Biogeoquímica do Solo

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Capítulo 2: 
Biogeoquímica do Solo 
Debora Cristina Cantador Scalioni 
Doutoranda em Sensoriamento Remoto - INPE 
Março, 2018 
Campinas - SP 
Introdução 
01/38 
Papel nos efeitos das relações ecológicas 
Determinante primário sobre a 
qualidade do local 
Apresentação: 
1. Formação 
2. Composição 
3. Formação dos Perfis 
4. Classificação 
5. Propriedades Físicas 
6. Mineralogia 
7. Propriedades Químicas 
8. Processos Químicos 
 
Formação do Solo 
Solos podem ser diferentes devido à 5 aspectos: 
1. Natureza do material de origem 
2. Condições Climáticas 
3. Idade do perfil do solo 
4. Posição topográfica e condições de drenagem 
5. Influência de agentes biológicos 
02/38 
Descrito por Jenny (1941) 
S = f (m, r, o, c, v, t) 
Formação do Solo 
Material pode ser mineral ou orgânico 
Inicia-se com o intemperismo do material de origem 
1. Natureza do material de origem – Fator passivo e de resistência 
03/38 
Formação do Solo 
Quente/Frio; Chuvoso/Seco 
04/38 
Espera-se que: 
Clima Frio e Baixa Pluviosidade  Intemperismo físico 
2. Condições Climáticas – Fator ativo 
Clima Quente e Alta Pluviosidade  Intemperismo químico 
Diferentes condições para o intemperismo 
Formação do Solo 
Processo lento e gradual 
05/38 
3. Idade do perfil do solo – Tempo/Duração das ações 
Região Idade (anos) Perfil 
Glacial 10,000 – 12,000 < 1 metro 
Tropicais e 
Subtropicais 
> 10,000 > 10 metros 
Formação do Solo 
06/38 
4. Posição topográfica e condições de drenagem – 
Condicionamentos modificadores 
Influencia na profundidade do solo e distinção dos horizontes. 
Quando há relevo íngreme ou 
outras barreiras físicas, o solo é 
menos desenvolvido do que em 
áreas planas. 
Formação do Solo 
07/38 
5. Influência de agentes biológicos – Fator ativo 
Atividade biológica: respiração e atividades metabólicas dos organismos 
geram carbono e ácidos orgânicos que promovem o intemperismo e a 
lixiviação. 
Processo resulta nas características do solo como: quantidade de matéria 
orgânica, porosidade, capacidade de estoque de umidade do solo. 
Composição do Solo 
08/38 
Composto por 3 grupos principais: 
Fase líquida Fase gasosa 
Fase sólida 
Formação dos Perfis 
09/38 
Formação dos Horizontes do Solo devido à: 
 
1. Percolação da água e outros ácidos 
2. Intemperismo e lixiviação dos minerais dos solo. 
3. Transporte e deposição do material orgânico e metais nos 
perfis. 
Formação dos Perfis 
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Acumulo de restos orgânicos de plantas e outros organismos. 
Horizonte mineral mais escuro devido a matéria orgânica. 
Horizonte de cor clara, composto por argilas lixiviadas pela 
percolação da água. 
Horizonte avermelhado, presença de óxidos e hidróxidos de 
ferro. 
Horizonte de material não consolidado. 
Material de origem/Rocha consolidada. 
Perfil do Solo  Horizontes 
Classificação do Solo 
11/38 
Avaliação dos dados morfológicos, físicos, químicos e mineralógicos dos 
perfis. 
Classificação dos solos possuem um manual de referência. 
Texto: Departamento de Agricultura dos EUA (USDA) 
Brasil: Sistema de Classificação Brasileira (EMBRAPA – Solos). 
Classificação do Solo 
12/38 
Solos do Brasil 
Propriedades Físicas dos Solos 
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Cor 
Textura ou granulometria 
Estrutura 
Porosidade 
Propriedades Físicas dos Solos 
Possibilidade fácil de inferir e determinar. 
Principais agentes: matéria orgânica e Óxidos de Ferro. 
Cor 
14/38 
Cores escuras: presença de 
matéria orgânica 
Cores vermelhas: condições de 
boa drenagem e aeração do 
solo. 
Cores amarelas: condição de 
boa drenagem, mas com 
regime mais úmido. 
Cores claras: presença de 
minerais como quartzo e 
caolinita. 
Cores acinzentadas: condição 
de saturação do solo com água 
(redução de ferro). 
Cores mosqueadas: lençol 
freático oscilante. 
Propriedades Físicas dos Solos 
Distribuição das partículas em relação ao tamanho. 
Textura ou Granulometria 
15/38 
Fração Diâmetro 
Matacões > 20 cm 
Calhaus 20 mm a 20 cm 
Cascalhos 2 a 20 mm 
Areia Grossa 0,2 a 2 mm 
Areia Fina 0,05 a 0,2 mm 
Silte 0,002 a 0,05 mm 
Argila < 0,002 mm 
Propriedades Físicas dos Solos 
Arranjo das partículas de silte, areia e argila. 
Estrutura 
16/38 
Caracterizada por 3 aspectos: 
1. Tipo: Laminar, prismática, 
colunas, blocos angulares, 
blocos subangulares, granular. 
2. Tamanho: muito pequena, 
pequena, média, grande, muito 
grande 
3. Grau de desenvolvimento: 
solta, fraca, moderada, forte 
Propriedades Físicas dos Solos 
Volume do solo ocupado por água e ar. 
Influencia diretamente no movimento de água no solo. 
Determina a capacidade de armazenamento de água. 
Porosidade 
17/38 
Solo arenoso Solo areno-argiloso 
Grãos de areia 
Espaço ocupado 
pela água e ar Espaço ocupado 
pela água e ar 
Propriedades Hídricas dos Solos 
18/38 
Permeabilidade e Saturação 
Capacidade de Campo (CC) 
Ponto de Murcha Permanente (PMP) 
Propriedades Físicas dos Solos 
Permeabilidade : dada pelo coeficiente de permeabilidade (k), 
que determina a capacidade da água em percolar pelos poros do 
solo. 
Permeabilidade e Saturação 
19/38 
Fatores influenciadores: 
Temperatura Índice de vazios 
Quanto maior a 
temperatura, maior a 
facilidade da água em 
percorrer os vazios. 
Quantidade e tamanho 
de vazios que o tipo de 
solo possui. 
Propriedades Físicas dos Solos 
Saturação: dado pelo grau de saturação, que determina a 
quantidade de poros preenchidos por água. 
Permeabilidade e Saturação 
20/38 
Solo seco Solo não 
saturado 
Solo saturado 
Situação mais 
comum 
Água capilar 
Água flui mais 
facilmente 
Água 
Gravitacional 
Água fica retida 
nas partículas 
sólidas 
Água adsorvida 
Propriedades Físicas dos Solos 
Umidade do solo que o solo consegue sustentar com a ação da 
gravidade. 
Capacidade de Campo (CC) 
21/38 
Saturação Capacidade de 
Campo 
Fatores Importantes: 
1. Solo retém a quantidade máxima de água útil 
para plantas. 
2. Solo está no limite de sua plasticidade. 
3. A porosidade e aeração é a mais adequada 
para os microrganismos e crescimento das 
plantas. 
Propriedades Físicas dos Solos 
Quantidade de umidade do solo em que a planta não consegue 
suprir suas necessidades. 
Ponto de Murcha Permanente (PMP) 
22/38 
Remoção de água pelas plantas: 
1. Macroporos, potencial maior. 
2. Absorvem água de poros menores. 
3. Finos filmes de água. 
CC Ponto de 
Murcha 
Mineralogia dos Solos 
Solos possuem diferenças mineralógicas, o que permite 
entender: 
• Os tipos de reações ocorridas no processo de sua formação 
• O comportamento físico e químico 
• Reserva potencial de minerais para as plantas 
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Mineralogia dos Solos 
Solos possuem diferenças mineralógicas, o que permite 
entender: 
• Os tipos de reações ocorridas no processo de sua formação 
• O comportamento físico e químico 
• Reserva potencial de minerais para as plantas 
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Mineralogia dos Solos 
Minerais dois grandes grupos: 
25/38 
Primários Secundários 
Material de 
origem 
Quartzo, 
feldspato, 
micas,... 
Avaliação do 
grau de 
evolução do 
solo e da sua 
reserva mineral 
Minerais 
primários 
Minerais coloidais 
Grande área de 
superfície 
específica (m²g-1) 
e capacidade de 
troca de íons. 
Mineralogia dos Solos 
Minerais dois grandes grupos: 
26/38 
Primários Secundários 
Material de 
origem 
Quartzo, 
feldspato, 
micas,... 
Avaliaçãodo 
grau de 
evolução do 
solo e da sua 
reserva mineral 
Minerais 
primários 
Minerais coloidais 
Grande área de 
superfície 
específica (m²g-1) 
e capacidade de 
troca de íons. 
Propriedades Químicas 
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COLOIDES: 
Partículas < 2mm 
São responsáveis pela química do solo. 
Incluem óxidos metálicos como óxido de ferro e alumínio. 
Não orgânico (argila) e Orgânico (humus) 
Propriedades Químicas 
A estrutura é uma combinação de duas unidades: 
1. Camada de Sílica 
2. Camada de alumínio ou magnésio ou ferro 
28/38 
Solo Coloidal Argiloso 
Exemplos: 
Caulinita  possui uma camada de sílica e uma de alumínio. 
Vermiculita  duas camadas de sílica e uma composta por 
alumínio e magnésio. 
Importância funcional nos processos químicos e regulador de 
nutrientes para o solo. 
Propriedades Químicas 
A estrutura é uma combinação complexa: 
1. Fração insolúvel – húmica. 
2. Fração solúvel – ácido húmico e ácido fúlvico. 
3. Composto por carbono, hidrogênio e oxigênio. 
29/38 
Solo Coloidal Húmico 
Retenção de nutrientes e água para as plantas. 
Propriedades Químicas 
30/38 
Superfície 
Específica (ASE) 
É a medida da área da superfície das 
partículas por unidade de peso (m²g-1) 
Quanto maior a ASE, 
maior será a 
reatividade do solo 
Principais Propriedades dos Coloides: 
Propriedades Químicas 
31/38 
Principais Propriedades dos Coloides: 
Cargas 
Elétricas 
Positiva Negativa 
Permanentes Dependentes do pH 
Não 
aumentam ou 
diminuem 
com o pH 
Diretamente 
proporcional 
ao pH 
Em menor 
quantidade 
Dependente do pH. 
Inversamente 
proporcional. 
Responsáveis pela 
Adsorção de Ânios 
Propriedades Químicas 
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Principais Propriedades dos Coloides: 
Adsorção e 
Troca de Íons 
Fenômeno químico de ligação ou atração entre a carga 
de um coloide e um íon da solução do solo e que resulta 
na sua retenção. 
Fenômenos de Troca 
Capacidade de Troca de 
Cátions (CTC) 
Capacidade de Troca de Ânions 
(CTA) 
Cargas Negativas Cargas Positivas 
Solos neutros ou ligeiramente 
ácidos (argila e humus) 
Solos ácidos (Fe e Al) 
Processos Químicos 
A soma das bases trocáveis expressa em porcentagem de 
capacidade de troca de cátions: 
33/38 
Saturação de Base (V%) 
𝑉 % = 
100 × 𝑆𝐵
𝐶𝑇𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
 
CTCtotal = Ca
2+ + Mg2+ + K+ + H+ + Al3+ (cátions permutáveis do solo) 
Soma de Bases (SB) = Ca²+ + Mg²+ + K+ 
Excelente indicativo das condições de fertilidade do solo: 
Solos eutróficos  V(%) ≥ 50  férteis 
Solos distróficos  V(%) < 50  inférteis 
Processos Químicos 
Os nutrientes (Ca2+, Mg2+ e K+) retidos vão sendo lixiviados para a 
solução do solo, ou seja, a água do solo, e substituídos por 
hidrogênio (H+) ou alumínio. 
34/38 
Acidificação 
Processo contínuo resultante da ação dos ácidos orgânicos e 
carbônicos naturais liberados pelo metabolismo vegetal e 
microbiano. 
Deposição de ácidos e intensivo corte florestal  acidificação do 
solo, esgotamento de nutrientes e aumento da concentração de 
alumínio. 
Processos Químicos 
Importância: 
1. Aumenta a solubilidade e mobilidade de metais poucos solúveis. 
2. Diminui a toxicidade de metais como o alumínio. 
35/38 
Complexação 
Dissolução e transporte de metais no solo através de ligações 
químicas. 
Processos Químicos 
Ocorre quando íons solúveis ou outros solutos são removidos de um 
substrato do solo sob a influência da água. 
36/38 
Lixiviação 
Processo que auxilia o transporte de elementos através dos perfis do 
solo 
As quantidades e tipos de nutrientes que são transportados 
dependem de fatores: 
• Geoquímicos 
• Físicos 
• Biológicos 
• Hídricos 
Processos Químicos 
Exemplo: 
Ca, Mg, K, Na, Al, Si, Fe e Mn que são originários de minerais 
primários dependem fortemente desses processos para a sua 
liberação em circulação dentro da biosfera. 
Cada um desses elementos possui uma solubilidade geoquímica 
distinta. 39/38 
Reação de Dissolução e Precipitação 
Controla as concentrações de soluto no perfil do solo. 
Conclusão 
38/38 
Componentes do Solo 
Minerais Matéria 
Orgânica 
Fornecimento e Armazenamento 
de Nutrientes 
Argila 
Capacidade de 
Troca Iônica 
Enriquem e 
Contribuem 
Humus 
Fertilidade do 
Solo 
Produtividade 
Biológica 
Debora Cristina Cantador Scalioni 
Doutoranda em Sensoriamento Remoto 
debora.scalioni@inpe.br 
 
Obrigada!