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SOL 215 NOTAS DE AULA (versão 3) Walter Antonio Pereira Abrahão Jaime W. Vargas de Mello Departamento de Solos - UFV SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 1 O PERFIL E OS HORIZONTES DO SOLO 1 - O PERFIL DO SOLO O clima e os organismos atuando sobre um material de origem, sob o controle de relevo, durante um determinado tempo geram uma situação de desequilíbrio que acarreta em intemperismo. Rocha com fraturas ou planos que permitam a pene tração de água. Intemperismo mais pronunciado nas arestas Manto de intemperismo (c/ produtos de intemperismo Dentro desse manto de intemperismo começam a atuar os processos de formação do solo (adição, perda, transformação e translocação) gerando diferenças nas características das porções paralelas à superfície, quando se observa uma das faces de uma trincheira ou de um barranco. Esta face observada, que se estende desde a superfície até o material de origem (rocha, por exemplo) é o PERFIL DO SOLO. 2 - OS HORIZONTES DO SOLO São porções do solo, aproximadamente paralelas à superfície, que sofreram a atuação dos processos de formação do solo de tal forma pronunciada que possam ser distinguidas de meras camadas do solo. Como exemplo da distinção entre camadas e horizontes, pode-se citar o que se observa em um perfil de solo aluvial no qual o horizonte A é marcado pelos processos de formação do solo, desenvolvendo estrutura típica, apresentando incorporação de matéria orgânica e outras propriedades que o distingue da 1a e 2a camada., nas quais se observa apenas as marcas da deposição pelo rio. O termo SOLUM é freqüentemente usado para denominar o conjunto dos horizontes A+B. Existem vários tipos de horizontes A, B e outros, que são de grande importância na classificação dos solos, uma vez que o nome dado ao horizonte encerra várias características decorrentes da intensidade e tipo de Processo de Formação do Solo atuante. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 2 Ex : Horizonte B Textural, Horizonte A Proeminente, Horizonte B Latossólico, Horizonte A Húmico, Horizonte B Espódico, Horizonte A Chernozêmico. Perfis hipotéticos ilustrando os diferentes horizontes e camadas (A) Podzólico Vermelho Amarelo; (B) Latossolo;(C) Podzol; (D) Solonetz-solodizado; (E) Glei pouco Húmico; (F)Solo Litólico. OBS : Um perfil pode não apresentar todos estes horizontes listados. Fonte : OLIVEIRA, J.B.de; JACOMINE, P.K.T.; CAMARGO, M.N. Classes Gerais de Solos do Brasil. Jaboticabal, FUNEP, 1992. 201p. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 3 O SOLO COMO UM SISTEMA TRIFÁSICO Material de Consulta : Manual de Edafologia - Edmar José Kiehl, Ed. Ceres, 1979. Sólida O solo é composto de 3 fases : Líquida Gasosa 1. Fase Sólida : Geralmente é a fase predominante do solo, compreendendo materiais minerais e orgânicos. 1.1. FRAÇÃO ORGÂNICA - Animais e partes vegetais vivas - Material orgânico em várias etapas de decomposição, de matéria orgânica fresca até completa humificação OBS : A condição de acumulação de matéria orgânica no solo depende do balanço entre a produção e a degradação 1.2 - FRAÇÃO MINERAL - Minerais primários não intemperizados (na fração cascalho, areia ou silte) - Minerais secundários (na fração argila) - Fragmentos de rocha Especialmente as partículas do tamanho argila (menor que 0,002 mm) afetam as características físicas e químicas do solo pois exibem comportamento coloidal, apresentando cargas de superfície, grande superfície específica e movimento browniano quando em suspensão Principais minerais da fração argila presentes no solo: Vermiculita ( 2:1 ) *Gibbsita (Al) Argilas Silicatadas Montmorilonita ( 2:1 ) Óxidos *Hematita (Fe) *Caulinita ( 1:1 ) *Goethita (Fe) * Destacam-se em solos tropicais 2 - Fase Líquida : Seu conteúdo varia com a condição de umidade do solo, apresentando-se mais diluída ou mais concentrada. Ocupa os MICROPOROS, espaços vazios existentes entre as partículas sólidas, como argila, silte e areia, e entre os agregados compostos por estas partículas (MACROPOROS). A fase líquida do solo compreende: A suspensão coloidal, com argilas e colóides orgânicos em suspensão. Os sais solúveis e os gases dissolvidos na água do solo. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 4 A água do solo está retida por diferentes intensidades de tensão (pressão negativa) pela fase sólida do solo. De acordo com a intensidade da tensão pode-se caracterizar: - Solo saturado (poros cheios de água) - Solo na capacidade de campo (com uma quantidade de água que fica retida, sem escorrer, contra a força da gravidade) - Solo no ponto de murcha permanente (solo com uma quantidade de água tão baixa, retida por uma tensão tão alta que as plantas não onseguem absorver esta água ) 3 Fase Gasosa : Os gases disputam, com a fase líquida, os espaços dos microporos e macroporos. O atmosfera do solo é diferente da atmosfera da superfície: - Teor de CO2 até 20 vezes maior do que o ar atmosférico. Ar atmosférico = 0,03% CO2 / Ar do solo = até 0,6% - O teor de oxigênio abaixa de 20% no ar atmosférico para até 10% no ar do solo. - A umidade relativa (Patual/Psaturação) permanece em 100% mesmo com o solo baixos teores de umidade. Sob condições de hidromorfismo (solo saturado por longos períodos no ano), o baixo teor de oxigênio propicia a proliferação de bactérias anaeróbias que degradam a matéria orgânica produzindo metano (CH4) que é conhecido como gás do pântano. Nestes ambientes também podem ser formados sulfetos, H2S; N2O e N2 ( pela redução de NO3- ), e redução de Ferro e Manganês. Para cada tipo de solo existe uma proporção observada entre as três fases, no entanto define-se como proporção ideal de sólido, líquido e gases no solo aquela que favorece o melhor desenvolvimento das plantas. No entanto é conveniente lembrar que o desenvolvimento de organismos vivos depende da interação de muitos outros fatores e varia de organismo para organismos. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 5 Figura __- Composição de vários solos do estado de São Paulo, comparados com um supostamente ideal ( KIEHL, 1979). SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 6 Até certa época, prevalecia a visão geológica que considerava o solo como sendo apenas um manto de fragmentos de rocha e produtos de alteração Com as observações de Dokuchaev (1870), detectando solos diferentes desenvolvidos a partir de um mesmo material de origem, a concepção sobre o que é o solo passou a ter uma conotação mais genética, nascendo uma ciência que estuda as características e a gênese do solo, a Pedologia. Só em 1941, Hans Jenny publicou a idéia de que as propriedades do solo (físicas, químicas, mineralógicas e morfológicas) são estabelecidas em função dos fatores de formação do solo que nele atuaram e ainda atuam. Figura 1 - Representação esquemática da interação entre os fatores de formação do solo. Fator passivo: material de origem (** tempo) Fatores ativos: clima e organismos interativos Fatores controladores: relevo e tempo ** alguns autores citam o tempo como um fator passivo 1- Fator Passivo : 1.1 Material de Origem Sofre a ação dos fatores ativos de formação do solo. O material de origem de um solo pode ser : Uma Rocha ( tal como argilito, ardósia, granito, gnaisse, basalto, etc.) Um Sedimentoinconsolidado - Aluvial ( depositado por um rio), ou Coluvial (depósito de material no sopé das elevações, devido aos desbarrancamentos ) FATORES DE FORMAÇÃO DO SOLO SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 7 Muitas características de um solo podem ser derivadas do material que lhe deu origem, no entanto, é bom sempre lembrar que em interação com os outros fatores de formação do solo, pode-se observar a ocorrência de solos muito semelhantes formados a partir de materiais de origem diferentes, principalmente se forem comparados solos com avançado estado de intemperização. Por exemplo: Um gnaisse e um granito pode dar origem a um mesmo tipo de Latossolo. Dessa forma um mesmo granito pode dar origem a solos muito diferentes conforme sejam as condições de relevo ou clima. 2. Fatores Ativos : A estes fatores se atribuem o provimento de energia e compostos químicos capazes de alimentar os processos de formação do solo ( adição, perda, transformação e translocação). 2.1. Clima : Dois componentes climáticos são dignos de destaque : CALOR E UMIDADE A quantidade de radiação solar que incide numa determinada superfície da terra é fundamentalmente afetada pela latitude do lugar. Assim, a faixa intertropical ( entre 23o57' N e 23o57' S ) recebe durante o ano uma maior quantidade de radiação, o que acelera o processo de intemperização. Para que as reações químicas de intemperismo ocorram, é necessário que exista água no sistema. Dessa forma a água está envolvida diretamente no processo, comportando-se como solvente, e indiretamente, favorecendo a instalação de seres vivos que irão acelerar o intemperismo. Uma vez processadas as reações, a circulação de água exerce seu importante papel de remoção de produtos solúveis do intemperismo, no fenômeno de LIXIVIAÇÃO, e de partículas sólidas, pela EROSÃO. Embora a pluviosidade em uma determinada região varie muito com as condições de microclima local, é na região equatorial que ocorrem as chamadas zonas de baixa pressão, onde o ar quente e úmido sobe e vai se resfriando, acarretando maior incidência de chuvas nessa latitude 0o. Como as condições do ambiente selecionam o tipo de vegetação, na Classificação Brasileira de Solos (sistema anterior) a FASE DE VEGETAÇÃO deve ser anotada para inferir quanto às condições climáticas do solo, pois podem ser diferentes das condições atmosféricas. Por isso a indicação de que em uma determinada classe de solo a fase de vegetação é Floresta Caducifólia, diz que neste local está ocorrendo falta de água no solo durante um considerável período no ano, permitindo que somente espécies que perdem folhas (caducifólias) durante a época seca são capazes de viverem neste local. Um exemplo disto é a ocorrência de floresta caducifólia na Serra de São Geraldo, mostrando que mesmo em um local com pluviosidade média de 1300 mm/ano, o solo raso não é capaz de armazenar água durante o período seco. 2.2. Organismos. Compreende os vegetais, animais, bactérias, fungos, liquens, e exercem ações bem mais dinâmicas nos processos de formação do solo. Estes organismos exercem ações físicas e químicas no material de origem e continuam a atuar no corpo do solo. Estas ações podem ser classificadas como conservadoras e transformadoras. interceptação de chuva pela parte aérea - Ação conservadora sombreamento da superfície (diminuindo a amplitude térmica) retenção de solo pelas raízes SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 8 intemperismo físico e químico - Ação transformadora mobilização de sólidos (minerais e orgânicos) por animais reciclo de nutrientes e incorporação de matéria orgânica 3. Fatores Controladores: 3.1. Relevo O relevo pode ser encarado como sendo o controlador de fluxo vertical de solutos e colóides, e fluxo lateral de partículas sólidas pela erosão. Dessa forma o intemperismo se acentua quanto mais a água se infiltrar pelo perfil do solo levando os produtos mais solúveis do intemperismo. Por outro lado, se as partículas sólidas da superfície do solo forem arrastadas pela escorrimento lateral (erosão), o equilíbrio pedogênese/erosão deslocará no sentido de manter o solo com menor espessura, ou seja, mais próximo do material de origem. Infiltração + Escorrimento superficial + Evapotranspiração = Precipitação As situações de relevo associadas a outros fatores de formação de solo podem propiciar condições favoráveis à formação de tipos particulares de solos : 1- Relevo Plano, clima tropical, boa drenagem ⇒Solo profundo,Velho, Intemperizado, Lixiviado 2- Relevo acidentado ⇒ Erosão pronunciada e maior que a Pedogênese, Solo raso 3- Relevo plano, abaciado, com má drenagem ⇒ Solos com acúmulo de sais (Clima Seco) Solos Hidromórficos (Clima mais úmido) Além do controle de fluxo de água, o relevo também exerce um importante controle na intensidade de insolação das encostas. Dessa forma, no hemisfério sul, a face de uma encosta que estivar voltada para o norte recebe maior quantidade de energia incidente durante o inverno, promovendo maior aquecimento, e facilitando um intemperismo maior do que a face voltada para o sul. Figura __ - Controle do relevo na insolação de encostas no hemisfério sul. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 9 1.5. Tempo BUOL et al. (1973) e OLIVEIRA et al. (1992) enquadram o "Tempo" como sendo um fator passivo de formação do solo, pois não adiciona, não exporta material e nem gera energia que possa acelerar os fenômenos de intemperismo, necessários à formação de um solo. No entanto, pode também ser entendido como um fator controlador da atuação dos outros fatores. A rigor, o início da gestação de um solo ocorre quando uma rocha sã começa a ser alterada, ou um último evento de deposição de um sedimento permite condições "calmas" em que a partir daí passam a ocorrer os processos de formação do solo. Mas como existem forças antagônicas ( erosão e pedogênese ) atuando continuamente, é difícil precisar quanto ao início exato da formação do solo. Embora a sucessão de eventos modeladores da superfície do planeta, estudados pela geomorfologia, nos dê uma idéia da seqüência temporal dos materiais de solos dispostos na paisagem, não é costumeiro pesquisar-se sobre quantos anos tem um Latossolo, ou um Cambissolo, ou outra classe qualquer de solo, pois provavelmente estes solos já passaram por vários começos e recomeços dentro da dinâmica que ocorre na superfície do planeta. Em Pedologia trata-se de tempo relativo que infere quanto à maturidade de um solo, e não do tempo cronológico, que é traduzido em número de anos. Assim, quando se diz que um solo é JOVEM, quer dizer que a taxa de erosão foi maior que a taxa de pedogênese (relevo acidentado), ou simplesmente que a pedogênese foi muito fraca (relevo plano, clima frio ou seco), garantindo um solo pouco espesso, podendo ter minerais ainda passíveis de intemperização. Ao contrário, quando de fala de um solo VELHO, trata-se de um solo espesso, empobrecido quimicamente, com acúmulo de óxidos e com minerais profundamente intemperizados. São processos de adição, perda, transformação e translação que ocorrem no corpo do solo devido à atuação dos fatores de formação do solo. - A ação mais pronunciada de um ou mais desses processos genéricos conduz aos chamados processos específicos de formação do solo (latossolização, podzolização, hidromorfismo, salinização, carbonatação). 1. ADIÇÃO : - Compreende qualquer adição externa que entra no corpo do solo. - Adição de: - matéria orgânica ( Morte de animais, fezes, raízes mortas ) - Poeiras e cinzas vinda pelo vento - Sólidos trazidos e depositados por enchentes - Gases que entram por difusão nos poros do solo ( CO2, O2, N2 ) - Adubos, corretivos, agrotóxicos....- Adição pela chuva ( solutos ) - Adição coluvionar ( depósitos de solo nos sopés das encostas ). PROCESSOS GENÉRICOS DE FORMAÇÃO DO SOLO SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 10 2. PERDA : - Compreende perdas de gás. líquido ou sólido para fora de uma determinada porção de solo considerada, podendo ser uma perda na superfície ou em profundidade. 2.1. Perda pela superfície do solo : - Exportação de nutrientes pelas colheitas (Ex. K em milho para silagem). - Perdas, devidos às queimadas, de compostos voláteis presentes na massa vegetal que seriam incorporados ao solo. - Perdas por erosão hídrica ou eólica. 2.2. Perdas em Profundidade : - Lixiviação de solutos com saída pelo lençol freático - Perdas laterais de soluções com íons reduzidos (Fe, Mn) que se oxidam em quebras de relevo. 3. TRANSLOCAÇÃO : Caracterizado pelo movimento de materiais de um ponto para o outro dentro do corpo do solo. Exemplos : - Movimento de argilas e/ou solutos de um horizonte para outro no perfil. - Preenchimento de espaço deixado por raízes decompostas, cupins, minhocas, formigas, etc. - Movimento promovidos pela atividade agrícola. - Preenchimento de vazios provocados pela contração de solos com características vérticas (os chamados Vertissolos ). Solo Seco Preenchimento Solo úmido ( OBS: Estes solos são ricos em argilas expansivas, como montmorilonita ) SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 11 4. TRANSFORMAÇÃO : - Transformação física, química ou biológica dos constituintes do solo, envolvendo síntese e decomposição. - Transformações Físicas - Quebras de minerais e rochas - Umedecimento e secagem com quebra de agregados - Ação de compressão feita por raízes - Transformações Químicas - Oxidação, redução, dissolução, hidrólise - Síntese de minerais da fração argila São processos específicos de formação de alguns tipos de solos, em que atuam destacadamente um ou mais dos processos genéricos de adição, perda, translocação ou transformação. 1. LATOSSOLIZAÇÃO É o processo específico de formação dos latossolos, no qual sobressaem os processos genéricos de perda, transformação e menor translocação e adição. Os fatores ativos de formação do solo (clima e organismos) apresentam uma ação mais intensa por um tempo mais longo em uma condição de relevo que propicia a perda de sais solúveis e a transformação acentuada de minerais em busca de uma condição de equilíbrio, resultando no acúmulo de minerais mais estáveis como silicatos 1:1 (caulinita) e principalmente óxidos de Fe e Al. No processo de latossolização, com perda dos sais básicos (mais solúveis) o solo vai se tornando mais ácido, aproximando o seu pH ao pH onde ocorre a neutralidade de carga das argilas. Esta aproximação da neutralidade de cargas no solo diminui o movimento das argilas, provocado pela repulsão entre cargas de igual sinal, leva à floculação e em seguida à formação de agregados pequenos e de forma granular, que passam a ser fortemente cimentados por óxidos de Fe e Al. Esta estrutura permite com que os latossolos apresentem uma alta permeabilidade e arejamento, semelhante a solos arenosos, mesmo que contenham elevados teores de argila. Os latossolos ocupam extensos chapadões planos onde a água em abundância se infiltrou profundamente, causando intensa lixiviação e acentuado intemperismo. Estas condição pode não mais existir atualmente, fazendo com que se encontre latossolos associado a relevo acidentado e condições climáticas que menos favorecem a latossolização. Como estes solos são os mais alto grau de maturidade (mais intemperizados), as evidências do material de origem são mais difusas, pois a movimentação de massas de material já intemperizado promove uma mistura de substratos de diferentes origens, e a distâncias que freqüentemente nos surpreendem quando das visitas ao campo. Ex : Presença de Latossolo Vermelho - Escuro sobre horizonte C de Xisto Róseo, separados por linha de pedras arredondadas na região de Ouro Branco - MG. PROCESSOS ESPECÍFICOS DE FORMAÇÃO DO SOLO SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 12 Figura __- Mapa esquemático mostrando a distribuição dos Latossolos no Brasil (EMBRAPA, 1981, citado por RESENDE et al. (1988) 2. PODZOLIZAÇÃO Este processo específico é caracterizado pela translocação de argila e de compostos organo-minerais dentro do perfil. Mesmo que a translocação seja um processo de destaque, também os processos de adição, perda e transformação estão a ocorrer. Dois grandes grupos de solos apresentam a podzolização: Os solos podzólicos e os podzóis. Nos PODZÓIS é notável a translocação de complexos de matéria orgânica e óxidos de ferro e/ou alumínio de um horizonte aluvial (E) para um horizonte espódico (Bhs) onde existe estes complexos precipitam. Estes solos podzóis são formados a partir de material arenoso e sob condições que facilitam o acúmulo superficial de matéria orgânica (baixas temperaturas ou hidromorfismo). O solos PODZÓLICOS apresentam translocação de argila dos horizontes mais superficiais para um horizonte de acumulação de argila translocada (o horizonte B textural - Bt). São bem mais argiloso do que os podzois e são formados em condições de alternância de ciclos de umedecimento e secagem (clima de estações secas e úmidas definidas ou posição na SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 13 paisagem que permita tal alternância - sopé de encostas). O fato de que a argila desce pelo perfil, entupindo macroporos no horizonte Bt, faz com que a erosão seja facilitada no horizonte superficial. Os solos podzólicos, juntamente com os latossolos, cobrem a maior parte do território brasileiro ( Figura __ ). Figura __- Mapa esquemático mostrando a distribuição dos Podzólicos no Brasil (EMBRAPA, 1981, citado por RESENDE et al. (1988) 3. SALINIZAÇÃO (OU HALOMORFISMO) Este é o processo específico de formação dos solos que apresentam acumulação de sais no perfil. É comum neste solos o processo de adição de sais pelo lençol freático ou pela erosão das elevações vizinhas . Estão associados a planícies ou depressões onde a drenagem é deficiente e a precipitação pluviométrica é menor do que a evapotranspiração. Os solos formados por esse processo tem suas características diferenciadas conforme a assembléia de cátions que satura as cargas de suas argilas. - Solo Salino ( Solonchack ) → mais saturado com Ca e Mg do que Na - Solo Alcalino ( Solonetz ) → com mais Na e bem menos Ca e Mg . **-Solo Solonetz Solodizado → com mais Na do que H+ a saturar as cargas das argilas. - Solo Solodi ( Soloth) → com mais H+ a saturar as argilas ** O Solonetz Solodizado (nome no sistema de classificaç~~ao anterior) é encontrado no Pantanal Mato-grossense e no Nordeste Brasileiro, e os Solos Salinos se localizam na costa brasileira, principalmente da região nordeste. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 14 4. HIDROMORFISMO Este é o processo específico de formação de solos com alguns horizontes sujeitos à submersão constante ou na maior parte do tempo.Talvez o processo genérico de formação do solo que mais se destaque seja o de transformação de minerais passíveis de redução e de adição de matéria orgânica que se acumula devido à menor taxa de decomposição. Existe um grupo de solos onde o efeito de hidromorfismo é marcante, sendo denominados solos hidromórficos, tais como : Solos Orgânicos, Glei Húmico, Glei Pouco Húmico, Hidromórfico Cinzento, Planossolo, Podzol Hidromórfico, grande parte dos Plintossolos, alguns Vertissolos e alguns solos salinos-Solonchak e Solonetz Solodizado ( RESENDE,1980 e OLIVEIRA et al. 1992) Emboraos Solos Aluviais estejam associados freqüentemente a solos hidromórficos na paisagem, ele não é considerado um solo hidromórfico por apresentar melhor drenagem ao longo do perfil, apresentando horizonte A sobre uma sucessão de camadas de sedimentos que não apresentam relação pedogenética entre si. A menor quantidade de oxigênio no solo, promovida pelo excesso de água, permite a proliferação de organismos anaeróbios, que neste ambiente de baixo potencial de oxi- redução, reduzem o Fe3+ da solução,que está em equilíbrio químico com os óxidos de ferro ( Fe(OH)3 ⇔ Fe3+ + 3 OH- ), usando-o como receptor de elétrons no processo de oxidação de compostos carbonados, promovendo assim a redução de ferro (e também Mn). Esta redução reflete na cor esbranquiçada e acinzentada dos solos hidromórficos. A não ser a cor clara dada pela caulinita ou por minerais da fração areia (quartzo), estes solos também podem estar pigmentados de negro pela matéria orgânica que se acumula devido à pequena taxa de mineralização, uma vez que os organismos anaeróbios são menos eficientes na mineralização da matéria orgânica, do que os aeróbios. Em um grau crescente de hidromorfismo, refletindo o aumento do período de inundação, os solos formados tipicamente por esse processo, são o Glei Pouco Húmico, o Glei Húmico e o Solos Orgânico. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 15 A - CLIMA ÚMIDO B - CLIMA SECO Figura__- Distribuição de alguns grupos de solos na paisagem e conforme a posição e o clima SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 16 A COR DO SOLO 1 - Introdução A cor do solo é a propriedade física que de primeira mão se destaca e pôr se correlacionar com a mineralogia, teor de umidade, posição do solo na paisagem, e outras características, é que na classificação brasileira de solos, a cor tem uma grande importância na separação das classes de solos. A cor de um objeto nada mais é do que a reflexão da luz no comprimento de onda que o objeto não absorveu. Existem dois métodos básicos de determinação da cor de um objetivo não absorveu. 1. Pela medição do comprimento de onda (r) da luz refletida. 2. Pela comparação com cartelas de cores padronizadas (como é usado em ciência do solo, ao comparar uma amostra com as cores da caderneta de Munssel). 2. Os Pigmentos do Solo Os sólidos minerais e orgânicos é que dão a cor aos solos, dependendo da proporção em que se encontram. Desta forma: MATÉRIA ORGÂNICA => dá cor escura ao solo HEMATITA (Fe2O3) => dá cor vermelha ao solo GOETHITA (Fe(OH)3) => dá cor amarela ao solo CAULINITA e/ou QUARTZO => dá cor branca ao solo 3. Como se Desenvolve a Cor na Carta de Munsell. A carta de cores de Munsell foi confeccionada para identificar as cores de todos os solos (dentro das limitações do método comparativo, é claro). Nesta carta as cores são formadas, à semelhança de como é no solo, ou seja, da mistura de pigmentos vermelho e/ou amarelo, sobre um fundo branco que pode também ser escurecido gradativamente. Uma determinada cor tem 3 componentes na carta. 1. O MATIZ que indica a proporção entre Amarelo e Vermelho. 2. O VALOR que indica a proporção entre Branco e Preto 3. O CROMA que indica a proporção entre Valor e Matiz 1 - O MATIZ 5R é o vermelho puro (“R” de RED) O MATIZ 5YR é vermelho + amarelo em "igual"1 proporção O MATIZ 7,5YR é mais amarelo do que vermelho O MATIZ 2,5YR é mais vermelho do que amarelo O MATIZ 5Y é amarelo puro (“Y” de Yellow) 1 Talvez o pigmento vermelho da carta de Munsell não seja o mesmo que a HEMATITA,ou tenha que se considerar hematitas de diferentes cores, pois tem-se observado que a hematita em pequenas proporções mascara as cores amarela e branca da goethita e da caulinita. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 17 2. O VALOR da cor, no solo, varia de 2 (maior teor de pigmento escuro) a 8 (maior teor de pigmento claro) 3. O CROMA varia de zero (menor proporção de amarelo//vermelho em relação ao valor) a 8 (maior proporção de amarelo//vermelho em relação ao valor) Notação de Cor : Nome da cor (Matiz Valor/Croma Exemplo: Amarelo (5Y 8/8) = Amarelo puro sobre um fundo claro. 4 - PROPRIEDADES DO SOLO INFERIDAS COM BASE NA COR: - Solos Escuros : Solos com maior teor de matéria orgânica, podendo ser mais fértil, com maior retenção de umidade. - Solos Claros : Pobres em matéria orgânica, apresenta baixa produtividade agrícola, baixo teor de óxidos de ferro (Hm e Go). Se argiloso, apresenta maior teor de caulinita; se arenoso, é rico em quartzo com alguma caulinita e baixo teor de óxidos de ferro. A cor clara da caulinita (abundante nos solos) pode ser encarada como a cor de fundo sobre o qual as cores escura, amarela e vermelha combinarão. - Solos Amarelos : Estes solos apresentam baixos teores de hematita, pois devido ao maior poder pigmentante da hematita, um solo pode conter tanto goethita quanto hematita que mesmo assim apresentam-se vermelhos. Nestes solos predominam condições que diminuem a atividade de Fe3+ na solução do solo, favorecendo a formação de Goethita e não de Hematita : - maiores teores de matéria orgânica que forma complexos com ferro, reduzindo sua atividade no meio; - ambiente mais úmido estabelecendo microsítios de redução de Ferro, diminuindo a atividade de Fe3+ no meio; - material de origem originalmente pobre em ferro, não permitindo a cristalização da hematita. - Solos Vermelhos : Solos com hematita, que mesmo em pequenas quantidades é capaz de mascarar os outros pigmentos. São solos mais bem drenados ou sob clima mais seco, com baixo teor de matéria orgânica, ou ainda derivados de material de origem rico em Ferro, como rochas máficas (basalto) ou ferruginosas (itabirito). Quando derivados de rochas máficas apresentam maior fertilidade natural. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 18 Figura __ - Cromotoposseqüência mais freqüentemente encontrada Figura ___ Esquema demonstrativo de como se dá a combinação dos matizes com as tonalidades, para originar os padrões para determinação da cor do solo TEXTURA 1. Introdução: O solo é um sistema trifásico composto de uma fase líquida (A solução do solo), uma fase gasosa (a atmosfera do solo) e uma fase sólida composta de sólidos orgânicos e sólidos minerais. O conteúdo de sólidos orgânicos é variável segundo a relação produção/decomposição. Já a fração mineral é bem estável e a determinação da participação em peso dos diferentes tamanhos das partículas nos dá a composição textural do solo. 2. Mas como se define o tamanho das partículas a que se refere cada fração textural? É definido conforme o aspecto funcional da partícula, sendo assim, uma partícula mais grosseira (maior diâmetro) apresenta um comportamento muito diferente de uma partícula mais fina. A Sociedade Brasileira de Ciência do Solo adota as seguintes dimensões para as partículas: - Matacão = > 20 cm - Calhau = 20 cm a 2 cm - Cascalho = 2 cm a 2 mm - Areia grossa = 2 a 0,2 mm - Areia fina = 0,2 a 0,05 mm - Silte = 0,05 a 0,002 mm Terra Fina (< 2 mm) - Argila = < 0,002 mm 3. Características do solo atribuídas pelas Frações Texturais (fração Areia, Silte e Argila) 3.1. Fração AREIA: (2 a 0,05 mm) Se houver um predomínio de areia no solo, - A porosidade será maior - A densidade aparente maior - A agregação é menor - A superfície específica menor - A CTC (Cargas(-)do solo) será menor -A retenção de umidade menor - Maior presença de minerais primários no solo, principalmente quartzo para os solos velhos e outros minerais para solos novos. 3.2. FRAÇÃO SILTE (0,05 a 0,002 mm) - Comportamento intermediário entre a fração areia e a argila. - Uma maior quantidade de silte no solo indica um solo/ou um horizonte/ mais jovem. - Dá grande suscetibilidade à erosão, uma vez que não é tão pequeno quanto a argila a favorecer a agregação, nem é tão grande quanto a areia que é mais difícil de ser transportado. 3.3. FRAÇÃO ARGILA. (< 0,002 mm) - Maior retenção de umidade - Maior agregação - Mais cargas e maior superfície específica - Menos permeável (exceto nos solos com estrutura forte granular) SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 1 A ESTRUTURA DO SOLO 1. INTRODUÇÃO: As partículas de diferentes tamanhos se arranjam em agregados de partículas que formarão, juntamente com os poros entre agregados, a estrutura do solo. Figura___ - Agregação das partículas do solo 2. DESENVOLVIMENTO DA ESTRUTURA Para cada tipo de solo existe um tipo de estrutura mais pertinente à sua gênese. Ex: Latossolos tem estrutura granular (no horizonte Bw) Podzólicos tem estrutura em blocos (no Bt) Essa estrutura é reflexo da forma e arranjo dos agregados no solo. Essa formação de agregados (agregação) tem 2 fases básicas, a floculação de colóides e a cimentação dos agregados de partículas. 2.1. FLOCULAÇÃO: A floculação dos colóides do solo se dá quando estes colóides (orgânicos e argila) se encontram na neutralidade de carga eletrostática (Σ cargas (+) = Σ cargas (-)). Nessa situação paraliza-se o movimento browniano. Esta situação pode ser conseguida pelo abaixamento do pH da suspensão (tornando-a ácida) e também pela adição de cátions de maior valência e pequeno raio hidratado (Al+++, Ca++, Mg++, Fe+++). 2.2. CIMENTAÇÃO: As partículas pequenas como argilas e colóides orgânicos apresentam grande área específica, retendo grande quantidade de água. Ao se desidratarem contraem-se e aderem-se às outras partículas próximas promovendo uma cimentação entre elas . Como a estrutura do solo é uma característica dinâmica, ela pode ser alterada ou destruída conforme: - O manejo dado ao solo - A freqüência dos ciclos de umedecimento e secagem, e outras situações. A estrutura do solo refere-se à agregação das partículas do solo (Areia, Silte e Argila) em unidades compostas que são separadas de agregados adjacentes por superfícies de fraca resistência. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 2 CONSISTÊNCIA DO SOLO. 1. INTRODUÇÃO: A consistência é uma característica física do solo que serve para descrever o comportamento mecânico do solo sob diferentes condições de umidade. A consistência do solo depende de duas forças que atuam entre as partículas: - Força de Coesão =>Força que mantem unidos corpos de mesmo estado físico. - Força de Adesão => Mantem unidos corpos de estado físico diferentes. Ex: Sólido - Líquido - Sólido. 2. A CONSISTÊNCIA DO SOLO VARIA COM: * A umidade do solo => quanto mais água => > adesão, < coesão. * A textura do solo => quanto mais argila => > coesão, > adesão. * O tipo de argila => quanto mais argila ativa => > coesão, > adesão. * O tipo de estrutura => estrutura granular => < coesão estrutura em blocos => > coesão 3. IMPORTÂNCIA DA CONSISTÊNCIA: A importância de se saber sobre a consistência de um solo está no fato de que o conhecimento sobre sua dureza, friabilidade, plasticidade, pegajosidade e limite de liquidez leva à adoção de medidas que minimizem o desgaste de maquinário e que otimizem os resultados. por exemplo, trabalhar um solo rico em argila de atividade alta quando estiver seco é difícil, mas existe um teor de umidade em que sua friabilidade aumenta. Figura ___ - Variação da consistência do solo em função da umidade. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 3 Na Figura _ (acima) observa-se que o solo A é muito mais duro quando seco, uma vez que a força de coesão entre partículas é alta. Quando úmido este solo A apresenta uma estreita faixa de umidade onde a consistência está no ponto ideal de trabalho, ou seja, onde o solo está friável (solto) suficientemente, ao passo que o solo B apresenta uma faixa mais larga de trabalho antes de se tornar pegajoso pelo aumento do teor de umidade. A avaliação da consistência do solo é feita em 3 condições de umidade. * Quando seco => Testa-se a dureza * Quando úmido => Testa-se a friabilidade * Quando molhado => Testa-se a plasticidade e a pegajosidade. Em uma escala de estado em função de crescente umidade do solo que vai de : SÓLIDO, SEMI-SÓLIDO, PLÁSTICO, PEGAJOSO, e LÍQUIDO, o Limite de Plasticidade encontra-se entre os estados semi-sólido e plástico, e o Limite de Liquidez está entre pegajoso e líquido. ___________________________________________________________ A FRAÇÃO COLOIDAL DO SOLO Partículas em intenso estado de subdivisão, com diâmetro entre 1 e 0,002 μm, são chamadas colóides (especialmente < 0,001mm). No solo pode-se destacar as argilas e os grandes compostos orgânicos que apresentam tamanho e comportamento coloidal. - Apresentam grande superfície específica Propriedades de Colóides - Apresentam carga superficial. - Movimentam-se sob um campo elétrico. 1 - SUPERFÍCIE ESPECÍFICA: É a área (em m2) medida em uma massa (g) de argila ou outro colóide. A grande superfície específica é decorrente do menor tamanho das partículas, sendo maior quanto maior for o grau de subdivisão de uma determinada massa de material.. Superfícies Expostas Colóide Superfície específica (m2/g) Caulinita (1:1) 5 a 20 Óxidos de Ferro (Hm, Go) 100 a 400 Montmorilonita (2:1) 700 a 800 Matéria Orgânica 700 Quanto maior a Superfície Específica, maior a retenção de cátions pelas cargas negativas, pois maior é a área exposta. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 4 2. CARGA DE SUPERFÍCIE - Substituição isomórfica Origem das Cargas - Arestas quebradas no mineral nas Argilas - Cargas geradas por efeito de pH. A avaliação da quantidade de cargas da fração coloidal do solo que estão disponíveis para efetuar a troca iônica com a solução do solo é feita através da medição da CTC (Capacidade de Troca Catiônica), uma vez que no solo há um predomínio de cargas negativas aptas a atrair os cátions (Ca++, Mg++, K+, Na+, Al+++, NH4+) da solução. Princípios de Métodos de Medição da CTC do Solo: 1 - Saturar o solo com um único cátion (K+ por exemplo) lixiviar com uma solução contendo outro cátion (NH4+, por exemplo) e medir no lixiviado o teor do primeiro cátion (K+), determinando assim a quantidade de cargas que retem eletrostaticamente os cátions. 2 - Soma dos principais cátions trocáveis medidos nas análises de rotina de solo (Ca++ + K+ + Mg++ + Na+ + Al+++ + H+). CTC de Colóides do Solo [ meq /100g ( = cmolc / kg) ] Caulinita (mineral 1:1) 3 a 15 Óxidos de Fe e de Al 4 a 10 Montmorilonita (2:1) 100 a 150 Matéria Orgânica 200 a 400 Uma prática agrícola frequente é a calagem, que consiste na adição de calcário ao solo promovendo um aumento do pH. Este aumento de pH do solo pode gerar cargas negativas pela desprotonação (perda de H+) de óxidos de Fe e Al, e de grupos carboxílicos (R - COOH) e fenólicos de colóides orgânicos. Como este colóides variam a quantidade de cargas de superfície em função do pH do meio, esta cargas são conhecidas por cargas dependentes de pH. Como a carga total do solo é a somatóriadas cargas dos diferentes colóides presentes no solo, e estas variam com o pH, é interessante saber qual a CTC ao pH natural do solo (CTC efetiva) e a CTC quando o pH é elevado para 7 (CTC total). CTC efetiva (ao pH natural do solo): É a CTC relativa à soma dos sais básicos do solo (soma de bases (SB) = Ca++ + K+ + Mg++ + Na+) mais a acidez trocável devido à hidrólise do Alumínio (Al+++). CTC efetiva = B + Al+++ [cmolc / kg] SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 5 CTC total (medida ao pH 7,0): É a CTC relativa à soma de bases (B) medida ao pH do solo mais as cargas geradas pela elevação do pH até 7,0 (H + Al). 3. EUTROFISMO, DISTROFISMO E CARÁTER ÁLICO******: São atributos dados a um solo que refletem o tipo de cátions predominantes a ocupar os sítios de cargas do solo. Para avaliar quanto da carga total do solo (CTC total) está preenchida com cátions básicos (Ca+ , Mg +, K +, Na+), deve-se calcular a Saturação de Bases na CTC total (%V). Para saber quanto da CTC efetiva está preenchida por alumínio trocável (ou acidez trocável),ao pH natural do solo, deve-se calcular a Saturação do Alumínio na CTC efetiva (%m). Um solo é adjetivado eutrófico, distrófico ou álico conforme o seguinte critério: Solo %V %m Exemplo Eutrófico > 50% < 50% Terra Roxa Eutrófica (TRe) Distrófico < 50% < 50% Latossolo Roxo Distrófico. (LRd) Álico < 50% ≥ 50% Cambissolo Álico (Ca) Eutrófico ⇒ mais de 50% da CTC Total preenchida com bases. Distrófico ⇒ menos de 50% da CTC Total preenchida com bases. Álico ⇒ 50% ou mais da CTC Efetiva preenchida com acidez trocável (Al+++) *** Estes critérios, bem como o nome das classes de solos, foram alterados pelo Sistema Brasileiro de Classificação de Solos, em vigor desde 1999, porem aquí foram mantidos por motivos didáticos, uma vez que os relatórios de Levantamentos de Solos que seram manuseados estão de acordo com os adotados nesta nota de aula. CTC total = S + (H + Al)pH 7,0 [cmolc / kg] 100* totalCTC S = %V %m = Al CTC efetiva * 100 +++ SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 6 4. AVALIAÇÃO DO GRAU DE INTEMPERISMO (Ki, Kr) Como já é sabido, com o avançar do intemperismo no corpo do solo nota-se a perda preferencial de sais básicos e, em seguida, de silício, acumulando óxidos de ferro e de alumínio que são mais inertes frente às reações químicas do intemperismo. Ki = Relação molecular entre Si e Al determinados em um extrato do ataque da argila com ácido sulfúrico (ataque sulfúrico). Quanto menor o Ki, mais intemperizado é o solo Kr = Relação entre o teor de Si e Al + Fe determinados em um extrato do ataque sulfúrico da argila do solo. < Kr ⇒ Solo mais intemperizado e com maior conteúdo de óxidos de Fe e Al. 5. ATIVIDADES DA ARGILA: A atividade da argila de um solo é avaliada pela quantidade total de cargas de um solo (CTC total) descontando a contribuição de cargas da matéria orgânica (4,5 vezes a % de Carbono Orgânico). Argila de alta atividade (Ta) se CTC corr. > 24 cmolc / kg argila ****Critérios Argila de baixa atividade (Tb) se CTC corr. < 24 cmolc / kg argila. Um solo com argila de alta atividade (como a montmorilonita) apresenta maior CTC, é de consistência (ver aula prática) dura quando seco, firme a muito firme e extremamente firme quando úmido e muito plástico e muito pegajoso quando molhado, caso o teor desta argila seja elevado. Os atributos relativos à atividade de argila e caráter eutrófico, distrófico ou álico são avaliados no horizonte diagnóstico (B latossólico, B textural, etc). ** Este critério foi modificado no sistema de classificação atual (EMBRAPA, 1999), não mais descontando a contribuição da % de Carbono na CTC, e subindo o valor limite de Ta e Tb para 27 cmolckg-1 de argila. Ki = %SiO / 60 %Al O / 102 %SiO %Al O * 1,72 2 3 2 2 3 = Kr = %SiO / 60 (%Al O / 102) + (%Fe O / 160) 2 2 3 2 3 CTCcorrigida CTC total 4,5(%C) % de argila ( da analise textural ) meq / 100 g de argila ]= − * [100 SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 7 6 - POTENCIAL HIDROGENIÔNICO DO SOLO 6.1. pH do Solo: (pH em água). É o pH medido em uma suspensão de solo-água com um eletrodo de hidrogênio (peagâmetro). Dessa forma avalia-se a atividade de hidrogênio no solo (acidez ativa). Com o avançar do processo de intemperismo, os cátions de hidrólise básica vão sendo lixiviados do perfil do solo, sendo substituidos por H+ dos ácidos orgânicos lançados pelos organismos do solo, e por Al+++, que através da hidrólise, gera H+ que contribui para a acidificação do solo. 6.2. pH do Solo em KCl 1,0 mol/L Como a atividade das espécies químicas de um meio (no caso, hidrogênio no solo) depende da concentração de outras espécies na solução (e da força iônica), mede-se o pH em uma suspensão de solo-solução KCl 1,0N (sal neutro), padronizando-se a concentração, e assim, evitando o efeito de diluição quando se mede o pH em água. Com a elevada concentração do KCl (1,0N), ocorre o deslocamento de “todos os cátions que saturam as cargas do solo, sendo substituído por K+. Assim, uma maior quantidade de Al+++ deslocado para a suspensão, por hidrólise, gera prótons H+ fazendo com que o pH em KCl tenha um valor menor que o pH em água nos solos com predomínio de cargas negativas. 6.3. Delta pH ΔpH < zero ⇒ predomínio de cargas negativas ΔpH > zero ⇒ predomínio de cargas positivas (mais raro) Quanto mais próximo for o pH KCl do pH água, mais o solo está próximo da neutralidade de cargas, ou seja o solo está próximo ao seu Ponto ce Carga Zero (PCZ). 7. Ponto de Carga Zero (PCZ) Como o que mais afeta a carga dos coloídes do solo é o pH, determina-se o PCZ como sendo o pH do solo em que a soma de cargas negativas é igual à soma de cargas positivas. Neste pH cessa a repulsão de cargas iguais, cessando assim o movimento browniano,o que pode levar a argila à floculação. O método padrão para avaliar a neutralidade das cargas seria a eletroforese, observando o pH do ponto zero de cargas quando não houver migração do colóide sob ação do campo elétrico. Este método tem limitação operacionais, por isso o seu uso ainda é restrito. Como um processo prático tem-se usado a relação entre o pH em água e o pH em KCl. PCZ de óxido de Fe ≅ 7,5 PCZ da mat. orgânica ≅ 2,5 PCZ da caulinita ≅ 3,0 ΔpH = pH KCl - pH água PCZ = 2 pH KCl (1,0N) - pH H2O SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 8 Exercício: Um certo horizonte diagnóstico foi coletado e analisado, fornecendo seguintes resultados. pH H2O pH KCl 1,0 N Ca++ Mg++ K+ Na+ Al+++ (H+Al) pH 7,0 Carbono ------------------------------------------ cmolc / kg -------------------------------------- -- % -- 5,0 4,8 1,0 1,0 0,1 0,1 0,0 1,7 0,5 Análise textural ⇒ % argila = 60% Ataque sulfúrico ⇒ % SiO2 = 24,2 % , Al2O3 = 20,8 % , Fe2O3 = 12,7 % Calcule os valores colocando as unidades: Soma de Bases (S) = (2,2) CTC total = (3,9 ) CTC efetiva = (2,2) Saturação de bases (%V) = (56) Saturação de alumínio (%m) = (0,0) Eutrófico, distrófico ou álico (e) Ki = (1,98) Kr = (1,42) CTC corrigida = meq/100 g de argila (2,75) Argila de a atividade Alta (Ta) ou Baixa (Tb) = (Tb) Quadro __ - Algumas propriedades de colóides (argila e mat. orgânica), silte e areia do solo.Estrutura /Forma Área Específica Capacidade de Troca -- m2 / g -- - - cmolc / kg - - Caulinita 1:1- planar 5 - 20* 3 – 15 Haloisitas 1:1- planar ---- * 5 -1 0 40 – 50 Ilita 2:1- planar 100 - 200 10 – 40 Vermiculita 2:1- planar 300 - 500 100 – 150 Esmectita (Montmorilonita) 2:1- planar 700 - 800 80 – 150 Óxidos de ferro Não planar 100 - 400 4 – 10 Matéria orgânica Não planar 700 200 – 400 Silte Variável 1 Muito Pequena Areia fina Variável 0,1 Muito Pequena Areia grossa Variável 0,01 Muito Pequena (Extraídos de Resende , 1982) * Obs.: Estudos mais recentes indicam que as áreas específicas de caulinita e talvez haloisitas brasileiras podem ser muito maiores. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 9 COR DO SOLO - Aula Prática 1.Introdução: - Cor é a reflexão da luz no comprimento de onda que o objetivo não absorveu. - Os pigmentos do solo são: 1 - MATÉRIA ORGÂNICA => Cor escura 2 - HEMATITA => Cor vermelha 3 - GOETHITA => Cor amarela 4 - CAULINITA E/OU QUARTZO => Cor branca 2. O sistema de cores da carta de Munsell: A cor é descrita por 3 componentes: 1 - O MATIZ => Indica a proporção entre Vermelho e Amarelo 2 - O VALOR => Indica a proporção entre Preto e Branco 3 - O CROMA => Indica a proporção entre Matiz e Valor 1. O MATIZ Varia de: 5R 7,5R 10R 2,5YR 5YR 7,5YR 10YR 2,5Y 5Y Vermelho Puro (0 YR) Vermelho- Amarelo (0 Y) Amarelo Puro HÁ UM MATIZ POR PÁGINA NA CADERNETA DE MULSELL 2. O VALOR Varia de 2 até 8 mais escuro mais claro (Quanto maior o valor, mais claro é o fundo) VARIA VERTICALMENTE DA PÁGINA 3. O CROMA Varia de 0 até 8 Sendo 0 = Sem os pigmentos do Matiz 8 = Com o Máximo de pigmentos do Matiz VARIA HORIZONTALMENTE NA PÁGINA 3. Como se determina a Cor: Coloca-se a amostra de solo atrás da página do matiz escolhido e procura-se, através dos vários furos, uma cor que mais se aproxima da amostra. Deve ser lido à luz do sol, porém sem iluminação direta, mas sim difusa. Como a cor varia com a umidade, a recomendação é que seja feita a leitura da amostra seca ao ar e úmida. Para Horizontes Superficiais ainda existe a recomendação da leitura de cor da amostra úmida amassada, já que, o grau de pulverização dos pigmentos , principalmente o preto e o vermelho, afeta muito a cor. O nome da cor está escrito na página da esquerda para o matiz escolhido. Como esse nome está em inglês, é necessário que se adote uma tradução padrão reconhecida pela Sociedade Brasileira de Ciência do Solo. Notação de cor: nome da cor (Matiz Valor/Croma) SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 10 Exemplo: Cinzento-Avermelhado-Escuro (5YR 4/2, úmido) Bruno-Amarelado-Escuro (10YR 4/4, úmido amassado) Bruno-Claro-Acinzentado (10YR 6/3, seco) OBS: se o Croma for zero, a notação é: Nome da cor ( N Valor/) Ex: Cinzento ( N 5/ ) onde N é a cor NEUTRA TEXTURA DO SOLO - Aula Prática 1 - Introdução: O solo é um sistema trifásico composto de : - Sólidos - Orgânicos e Minerais - Líquido - A solução do solo - Gás - A atmosfera do solo. A parte sólida está presente em vários tamanhos que reflete a composição textural do solo 2 - Tamanho das partículas adotado pela Sociedade Brasileira de Ciência do Solo: > 20 cm Matacão 20 cm a 2 cm Calhau 2 cm a 2 mm Cascalho 2 a 0,2 mm Areia grossa 0,2 a 0,05 mm Areia fina Terra Fina* 0,05 a 0,002 mm Silte < 0,002 mm Argila * As partículas menores que 2 mm formam o que se conhece por Terra Fina, onde se faz a maior parte das análises Físicas e Químicas do solo. 3. Determinação da Textura do Solo: 3.1. Método de Campo: (Pelo tato) - Umedecer a amostra triturada e esfregá-la entre o polegar e o indicador. * Quanto mais areia, mais áspera * Quanto mais Silte, mais sedosa é a amostra ao tato, ligte plástica e não pegajosa. * Quanto mais Argila, mais plástica e mais pegajosa. 3.2. Métodos de laboratório: O sucesso está em uma boa individualização das partículas. A - Pré-tratamento da amostra 3 etapas B - Dispersão das partículas C - Separação das partículas A - Pré-tratamento: Quando é feito, é com o propósito de eliminar agentes agregantes, tais como matéria orgânica e carbonatos. A textura do solo representa a distribuição percentual em peso das partículas de diferentes tamanhos presentes no solo. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 11 B - Dispersão: Faz a individualização das partículas, uma vez que no solo elas estão freqüentemente agregadas. B.1. Dispersão mecânica => Agitação B.2. Dispersão Química => Elevação do pH e saturação dos sítios de troca catiônica das argilas com cátions de grande raio hidratado e baixa carga (Li+ ou Na+)*. * (Este assunto será mais detalhado quando se tratar de dupla camada difusa, em floculação e dispersão de argilas). C:. Separação das partículas para pesagem e determinação do seu percentual de participação. C.1. Peneiramento - Usado para separar partículas com diâmetro > 0,05 mm, ou seja: Areia Fina e Areia Grossa. C.2. Sedimentação - Usa-se a diferença de velocidade de queda das partículas em uma suspensão como função do seu tamanho. É usado para separar Silte de Argila, uma vez que a argila demora mais a sedimentar. A velocidade de queda (V) é calculada segundo a equação de Stokes: V = 2 Raio2 * gravidade * (densidade da partícula - dens. do líquido) 9 viscosidade 3.2.1. Método do Densímetro: (ou do Hidrômetro de Bouyoucos) É um método menos preciso que se baseia na relação entre a Densidade da suspensão e no tamanho da partícula em suspensão. Na UFV é usado no laboratório de mecânica dos solos. 3.2.2. Método da Pipeta: É a técnica mais precisa empregada na determinação do tamanho de partículas,sendo considerado como método padrão. - Após a dispersão química por 1 noite com NaOH 0,1 mol/L, e a dispersão mecânica (12.000 rpm) por 10 minutos, peneirar em peneira de 0,053 mm e receber a suspensão em uma proveta de 500 ml. Completar o volume da proveta para 500 ml. Agitar com bastão por 1 minuto. Daí a 46 segundos pipetar para um becker, de peso conhecido, 10 ml da suspensão de silte mais argila a 10 cm da superfície da suspensão. Secar o becker contendo silte + argila por 24 horas a 105°C. Após a 1ª pipetagem, medir a temperatura da suspensão na proveta e ver na tabela quanto tempo leva para as partículas de argila chegarem a 5 cm de profundidade (para 20°C leva 4 horas). Depois desse período de repouso absoluto, pipetar 10 ml na profundidade de 5 cm, transferindo para outro becker de peso conhecido. Secar por 24 horas a 105°C. Enquanto seca a argila e o (silte + argila), peneira-se e seca-se a areia que ficou retida na peneira de 0,053 mm, separando areia grossa (AG) e areia fina (AF). Com os valores das pesagens de areia (AF e AG), silte + argila e argila; determina-se o teor de silte por diferença, sem esquecer, é claro, das diluições realizadas. Corrigir os valores das pesagens para peso seco em estufa (105°C ), descontando a umidade higroscópica da amostra. Expressar os resultados em termos de % (ou dag/kg). Ex: Resultado da Análise textural de um horizonte B de um Latossolo Vermelho-Amarelo Areia Grossa Areia fina Silte Argila 4% 16% 21% 59% SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 12 Com este resultado entra-se em um Triângulo Textural e enquadra-se o solo na classe Argilosa, Figura __ - Triângulo Textural, conforme a SBCS. DENSIDADE APARENTE DO SOLO - Aula Prática( ou DENSIDADE DO SOLO, conforme sugestão da SBCS) 1. Introdução A densidade aparente de um horizonte (ou camada) do solo é relação entre a massa e o volume ocupado. Em mecânica dos solos é conhecida como massa específica seca do solo (γd). A determinação da massa é feita por pesagem, mas o volume pode ser determinado de várias formas, conforme o método empregado. Quatro métodos são os mais empregados: - Método da Proveta - Método do Anel Volumétrico (anel de Kopeck) - Método do Torrão Impermeabilizado - Método da Escavação. 2. PRINCÍPIOS BÁSICOS DOS MÉTODOS EMPREGADOS 2.1. MÉTODO DA PROVETA: Consiste em adicionar uma massa conhecida de solo peneirado a uma Proveta que é vibradada por um determinado tempo, lendo-se a diferença de volume. Com a massa (m) e o Volume (V) calcula-se a densidade aparente (Da) do solo. Desvantagem do método => Trabalha com o solo destorroado e peneirado, sendo mais recomendado para solos sem estrutura (grãos simples), como os solos arenosos. Da = M (g) V cm( )3 SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 13 2.2. MÉTODO DA ESCAVAÇÃO: Consiste em abrir um buraco no solo, retirando todo o material, secando em um fogareiro, e determinando sua massa. Para saber o volume ocupado, preenche-se o buraco com areia fina, medindo o volume gasto na parede graduada do próprio depósito de areia. Desvantagem do método => Existe dificuldade de recuperar a areia usada. Quando se usa um balão de paredes finas que é enchido com água, o método se torna eficiente e com boa precisão. É um método usado em trabalhos de campo, onde as medições de volume são mais difíceis de realizar, como nas construções de estradas. 2.3. MÉTODO DO TORRÃO IMPERMEABILIZADO: Consiste em coletar uma amostra indeformada de solo, que após pesagem, será coberta por um impermeabilizante (parafina, resina, etc.). Devidamente impermeabilizada, a amostra será mergulhada em álcool, medindo-se o volume do líquido deslocado, que corresponde ao volume ocupado pelo torrão. Este método é indicado para horizontes muito duros onde a obtenção de amostras pelo anel volumétrico é dificultada. Desvantagem do método => Dá resultados um pouco maiores que os outros processos geralmente empregados, devido à pequena penetração do impermeabilizante nos interstícios do torrão. 2.4. MÉTODO DO ANEL VOLUMÉTRICO (Anel de Kopeck) Consiste na retirada de uma amostra indeformada de solo com um anel de volume conhecido, que será pesada no laboratório (em balança de precisão de 2 casas decimais). Desvantagens do método => Se o solo possuir muitas raízes grossas ou cascalho, a determinação da ficará prejudicada. OBS: Para os resultados obtidos por todos os métodos tem que se levar em conta o teor de umidade da amostra que foi pesada, preferindo-se expressar a densidade aparente em valores de amostra seca em estufa 105°C. Peso Seco = Peso úmido - Peso da água contida. 3. Valores mais freqüentes de Densidade aparente (ou densidade do solo): * Solos arenosos - 1,25 a 1,40 g/cm3 * Solos argilosos - 1,00 a 1,25 g/ cm3 * Solos turfosos - 0,20 a 0,40 g/ cm3 Para refletir: Por que os solos argilosos tem menor Da? (Observe a capacidade de estruturação da areia, do silte e da argila). DENSIDADE REAL DO SOLO - Aula Prática (também chamada Densidade de Partículas ou de Sólidos) 1. Introdução: A densidade real do solo (também conhecida por massa específica dos sólidos - γs). É a relação entre a massa de uma amostra de solo e o volume ocupado por suas partículas sólidas. 2 .Métodos de determinação: Como a massa é determinada por pesagem, os métodos variam basicamente na determinação do volume. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 14 2.1. MÉTODO DO PICNÔMETRO COM ÁGUA: Este método é mais preciso, porém mais demorado, e baseia-se na medição do volume ocupado pelos sólidos ao deslocarem uma certa massa de água (de densidade conhecida para uma certa temperatura) 2.2. MÉTODO DO BALÃO VOLUMÉTRICO: Consiste em adicionar uma massa conhecida de solo a um balão volumétrico aferido com a bureta que se vai trabalhar. Junto com o solo adiciona-se uma certa quantidade de álcool para saturar os poros do solo, aguardando por alguns minutos com o balão tampado. Completar o volume do balão, obtendo assim o volume ocupado pelos sólidos do solo. Vsólidos = Vtotal do balão - Vvazios 3 -Massa específica de alguns componentes do solo: * Matéria Orgânica - 0,40 g/cm3 * Caulinita - 2,60 a 2,68 g/cm3 * Gibbsita (Al(OH)3) - 2,30 a 2,40 g/cm3 * Quartzo - 2,65 a 2,66 g/cm3 * Hematita - 4,90 a 5,30 g/cm3 * Goethita - 4,37 g/cm3 Para refletir: Por que não se toma cuidado em fazer a análise com a amostra indeformada, como para a determinação da densidade aparente? ESTRUTURA DO SOLO - Aula Prática 1. Introdução A estrutura do solo refere-se à agregação das partículas de silte, areia e argila em unidades compostas que são separadas de agregados adjacentes por superfícies de fraca resistência. O fenômeno de agregação do solo, além da movimentação física feita por raízes animais e contração/expansão do próprio solo, requer a floculação dos colóides e a cimentação das partículas. 2. Observação da estrutura do solo - Individualizar cuidadosamente os agregados do solo, tomando o cuidado para não promover o aparecimento ou a destruição de agregados. 2.1. Classificação da estrutura do solo. A estrutura de um horizonte de um solo é avaliada quanto a sua forma, tamanho e grau de desenvolvimento. A - QUANTO À FORMA : Define o tipo da estrutura observada a olho nu. A.1. Laminar => As partículas estão arranjadas em torno de um eixo horizontal. Ocorrência: Em regiões de clima seco e frio (gelo), podendo também ser provocada por compactação (mais freqüente no horizonte A). SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 15 A.2. Prismática => Arranjo em torno de uma linha vertical, sendo que os contatos entre os agregados é plano Ocorrência: Pode ocorrer em horizonte B textural e B glei. A.3. Colunar => Arranjo em torno de uma linha vertical, com os topos dos agregados de forma arredondada Ocorrência: Pode ocorrer em horizonte B nátrico (de solos Solonetz Solodizado). A.4. Em Blocos => As dimensões são semelhantes nas três dimensões. Em Blocos Angulares: mais arestado - Típico de horiz. B com má drenagem (Bt de Planossolo) Em Blocos Subangulares: mais arredondado - Típico de horiz. B com melhor drenagem (Bt de Podzólico) A.5. Granular => As partículas estão arranjadas em torno de um ponto. Granular propriamente dita: Horizonte B de Latossolos) Granular em grumos: Em horizonte A com maior teor de matéria orgânica (A chernozêmico). B - QUANTO AO TAMANHO (OU CLASSE ): É determinado por comparação com padrões de tamanho encontrados no Manual de Coleta e Descrição de Perfis de Solo (Soc. Brasileira de Ciência do Solo) PODE SER: MUITO PEQUENA PEQUENA MÉDIA MUITO GRANDE GRANDE Figura __ - Tipos (formas) de estrutura do solo. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 16 C - QUANTO AO GRAU DE DESENVOLVIMENTO DA ESTRUTURA: Reflete as condições de Coesão entre as partículas (areia + silte + argila), nos agregados. C.1. Sem Estrutura => Sem agregação entre as partículas. * Grãos Simples => Não coerente (Solos Arenosos) * Maciça => Horizonte coerente com grandes blocos em subsolos pesados. C.2. Com Estrutura: * Fraca => Agregados pouco resistentes à compressão. * Moderada * Forte => Agregados resistentes à compressão. Notação da Estrutura: Grau tamanho forma Ex:B latossólico => Forte muito pequena granular B Solonético => Forte grande colunar CONSISTÊNCIA DO SOLO - Aula Prática 1. Introdução A consistência é uma característica física do solo que serve para descrever o comportamento mecânico do solo sob diferentes condições de umidade. A consistência consiste na atuação de forças de coesão e adesão entre partículas A consistência varia com: * Umidade do solo; * Textura do solo; * O tipo de argila * O teor de matéria orgânica * O tipo de estrutura. 2. Avaliação da Consistência do Solo: 2.1. Com o solo seco: pressionar o torrão (agregado) e testar a dureza, avaliando a coesão. A - Solto - não coerente entre o polegar e indicar . B - Macio - Esboroa com ligeira compressão entre polegar e indicador C - Ligeiramente Duro - Esboroa com ligeira compressão entre polegar e indicador. D - Duro - difícil de quebrar com os dedos, mas fácil com a mão. E – Muito Duro - F - Extremamente duro - Não quebra com a mão. 2.2 - Com o solo úmido: Avalia a coesão/adesão pela friabilidade, com o solo no teor de umidade entre seco ao ar e a capacidade de campo. (Testar com solo entre polegar e indicador) A - Solto - Não coerente (como os solos arenosos) B - Muito Friável - Esboroa com pressão muito leve mas volta pela compressão. C - Friável - Esboroa com pressão leve, mas volta pela compressão . D - Firme - Esboroa com pressão moderada E - Muito firme - Esboroa com dificuldade F - Extremamente Firme - Não pode ser esboroado entre o indicador e polegar. SOL 215 Notas de Aula - Walter Abrahão 17 2.3. Com o solo Molhado - => Amassar o solo com umidade acima da capacidade de campo, e testar a plasticidade e a pegajosidade. 2.3.1. Plasticidade - Fazer um cilindro com ± 1 cm de diâmetro. A - Não plástico - não forma cilindro B - ligeiramente plástico - não resiste à torção C - Plástico - não resiste a uma meia volta D - Muito plástico - Resiste mais de meia volta 2.3.2. Pegajosidade - Testar com o solo entre o polegar e o indicador A - Não pegajoso - Não adere a nenhum dos dedos B - Ligeiramente Pegasoso - Adere a um dos dedos C - Pegajoso - Adere aos dedos, com a massa alongando um pouco D - Muito Pegajoso - Adere aos dedos, com a massa alongando muito Em mecânica dos solos faz-se uma avaliação quantitativa do: Limite de Plasticidade (LP) => Fazendo cilindro ± 3 mm de diâmetro Limite de Liquidez (LL) => Teor de umidade em 25 golpes no “aparelho de Casagrande”.
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