formação do solo

Formação do Solo

Prof. Francisco Araújo Machado

Disc.: Elementos de Solo

1. Introdução

A formação do solo

• 1ª fase: processos da intemperização:

Desintegração

Decomposição rochas e minerais

Recomposição

A formação do solo

• 2ª fase: aparecimento da vida no solo

Organismos vivos que retiram do solo os

alimentos e depositam os detritos!

Marco inicial da formação do solo

Introdução

Introdução

Sequencia de eventos físicos, químicos e biológicos na formação

dos solos

• O solo é resultante da ação de agentes do

intemperismo sobre restos minerais

depositados e enriquecidos de detritos

orgânicos;

Introdução

• Agentes formadores do solo:

Rocha matriz

Relevo

Tempo

Clima

Biosfera

Introdução

Agentes passivos

Agentes ativos

• Agentes ativos – constituem-se em fontes

de energia e reagentes;

• Agentes passivos – fonte de material e de

alguma condição ambiental;

Introdução

Os agentes passivos “atrasam” a ação do

clima e da biosfera no processo de

formação do solo

• Diz-se que o solo é um produto da ação

conjugada do clima e da biosfera, sobre a

rocha matriz, de acordo com o relevo, em

determinado tempo;

Introdução

• Solos maduros – a maturidade foi atingida;

• Solos imaturos

Introdução

A ação dos agentes de

formação não foi suficiente

para se atingir a

maturidade

Desenvolvimento da maturidade do solo – observar a

formação dos horizontes

Introdução

2. A rocha matriz

• Todo solo tem sua origem na desagregação

da rocha na superfície da litosfera;

• Desagregação/decomposição das rochas em minerais;

Fator determinante nas qualidades do solo formado!

A rocha matriz

• Estágios do estudo da formação do solo

Intemperização – até o solo atingir a maturidade (decomposição química e desintegração física);

Evolução – ocorre após a maturidade ser atingida (calcificação, alcalinização, salinização, dessalinização, etc);

A rocha matriz

• Importância da rocha matriz na formação do solo:

Menor em regiões tropicais – neste o clima é fator predominante;

Ex.: em regiões tropicais úmidas, todos os solos tem horizonte superficial escuro, são solos ácidos e de vida microbiana muito ativa, independente da rocha matriz!

A rocha matriz

• Importância da rocha matriz na formação do solo:

Quanto maior o tempo dos processos de formação, menor impacto terá a rocha matriz sobre as características do solo formado

Solo jovem = > influência da rocha matriz

Solo velho = < influência da rocha matriz

A rocha matriz

• Características da rocha matriz que +

influenciam na formação do solo:

Composição mineralógica;

Resistência mecânica;

Textura;

A rocha matriz

• Composição da rocha matriz x riqueza

química do solo:

Quanto maior o teor de Fe = > riqueza

mineralógica;

A rocha matriz

• Composição da rocha matriz x riqueza

química do solo:

Quanto menor acidez da rocha = + ricos os

solos formados;

Obs.:acidez da rocha refere-se ao seu teor

de sílica, assim quanto menor a acidez,

menor o teor de sílica.

A rocha matriz

• Composição da rocha matriz x riqueza química do solo:

Rochas melanocráticas = - de 55% de sílica na composição mineralógica da rocha;

Rochas mesocráticas = de 55 a 65% de sílica na composição mineralógica da rocha;

Rochas leucocráticas = + de 65% de sílica na composição mineralógica da rocha;

A rocha matriz

• Composição da rocha matriz x riqueza química do solo:

Pergunta: na sua opinião, qual entre os três tipos de rochas (melanocráticas, mesocráticas

e leucocráticas) apresentam potencial para produzir solos + ricos?

Lembre-se:

Rochas mineralogicamente ricas

Solos ricos quimicamente

A rocha matriz

• Resistência mecânica da rocha matriz:

Condiciona a velocidade de intemperização;

Exerce influência sobre a profundidade do

perfil, juntamente com o clima e a textura

da rocha matriz;

A rocha matriz

• Textura da rocha matriz:

Está associada a composição mineralógica da rocha e vai determinar a textura do solo.

Ex.:

Arenito (rico em SiO2) – solos mais arenosos.

Basalto (minerais ferro-magnesianos) – solos mais argilosos.

A rocha matriz

A rocha matriz

Triângulo de grupamento textural dos solos

• Importante:

Rocha matriz

Minerais

Elementos utilizados pelas plantas na sua

nutrição!

A rocha matriz

Desintegração/

decomposição

Liberação de

elementos

• Elementos essenciais para as plantas:

Macroelementos: N, P, K, Ca, Mg e S;

Microelementos: Mn, Mo, Cl, Cu, Fe, Zn, Bo.

C, H e O também essenciais, porém são obtidos do ar e da água.

A rocha matriz

2.1. Importância agrícola dos minerais

2.1.1. Feldspatos

• Fácil decomposição/desagragação;

• Importante fonte de “alimento” para os

vegetais;

A rocha matriz

Mineral Teor médio (%)

Na2O K2O CaO

Ortoclásio - 16,9 -

Microlina - 15,0 -

Plagioglásio ácido 6,0 a 12,0 0,5 0 a 12,0

Plagioglásio básico 0 até 6,0 0,5 10,0 a 20,0

Tabela 1. Teor de substâncias nutritivas que podem ser fornecidas

pela decomposição dos feldspatos

Adaptado de Vieira (1988)

A rocha matriz

2.1.2. Feldspatóides

• Neste grupo ocorre a leucita, rica em K2O;

• Minerais que liberam nutrientes em forma

prontamente assimiláveis pelas plantas;

A rocha matriz

Contituição Nefelita Leucita

SiO2 42,2% 55,0%

Al2O3 35,9% 23,5%

K2O - 21,5%

Na2O 21,9% -

Tabela 2. Composição (%) dos feldspatóides leucita e nefelita


A rocha matriz

2.1.3. Piroxênios e anfibólios

• Minerais muito abundantes na crosta;

• Considerados entre os fornecedores de nutrientes essenciais paras plantas, devido aos elevados teores de Ca e Mg;

A rocha matriz

Componentes Augita Hornblenda

CaO 20 a 23% 10 a 12%

MgO 13 a 16% 12 a 20%

Tabela 3. Proporções (%) de cálcio e magnésio dos principais

representantes de piroxênios e anfibólios


A rocha matriz

2.1.4. Micas

• Minerais de composição química variada e complexa;

• Destaques no grupo – moscovita e biotita (ricas em K);

Moscovita – resistente a decomposição (libera pouco K);

Biotita – decompõem-se facilmente sob a ação do intemperismo (libera muito K)

A rocha matriz

Tabela 4. Composição (% de peso) da biotita e moscovita


Componente Teor médio (%)

Biotita Moscovita

SiO2 36,5 45,0

Al2O3 17,2 33,5

Fe2O3 8,2 1,8

FeO 14,5 0,6

MnO 0,6 0,05

MgO 8,7 0,8

CaO 1,0 0,4

Na2O 0,9 1,3

K2O 8,2 10,5

A rocha matriz

2.1.5. Olivinas e peridotos

• Decomposição complexa;

• Decomposição libera Mg e Fe;

A rocha matriz

2.1.6. Quartzo

• Pequena decomposição – inútil na nutrição de plantas;

• Importante por ser abundante e pela resistência ao intemperismo;

• Importante para determinação de propriedades físicas do solo – sua presença relaciona-se com a ocorrência de solos arenosos.

A rocha matriz

2.1.7. Apatita

• Principal fornecedor de P para as plantas,

devido a abundância e facilidade de

decomposição;

• Mineral + importante das rochas fosfatadas;

A rocha matriz

2.1.8. Pirita

• Sob ação da água, desdobra-se em sulfato ferroso, forma assimilável pelas plantas;

• A decomposição da pirita também produz ácido sulfúrico, de importante papel na decomposição de outros minerais;

• Importante salientar que excesso de ácido sulfúrico é nocivo as plantas e pode tornar o solo impróprio para agricultura.

A rocha matriz

3. O relevo

• Denota a configuração de superfície da terra;

• Importante para a formação dos solos e

desenvolvimento do perfil;

O relevo

• O relevo atua de 3 formas na modificação do perfil do solo:

i. Facilitando a absorção/retenção de água de precipitação no solo;

ii. Influenciando na remoção de partículas do solo pela erosão;

iii. Facilitando a movimentação de materiais em suspensão/solução para outras áreas.

O relevo

• O relevo está diretamente relacionado com

a ação da água de precipitação, no que diz

respeito:

i. Ao trabalho erosivo;

ii. Promovendo variação de temperatura e

drenagem;

O relevo

• A consequência dos eventos é a diferenciação entre solos

de terrenos declivosos e planos;

Onde a

espessura do

horizonte A do

solo é maior, em

áreas planas ou

declivosas?

Fonte: Vieira (1988)

O relevo

• Solos eluviais ou autóctones – solos de formação

local, onde não há contribuição de material

transportado de outros lugares;

• Solos coluviais – formados pela mistura da rocha

existente no local e partículas transportadas de

áreas mais altas;

• Solos aluviais – constituição do solo por materiais

provenientes da acumulação de resíduos de

áreas adjacentes, ou seja da bacia hidrográfica;

Solos alotóctones

O relevo

Esquema representativo dos diferentes solos em função da

declividade

O relevo

Aspecto de planície aluvial, com formação dos solos fortemente

influenciada pela declividade

O relevo

3.1. Drenagem x Desenvolvimento do solo

• > acúmulo de água:

Baixadas;

Depressões de terrenos ondulados;

• < acúmulo de água:

Solos coluviais.

O relevo

Consequências:

• Nos solos coluviais ocorre menor infiltração

da água, maior remoção de partículas em

suspensão e elementos químicos em

solução;

• Ocorre diminuição de espessura do

horizonte arável nos solos coluviais.

O relevo

Não esquecer:

• No processo erosivo, a força da enxurrada é

maior quanto mais intensa for a declividade;

O relevo

O relevo

Efeito da erosão na formação do perfil do solo

• Nas áreas planas:

Maior penetração da água;

Perfis + maduros, + profundos, com

horizontes espessos e bem delimitados.

O relevo

Aspecto de latossolo,

típico de áreas planas,

com clara diferenciação

dos horizontes e

considerável profundidade.

• Relevo:

Genericamente utilizado para diferenciar diferenças de altura/cota;

Necessária a determinação desta diferença para determinação de declividade e consequente classe de relevo;

O relevo

• Classe de relevo:

O relevo

Classe Característica do local Declives (%)

Plano Baixadas, tabuleiros, etc Até 3

Suave ondulado Meio-encosta 3 a 8

Ondulado Levemente amorrados

(50 a 100 m)

8 a 20

Forte ondulado, amorrado,

ou fracamente acidentado

Morro em meia laranja

(100 a 200 m)

20 a 45

Montanhoso Encostas de serras e

montanhas

45 a 75

Escarpado Escarpas Maior que 75


O relevo

Mapa que apresenta as diferentes classes de relevo na bacia

hidrográfica Timbaúba, Brejo Paraibano

• Declividade:

Inclinação da superfície do solo com relação ao

plano horizontal, determinada a cada 100 metros;

Parâmetro analisado no estudo do solo e na

determinação da capacidade do uso da terra;

O relevo

• Classes de declividade:

O relevo

Classe Indicações de preparo

do solo

Declives (%)

A Podem ser arados em

todas as direções

Até 3

B Em curva de nível 3 a 8

C Em curva de nível +

proteção contra erosão

8 a 20

D Em curva de nível ou

tração animal

20 a 45

E Sem uso de máquinas ou

tração animal

45 a 75

F Não podem ser

cultivadas, são APP’s

Maior que 75


• Classes de extensão do declive:

O relevo

Classe Extensão do declive em metros

Curta Abaixo de 100

Média 100 até 250

Longa 250 até 500

Muito longa Acima de 500


• Uniformidade do declive:

Uniformes – quando características de forma se

repetem em combinação relativamente simples; Irregulares - quando as características de forma

ocorrem em combinações complexas, com várias inclusões;

O relevo

4. O tempo

• Número e desenvolvimento dos horizontes

denuncia a maturidade dos solos;

• Material parental = rocha matriz = sistema

em equilíbrio;

O tempo

Material parental = rocha matriz = sistema

em equilíbrio;

Sistema Instável

Novo estado de equilíbrio = solo maduro

O tempo

Contato com o meio ambiente

Mudanças de características e

propriedades

TEMPO

O tempo

• O tempo é o espaço necessário para a

rocha decomposta passar a agir como

solos!

• Velocidade de amadurecimento do perfil do

solo;

O tempo

Facilidade com que o material original se

decompôs

Energia de ação dos agentes formadores

• O tempo é uma variável dependente do

clima, relevo, atividade biológica e natureza

da rocha matriz;

• Você arriscaria dizer a idade ou tempo

necessário para desenvolvimento de um

solo?

O tempo

Representação do

amadurecimento do

solo no tempo.

• Condições climáticas são determinantes do

tempo curto de amadurecimento do solo em

regiões tropicais, quentes e úmidas;

Elevada energia na decomposição!

O tempo

5. A Biosfera

• Refere-se a camada de ação do complexo biológico, que contém organismos vivos e seus produtos, que se desenvolvem na camada + superficial da litosfera;

• Biosfera = Fitosfera + Zoosfera;

A biosfera

Organismos

como agentes

formadores de

solo

5.1. Fitosfera:

• Penetração do sistema radicular na litosfera, provocando transformação da rocha e dos minerais;

• Serve de escoadouro e/ou provoca deposição de materiais em suspensão;

A biosfera

• Processo de humificação e mineralização

das plantas mortas faz com que elementos

sejam fixados e outros lixiviados;

• Vegetação exuberante em solo originado de

rochas pobres – como explicar isso?!

• Ciclagem de nutrientes!!

A biosfera

Ciclagem de nutrientes promovida pelas árvores

• Fitosfera participa indiretamente da

formação do solo, na medida que “protege”

o solo do intemperismo (vento, chuva,

evaporação);

• Agente lento!!

A biosfera

Fitosfera (árvores) agindo como elemento de “proteção” do solo

ao intemperismo

5.2. Zoosfera:

• Animais que vivem no solo cavam galerias

e misturam os materiais dos diversos

horizontes;

• Carcaças e resíduos animais concorrem

para formação de húmus;

A biosfera

• Agentes + importantes = microorganismos!!

• Decomposição de resíduos orgânicos;

• Algas, fungos, bactérias e protozoários.

A biosfera

Representação esquemática da fauna do solo

Aspecto da ação dos fungos para

formação de agregados do solo

5.3. O homem como fator de formação:

• Manejo inadequado do solo levando a

erosão;

• “Produção” de solos férteis pelo uso da

tecnologia;

A biosfera

O homem modifica os fatores de formação do

solo pelo uso agrícola, considerando as

culturas implantadas, as práticas de manejo

do solo, fertilização, irrigação, etc.

A biosfera

Imagem de solo descoberto utilizado para cultivo de grãos, sujeito

a processo erosivo

Decréscimo dos níveis de matéria orgânica do solo, devido ao uso

intensivo e sem cuidados de conservação. Fonte: Silva et al. 1994

Consumo de fertilizantes no Brasil. Fonte: ANDA, 1998

Imagem de plantio sobre a palha em sistema Integração

Lavoura Pecuária (ILP)

5.4. Serrapilheira/Liteira e conteúdo de

matéria orgânica dos solos:

• A quantidade de material depositado sobre

o solo para formar húmus varia segundo a

densidade da população vegetal, que

depende da classe de vegetação que a

constitui!

A biosfera

Tabela 9. Produção de serrapilheira por m2 e estimativas de produção por planta e por hectare, para o bordão-de-velho (Samanea saman (Jack.) Merr.), em Campo Maior-PI, para a faveira (Parkia platycephala Benth.), em Altos-PI, e para o pau-ferro (Caesalpinea ferrea Mart. ex Tul), em Teresina-PI Espécie Produção

(g/m2) Área de

projeção de copa (m2)

Produção (kg/planta)

Produção (kg/há)

Bordão-de-velho 542,86 170,24 92,42 3.234,70 Faveira 311,7 188,99 58,91 1.826,21 Pau-ferro 594,24 42,32 25,15 3.546,15 Adaptado de Machado (2005)

Aspecto da serrapilheira do

bordão-de-velho (esquerda) e

da faveira (abaixo)

• A quantidade de nutrientes devolvido aos

solos a partir da matéria orgânica

(serrapilheira/liteira) é pequena, porem

importante para a nutrição das plantas;

A biosfera

5.5. Efeito das plantas nas propriedades dos solos:

• Propriedades do solo influenciadas pelas plantas:

Carbono orgânico;

Nitrogênio;

pH;

Densidade aparente = Massa de solo

Volume total de solo

A biosfera

5. O Clima

• Precipitação;

• Temperatura;

• Vento;

O Clima

• O Clima:

Age diretamente, degradando e

decompondo a rocha matriz;

Age indiretamente, determinando fauna e

flora;

O Clima

• Solo jovem (rocha matriz intacta)

• Solo maduro (rocha matriz alterada)

O Clima

Ação do clima

Ação do clima e da

vegetação

• Efeitos químicos: reações de hidrólise,

hidratação e oxidação – dependem da

umidade e temperatura (clima);

• Efeitos mecânicos: transporte e deposição

de materiais intemperizados – dependem

da umidade (clima);

O Clima

• Temperatura – segundo elemento +

importante do clima na formação do solo;

Ex.: Em regiões de precipitação semelhante

formam-se solos de perfis diferentes,

devido a diferenças quanto a temperatura;

O Clima

• Temperatura – diretamente relacionada com

a atividade dos micro-organismos do solo;

Efeito direto sobre a decomposição da

matéria orgânica do solo!

O Clima

• Balanço hídrico é + importante que temperatura e umidade na formação do solo

Precipitação – evapotranspiração*

* Perdas por evaporação e transpiração das plantas

O Clima

Importante

• Clima no desenvolvimento no perfil:

Regiões semi-áridas – salinização do solo;

Regiões de elevada precipitação –

acidificação do solo.

O Clima

Representação simplificada de processo de acidificação do solo

– observar a substituição da base (Ca2+) pelo H+ no colóide do

solo!

O Clima

6.1. Clima e formação das argilas

• As argilas, consideradas parte ativa do solo,

são resultantes da “destruição” de minerais

primitivos, são variáveis segundo a

condição climática.

O Clima

• O termo argila pode se referir:

Material originado no solo;

Tamanho da partícula do solo;

Atividade do solo.

Termos que

coincidem!

O Clima

• As argilas “formadas” a partir dos efeitos do clima:

Regiões temperadas – argilas silicatadas (montmorilonita e caolinita);

Trópicos e sub-trópicos – sesquióxidos de Fe e Al.

O Clima

6.2. Alteração alítica e sialítica

• Categorias de intemperização:

• Sialítica – intemperismo em menor

intensidade – forma solos com produtos os

silicatos de Al com regular percentagem de

bases trocáveis do solo (Ca, Mg,

principalmente);

O Clima

• Alítica – processo no qual os silicatos

complexos, devido ao rigor dos agentes

climáticos, desdobram-se em sílica e

hidróxidos de Fe e Al;

O Clima

• A decomposição de minerais e rochas é

conduzida no sentido da lixiviação dos

elementos + solúveis e acumulação de um

complexo coloidal constituído de sílica,

alumina e sesquióxidos de Fe, de acordo

com as condições climáticas;

O Clima

• Índice Ki – determina o grau de evolução do

solo ao demonstrar a proporcionalidade

entre sílica e alumina, indicando a fase em

que se encontra o solo, no processo

evolutivo:

Ki = 1,7x %SiO2

% Al2O3

O Clima

• Índice Kr – relação molecular da sílica e

sesquióxidos de Fe e Al:

Ki = 1,7x % Al2O3 + 0,6375 x % Fe2O3

O Clima

%SiO2

• Abaixamento do Ki indica eliminação da

sílica provocada pela hidrólise de minerais

(solo maduro) e relaciona-se com:

Quantidade de matéria orgânica do solo;

Clima;

Fases dos silicatos.

O Clima

Referencias Consultadas:

BRADY, N.C. Natureza e propriedades do solo.

Rio de Janeiro: Freitas Bastos, 1989. 878 p.

VIEIRA, L.S. Manual de ciência do solo com

ênfase aos solos tropicais. São Paulo:

Agronômica Ceres, 1988. 120 p.

OBRIGADO

formação do solo

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