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Composição do solo Profa. Rubia C. Camochena Composição do Solo Fase sólida Fase gasosaFase líquida Argi. Vermelho amarelo:Cuiabá,pantanal Latossolo Roxo Minerais não consolidados O que é um solo fértil?? FÍSICAS Textura Estrutura BIOLÓGICAS Matéria Orgânica QUÍMICAS Nutrientes Elementos tóxicos Composição do Solo Fase gasosa • Atmosfera do solo é diferente da atmosfera em: • Composição: • Mais CO22 • Menos O2 • Umidade • Mais vapor de água • Temperatura • Depende da profundidade Composição do Solo Fase líquida • Solução do solo: • Concentração de solutos • Reações químicas • Água do solo: • Quantidade • Estado: • Energia de retenção: • Disponibilidade para as plantas • Movimento Composição do Solo Fase sólida • Partículas de natureza diferente: • Mineral • Orgânica • Partículas de tamanho diferente: • Areia• Areia • Silte • Argila • Partículas de origem diferente: • Orgânica • Mineral CONSTITUINTE SÓLIDO CONSTITUINTE LÍQUIDO CONSTITUINTE GASOSO MINERAIS ORGÂNICOS São originários da desagregação de rochas ou de aportes São originários de vegetais ou animais do solo Classificação textural Areia = 2 a 0,02 mm Silte = 0,02 a 0,002 mm São divididos em 4 grupos: Animais e vegetais vivos: bactérias, fungos, algas, vegetais superiores, etc. São originários a vezes da chuva, de aportes feito pelo homem e pela decomposição da rocha mãe e de materiais orgânicos Água do solo Elementos diluídos nesta água (solução do solo): Corpos orgânicos: açúcares, Originários do ar exterior, da vida dos organismos e da decomposição das matérias orgânicas. Constituintes do ar: Nitrogênio, oxigênio, gás carbônico Argila= < 0,002 mm Colóides minerais (< 0,002 mm): Alta capacidade de retenção de cátions, de água e adsorsão de P vegetais superiores, etc. Dejeções e animais mortos e restos de plantas: mais ainda não decompostos Matéria orgânica decompondo-se: atacada ativamente pelos microorganismos do solo Húmus do solo: fração coloídal e estável da matéria orgânica Corpos orgânicos: açúcares, álcoois, ácidos orgânicos Corpos minerais: ácidos, bases e sais, em parte dissociados em íons: Ca++, Mg++, K+, Na+.... PO4---, SO4--, CO3--, NO3--, ... Gases originários da decomposição de organismos e da respiração de seres vivos: Gás carbônico, hidrogênio e metano Fase sólida mineral do solo com ênfase na com ênfase na fração argila Composição do solo – Fase sólida Solo Areia Silte Argila 2 mm 0,05 mm 0,002 mm Macro Moléculas Componentes Minerais do Solo Areia 0,05 a 2 mm Silte 0,02 a 0,05 mm Argila Menor que 0,02 mm Solo Composição do solo – Fase sólida Areia Silte Argila 2 mm 0,05 mm 0,002 mm Macro Moléculas Óxidos de ferro e alumínio pedogênicos O que existe na fração argila dos solos? quartzo Areia Silte Argila Minerais primários (geogênicos) Minerais silicatados pedogênicos (secundários) SOLO AREIA SILTE ARGILA MINERAL ORGÂNICA FILOSSILICATOS DE ALUMINIO MINERAIS 1:1 ÓXIDOS MINERAIS 2:1 ÓXIDOS DE FERRO ÓXIDOS DE ALUMÍNIO ESTRUTURA DOS MINERAIS • Estado cristalino: átomos agrupados regularmente, segundo sistemas fixos e constantes. • Forma: cúbico, tetragonal, trigonal, hexagonal, rômbico, monoclínico e triclínicorômbico, monoclínico e triclínico NaCl Silicatos • Os silicatos correspondem por mais de 90% da crosta terrestre • Nos solos, ocorrem na • Nos solos, ocorrem na forma de minerais 1ª e 2ª • A estrutura fundamental dos silicatos O tetraedro de Sio4 Principais minerais silicatados Minerais primáriosMinerais primários Predominantes na fração areia e silte Oxigênio Silício M Metal Oxigênio Silício M Metal M NESOSSILICATOS M Oxigênio Silício M Metal M Oxigênio Silício M Metal Oxigênio Silício M Metal SOROSSILICATOS CICLOSSILICATOS TIPOS DE ESTRUTURA POLIMERIZAÇÃO FILOSSILICATOS TECTOSSILICATOS M MMM MM INOSSILICATOS Minerais silicatados � Tetraedro de sílica (SiO4)-4 Si O- O- O- O- Oxigênio Silício a) b) Si O- O- O- O- Si O- O- O- O- Oxigênio Silício Oxigênio Silício a) b) MINERAIS DE ARGILA SEGUNDA UNIDADE ESTRUTURAL BÁSICA: OCTAEDRO DE ALUMÍNIO/MAGNÉSIO – (Al(OH)6)3- Colóides do solo: Argilas silicatadas Colóides do solo: Argilas silicatadas Colóides do solo: Argilas silicatadas Microscopia Eletrônica de uma Montmorilonita. Argilomineral: constituída de folhas tetraédricas e uma folha central alumina Microscopia Eletrônica de uma Caulinita Principais minerais do solo • Minerais primários • Formados em altas temperaturas e geralmente derivados de rochas ígneas ou metamórficas, mas podem ser herdados de rochas sedimentares • Quartzos, micas, feldspatos • Minerais secundários • Formados em reação de baixa temperatura e são herdados de rochas sedimentares ou do intemperismo das rochas • Argilominerais e óxidos Filossilicatos 1:1 • As lâminas tetraedrais se ligam às lâminas octaedrais para formar os filossilicatos. • Esta ligação também se dá pelo compartilhamento de oxigênios.compartilhamento de oxigênios. • Quando uma lâmina tetraedral se liga a uma lâmina octaedral, temos: • FILOSSILICATO 1:1. • O principal filossilicato 1:1 no solo é: • CAULINITA Os tetraedros e octaedros juntam-se dando os vários tipos de argila silicatada: 1 + 1 = ARGILA 1:1OU + 12 = ARGILA 2:1 Lâmina tetaedral O Si Al Caulinita Lâmina octaedral Lâmina tetaedral Lâmina octaedral Al OH Devido a forte ligação entre as camadas, o espaço entre camadas é reduzido para a penetração de moléculas de água ou íons. Caulinita: argilomineral do tipo 1:1 não expansivo. Camadas adjacentes são unidas por ligações eletrostáticas entre o hidrogênio (da lâmina octaedral) e o oxigênio (da lâmina tetaedral). água ou íons. Impede entrada de água na estrutura de cátions Os Filossilicatos 2:1Os Filossilicatos 2:1 Filossilicatos 2:1 • Duas lâminas tetraedrais podem se ligar a uma lâmina octaedral. • Esta ligação das lâminas também se dá por compartilhamento de oxigênios. • Diferente dos filossilicatos 1:1, há vários • Diferente dos filossilicatos 1:1, há vários grupos de filossilicatos 2:1 importantes no solo: • Ilitas; • Vermiculitas • Esmectitas • Minerais 2:1 Lâmina tetaedral Lâmina octaedral Lâmina tetaedral Ligação entre camadas Si, Al Al, Mg, Fe K Mica: são filossilicatos do tipo 2:1 não-expansivos. A rigidez das ligações entre camadas deve-se à presença de íons de potássio entre as mesmas, impedindo a penetração de moléculas de água ou íons, e a conseqüente expansão das micas. O Si Al OH K Ilita Nos tetaedros há substituição parcial de Si4+ por Al3+, originando um excesso de cargas negativas na estrutura do mineral, que são compensadas em parte pelos íons potássio entre camadas. A capacidade de expansão e contração confere uma elevada plasticidade e H2O Ca, Mg, Na, etc Argilomineral 2:1 expansivo. Nos tetaedros há substituição parcial de Si4+ por Al3+, originando um excesso de cargas negativas na lâmina tetaedral. Como o mineral é expansivo, todas essas cargas ficam disponíveis nas entrecamadas para troca de íons. plasticidade e pegajosidade aos solos Diferenças entre os 2:1 Os minerais 2:1 se dividem em função de: • Capacidade de expandir • Quantidade de cargas elétricas (CTC) Tipos de Argilasilicatada Fração argila do solo • A partir das tabelas anteriores conclui-se: • Existe muita variedade na composição da fração argila • Na grande maioria dos solos minerais, os filossilicatos de aluminio dominam;filossilicatos de aluminio dominam; • Nos solos tropicais e subtropicais, além dos filossilicatos de alumínio, também são importantes os óxidos (Fe e Al). • A matéria orgânica, apesar de sua menor quantidade (em massa), possui uma reatividade muito maior que a dos colóides minerais, e por isto é bastante importante também. Cargas elétricas do solo • As cargas elétricas nos minerais da fração argila do solo vem de ligações químicas insatisfeitas ou parcialmente insatisfeitas; • Estas cargas elétricas são a origem da CTC, por isto é muito,muito, mas muito importante entendê-las.muito,muito, mas muito importante entendê-las. • As cargas elétricas no solo podem ter diferentes origens; • Precisamos saber disto para poder prever como o solo vai se comportar em função das nossas ações (adubação mineral, adubação orgânica, calagem, etc...) Área específica CTC Por que tamanho da partícula é importante ? Por causa da Área Superficial Específica Área Superficial Específica Quanto maior a ASE, maior a reatividade (capacidade de participar de reações químicas) do objeto ou partícula ASE das frações do solo Classe de Tamanho Composição Mineralógica Diâmetro (mm) A.S.E. (m2 g-1) Areia grossa Quartzo 2,0-0,2 0,01Areia grossa Quartzo 2,0-0,2 0,01 Areia fina Quartzo 0,2–0,05 0,1 Silte Minerais primários 0,05-0,002 1 Argila Minerais secundários < 0,002 5-800* Argilas Silicatadas e sua interação com íons da solução do solo 1-7 Cátions são íons com cargas positivas (+)Cátions são íons com cargas positivas (+) Cátion Forma de íon Potássio K+ Sódio Na+ Hidrogênio H+ Cálcio Ca2+ Magnésio Mg2+ 1-8 Os colóides do solo tem cargas negativas (-) e, portanto, atraem os cátions. Os colóides do solo tem cargas negativas (-) e, portanto, atraem os cátions. _ _ _ _ _ _ Ca++Al+++ H+ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Ca Mg++ Al+++ Ca++ H+ K+ Na+ ASE da fração argila Depende do tipo do argilomineral 1:1 → Caulinita 5–20 m2 g-11:1 → Caulinita 5–20 m2 g-1 2:1 → Vermiculita 300-500 m2 g-1 → Montmorilonita 700-800 m2 g-1 Por que tanta diferença entre a fração argila e as outras frações ? A S E Diminui tamanho da partícula A S E ASE • A fração argila é a que possui, de longe, a maior ASE. • Daí infere-se que esta fração controla o comportamento químico do solo: • Retenção de nutrientes • Acidez • Retenção de poluentes • Eficiência de biomoléculas (herbicidas, fungicidas,etc.)... Então, quem trabalha em sistemas naturais tem que entender tem que entender como isto funciona !!! O SOLO COMO FORNECEDOR DE NUTRIENTES Nutriente na parte aérea (D) Nutriente na raiz (C) Nutriente na solução (B) Nutriente na fase sólida do solo (A) A B = disponibilidade, dessorção, mineralização da matéria orgânica B A = adsorção, fixação, imobilização B C = absorção C B = troca, excreção C D = transporte a longa distância D C = redistribuição Esta reatividade do solo pode ser resumida em uma propriedade: CTCCTC Capacidade de Troca de Cátions CTC • É uma propriedade considerada quase tão importante para os ecossistemas quanto a fotossíntese ! • Sem ela os ecossistemas terrestres• Sem ela os ecossistemas terrestres provavelmente não existiriam. • Todo profissional de ciências agrárias deve entender como ela funciona... O que evita muitos desastres !! CTC • Para entender a CTC, é preciso entender sua origem. • A origem da CTC está na estrutura das partículas da fração argila do solo.partículas da fração argila do solo. • A partir de agora vamos tentar entender estas estruturas. Mineralogia Na fração argila: caulinita, óxidos de ferro (goethita e hematita) e de alumínio (gibsita) CARGA VARIÁVEL Mineral CTC ASE cmolc kg-1 m2 g-1cmolc kg m g Vermiculita 100-150 500-800 Montmorilonita 80-150 600-800 Caulinita 2-5 7-30 Óxidos de Fe 2-4 100-400 Óxidos de Al 2-4 100-400 Matéria orgânica 200-300 800-900 Distribuição da CTC no Brasil CTC Relação entre composição granulométrica e mineralógica do solo FRAÇÃO LIMOSA Muda a forma por forças externa Energia necessária para romper o para romper o material • Cada aluno pega um artigo na net, sobre MATÉRIA ORGÂNICA, e traz na próxima aula para discussão (pode ser: benefícios da MO para o solo, efeitos da MO no solo...........fontes de MO...):MO...): • Explicar o artigo aos colegas: 5 minutos de fala.
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