualitativa do ar atmosférico, entretanto devemos assinalar as diferenças quantitativas em função dos processos de respiração dos organismos e raízes das plantas que alteram a concentração relativa dos gases atmosféricos. Assim, o gás carbônico se encontra no solo em proporções superiores, e o gás oxigênio se encontra em proporções inferiores àquelas encontradas na atmosfera. Chama-se de perfil do solo a seção vertical que, partindo da superfície, aprofunda-se até o contato lítico ou rocha intemperizada, mostrando uma série de subseções dispostas mais oi menos paralelas à superfície, chamadas de horizontes ou camadas2. Os horizontes são subseções do perfil do solo que apresentam atributos morfológicos resultantes dos efeitos combinados dos processos de formação do solo. É bom lembrar que não, necessariamente, todos os solos possuem todos os horizontes possíveis e que, portanto, o número de horizontes e as especificidades diagnósticas destes, variam de acordo com os diferentes tipos de solo. O quadro a seguir sintetiza as características dos principais tipos de horizontes dos solos. Principais tipos de horizontes dos solos brasileiros Horizonte: Características: H Horizonte de constituição orgânica, a porcentagem de carbono orgânico (%CO) é ≥ 8% ou 80 g/kg. É formado em condições de excesso de água por longos períodos ou por todo o ano. Comumente presente em veredas e várzeas. Equivale ao horizonte A desses solos. O Sempre é um horizonte e também tem constituição orgânica, %CO ≥ 8% ou 80 g/kg. A diferença deste horizonte para o horizonte H é que o horizonte O não é formado em locais com excesso de água. Ele é formado em condições de umidade mais elevada em razão da grande camada de serapilheira ou em climas úmidos e frios e de vegetação alto-montana. Sua medida é feita da seguinte forma, ex.: A Horizonte mineral (adjacente à O ou H quando esses se encontram presentes), onde ocorre grande atividade biológica e aporte de matéria orgânica o que confere coloração escurecida superfície. De acordo com os diferentes processos de formação, podem desenvolver características que os enquadrem em diferentes tipos de horizontes A: A chernozêmico, A proeminente, A húmico, A fraco e A moderado. E Horizonte mineral cujas características são marcadas pela perda de material pela qual passou. Essa perda é refletida na cor e na textura deste horizonte. B Horizonte mineral subjacente aos horizonte A ou E; é ausente em muitos solos, 2 Enquanto as características das camadas são pouco ou nada influenciadas pelos fatores de formação dos solos, as características dos horizontes, ao contrário, são resultado dos fatores de formação (ABGE, 1998). 11 pois só é formado após o horizonte C. É a região de acumulação de materiais como óxidos de Fe e Al e de argilas silicatadas. Suas características são marcadas pelos fatores e processos de formação do solo, por isso é o horizonte mais importante para fins de classificação dos solos, denominado horizonte diagnóstico. Também possui variações: B textural (Bt), B plânico, B nítico, B espódico (Bh), B plíntico (Bf), B latossólico (Bw) e B incipiente (Bi). C Horizonte mineral com material inconsolidado, pouco afetado por processos pedogenéticos e com características morfológicas herdadas do material de origem. R Camada mineral de material consolidado, que constitui substrato rochoso contínuo ou praticamente contínuo. 6.2.1. Morfologia e propriedades físicas do soloa) Transição: Avalia a mudança/passagem de um horizonte para o outro. É caracterizada observando-se o seu contraste e topografia. Quanto ao contraste, a transição pode ser classificada em: o Abrupta: facilmente percebida, o limite entre os horizontes é uma linha perfeita. o Clara: vê que há dois horizontes, mas a diferenciação de um para o outro não é uma linha perfeita. o Gradual: parece que os horizontes se misturam até se separarem. o Difusa: de difícil percepção; parece haver apenas um horizonte. Quanto à forma: Transição plana, ondulada, irregular e descontínua. b) Cor: A cor é um dos principais atributos usados para caracterizar os solos. Ela está relacionada com a maioria das características mineralógicas, físicas e químicas, permitindo estabelecermos inferências a respeito da natureza constitutiva do solo ou sobre as condições químicas as quais os constituintes estiveram ou ainda estão submetidos. Assim, importantes inferências sobre os teores de matéria orgânica, a natureza mineralógica dos solos e das condições de drenagem 12 (oxiredução) dos solos podem derivar da observação da cor. A cor marrom, vermelha ou amarela dos solos bem drenados é resultado da presença de óxidos de ferro. Nos horizontes superficiais, a cor pode ser mascarada pelo efeito de melanização causado pela matéria orgânica. As condições de má drenagem dos solos estão relacionadas com as cores dos horizontes subsuperficiais, visto que em condições de redução, o ferro se apresenta na forma de Fe2+, exibindo cores menos cromadas e conferindo ao perfil cores escurecidas, acinzentadas, azuladas ou oliváceas. Quando a cor do solo é variegada (possui mais de uma cor) ou possui mosqueados, é necessário que se identifique todas as cores presentes no solo. É recomendável que se realize a caracterização da cor do solo em um torrão seco e em um torrão úmido, mas como o solo pode se encontrar naturalmente úmido, nem sempre é possível fazer a descrição da cor do solo seco. Além dessas formas recomendadas, pode-se realizar a descrição da cor com o solo peneirado e úmido amassado. A cor está muito relacionada aos agentes pigmentantes dos solos, cujos principais são: a matéria orgânica (MO) (quanto maior for a concentração, mais escuro será o solo) e o ferro (o poder pigmentante da hematita é muito maior que o da goethita, logo, conclui-se que em solos vermelhos há hematita e goethita, pois a hematita encobre a cor da goethita, já em solos amarelos afirma-se que há apenas goethita, pois se houvesse hematita seria vermelho). O padrão de cores utilizado para os solos é a Caderneta de Munsell, nessa, a cor é dividida em três elementos: matiz, valor e croma. Exemplo de página da Caderneta de Munsell. 13 Descrição: Exemplo: Matiz Equivale às páginas da caderneta. Define se o solo é mais vermelho ou amarelo. Geralmente os minerais de Fe que influenciam nessa característica. O matiz é designado por letras que se referem à combinação dos pigmentos vermelho (R), vermelho-amarelo (YR) e amarelo (Y) (do inglês Red e Yellow). Em casos de solos hidromórficos outros matizes são usados: oliva (GY); verde (G); ciano (BG) e azul (B). Valor Equivalente às linhas da caderneta. Representa a intensidade da cor, se essa é mais clara ou escura. Croma Equivalente à coluna da página da caderneta. Define a pureza da cor, isto é, o quanto a cor real do solo (vermelha ou amarela, por exemplo) está sendo mascarada pela presença de MO. Os nomes das cores irão abranger esses três elementos seguindo a ordem: matiz valor/croma, com os valores desses elementos verifica-se q o nome da cor, ex.: 5 YR 5/3, bruno avermelhado. c) Textura: A textura do solo consiste na proporção relativa das frações granulométricas de um solo. Ou seja, o quanto se tem de areia, silte e argila em uma amostra de solo. A textura é uma das características essenciais para a classificação dos solos, pois influencia a maioria dos atributos físicos dos solo (ex.: relações volumétricas de macro e microporosidade, superfície específica, densidade do solo e de partículas, etc.). E, por conseguinte, condiciona as propriedades da aeração, infiltração, drenagem, retenção de água, consistência, suporte a vida vegetal, suscetibilidade à erosão, entre outros. Do ponto de vista químico, como a textura determina o conteúdo de plasma coloidal, influencia os processos de capacidade de troca catiônica, fixação de fósforo, absorção de água e de nutrientes, entre outros. A textura é o atributo físico que menos sofre alteração ao longo do tempo, a não ser em casos extremos de degradação, como fenômenos erosivos ou retirada ou adição de materiais por ação antrópica. Solos com texturas variáveis recebem uma designação binária, ex: textura média/argilosa. Devemos dedicar especial atenção a esses solos com designação binária ou que apresentam variações ou gradientes de textura entre os horizontes, pois apresentam maior vulnerabilidade à erosão devido as diferenças nas taxas de infiltração entre os horizontes superficial e subjacente. Outro atributo importante é a relação % silte / % argila, que fornece uma estimativa do grau de transformação dos constituintes 14 minerais de um solo – de forma geral, quanto menor for esta relação mais intemperizado e desenvolvido é o solo. A textura também influencia no escoamento superficial da água, no preparo do solo, na erosão hídrica, entre outros. De um modo geral, solos arenosos são considerados mais leves para o preparo de solo, apresentam baixa capacidade de retenção de água, são bem drenados e apresenta elevada susceptibilidade a erosão. Já os argilosos, de um modo geral, apresentam propriedades opostas, são considerados mais pesados para o preparo de solo, apresenta elevada retenção de água e baixa susceptibilidade à erosão. Os solos com elevada proporção de silte apresentam elevada susceptibilidade a formação de encrostamento superficial (capa síltica). Esse encrostamento reduz a infiltração de água no solo e dificulta a emergência de plântulas. Quanto a análise da textura, essa pode ser feita em campo e em laboratório. A análise textural em campo consiste na indicação do que é predominante em cada horizonte, já a análise textural em laboratório deve ser indicada em dag/kg ou em porcentagem e nomeada conforme o triângulo textural. Partícula: Tamanho: Descrição: Areia 2 - 0,05 mm Pode ser dividida em areia grossa (2 - 1 mm) e areia fina (1 - 0,05). Sensação ao tato: atrito. Silte 0,05 - 0,002 mm Sensação ao tato: sedosa (tipo talco); sai da pele com facilidade, pois praticamente não tem carga. É a partícula mais facilmente carregada. Argila < 0,002 mm Sensação ao tato: pegajosa/grudenta, devido a presença de cargas. Triângulo textural 15 d) Estrutura: Os agregados são compostos por partículas de areia e silte que se mantêm unidas pela ação das argilas e da matéria orgânica que atuam como agentes cimentantes, formando agregados, unidades individualizadas mais ou menos estáveis. Assim sendo, a estrutura do solo consiste na organização dos agregados dos solos. A estrutura deve ser analisada em cada um dos horizontes dos solos e só é realizada em campo. A primeira análise que se realiza é se existe ou não estrutura. Caso haja estrutura, avalia-se a forma, o tamanho e o grau de desenvolvimento dos agregados. Tipos de estrutura quanto à forma Forma: Descrição: Granular Agregados arredondados. Dá ao solo uma permeabilidade muito grande, pois gera muitos espaços vazios entre os agregados. É encontradoprincipalmente no horizonte A devido à mistura do solo feita pelos microorganismos. O horizonte B dos Latossolos também normalmente possui estrutura granular, devido à mineralogia geralmente rica em argilas (óxidos) e ao elevado grau de evolução desses solos (a partícula arredondada é a forma mais estável). No caso de solos argilosos, o que comanda a permeabilidade do solo não é a textura, mas sim a estrutura. Blocos Agregados que podem ser angulares (ângulos de aproximadamente 90º) ou subangulares (bordas do agregado ligeiramente arredondadas). Este tipo de estrutura é muito comum em horizontes B textural (Bt). Tal estrutura dificulta a infiltração da água no solo, pois deixa menos espaços vazios. Prismática Agregados que assumem a forma de prismas. O tipo de argila que irá comandar a estrutura do solo neste caso. Trata-se de uma estrutura muito comum em solos ricos em argila 2:1. Essa estrutura pode sofrer uma variação chamada Colunar, comum em solos salinos, onde a água cai desenvolve planos de fraqueza gerando formas mais arredondadas. Laminar Estrutura na forma de lâminas. Só ocorre naturalmente em locais submetidos a congelamento, o próprio gelo leva a este formato. Antropicamente ocorre em locais onde há a compactação do solo. Em solos com este tipo de estrutura a permeabilidade é extremamente baixa. Tem estrutura? Não Grãos soltos: sem agregados; geralmente ocorre em solos arenosos. Maciça: o material forma uma massa de material contínuo, sem torrões. Sim Avalia-se os agregados quanto: Forma Tamanho Grau 16 Tipos de estrutura: ba) prismática, bb) colunar, ca) blocos angulares, cb) blocos subangulares, a) laminar e d) granular. A estrutura é um fator determinante para o grau permeabilidade do solo e está diretamente relacionado à suscetibilidade do solo à erosão. A estabilidade da estrutura é muito influenciada pela ação antrópica, quando se destrói a estrutura do solo, destroem-se os seus macroporos, que é justamente o que determina a taxa de infiltração e percolação da água do solo. Infiltração da água em solo de estrutura granular Infiltração da água em solo de estrutura em blocos 17 Infiltração da água em solo de estrutura prismática Infiltração da água em solo de estrutura laminar, comum em solos compactados Quanto ao tamanho, a estrutura variará em: muito pequena, pequena, média, grande e muito grande. A avaliação do tamanho deve ser comparada a figuras representativas para cada tipo de estrutura. O grau de desenvolvimento é decorrente da manifestação das forças que agregam as partículas formando agregados e da intensidade do efeito de cimentação. Em campo, o grau de estrutura é avaliado observando-se a proporção entre o material agregado (unidades estruturais inteiras), e o material não agregado derivado do rompimento das unidades estruturais fracamente coesas. Essa é subdividida em: Fraca: estrutura pouco desenvolvida, muito material solto ou desagregado com poucas unidades estruturais pouco resistentes; Moderada: muitas unidades estruturais moderadamente resistentes e pouco ou nenhum material desagregado; Forte: muitas unidades estruturais com praticamente nenhum material desagregado. A estrutura do solo constitui um dos atributos morfológicos mais importantes do ponto de vista pedogenético e a sua observação e correta caracterização permite fazer inferências a respeito da textura, atividade da argila, mineralogia da argila e se aplica na distinção dos horizontes do perfil dos solos. Do ponto de vista da física do solo, considerando o manejo de solo, a avaliação da estrutura dos diferentes horizontes permite fazer inferências a respeito do comportamento físico-hídrico de um perfil de solo, pois, a estrutura se relaciona com propriedades e atributos tais como: aeração; densidade do solo; resistência à penetração; infiltração de água, drenagem do perfil, etc. Assim, um solo bem estruturado apresenta uma macroporosidade e aeração adequadas, além de uma boa drenagem do solo o que propicia um bom desenvolvimento radicular. Entretanto, a estrutura e a porosidade constituem os atributos físicos que mais são alterados em função do mau manejo e uso incorreto dos solos. Assim sendo, a degradação da 18 estrutura ocorre em função do preparo intensivo do solo nos sistemas de plantio convencional e do tráfego intenso de máquinas com umidade inadequada. A retirada ou a queima dos resíduos orgânicos ou a dispersão química dos colóides também tem influência na desestruturação do solo. Como consequências da degradação da estrutura, podemos enumerar: a diminuição da porosidade e o aumento da densidade do solo, causando dificuldade de infiltração, drenagem e penetração das raízes. e) Cerosidade: Característica morfológica usada para identificar o horizonte B de solos que passaram pelo processo de podzolização de argila. Este processo de acúmulo de argila sobre os agregados confere as unidades estruturais um brilho ceroso. É descrito segundo o grau de desenvolvimento (fraca, moderada ou forte), a quantidade (pouca, comum ou abundante) e a distribuição (contínua, descontínua ou fragmentária). Agregado com e sem cerosidade. f) Porosidade: Volume do espaço construído pelo arranjo dos componentes da parte sólida do solo. Em condições naturais é ocupada por água e ar. Pode ser distinguida em macroporosidade (que permite a movimentação da água e do ar) e microporosidade (que retém a água). O conhecimento das proporções de micro e macroporosidade de um solo são fundamentais para a compreensão do comportamento físico-hídrico do solo e as suas condições para o adequado desenvolvimento dos vegetais superiores. A maioria dos estudiosos admite que a composição volumétrica ideal estaria em torno de 50% de porosidade total, sendo 1/3 de macroporosidade ocupada com ar e 2/3 de microporosidade ocupada por água. A porosidade de um solo, tanto em volume total, quanto na distribuição da dimensão dos poros, é dependente de muitos atributos físicos, mas principalmente da textura e da estrutura dos solos. Solos mais arenosos tendem a reter menos água, uma vez que a macroporosidade permite a drenagem livre da água. Por outro lado, solos argilosos possuem maior microporosidade, adsorvendo grandes quantidades de água nos capilares. Contudo, é bom saber que apesar dos solos argilosos possuírem maior capacidade de retenção de água, nem toda umidade retida está disponível para as plantas. As argilas de alta atividade podem reter tão fortemente a água, que excede a capacidade das plantas de extraí-la. A 19 esta porção de água retida pelos colóides do solo e indisponível para as plantas dá-se o nome de água higroscópica. Por outro lado, alguns solos, a exemplo dos Latossolos do cerrado, apesar dos altos teores de argila, comportam-se de forma similar aos solos arenosos em termos de retenção de água, pois apresentam argilas de baixa atividade, com estrutura microgranular que os torna altamente porosos. Em síntese, a porosidade do solo apresenta íntima correlação com a infiltração, a permeabilidade e a condutividade hidráulica dos solos, propriedades essas que definem a capacidade de campo do solo (capacidade de armazenamento de água). g) Densidade A diversidade dos componentes minerais e orgânicos, bem como a proporção entre estes, existentes em um solo, determinam a densidade do material do solo. Desta forma, define-se: Densidade das partículas dos solos (Dp): relação entre a massa e o volume que ocupam as partículas do solo, desconsiderando o volume dos poros. A densidadedas partículas é um atributo cuja variação se relaciona com a natureza intrínseca dos componentes do solo, da textura e da mineralogia das frações granulométricas que derivam da natureza do material de origem. É um atributo, portanto, estável as alterações ocasionadas pelo manejo do solo. Densidade do solo (Ds): relação entre a massa e o volume real, considerando os volumes da matriz sólida e da porosidade total. Em outras palavras, é a densidade de uma amostra indeformada de solo, onde se preserva a estrutura e a porosidade real do solo. A densidade do solo constitui um atributo variável, variando entre solos de classes diferentes em função da sua textura, teores de matéria orgânica, estrutura e mineralogia. Dentro de um mesmo solo, normalmente, a densidade do solo aumenta em profundidade em função do adensamento ocorrido pela pressão exercida pelas camadas superiores sobre as subjacentes e dos mecanismos de eluviação de argila que concorrem para a diminuição da porosidade. Além disso, constitui um atributo significativamente instável, dependente do grau de compactação e de desestruturação causado pelo manejo do solo. A densidade do solo constitui na medida quantitativa mais direta da compactação do solo e também é um 20 parâmetro importante para calcular a porosidade total. A densidade das partículas do solo é importante também na determinação da textura em laboratório, pois influencia a velocidade de sedimentação das partículas. Ressalta-se que valores elevados de densidade do solo podem constituir impedimento mecânico para o crescimento de raízes. Já existem limites estabelecidos de densidade do solo de acordo com a cultura. Essa informação é muito importante na seleção de espécies para recuperação de áreas degradadas. Amostra de solo indeformada. h) Consistência: Diz respeito ao comportamento do material constituinte do solo em função da variação da umidade. Consiste na resposta do solo às forças externas que tentam deformá-lo. Está relacionada às forças físicas de coesão3 e adesão4. A avaliação da consistência do solo é realizada com o solo em três estágios de umidade: Grau de umidade: Elemento avaliado: Seco – não há adesão e a coesão é máxima. Dureza – torrão seco é apertado entre o polegar e o indicador. Indica a capacidade de resistência à ruptura do material seco. Úmido – há uma diminuição da coesão e um aumento da adesão. Friabilidade – torrão úmido é apertado entre o polegar e o indicador. Indica a capacidade de resistência à ruptura do material em condições intermediárias de umidade. Molhado – a coesão desaparece e a adesão é máxima. Plasticidade – faz-se um fio de barro com o solo e ao dobrá-lo avalia-se o tempo que demora para quebrar/rachar, ou seja, indica a capacidade do material em ser moldado sob compressão. Pegajosidade – verifica-se o quanto o solo adere aos dedos (polegar e indicador). Indica a aderência do material em condições próximas à saturação. 3 Coesão: força que une as partículas de solo ou materiais de mesma natureza, ex.: argila-argila, MO-MO, água-água. 4 Adesão: força que une as partículas de solo a outros materiais, isto é, materiais de natureza diferente, ex.: argila-MO, argila-água, MO-água. 21 Avaliação da dureza e friabilidade Avaliação da plasticidade Avaliação da pegajosidade A consistência influencia a resistência de penetração de raízes, a vulnerabilidade do solo à erosão e movimentos de massa, as condições de preparo e cultivo dos solos, etc. Solos plásticos podem ser problemáticos para a agricultura, pois são mais facilmente compactados. Solos pegajosos também são problemáticos, pois dificultam o uso de máquinas agrícolas. Em geral à condição ideal para o preparo do solo é quando está na consistência friável (solo umedecido, mas não encharcado), nessa condição, a consistência é baixa, logo, gasta-se menos energia no preparo do solo e há um menor é o risco de compactação. Nesse sentido, é interessante monitorar a umidade ótima para preparo do solo. Em geral, a faixa de umidade ótima é maior em solos arenosos do que em solos argilosos. Gráfico de consistência com base na variação da umidade. Fonte: OLIVEIRA, 2012. 22 A mudança na consistência do solo pode ser exemplificada como segue: em um solo extremamente seco, portanto, plasticamente não moldável, adicionarmos progressivamente pequenas quantidades de água, o solo tornará cada vez mais dócil à deformação. i) Retenção de água no solo A capacidade de retenção de água no solo é influenciada pela textura, estrutura e o teor de matéria orgânica do solo. A textura influencia na presença maior ou menor de cargas no solo. Solos argilosos apresentam mais cargas que os arenosos e, por isso retêm maior teor de água. O tipo de argila também influencia, argilas do tipo 2:1 apresentam mais cargas e retém a água com maior energia. Solos com estrutura em blocos, apresentam maior proporção de microporos que solos com estrutura granular e por isso retêm mais água. Solos com elevados teores de matéria orgânica também tendem a ter uma capacidade de retenção de água mais elevada devido as cargas que geram nos solos. Solos compactados retêm a água com mais energia, no entanto, essa é retida em menor quantidade do que em solos com estrutura natural. j) Componentes minerais dos solos A composição mineralógica do solo constitui um atributo fundamental que influencia a maioria dos fenômenos que ocorrem no solo. As frações areia e silte, em geral, são constituídas por minerais primários resistentes ao intemperismo. Cabe assinalar, entretanto, que nas areias, sobretudo em solos tropicais, o mineral mais abundante é o quartzo que, além de ser o mineral mais resistente, é também inerte eletrostaticamente. O silte pode liberar nutrientes para a solução do solo, constituindo-se em uma reserva mineral natural do solo. Por outro lado, os constituintes minerais mais ativos dos solos são as argilas, essas funcionam como indicadoras de extrema evolução pedogenética. k) Componentes orgânicos dos solos Constituídos por materiais orgânicos originários de resíduos vegetais e animais em diferentes estágios de decomposição. O conteúdo de matéria orgânica depende além do aporte e natureza da matéria orgânica, de diversas condições ambientais como o clima e as características dos solos como: textura, aeração, mineralogia da argila, presença de cátions, pH, etc. Do ponto de vista do manejo e fertilidade do solo a matéria orgânica e os colóides orgânicos dos solos são de imensa importância para inúmeras propriedades dos solos como: a estabilidade de agregados e estrutura do solo, retenção de água, CTC, reciclagem de nutrientes, dentre outras. 23 6.2.2. Propriedades químicas do solo a) Cargas no solo As cargas do solo é que determinam se certos elementos serão ou não lixiviados e se haverá a formação de agregados. Logo, também influenciam na fertilidade, na pegajosidade, na porosidade, na permeablidade, etc. do solo. As cargas do solo se diferenciam em dois tipos principais: Cargas de beirada, constantes ou permanentes: cargas que ocorrem na superfície da MO e de todos os minerais de tamanho coloidal. Também podem resultar das substituições isomórficas nas estruturas minerais. Teoricamente, a carga permanente pode ser negativa ou positiva, contudo, a substituição isomórfica normalmente se faz por um elemento de menor valência substituindo o de maior valência (ex.: Al3+ substituiSi4+), o que leva a um déficit de cargapositiva e a manifestação de carga negativa na superfície do colóide. Essas cargas sempre se manifestam, independente do pH dos solos. Os elementos químicos presentes nos solos são atraídos por essas cargas estabelecendo uma ligação fraca que é capaz de minimizar o processo de lixiviação, mas incapaz de impedir a captação desses elementos pelas plantas, daí a sua importância nos solos. Cargas dependentes de pH ou variáveis: cargas alteradas conforme a variação do pH do solo, compõem a maior parte das cargas do solo. Semelhante a água, os constituintes coloidais dos solos também possuem um ponto de neutralidade, o chamado ponto de carga zero (PCZ), valor de pH onde um determinado componente coloidal do solo tem carga nula. Entretanto, quando o pH do solo está abaixo do PCZ do componente coloidal do solo, esse gera um excesso de carga positiva (+), e quando o pH do solo está acima do PCZ desse componente, ele gera um excesso de carga negativa (-). Os PCZs aproximados dos principais constituintes dos solos são: 24 Componente: Ponto de carga zero (PCZ): Mineral 2:1 3,5 Mineral 1:1 5 Óxidos 8 MO 2 Em solos muito evoluídos, como os Latossolos, é relativamente comum que possuam carga neutra ou mesmo positiva devido à grande concentração de óxidos (tendem a gerar cargas positivas, pois possuem PCZ muito elevado e geralmente o pH do solo está abaixo desse valor). Recomendação para estes solos: adicionar MO e fazer calagem. Isso porque como a MO tem o PCZ muito baixo, geralmente o pH do solo está acima do seu PCZ, logo, a MO tende a gerar cargas negativas nos solos. Já a calagem aumenta o pH do solo, portanto, amplia a diferença do pH do solo para o PCZ dos constituintes dos solos e esses passam a gerar mais cargas negativas (ou menos cargas positivas, como no caso dos óxidos). Lembrando que as cargas negativas são importantes nos solos porque favorecem a atração de cátions, logo, amenizam a perda de nutrientes por lixiviação. b) Capacidade de Troca Catiônica (CTC) ou Valor T do solo É a quantidade de cargas negativas (ânions) que o solo tem para atrair cargas positivas (cátions). Essa atração é tecnicamente chamada de adsorção e atrai principalmente: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Al3+ e H+, sendo que os 4 primeiros servem de nutrientes para as plantas. A adsorção é muito importante para a nutrição das plantas e microorganismos dos solos. Como a quantificação das cargas negativas do solo é muito difícil de ser obtida, quantificam-se as cargas positivas, pois são geralmente iguais. Portanto, a CTC é calculada por um método indireto. Obs.: em solos de regiões tropicais como os nossos, os cátions trocáveis Na+ e NH4+ geralmente tem magnitude desprezível e, por isso, muitas vezes nem são contabilizados. CTC do solo = Ca + Mg + K + Na + Al + H + NH4 c) Saturação ou soma de bases e Valor V% Além da CTC, podemos calcular a soma de bases (SB), que é a soma apenas dos elementos que servem de nutrientes para as plantas. SB = Ca + Mg + K + Na + NH4 A SB também pode ser chamada de Valor V% quando obtida em porcentagem. Para converter a soma de bases (SB) em porcentagem (Valor V%), aplica-se uma simples regra de 25 três. Para tanto, é necessário considerar o valor encontrado para a CTC do solo como o equivalente a 100%. Em síntese: CTC do solo = 100% SB V% V% = (SB x 100) CTC do solo Solo eutrófico: quando o Valor V% é ≥ 50%. Solo distrófico: quando o Valor V% é < 50%. O valor de saturação por bases em percentual serve para indicar o potencial nutricional dos solos. Desta propriedade decorrem dois atributos diagnósticos do solo: o solo é dito eutrófico quando o seu valor V% for igual ou superior a 50%, e, em contraposição, é dito distrófico quando o valor V% for inferior a este limite. Assim, a princípio, solos eutróficos são considerados mais férteis que os distróficos. Entretanto, como o valor V% é uma relação percentual, devemos ter o cuidado de verificar a CTC do solo e a SB antes de inferir sobre a real fertilidade dos solos. O solo pode ter uma alta proporção de saturação de bases (Valor V%), mas apresentar uma quantidade de nutrientes baixa ou insuficiente para o uso daquele solo em atividades agrícolas, por exemplo. d) Teor de alumínio (Al) Quando o solo é distrófico, calcula-se também o teor de alumínio (Al). Além de não ser um nutriente, o Al é tóxico para as plantas em certas concentrações, pois tornam as raízes muito grossas, o que acaba por dificultar a absorção de nutrientes e água (exceto espécies adaptadas). O teor de Al é calculado da seguinte forma: Teor de Al (%) = [Al] x 100 [Al + SB] Solo alumínico: quando o Al (%) é ≥ 50% (ou maior ou igual a 4 cmolc/kg). Solo não alumínico: quando o Al (%) é < 50% (ou menor que 4 cmolc/kg). Ao afirmar que um solo é alumínico, subentende-se que o mesmo é distrófico, pois apenas solos distróficos são alumínicos, mas nem todo solo distrófico é alumínico. 26 e) Reação / acidez do Solo O solo comporta-se como um ácido fraco: libera poucos átomos de H+ para o sistema de forma constante. Tal característica, gera dois tipos de acidez nos solos: Acidez ativa: átomos de H+ livres na solução do solo; é expressa em valores de pH. Acidez potencial: retida no complexo de troca, isto é, adsorvida pelas partículas coloidais, mas pode ser liberada na medida em que os átomos de H+ da solução do solo (acidez ativa) são consumidos. Em síntese: a acidez potencial que alimenta a acidez ativa. Os solos podem ser naturalmente ácidos devido falta de bases em função da natureza mineralógica do material de origem, ou a processos pedogenéticos de formação que favorecem a remoção de elementos básicos como K, Ca, Mg, Na, etc. Solos tropicais (sob clima quente e úmido), em geral são muito desenvolvidos e transformados, logo, os mecanismos de remoção de bases e enriquecimento relativo de alumínio atuaram de forma acentuada. 6.2.3. Propriedades biológicas do solo a) Organismos vivos É impossível isolar as atividades biológicas de outras atividades, principalmente química, pois os organismos vivos participam da maior parte das reações dos solos. Como exemplo, podemos citar a redução e oxidação do ferro em solos que há oscilação do nível d’água, a conversão de formas orgânicas de fósforo e nitrogênio em compostos inorgânicos que servem de nutrientes para as plantas, etc. (LEPSCH, 2013). Os organismos dos solos podem ser divididos em animais e vegetais. Os animais compreendem a macro, meso e microfauna. Os animais da macro e mesofauna são constituídos principalmente por artrópodes (responsáveis pela trituração de restos vegetais e revolvimento do solo, ex.: formigas e cupins) e anelídeos (auxiliam na estruturação e aeração dos solos, ex.: minhocas). A microfauna, por sua vez, é constituída por nematoides (importantes reguladores e concentradores de nutrientes que auxiliam no desenvolvimento das plantas, mas há alguns poucos que parasitam as plantas), protozoários (auxiliam na biodegradação de substâncias adicionadas aos solos e regulam a população de organismos decompositores). Já a microflora é composta por algas (usualmente restritas aos primeiros centímetros do horizonte mais superficial do solo, pois necessitam de luz solar), bactérias, fungos e actinomicetos. Algumas algas e bactérias estabelecem associações e promovem o que chamamos de fixação do nitrogênio. As algas também podem se associar a fungos formando líquens que auxiliam na decomposição das rochas e, consequentemente, liberaçãode nutrientes. (LEPSCH, 2013). 27 Muitos fatores determinam o tipo e a quantidade dos microorganismos do solo, entre os quais destacam-se a disponibilidade de nutrientes, a umidade, o pH do solo, a temperatura e o grau de aeração do solo. (LEPSCH, 2013). A matéria orgânica é a principal fonte de energia para os microrganismos e de nutrientes inorgânicos para as plantas, como o nitrogênio. A maior parte do nitrogênio do solo vem da matéria orgânica, pois o nitrogênio atmosférico não pode ser diretamente utilizado pelas plantas até que seja quimicamente combinado com o hidrogênio, o oxigênio ou o carbono – o que é realizado primordialmente por meio do metabolismo de certos microorganismos. (LEPSCH, 2013). b) Matéria orgânica (MO) A MO é gerada a partir da decomposição dos resíduos de plantas e animais, mas principalmente pelas plantas através da conversão do gás carbônico (CO2) em compostos contendo carbono durante o processo de fotossíntese. A MO pode ser dividida em: MO viva: corresponde apenas cerca de 4% do total de MO no solo. Engloba microorganismos da fauna do solo (ex.: formigas, minhocas, insetos), raízes das plantas, etc. MO morta: corresponde cerca de 96% do total de MO no solo. É basicamente constituída por folhas e troncos caídos, dejetos animais, bem como animais mortos. A MO morta, por sua vez, pode ser subdividida em: Fração macroorgânica: representa cerca de10 a 30% da MO morta do solo. Trata-se da MO ainda não decomposta ou pouco decomposta; ainda é possível identificar a fonte do material. Fração microorgânica ou húmus: representa cerca de 70 a 90% da MO morta do solo. Engloba a parte já decomposta do material orgânico; não é possível identificar a fonte do material. Essa também pode ser subdividida em: o Fração não húmica: varia de 5 a 10% da fração microorgânica ou húmus no solo. Constituída por elementos químicos, açúcares, gels e corantes. Trata-se daquilo que podemos denominar de nutrientes da MO. Quando a lixiviação é muito atuante, MO (100%) Viva (4%) Morta (96%) Fração macroorgânica (10 a 30%) Fração microorgânica (70 a 90%) Fração não húmica (5 a 10%) Fração húmica (90 a 95%) Nutrientes 28 essa fração é ainda mais reduzida. Portanto, nem sempre a presença de MO significa nutrientes disponíveis ou fertilidade para o solo. o Fração húmica: varia de 90 a 95% da fração microorgânica ou húmus no solo. É basicamente constituída por ácidos orgânicos (responsáveis pela acidez do solo e pela coloração escura) e humina (material final do processo de decomposição). Não constitui nutrientes. O teor de MO no solo decorre da relação entre as taxas de produção e decomposição da mesma. Teor de MO = Taxa de produção Taxa de decomposição Ainda não existe uma metodologia direta para se estimar a quantidade de MO no solo, mas há meios de se estimar a quantidade de carbono orgânico (CO). Sabe-se que cerca de 58% da MO é constituída por CO, logo, a partir da quantidade de CO encontrado no solo, podemos inferir a quantidade de MO por uma simples regra de três. Ex.: em um solo foi encontrado 2g de CO, quanto de MO tem este solo? 100 % de MO = 58 % de CO x g de MO 2g de CO x = 3,44827586g de MO No Brasil, a quantidade de MO no solo é geralmente baixa (<3% no horizonte A). Isso porque as condições climáticas do nosso país favorecem que tanto a taxa de produção, quanto a taxa de decomposição de MO sejam altas. Para haver acúmulo de MO no solo é necessário que a taxa de produção seja maior que a taxa de decomposição, e para isso é necessário que ocorra uma das seguintes condições ambientais: a) Baixas temperaturas: favorecem a diminuição do metabolismo dos organismos decompositores e, consequentemente, a diminuição da taxa de decomposição da MO em relação a taxa de produção; b) Excesso de água: favorece a diminuição da quantidade de oxigênio no solo, e como os organismos decompositores são predominantemente aeróbicos, há uma diminuição desses organismos no solo já que necessitam de oxigênio para sobreviver. Assim, há uma queda também na taxa de decomposição da MO em relação a taxa de produção; c) Elevada concentração de Ca2+: o cálcio tende a se ligar com as moléculas de MO tornando essas muito grandes e dificultando a sua decomposição; d) Pobreza acentuada do material de origem (rocha): solos originados de rochas pobres em nutrientes também são pobres. Consequentemente, poucos organismos decompositores conseguem sobreviver nesses solos. Logo, novamente há uma queda na taxa de decomposição em relação a taxa de produção de MO. 29 A MO é um componente do solo bastante sensível às condições ambientais e, portanto, muito influenciada pelas práticas de manejo do solo. Logo, quando um sistema agrícola é implantado, muda-se a cobertura vegetal, há um maior ou menor revolvimento do solo e, consequentemente, altera-se também a quantidade de MO no solo. Por isso, é fundamental avaliar previamente quais as possíveis mudanças que serão geradas no teor de MO no solo para que não se atinja um ponto de degradação avançado ou irreversível. Mesmo em pequena quantidade, a MO apresenta alta capacidade de interagir com os outros componentes do solo alterando suas propriedades físicas, químicas e biológicas e gerando uma série de benefícios, entre os quais: a) Funciona como uma fonte de nutrientes: os microorganismos (MO viva) auxiliam no intemperismo das rochas liberando nutrientes para as plantas e para os próprios microoganismos. A fração microorgânica não húmica da MO morta também é uma fonte de nutrientes; b) Funciona como um agente cimentante: os gels gerados pela decomposição da MO auxiliam na formação de agregados e, consequentemente, aumentam a estabilidade do solo e diminui a sua propensão à erosão; c) Eleva a capacidade de retenção de umidade do solo: tal característica é extremamente importante para o desenvolvimento das plantas quando não há chuva. Essa capacidade de retenção da água no solo também diminui o escoamento superficial da água e, consequentemente, diminui a suscetibilidade do solo à erosão. E uma vez que a água tem elevado calor específico, sua presença evita que a camada superficial do solo sofra drásticas mudanças de temperatura, o que minimiza a ocorrência de ciclos de umedecimento e secagem minimizando a dispersão da argila do solo; d) Aumenta a CTC (Capacidade de Troca Catiônica) do solo: a MO apresenta cargas elétricas de superfície capazes de atrair cátions, o que ameniza o processo de lixiviação e contribui para a troca catiônica no solo; e) Auxilia no equilíbrio da quantidade de Carbono no ar atmosférico: em termos globais, a matéria orgânica do solo é um bom sequestrador de carbono, por isso mudanças no balanço entre o solo, a vegetação e a atmosfera podem comprometer o fluxo de gás carbônico para a atmosfera e aumentar o efeito estufa. 6.3. Classes de solos no Brasil No Brasil, adota-se a classificação de solos da Embrapa, composta por treze principais classes de solos, essas podem ser divididas em outras subunidades de classificação. 30 Classes Pedológicas conforme a EMBRAPA Classe: Características: NEOSSOLOS Solos pouco evoluídos; geralmente com ausência de horizonte B; predominam as características herdadas do material de origem; não ocorrem em locais com excesso de água. Subdivide-se em 4 subclasses: Neossolos Litólicos; Neossolos Regolíticos; Neossolos Quartzarênicos e Neossolos Flúvicos. ORGANOSSOLOS Solos de natureza essencialmente orgânica; sempre há apresença de horizonte hístico e geralmente não possuem horizonte B. GLEISSOLOS Solos hidromórficos caracterizados pela presença de horizonte subsuperficial glei. Geralmente, são encontrados juntamente com Organossolos, mas, ao contrário destes, nem sempre há a presença de horizonte hístico. VERTISSOLOS Solos com desenvolvimento restrito devido à capacidade de movimentação do seu material constitutivo em conseqüência do fenômeno de expansão e contração pela alta atividade das argilas 2:1. Relação textural insuficiente para caracterizar um horizonte B textural. CHERNOSSOLOS Solos com desenvolvimento médio; atuação expressiva do processo de bissialitização e com a presença de horizonte A chernozêmico – horizonte muito fértil, pois sofreu pouca lixiviação e rico em matéria orgânica – pode ou não apresentar acumulação de carbonato de cálcio. ARGISSOLOS Solos bastante evoluídos que sofreram podzolização da argila e cuja argila é de baixa atividade; possuem horizonte Bt; geralmente são encontrados associados à Latossolos e predominam em áreas declivosas. NITOSSOLOS Também são solos bem evoluídos e formados pela podzolização da argila. Possuem horizonte B nítico (tipo especial de Bt) com a argila de baixa atividade e apresentam elevada cerosidade. Nesses solos, apesar da argila do horizonte A ter se movimentado para B, não há uma diferença textural entre estes dois horizontes e ambos são argilosos. São solos fortemente estruturados e tendem a ocorrer em áreas de maior declividade. LUVISSOLOS Também são solos com horizonte Bt ou B nítico formados pelo processo de podzolização da argila, porém, nesta classe pedológica a argila é de alta atividade e apresentam cerosidade. Ao contrário dos Argissolos e Nitossolos, são solos geralmente jovens e menos lixiviados, mas geralmente possuem o horizonte A fraco, ou moderado, ou horizonte E. PLANOSSOLOS Solos que também sofreram à podzolização da argila. O que marca esta classe é que a perda de argila do horizonte A é tão intensa que leva a uma mudança abrupta textural entre seus horizontes; pode vir a formar um horizonte E entre os horizontes A e B, e este último passa a ser denominado B plânico, devido à elevadíssima acumulação de argila neste horizonte que impede a infiltração da água. ESPODOSSOLOS Solos que sofrem podzolização de húmus e apresentam B espódico em seqüência a horizonte E ou A; são extremamente ácidos. PLINTOSSOLOS Solos que em algum momento sofreram ciclos sucessivos de umedecimento e secagem e expressiva plintitização com ou sem a formação de petroplintita. LATOSSOLOS Solos altamente evoluídos com expressiva atuação do processo de latossolização; apresentam B latossólico (Bw), são ricos em argilominerais 1:1 e oxi-hidróxicos de Fe e Al. CAMBISSOLOS Classe que engloba solos pouco desenvolvidos com a presença do horizonte B incipiente (Bi), ou seja, solos em que o processo de formação não foi suficientemente atuante para determinar características específicas no horizonte B. Envolve uma série de solos bastante heterogêneos que não se encaixam em nenhuma característica muito específica como nas outras classes. Fontes: Adaptação de informações da EMBRAPA (2006). 31 Referências: BONNA, J.L. Mapeamento pedológico e de suscetibilidade erosiva no Alto Córrego Prata (Ouro Preto/MG). Dissertação de Mestrado. Instituto de Geociências (IGC). Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Belo Horizonte – MG, 2011. 119p. DIAS, L.E. Recuperação de Áreas Degradadas. Viçosa: UFV, 1997. EMBRAPA – EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUIA AGROPECUÁRIA. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Centro Nacional de Pesquisa de Solos (Rio de Janeiro, RJ). Brasília: EMBRAPA – Produção de Informação; Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 2006. 306p. LEPSCH, I.F. 19 lições de pedologia. São Paulo: Oficina de Textos, 2011. OLIVEIRA, C.V. de. Pedologia. Educação à distância. Editora UFMG. Belo Horizonte – MG, 2010. SANTOS, R.D. dos; LEMOS, R.C. de; SANTOS, H.G. dos; KER, J.C.; ANJOS, L.H.C. dos. Manual de descrição e coleta de solo no campo. Embrapa. SBCS. Editora Folha de Viçosa Ltda. 5ª edição. Sociedade Brasileira de Ciência de Solo, 2005. 92p.
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