INTRODUÇÃO AO ESTUDO DOS SOLOS

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  Química dos Solos

  Instituto Federal de Minas Gerais Departamento de Química Bibliografia Básica • BAIRD, C.. Química Ambiental. Porto Alegre: Bookman, 2002. 3º Ed.

  • SPIRO, T. G. E STIGLIANI, W. M. Química Ambiental. 2ª edição. Pearson Hall,2008.
  • OHLWEILER, O. A. Fundamentos de análise instrumental. Rio de Janeiro: Livros técnicos e científicos, 1981.
  • MEURER, E. J. Fundamentos de Química dos solos. 2ª edição. Porto Alegre. Genesis, 2004.
  • BRAGA, B. et al. Introdução a Engenharia Ambiental: o desafio do desenvolvimento sustentável. 2ª edição. Pearson, 2005.

  a

Prof : Meiriane C. F. S. Lima

  INTRODUđấO AO ESTUDO DOS SOLOS

  Conceito de solo

De um modo geral o solo pode ser conceituado como um manto superficial formado por rocha desagregada

  

e, eventualmente, cinzas vulcânicas, em mistura com matéria

orgânica em decomposição, contendo, ainda, água e ar em

proporções variáveis e organismos vivos.

  Ciências dos

  Desenvolvimento de plantas Produto e alteração das rochas

Solos

  Corpo organizado natural O perfil do solo

Origem e formação dos solos

  Clima, natureza dos organismos, material de origem, relevo e tempo de atuação.

  

Ciências

dos Solos Rochas Atmosfera Físicos; Processos:

Químicos; Solo

  Físico-químicos; Biológicos Intemperismo Intemperismo Rochas Solo Intemperismo Físico;

  Químico;

Intemperismo físico ou mecânico

  Desintegração da Rocha

  • Variação de temperatura; Alívio de pressões;
  • Crescimento de cristais;
  • Hidratação dos minerais;
  • >...
Desintegração da Rocha Resulta:

Sedimentos de variados tamanhos;

  • Mantém-se a mesma composição
  • mineralógica.
Intemperismo químico Reações químicas

  Agentes:

  • -

    Oxidação;
  • -

    Carbonatação;
  • -

    Hidratação...

  

Formação dos solos

Fatores mais importantes

  • Rocha de origem;
  • Clima;
  • Relevo;
  • Vegetação;
  • Tempo de atuação.

Formação dos solos Rocha de origem Composição mineralógica e textura

  Clima  Temperatura;  Chuva.

   Ex. região equatorial intemperismo químico

  Região de clima temperado Intemperismo físico e químico

  Relevo  Percolação;  Infiltração;  Velocidade superficial da água;

   Erosão.

  Solos em rampas mais íngremes diferentes daqueles de locais mais planos.

  Vegetação

   Ácidos orgânicos atacam a rocha dependem da vegetação do local.

  Tempo de atuação dos fatores

   Originam diferentes tipos de solos.

  Quanto a sua origem:

  b) Transportados (levados por agentes);

  c) Orgânicos (resultados da decomposição de vegetais e animais).

  Na sua atuação os quatro primeiros fatores imprimem, ao longo do tempo (idade), características que definem os estágios de sucessão por meio de profundidade, composição e propriedades e do que se denomina

  horizontes do solo

  “ ” o solo formado à superfície, começam a se estabelecer os vegetais e os microorganismos. A lixiviação faz a translocação das frações mais finas (argila) do solo e a remoção de sais minerais. As frações mais grossas (arenosas) permanecem na parte

  Estratos com aparência diferente superior

  Horizontes ! Pedogênese (etapas de formação do solo)

  Horizonte O

  • – horizonte orgânico com

  matéria orgânica fresca ou em

  Parte do solo que sofre

  decomposição. Em condições de má

  influencia das plantas e

  drenagem esse horizonte é denominado H

  dos animais!

  Horizonte A

  • – resultante do acúmulo de material orgânico misturado com material mineral. Geralmente apresenta coloração mais escura, devido ao material orgânico humidificado.

  Horizonte B

  • – acúmulo de argila, Fe, Al e pouca matéria orgânica. Denominado horizonte de acúmulo ou iluvisal. Horizonte C – camada de material não consolidado, com pouca influência de organismos, geralmente apresentando composição química, física e mineralógica similar à do material onde se desenvolve o solo. Camada R – rocha inalterada, que poderá ser ou não, a rocha matriz a partir da qual o solo se desenvolveu.

  

Os horizonte se diferenciam pela espessura, cor, distribuição e pelos

arranjos de raízes, pH, consistência, estrutura, porosidade, teor de

nutrientes, matéria orgânica e outras características, que resultam da

interação de fatores influenciadores na formação do solo.

  

A caracterização mais detalhada dos horizontes permite identificar,

classificar e planejar o uso mais adequado do solo.

  Classificação dos solos

  Atualmente, na maior parte do mundo é utilizado o sistema de classificação denominado genético-natural, o qual é baseado nas características e fatores que levaram à formação do solo.

  Limites de variação dos constituintes de alguns solos do estado de SP Latossolos

  ormados sob ação de lixiviações alcalinas, em regiões quentes e úmidas florestadas. Caracterizado pela perda de sílica (eluviação) do material original, permanecendo os óxidos de Fe e Al. A argila silicatada presente é a caolinita. Litossolos

  olos jovens, pouco desenvolvidos e de pequena espessura, assentados diretamente sobre as rochas consolidadas ou, as vezes, aflorando a superfície. Regossolos

  aracterizam-se por serem solos profundos, porém em início de formação arenosa e, portanto, com drenagem excessiva. Apresentam camada superficial mais escurecida devido à presença de matéria orgânica Hidromórficos

  ormados sob excesso de água e que estão submetidos a condições de aeração deficientes. Apresentam coloração acinzentadas, são geralmente ácidos, pobres em Ca e Mg e possuem acúmulo de matéria orgânica na superfície. Podzólicos e podzolizados

  ormados por processo de lavagens ácidas sobre material de origem arenosa, em regiões úmidas e florestadas. Como consequência das lavagens, as argilas são arrastadas para o interior do solo, ficando as camadas superficiais mais arenosas.

  Composição do solo

  Três fases: sólida, líquida e gasosa!

  Sólida

  Proporções relativas variam de solo para solo, condições climáticas, presença de plantas e manejo, etc. Fase sólida

  Resultante da desagregação física das rochas.

  Fração orgânica: constituída pela porção do solo formada de substâncias provenientes de plantas e animais mortos, bem como produtos intermediários da degradação biológica feita por bactérias e fungos

  O material orgânico de fácil decomposição é transformado em CO 2 , H 2 O e sais minerais. Nos solos férteis, com densa vegetação, existe uma complexa fauna que apresenta função muito importante na trituração, aeração, decomposição e mistura da matéria orgânica no solo.

  Solução do solo: “ uma solução de eletrólitos quase em equilíbrio, que ocorre no solo em condições de não saturação de umidade”.

Fase líquida

  A água dos solos contém numerosos materiais orgânicos e inorgânicos, que foram dissolvidos da fase sólida! As principais características do conceito de solução dos solos são:

  de nutrientes para as plantas;

  

ii. É o meio para a maioria dos processos químicos e biológicos que

  ocorrem no solo;

  iii. É o principal meio para o movimento de materiais no solo!

  Sempre que chove, ou quando se pratica a irrigação, as águas se infiltram, preenchendo os espaços vazios existentes entre as partículas do solo. A quantidade de água absorvida depende da permeabilidade do solo, pois quando esta é pequena, a maior parte da água escorre pela superfície em direção aos vales e rios, carregando consigo grandes quantidades de sedimentos e elementos nutritivos. Este fenômeno natural é chamado de erosão!

Deve-se sempre lembrar do fluxo de matéria e energia e as importantes inter-relações entre os três grandes reservatórios...

  Atmosfera Litosfera Hidrosfera

  

Macros e micronutrientes essenciais às plantas

  Concentração típica da solução dos solos Fonte: Malavolta, 1976.

  Todos esses elemento existem em quantidades limitadas no solo. Nos ambientes naturais, tais elementos são continuamente reciclados. Isto é, a medida que são absorvidos pelas raízes, são novamente depositados na superfície por meio da queda contínua de folhas, frutos, galhos e outras partes vegetais...

  O ar circulante no interior do solo é a fonte de oxigênio para a respiração das células das raízes, dos microorganismos e pequenos animais produtores de húmus!

Fase gasosa

  A fase gasosa do solo apresenta, qualitativamente, os mesmos componentes principais presentes no ar atmosférico. Do ponto de vista quantitativo, pode haver grandes diferenças! Atmosfera Litosfera Hidrosfera

Composição média dos principais componentes presentes no ar atmosférico e no ar do solo

  Fonte: Malavolta, 1976.

   Respiração das raízes e microorganismos! Constantes alterações nos fluxos entre os compartimentos. Logo, a composição do ar no solo não é fixa!!!

  A maioria das plantas cultivadas requer solos bem arejados para atingir o máximo crescimento radicalar.

  De um modo geral, os sintomas de falta de O aparecem quando a [O ] nos espaços 2 2 porosos está muito abaixo de 15%. Classificação granulométrica do solo FRAđấO SốLIDA MINERAL

  Evolução da Pedogênese

MINERALOGIA

(composição química total e do complexo sortivo)

  • CASCALHO

  Diminuição da

  • AREIA

  granulometria

  • SILTE
  • ARGILA
Frações granulométricas

Limites de tamanho das partículas definem as

diferentes frações do solo:

  Terra Fina 0,002 0,05

  2 Limites de tamanho,  / mm

  Maior 20 mm = Pedra Terra Fina 0,002 0,05

  2 Limites de tamanho,  / mm Propriedades da fração argila dos solos

  Partículas com dimensões menores que 1 micron (milésimo do milímetro) são chamadas de colóides.

  Área superficial específica (ASE)

  Área superficial das partículas por unidade de massa. É

  2 2 -1

  2

  expressa por cm por grama de partícula (cm g ) ou m

  2 -1 por grama de partícula (ASE = m g ).

  Área superficial específica Tamanho da partícula

   As propriedades físico-químicas dos solos são devidas principalmente à elevada superfície específica e à alta reatividade apresentada pelos componentes da fração argila;

  

Esta geralmente é constituída por minerais secundários, óxidos de

ferro e alumínio cristalinos ou amorfos e matéria orgânica com

tamanhos iguais ou inferiores a 4 µm, caráter coloidal e carga líquida

negativa saturada por cátions diversos;

Essas características são devidas a certas propriedades estruturais

da fase dispersa, como tamanho, forma e área superficial das

partículas.

  Algumas características e propriedades importantes dos solos

Cor do solo

  • Permite delimitar os horizontes;
  • Matéria orgânica é responsável, em geral, pelas cores escuras dos solos;
  • Óxidos de Fe conferem colorações vermelhas, amareladas e acinzentadas;
  • Em geral, cores avermelhadas nos solos indicam condições de oxidação ou boa drenagem, enquanto cores cinzentas ou cinza azuladas indicam condições de redução ou má drenagem

Textura

   Proporção relativa de partículas de areia, silte e argila que compõe o solo; Importantes processo e reações físicas e químicas que ocorrem nos solos estão intimamente associadas à textura, devido ao fato de que a textura determina a quantidade de superfícies nas quais as reações devem ocorrer, além de influenciar em muitas outras propriedades dos solos.

  Estrutura  Agrupamento das partículas unitária dos solos em agregado. A agregação é resultante da atração entre as partículas (devido a cargas elétricas de superfície) e da ação de agentes aglutinadores como a matéria orgânica e os óxidos de ferro.

  Estrutura granular Densidade  Relação entre o peso das partículas sólidas do solo e o volume

  • 3

  total do solo seco (g cm );  Solos com maiores teores de matéria orgânica apresentam

  • -3

  densidades menores (~ 0,90 g cm );  Solos arenosos são menos porosos e apresentam densidade ~

  • 3

  de 1,50 g cm

  A compactação dos solos aumenta a sua densidade e pode dificultar a permeabilidade da água, dificultar o crescimento das raízes das plantas, diminuir o espaço poroso, diminuindo o ar do solo que é a fonte de oxigênio para as raízes e microorganismos.

  Porosidade  Espaço do solo ocupado pelo ar e pela água.

  Os solos possuem poros Microporos Macroporos de vários tamanhos e em números variados!

  0,06 mm diâmetro Grande número de macroporos

  Grande número de microporos Retém 5

  Retém ~30% de seu volume Consistência Resistência do solo quanto a deformação e ruptura condicionada pelas forças físicas de coesão e adesão que atuam no solo.

  Retenção de água Os solos tem capacidades diferentes de reter água.

  • – 10% de seu volume

Teor de umidade do solo

  Friabilidade do solo Dureza do solo

  Seco Úmido

  Solto Duro Solto Firme

  Resistente à ruptura Plasticidade e pegajosidade Matéria orgânica

  Fragmentação de resíduos vegetais por minhocas e insetos Decomposição destes resíduos por bactérias, fungos, etc. Liberam para o solo nutrientes essenciais ao crescimento vegetal

  100 mil

  • – 100 milhões de bactérias por grama de solo
Próxima aula...

  Composição da fase sólida mineral do solo.

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