Paraná Campus Francisco Beltrão (PR), Campus Francisco Beltrão (PR),

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1 ANÁLISES ISOTÓPICAS E CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DE UM NITOSSOLO VERMELHO DISTROFÉRRICO TÍPICO COM HORIZONTE A HÚMICO NO MUNICÍPIO DE CAMPO ERÊ (SC). Fernanda Aparecida Cecchet 1 Marcia Regina Calegari 2 1 Mestranda do Programa de Mestrado em Geografia- Universidade Estadual do Oeste do Paraná Campus Francisco Beltrão (PR), fercecchet@hotmail.com 2 Programa de Mestrado em Geografia - Universidade Estadual do Oeste do Paraná Campus Francisco Beltrão (PR), marciareg_calegari@hotmail.com INTRODUÇÃO No Sudoeste do Estado do Paraná o Grupo de Pesquisa Gênese e Evolução de Superfícies Geomorfológicas e Formação Superficiais (GESGFS) têm se dedicado a pesquisas para compreender quais foram os principais fatores que atuaram e resultaram na formação do atual relevo na região Sudoeste do Paraná e Noroeste de Santa Catarina. Técnicas como análises isotópicas, datação do 14 C, análises fitolíticas e polínicas estão sendo usadas para investigar os aspectos ambientais do Quaternário nessas regiões a partir de estudos realizados em perfis de solos e em depósitos sedimentares. Todas essas técnicas em conjunto tem se complementado e garantido bons resultados para o grupo de pesquisa. Estudos realizados anteriormente por Paisani, et al. (2008) observaram no Noroeste de Santa Catarina e Sudoeste do estado do Paraná topos planos organizados em escadarias com cotas altimétricas similares. Foram verificados oito níveis interpretados como remanescentes de superfícies incompletamente aplainadas. A partir desses trabalhos os estudos realizados pelo grupo têm como objetivo entender como ocorreu a evolução dessas superfícies e quais foram os principais processos que atuaram na esculturação da paisagem nessa região. Visando colaborar com os estudos que vem sendo desenvolvido pelo grupo objetiva-se no presente trabalho estudar a trajetória evolutiva da vegetação e a

2 cronologia de possíveis mudanças ambientais na superfície incompletamente aplainada VI. Essas informações são importantes para o entendimento da história climática e dos processos que atuaram na evolução da paisagem. Como parte de um estudo maior, serão apresentados neste trabalho os resultados de um perfil de solo descrito em posição de topo na área rural de Campo Erê (SC). Os solos encontrados nessa região, sob Floresta Ombrófila Mista, são geralmente CAMBISSOLOS, NEOSSOLOS LITÓLICOS e NITOSSOLOS BRUNOS e VERMELHOS com presença de horizonte A húmico (EMBRAPA, 1998). Localização da Área O perfil de solo descrito selecionado encontra-se em um topo de vertente geograficamente situado à S e W (Figura 1). Figura 1: Localização da área de estudo. A superfície incompletamente aplainada VI de Paisani, et al. (2008) possui cotas altimétricas entre 801 e 900 metros de altitude e engloba os municípios de Campo Erê (SC), Palma Sola e Pato Branco (PR). Essa região está em área de rochas formadas a partir de derrames de lavas básicas da Formação Serra Geral (EMBRAPA, 1998). O clima segundo Koppen (1984) se caracteriza como mesotérmico úmido (Cfa), com verões quentes e invernos rigorosos, chuvas bem distribuídas ao longo de todo ano. A vegetação primária da área caracteriza-se como Floresta Ombrófila Mista com

3 Araucaria angustifólia e Campo Subtropical Úmido, formando manchas em meio a floresta. MATERIAIS E MÉTODOS A descrição e coleta das amostras foram realizadas conforme critérios e atributos indicados em Santos, et al. (2005). Foram coletadas amostras de solo por horizonte para análises químicas e físicas de rotina (granulometria, argila dispersa em água, ataque sulfúrico) para fins de classificação do solo até o quarto nível categórico do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (EMBRAPA, 2013). Para as análises isotópica foram coletadas amostras de 10 em 10 cm da base (380 cm) até o topo do perfil. Foram coletadas três amostras para datação da matéria orgânica do solo (MOS), na base ( cm), meio (90-80 cm) e no topo (30-20 cm) do perfil. As análises físicas foram realizadas no Laboratório de Física do Solo do departamento de agronomia da UNIOESTE, através do método da pipeta adaptado do Manual de Métodos e Análises de Solo (EMBRAPA, 1997). As análises químicas foram realizadas no Instituto Agronômico de Campinas- IAC, para determinação dos macronutrientes e micronutrientes para fins de classificação do solo. O ataque sulfúrico para determinação dos óxidos totais (SiO2, Al203, Fe203 e TiO2) da terra fina seca ao ar (TFSA) foi realizado no Laboratório de análises de solo da Universidade Federal de Lavras UFLA (MG). Essa análise foi realizada visando à classificação do solo e o cálculo das relações moleculares Ki e Kr, para avaliar o grau de maturidade mineralógica do perfil em estudo. Para a determinação da composição isotópica δ 13 C e do teor de carbono orgânico total (COT) do solo foram enviados aproximadamente 10gr de solo, retiradas a cada 10 cm do perfil num total de 38 amostras ao Laboratório de Isótopos Estáveis, no Centro de Energia Nuclear na Agricultura CENA/USP Campus Luiz de Queiroz (Piracicaba-SP). A determinação do valor δ 13 C foi realizada em um analisador elementar acoplado a um espectrômetro de massa ANCA SL 2020 da Europa Scientific. RESULTADOS

4 O solo foi classificado como NITOSSOLO VERMELHO Distroférrico típico, com horizonte A húmico, fase floresta subcaducifólia relevo suave ondulado (EMBRAPA, 2013). O solo apresenta textura muito argilosa ao longo de todo o perfil, com teores de argila superior a 600 g.kg -1. Observa-se aumento linear de argila em profundidade, em detrimento dos teores de silte e argila (tabela 1). Tabela 1: Atributos físicos e morfológicos do solo. Horizonte Profundidade (cm) Areia Argila Silte Silte/ Argila Estrutura Cor Classe Textural g Kg -1 Úmida Seca A , ,3 0,56 gr,p,md,mf,p, 2,5 YR 3/4 2,5YR 3/4 ma pg,d. AB , ,5 0,52 fr, m, 2,5YR3/4 2,5YR 3/6 ma bls,f,p,pg,d BA , ,9 0,54 md, ft, 2,5YR3/4 2,5YR 3/6 ma g,bla,bls,mf,m p,pg,d Bt , ,7 0,36 ft,g,bla,bp,mf, 2,5YR 3/6 2,5YR 3/6 ma p,cm,d Bt ,20 ft,m,bla,bp,lp,c 2,5YR 3/4 2,5YR 3/6 ma m,d Bt , ,1 0,36 ft,m,g,bla,bp, 2,5YR 3/6 2,5YR 3/6 ma mf,lp,lpe,ci,d Bw , ,7 0,46 ft,m,bla,bp,ed, 2,5YR 3/6 2,5YR 3/6 ma ef,lp,lpe,d B/C , ,9 0,64 d, g,bla,ef,lp,d 5YR 4/4 5YR 4/6 a Estrutura: fr: fraca; md: moderada; ft: forte; mf: muito forte; mp: muito pequena; p: pequena; m: média; g: grande; gr: granular; ed: extremamente dura; ef: extremamente firme; mf: muito friável; f: friável; p: plástica; lp: ligeiramente plástico; pg: pegajosa; lpe: ligeiramente pegajoso; bla: blocos angulares; bls: blocos subangulares; bp: blocos prismáticos;cerosidade: cm: cerosidade moderada; ci: cerosidade incipiente;cp: cerosidade aparente; transição: d: difusa; textura: ma: muito argilosa; a: argilosa. Apresenta matiz 2,5 YR nos horizontes A e B e 5 YR no horizonte B/C, estrutura primária em blocos subangulares nos horizontes AB e BA blocos angulares a prismáticos nos horizonte B nítico (Bt) e no horizonte B/C apresenta estrutura primária maciça e dura que se desfaz em blocos angulares extremamente firmes. Quando úmido o solo possui consistência pegajosa e quando seco consistência dura. Apresentou

5 cerosidade quando úmido nos horizontes Bt2, Bt3 de 162 cm até 280 cm, raízes foram encontradas até 230 cm de profundidade. A relação silte/argila é < 0,6 em todos os horizontes à exceção do B/C (0,64), estes valores indicam se tratar de um perfil bastante intemperizado. A baixa quantidade de silte no perfil se justifica, a priori, pelo atual grau de intemperismo deste solo (EMBRAPA, 2013). Os resultados das análises químicas de rotina, realizadas para poder classificar o solo até o quarto nível categórico do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (EMBRAPA, 2013) aportou dados que permite interpretar esse perfil como sendo um solo de reação extremamente ácida, com ph < 4,5 conforme classes estabelecida em FAGERIA, (2004), distrófico pouco fértil (RONQUIM, 2010), com pouca disponibilidade de bases (Tabela 3). Os valores de cálcio (Ca) também são muito baixos variando entre 0,02 cmol c /dm 3 no horizonte A e 0,01 cmol c /dm 3 no horizonte Bw. No caso do Mg os valores são ainda mais baixos variando entre 0,02 cmol c /dm 3 e 0,0 cmol c /dm 3 nos horizontes BA, Bt3 e Bw (Tabela 3). O teor de fósforo (P) é considerado baixo, variando de 6 mg/dm3 no horizonte A à 4 mg/dm 3 horizonte Bw, reflexo do material de origem pobre nesse elemento. Todos esses elementos apresentam decréscimo linear em profundidade, diferentemente do que foi observado para os valores de potássio disponível (K) que variam em profundidade, sobretudo nas passagens entre os horizontes A para B e B para B/C (Tabela 3). Os valores são baixos e variam de 0,05 cmol c /dm 3, decrescem à 0,02 cmol c /dm 3 no horizonte A até 0,06 cmol c /dm 3 no horizonte B/C. O menor valor foi observado na horizonte Bt1 (0,002 cmol c /dm 3 ). De acordo com os dados da Tabela 3 observa-se que todos eles decrescem em profundidade e apresentam concentrações consideradas altas para o Cu, média a baixa para o Zn, baixa para o Mn e quantidade média a baixa para o B. Considerando que este perfil se encontra em um corte de estrada e não é usado para agricultura, inicialmente se pode interpretar que esses elementos são heranças do material de origem e dos processos pedogenéticos que atuaram na formação desse solo.

6 O perfil apresenta teores de óxidos de ferro superiores a 180 g kg -1 por horizonte, refletindo o material de origem, o basalto rico em minerais ferromagnesianos. Observa-se que o Fe 2 O 3 e SiO 2 aumentam consideravelmente em profundidade, passando de 187,3 g kg -1 no A para 232,0 g kg -1 no horizonte B/C e de 202,9 g kg -1 no horizonte A para 273,0 g kg -1 no B/C, respectivamente. No caso do SiO 2 o valor mais expressivo esta no horizonte Bw, com 294,8 g kg -1. O Al 2 O 3 apresentou pouca variação, entre 238,0 g kg -1 no horizonte A e 237,2 no B/C. O menor valor (220,5 g kg -1 ) foi encontrado no horizonte Bt2 e o maior (260,9 g kg -1 ) no horizonte AB. Aparentemente somente o TiO 2 apresenta uma pequena anomalia nos valores desse óxido nos horizontes Bt (Tabela 3), o que poderia indicar a possibilidade de descontinuidade pedológica, que ainda precisa ser investigada. Os índices Ki e Kr, que medem o grau de intemperização e a evolução mineralógica do solo, variaram de 1,41 a 2,10 e de 0,96 a 1,34, respectivamente. O que permite uma interpretação preliminar de que se trata de um solo caulinítico, em estágio avançado de pedogênese, principalmente nos horizontes mais superficiais, até 92 cm.

7 Tabela 3: Atributos químicos do solo. Horizonte Profundidade (cm) CaCl2 0,01M Análises Químicas mg/dm 3 cmol c /dm 3 mg/dm 3 Teor de Carbono orgânico ph P K Ca Mg H+Al B Cu Fe Mn Zn g/dm 3 A ,8 6 0,05 0,2 0,2 13,5 0,39 2,6 13 2,1 0,3 19,76 BA ,2 4 0,03 0,2 0,0 6,4 0,21 0,2 2 0,1 0 5,81 Bt ,1 4 0,02 0,1 0,1 6,4 0,3 0,1 1 0,1 0 5,23 Bt ,1 5 0,05 0,2 0,1 6,4 0,21 0, ,06 Bt ,1 4 0,03 0,1 0,0 5,8 0,17 0,3 5 0,1 0 3,48 Bw ,1 4 0,06 0,1 0,0 5,2 0,12 0, ,1 3,48 Horizonte Profundidade (cm) Ataque Sulfúrico (%) Relações Moleculares Saturação Por bases SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 TiO 2 P 2 O 5 (Ki) (Kr) Al 2 O 3 / Fe 2 O 3 Valor S C.T.C M.O V% cmol c / dm 3 g/dm 3 A ,29 23,88 18,73 5,600 0,120 1,44 0,96 2,00 3 0,45 13,95 34 AB ,66 26,09 19,19 4,468 0,096 1,41 0,96 2, BA ,88 24,55 18,40 4,880 0,084 1,45 0,98 2,09 3 0,23 6,63 10 Bt ,9 23,38 18,23 5,832 0,084 1,89 1,26 2,01 3 0,22 6,62 9 Bt ,21 22,05 18,23 5,924 1,260 2,02 1,32 1,90 5 0,35 6,75 7 Bt ,34 22,95 18,53 4,568 0,096 1,95 1,29 1,94 2 0,13 5,93 6

8 Bw ,48 23,88 21,10 4,568 0,104 2,10 1,34 1,78 3 0,16 5,36 6 B/C ,30 23,72 23,20 5,328 0,144 1,96 1,20 1,

9 A partir de 92 cm os valores de Ki e Kr aumentam em profundidade indicando um menor grau de intemperismo em relação aos horizontes em superfície, com valores de Ki variando entre 2,09 e 2,10 e Kr entre 1,32 e 1,34. Observa-se que a matéria orgânica do solo (MOS) apresenta maior teor nos horizontes superficiais até 35 cm, onde se recebe maior input da vegetação atual, rica em pteridófitas e gramíneas. Em profundidade a MOS diminui drasticamente, o mesmo ocorre para os teores de carbono orgânico (CO). Os valores isotópicos de C (δ 13 C), em uma primeira análise indicam que o perfil sempre esteve sob uma vegetação composta predominantemente por plantas C 3 (Figura 2). Nos primeiros centímetros, do topo para base, os valores mantiveram-se em torno de -23,00 com um pequeno enriquecimento isotópico a 40 cm de profundidade, atingindo -20,58. Esses valores expressam o sinal isotópico da vegetação atual encontrada na região, isto é, a Floresta Ombrófila Mista. Entre 50 até 100 cm observa-se um enriquecimento mais pronunciado, nestas profundidades os valores variam entre - 18,46 e -19,27 registrando provavelmente uma abertura na vegetação, cujas causas ainda não foram discutidas, pois análises utilizando fitólitos serão realizadas para complementar a análise isotópica para o entendimento da evolução de possíveis aberturas na vegetação.

10 Figura 2: Variação de δ 13 C em relação à profundidade do solo e idade 14 C. De 100 até 380 cm o sinal isotópico mantém-se em torno de -22, marcando a presença de uma vegetação com mistura de plantas C 3 e C 4, com maior predomínio de C 3, haja vista que o sinal é mais empobrecido do que o encontrado na faixa entre 50 e 100 cm. Esse sinal misto, semelhante ao do topo do perfil pode estar refletindo uma vegetação rica em plantas C 3, que neste caso pode ser tanto espécies de plantas hábito arbóreo e arbustivo, como de gramíneas C 3 (subfamília Pooid), fato que poderá será confirmado após a análise fitolítica. CONSIDERAÇÕES FINAIS Do ponto de vista mineralógico é um perfil em estágio avançado de pedogênese. Os dados isotópicos apresentam três estágios da vegetação: o primeiro estágio a vegetação é composta por plantas C 3, possivelmente a formação da atual floresta encontrada desde anos cal A.P.; no segundo estágio ocorre um enriquecimento isotópico e a vegetação que possivelmente passou a ser dominada por plantas C 4 (gramíneas) entre

11 anos A.P. no Holoceno Médio; o terceiro estágio é marcado por uma mistura entre vegetação C 3 e C 4 com predomínio de C 3, entre anos cal A.P. no final do Pleistoceno. Até o momento observa-se com os resultados a presença de vegetação C 3 a aproximadamente anos cal A.P. o que coloca em dúvida a hipótese de clima frio e seco para essa região no final do Pleistoceno e início do Holoceno. AGRADECIMENTOS As autoras agradem ao Programa de Pós Graduação em Geografia/Francisco Beltrão pelo suporte financeiro (PROAP/CAPES), à CAPES pela bolsa de estudo da primeira autora e pelo suporte financeiro para o pagamento das datações (Projeto 144/2012 PVEs/CAPES). Ao Prof. L. C. R. Pessenda e ao Laboratório 14C CENA/USP pelo suporte nas análises isotópicas δ 13 C. As Prof. Júlio C. Paisani e Marga E. Ponteli do Grupo GESGFS (Francisco Beltrão) pelo apoio, suporte e infraestrutura viabilizando o desenvolvimento dessa pesquisa. REFERÊNCIAS EMBRAPA, Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de Métodos de Análises de Solo. 2º edição, Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 1997, 212 p. EMBRAPA, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Levantamento e Reconhecimento dos Solos do Estado de Santa Catarina. Boletim de Pesquisa n. 6, Rio de Janeiro: EMBRAPA CNPS, 1998, p EMBRAPA, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. 3 ed. Brasilia, (DF): Embrapa, 2013, 353 p. FAGERIA, Nand K. Produção de Sementes Sadias de Feijão comum em Várzeas Tropicais. Embrapa Arroz e Feijão - Sistemas de Produção. n. 4, Dezembro de Disponível em: < sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/fonteshtml/feijaovarzeatropical/solos.htm# ph> acessado em: 27/05/2014.

12 FERREIRA, M.M. et al. Influência da Mineralogia da Fração Argila nas Propriedades Físicas de Latossolos da Região Sudeste do Brasil. Revista Brasileira Ciências do Solo, v. 23, 1999, p KOPPEN, Wilhelm. Climatologia. Com um Estúdio de los Climas de la Tierra. Maxico. FCE. 1948, p LEPSCH, Igo F. 19 Lições de Pedologia. São Paulo: Oficina de Textos, 2011, p PAISANI, Julio C. et al. Superfícies Aplainadas em Zona Morfoclimática Subtropical Úmida no Planalto Basáltico da Bacia do Paraná (SW Paraná / NW Santa Catarina): Primeira Aproximação. Revista Geociências, São Paulo, UNESP,v. 27, n. 4, 2008, p RONQUIM, Carlos C. Conceitos de fertilidade do solo e manejo adequado para as regiões tropicais. Campinas: Embrapa Monitoramento por Satélite. Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento SANTOS, R. D. dos. et al. Manual de Descrição e Coleta de Solos no Campo. 5ed. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência de Solo, SBCS, Sociedade Brasileira de Ciência do Solo Núcleo Regional Sul. Manual de Adubação e de Calagem para os Estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina. Comissão de Química e Fertilidade do Solo RS/SC,10 ed., Porto Alegre, 2004, 400 p.