Características, Propriedades e Classificação de Solos. Prof. Dr. Eurico L. de Sousa Neto. 2. Composição do solo

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1 2. Composição do solo A humanidade depende do solo para inúmeras atividades, porém, bons solos dependem do homem e do uso que eles fazem. O solo significa para o homem mais que um meio ambiente para o desenvolvimento de culturas. Servem de alicerces de casas e fábricas, são usadas para a construção de estradas e rodovias, exploração de produtos minerais e principalmente em se tratando de ciências agrárias para produção vegetal e animal. A falta de preocupação com o solo é principalmente devida a conceitos e pontos de vista diversos em relação a este importante produto da natureza. Para engenheiros de minas, por exemplo, o solo é o detrito que cobre as rochas ou minerais a serem explorados, é um transtorno e deve ser eliminado. Para o engenheiro rodoviário, podem ser o material onde vai ser construída uma estrada, se suas propriedades forem satisfatórias deverá ser substituída por rocha ou cascalho. Os produtos rurais consideram o solo como um ambiente para o crescimento de plantas, sendo necessária melhoria a fim de proporcionar o melhor ambiente químico e físico para o desenvolvimento de plantas. Enfim dependo da utilização do solo as formas de manejo que serão imposta serão diferenciadas, a fim de se alcançar a maximização da atividade requerida. Em se tratando de fins agrícolas, a importância dos solos para o crescimento vegetal, foi comprovada por inúmeros trabalhos entre eles se destaca o de Liebig intitulado Lei do Mínimo, segundo este estudo os vegetais para se desenvolverem plenamente necessitam de uma combinação de cinco fatores ambientais: luz, água, fixação mecânica, calor e nutrientes. Com exceção da luz, os solos são capazes de fornecer cada um destes fatores. Mas somente nos casos em que são supridos numa apropriada combinação, ira se conseguir ótimos crescimentos vegetais. O fator que se posicionar abaixo do ótimo, limitará o crescimento. O nível de produção agrícola não pode ser maior do que o possibilitado pelo mais limitativo dos fatores essenciais ao crescimento vegetal Dessa forma evidencia-se para estudos de solo que se deve certificar de qual fator se posiciona abaixo do nível ótimo e de que maneira pode se remover tal limitação. 1

2 Porém na maioria dos casos o solo não foi, infelizmente, considerado como ambiente dinâmico com reservatório de nutrientes, ou seja, a passo que é explorado o solo tem sua reserva de nutrientes diminuída. Outra característica marcante dos solos observados em trabalhos clássicos é dispensada as características do solo, que são diferenciadas em relação às áreas vizinhas, neste sentido se destacam importância do clima como agente de formação de solo. Outra constatação foi à existência da relação clima, vegetação, material de origem com o solo existente O que é solo Sobre as rochas, alguns fragmentos não consolidados são encontrados quase universalmente. Este material conhecido como rególito pode ser de profundidade desprezível ou ter centenas de metros, tendo sua origem da desintegração da rocha ou oriundo do transporte por ação do vento, da água ou do gelo depositado sobre o leito rochoso ou acima de outro material sobrejacente. De qualquer forma a composição do regolito pode variar de um lugar para outro. Um exame da parte superior de um regolito mostra que ele difere do material subjacente. Possui mais matéria orgânica, por que inicialmente resíduos vegetais são depositados na superfície e por estarem mais próximos a superfície foram submetidas a maior intemperismo. Esta porção inicial e bioquimicamente decomposta do regolito é o solo; que é o produto das forças tanto destrutivas com sintetizadoras. O intemperismo e decomposição microbiana de resíduos orgânicos são exemplos de processos destrutivos, ao passo que as formações de novos minerais, tais como argilas diversas e desenvolvimento de formas características são de natureza sintetizadora Diferenciações de solo O solo de superfície é a principal zona de desenvolvimento do sistema radicular, armazena a maioria dos nutrientes disponíveis para os vegetais e supre grande porção de água usada pelas culturas. Além disso, como camada arada e cultivada pode estar sujeita a manipulação e orientação. Mediante cultivo apropriado e incorporação de resíduos orgânicos, sua condição física pode ser modificada, assim como sua condição química. 2

3 Por sua vez os subsolos, ao contrário dos solos de superfície estão sujeitas a pequena modificação humana, com exceção de drenagens, por conseguinte, decisões quanto ao uso do solo depende muito mais dos solos de superfície do que dos de subsuperfície Composição do solo Os solos minerais constituem de quatro componentes principais: substâncias minerais, orgânicas, água e ar, podem ser considerados ainda com um sistema trifásico por possuir a fração sólida, líquida e gasosa (Figura 1). Matéria Orgânica + 4,0 % Matéria Mineral + 52% Ar + 22% Água + 22% Figura 1. Composição de um solo ideal para exploração agropecuária. Fonte: Lepsh, Componentes Minerais A fração inorgânica do solo é composta normalmente por pequenos fragmentos de rocha e de minerais de varias espécies remanescentes da rocha maciça da qual formaram o regolito e por sua vez o solo, mediante o intemperismo. Os minerais por outro lado são extremamente variáveis de tamanho, alguns são tão grandes como os fragmentos rochosos menores, outros como partículas coloidais da argila, são tão pequenos que apenas podem ser vistos com auxilio de microscópio eletrônico Componentes orgânicos A matéria orgânica do solo representa um acúmulo de resíduos animais e vegetais parcialmente decompostos e também parcialmente sintetizados em 3

4 contínua decomposição resultante do trabalho de microorganismos do solo. Portanto um componente transitório e que deverá ser constantemente renovado pela adição de resíduos vegetais. De maneira geral o conteúdo de matéria orgânica nos solos varia de 2 a 6%, no entanto sua influência nas propriedades do solo e conseqüentemente no crescimento vegetal é muito grande. A matéria orgânica funciona como condicionante do solo, fornece alguns elementos essenciais para o crescimento de plantas (enxofre e fósforo), aumenta a retenção de água e cátions ainda é a principal fonte de energia para os microorganismos do solo Água no solo Duas conceituações principais referentes á água do solo acentuam a importância deste componente do solo em relação ao crescimento vegetal: - A água retida nos poros do solo em graus variáveis de persistência, dependendo da quantidade existente desse líquido e do tamanho de poros. - Juntamente com sais em solução, a água do solo forma a solução do solo, que é sobremodo importante veículo para fornecer nutrientes aos vegetais em crescimento. A persistência com que a água é retida pelos sólidos do solo determina, em grau marcante, a sua movimentação no solo e sua utilização pelos vegetais. Por exemplo, quando a umidade em um solo é ótima para o crescimento vegetal as plantas podem assimilar prontamente a água do solo porque grande quantidade dela encontra-se nos poros de tamanho intermediário, à medida que o solo vai ficando seco e água fica concentrada nos poros de menor tamanho, o que torna a absorção pelas plantas cada vez mais difícil Ar no solo Sob vários aspectos, o ar do solo difere do ar atmosférico. Em primeiro lugar, o ar do solo é localizado no labirinto de poros do solo, separados pelos sólidos do mesmo solo, tal fato responde pelas variações na sua composição e variam da local. Em bolsões localizados, as reações que envolvem os gases poderão modificar profundamente a composição do ar do solo, em segundo lugar o ar do solo possui umidade mais elevada que o atmosférico. 4

5 De maneira geral a composição do ar do solo é determinada pelo conteúdo de água existente no solo Colóides Um solo mineral, próximo à superfície, com condições físicas ótimas para o crescimento vegetal, apresenta, aproximadamente, a seguinte composição volumétrica: 44% de espaço poroso, ocupados por partes iguais de ar e de água, 45-48% de sólidos minerais e 2 a 3 e, por vezes, 5% de matéria orgânica. Têm-se, normalmente, então, 56 % constituídos pela fase sólida (minerais e matéria orgânica), 22% pela fase líquida e 22% pela fase gasosa. A fase sólida é constituída de agregados que se apresentam, até certo ponto, individualizados. Os agregados são formados de partículas unitárias, cimentadas entre si por matéria orgânica, óxidos de Fe e Al, sílica, etc. As partículas individuais são obtidas após a dispersão dos agregados. Limites de tamanho definem as partículas como pertencentes a diferentes frações. Esses limites são estabelecidos pela classificação de Atterberg ou classificação internacional (Tabela 1). Tabela 1. Limites de diâmetro das frações minerais do solo Classe Diâmetro (mm) Argila < 0,002 Silte 0,002-0,02 Areia fina 0,02-0,2 Areia grosso 0,2-2 Cascalho 2-20 Pedregulho > 20 Fonte: Lepsh, Sistema Coloidal O solo pode ser considerado como um sistema disperso, pois é constituído de mais de uma fase, sendo que a fase sólida está em estado de acentuada subdivisão. Há, portanto, um sistema coloidal no solo, constituído de partículas diminutas, de tamanho coloidal, minerais ou orgânicas, ou organo-minerais, como fase dispersa na solução (ou no ar) do solo, como meio de dispersão. Nesse sistema ocorrem reações químicas, físico-químicas e microbiológicas da maior importância no estudo dos solos. E, nessa fase dispersa, encontram-se as argilas. 5

6 2.4.2 Propriedades de um Sistema Coloidal a) Grande Superfície Específica O termo superfície específica refere-se à área pela unidade de peso do material considerado (solo como um todo, fração argila apenas, matéria orgânica etc.) e é, usualmente, expressa em metros quadrados por grama. Deve-se, esperar grandes variações entre solos quanto às suas superfícies específicas. Entre os fatores responsáveis por essas variações, encontram-se: - Textura ou granulometria. - Tipos de minerais de argila. - Teor de matéria orgânica. Em virtude do menor tamanho da fração argila do solo, em relação às outras frações, pode-se deduzir que esta fração, de natureza coloidal, contribui em maior proporção com o valor da superfície específica do solo. Quanto ao tipo de mineral de argila presente, sabe-se, por exemplo, que a caulinita apresenta superfície específica de 10 a 30 m 2 g -1, os óxidos de Fe de 100 a 400 m 2 g -1, e a montmorilonita de 700 a 800 m 2 g -1. É de se esperar, portanto, que solos tropicais, que têm nos óxidos e na caulinita os maiores constituintes da fração argila, tenham menor superfície específica, em geral, que solos de regiões temperadas, onde há predominância de montmorilonita (Tabela 2). Quanto à matéria orgânica presente, embora ocorra na maioria dos solos em proporções relativamente pequenas, contribui, significativamente, para o valor da superfície específica do solo, devido ao seu alto grau de subdivisão. Um solo com maior teor de matéria orgânica deverá ter maior superfície específica que outro com menor teor, se outras características, como tipo e quantidade de argila, forem mantidas constantes. Tabela 2. Superfície específica dos principais componentes da fração argila do solo Constituintes da fração argila Superfície específica (m 2 g -1 ) Gibbsita 1-2,5 Caulinita Goethita 30 Mica hidratada Óxidos de ferro Montmorilonita Matéria orgânica ± 700* * Muito variável 6

7 b) Cargas Elétricas Propriedade muito importante de uma dispersão coloidal é a presença de cargas elétricas. As partículas coloidais do solo, as argilas de modo geral, são eletronegativas. Embora possam, também, possuir cargas positivas, estas são, normalmente, em menor número que as negativas. Em alguns solos, com um grau de intemperismo bastante adiantado, pode-se encontrar um maior número de cargas positivas do que negativas, entretanto, tal situação não é representativa do normalmente observado. A presença de cargas elétricas na superfície das partículas de argila é responsável pelos fenômenos de troca e pela formação de ligações. No solo, as partículas de argila não se encontram normalmente dispersas na solução, mas floculadas na forma de agregados. A formação destes agregados pode ser favorecida por vários agentes cimentantes, como a matéria orgânica e os óxidos de ferro. Esta cimentação é muito importante, pois favorece maior estabilidade dos agregados, propiciando a manutenção de propriedades do solo como estrutura e porosidade. A floculação das partículas é afetada pela concentração e a natureza dos íons presentes na solução e pela própria mineralogia das argilas, dentre outros fatores. Mesmo floculadas, as argilas apresentam grande superfície específica devido à porosidade interna dos agregados. O fenômeno da floculação está relacionado ao surgimento de forças de atração de curta distância entre as partículas, as chamadas interações do tipo van der Waals. Por outro lado, a existência de cargas elétricas na superfície das argilas produz uma força de repulsão entre as partículas, dada a predominância de cargas do mesmo sinal. Nestas circunstâncias, a dispersão é favorecida. O balanço final entre as forças de floculação e de dispersão vai ser determinado pela distância entre partículas. Esta distância, por sua vez, vai depender da espessura da dupla camada difusa. Dupla camada difusa é a denominação dada ao conjunto dos íons que circundam as partículas coloidais em suspensão (Figura 2). Nas argilas silicatadas predominam as cargas elétricas negativas. Estas atraem os íons carregados positivamente, formando uma camada mais concentrada próxima às partículas. Em função da concentração e das características do íon presente, esta camada pode ser mais ou menos espessa permitindo, respectivamente, uma menor ou maior aproximação entre partículas. Dentre as características do íon que são importantes 7

8 na definição da espessura da dupla camada estão a valência do íon e o raio iônico hidratado. Maior valência para um mesmo raio iônico produz compressão da dupla camada. De forma análoga, maior raio iônico hidratado para uma mesma valência permite a expansão da dupla camada. A dispersão do solo, efetuada no procedimento de rotina para a determinação dos teores de areia, silte e argila, utiliza os conceitos de dupla camada difusa. No solo, estes conceitos ajudam a compreender fenômenos como a dispersão das argilas, que podem se movimentar no perfil causando o bloqueio de poros e mudanças importantes nas propriedades físicas. Figura 2. Modelo da Dupla Camada Difusa c) Cinética As partículas dispersas em meios líquidos apresentam movimentos. O movimento browniano é caracterizado pelo movimento brusco, irregular e em ziguezague de partículas individuais no meio de dispersão. Esse movimento deve-se à energia cinética das partículas. O movimento de difusão é consequência da migração de partículas de uma região de maior concentração para outra de menor concentração. Há, também, o movimento ocasionado pela força gravitacional, responsável pela sedimentação de partículas. 8