Introdução geral relativa aos poros (Dia. 2) Os diversos tipos de poros (Dia. 3 à 16) Observação e medida da porosidade (Dia.

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1 Alain RUELLAN e Mireille DOSSO SOLDIDAC 2003 Educagri éditions - AUF Tradução: Alain Ruellan e Selma Simões de Castro Módulo 4 Os poros dos solos: descrições e interpretações Objetivos: saber descrever e interpretar os poros dos solos, após a cor (ver módulo 2) e os agregados (ver módulo 3). Introdução geral relativa aos poros (Dia. 2) Os diversos tipos de poros (Dia. 3 à 16) Observação e medida da porosidade (Dia. 17 à 18) Porosidade, funcionamento e fertilidade dos solos (Dia. 19 à 24) Retomando o nosso exemplo (Dia. 25 à 29) B

2 Introdução geral relativa aos poros Depois da cor e dos agregados, a terceira característica morfológica que permite, no campo, continuar a descrição dos horizontes de um solo, é relativo aos volumes ocupados pelo ar, pela água e por onde circulam também os organismos vivos: são os poros, quer dizer a porosidade do horizonte. A porosidade de um material pedológico é o volume não ocupado pelos constituintes sólidos. Portanto, é o volume ocupado pelos constituintes líquidos e gasosos. A porosidade é a via das transferências sólidas, líquidas e gasosas, e das atividades biológicas. Conforme os horizontes, a porosidade de um volume de solo varia de 20% (horizonte muito pouco poroso, muito compacto) até 80% (horizonte muito poroso, muito leve). Uma grande parte da porosidade não é visível a olho nu, nem mesmo com uma lupa: o uso de microscópios ópticos e eletrônicos, é necessário para ver e entender tudo. Entretanto, a observação a olho nu e com lupa, acompanhada de algumas medidas, já permite ver, deduzir, medir e entender o essencial. Retorno ao sumário Módulo 4: os poros dos solos 2

3 Os diversos tipos de poros Os poros se reconhecem, se descrevem e são denominados em função da morfologia, da origem e das suas dimensões. Figura 102 n 346 p. 100 figure 6 1 Morfologia e origem dos diversos tipos de poros Em função da morfologia e da origem, distingue-se cinco tipos de porosidade (figura 102, ao lado): - as porosidades de alteração; - as porosidades texturais; - as porosidades estruturais:. porosidades de empilhamento de agregados arredondados,. porosidades inter e intra-agregados de tipo fissural,. porosidades tubular e cavitária. Origem dos diversos tipos de porosidade Retorno ao sumário Módulo 4: os poros dos solos 3

4 1 a As porosidades de alteração As porosidades de alteração são aquelas que se desenvolvem no interior e na superfície dos minerais das rochas, por dissolução e transformação desses minerais (fotos 103 e 104) Essas porosidades não são visíveis a olho nu, nem com lupa (salvo aquelas que afetam as superfícies dos cascalhos e das areias). Entretanto, elas representam uma grande parte da porosidade total dos materiais pedológicos. Elas são as primeiras a surgir durante o processo de formação dos solos a partir das rochas. Módulo 4: os poros dos solos 4

5 Foto 103 n 153 p. 100 foto 62 1 mm Mica em alteração (vista com microscópio óptico); as lamelas (cor escura) se afastam umas das outras: poros se formam (cor clara entre as lamelas). Módulo 4: os poros dos solos 5

6 Foto 104 n 1 p. 101 foto 63 0,2 mm Feldspato em alteração (visto com microscópio óptico): canalículos muito finos se desenvolvem dentro do mineral. Módulo 4: os poros dos solos 6

7 1 b As porosidades texturais As porosidades texturais são aquelas que subsistem entre as partículas quando elas (as partículas) já estão em contato umas com as outras: são os poros que subsistem a partir do empilhamento das partículas (fotos 105 e 106) Módulo 4: os poros dos solos 7

8 A morfologia e o volume dos poros da porosidade textural são função de dois critérios: -o tamanho e a morfologia das partículas constitutivas do material solo: é claro que os poros que separam as partículas argilosas são muito pequenos (visíveis só com microscópio eletrônico); mas aqueles de um material arenoso são muito maiores (parcialmente visíveis a olho nu); - a história energética do material solo: a porosidade textural não é independente das pressões que agem sobre os materiais; dentre dessas pressões, duas são importantes:. a dessecação: ela provoca a aproximação das partículas, freqüentemente de maneira irreversível (fala-se de compactação hídrica);. a atividade biológica: uma raiz que cresce ou um animal que se move dentro do solo provocam, ao redor deles, pressões contra as partículas que as aproximam umas das outras (fala- se de compactação biológica). Essas variações temporais da porosidade textural de um material são ligadas a duas causas principais: - a quantidade de água presente ao redor de cada partícula (a porosidade diminui quando o material se desidrata) - a elasticidade das partículas. Módulo 4: os poros dos solos 8

9 Foto 105 n 4 p. 101 foto µm Porosidade entre partículas no interior de um agregado (vista com microscópio eletrônico). Módulo 4: os poros dos solos 9

10 106 1 c As porosidades estruturais As porosidades estruturais são aquelas que resultam da organização das partículas entre si: não há só empilhamento das partículas, com ou sem constrações, mas há também estruturação, criação de relações, movimento de partículas, tudo isso dando origem a novas porosidades. As porosidades estruturais são de três tipos: as porosidades tubulares e de cavitárias: elas são de origem biológica, animal ou vegetal (foto 106); - as porosidades fissurais: elas resultam das variações de volume das argilas; essas porosidades são aquelas que delimitam os agregados angulares e os agregados foliares; essas porosidades fissurais ocorrem também dentro dos agregados (fotos 107 e 108) (foto 109: horizonte 3); - as porosidades de empilhamento de agregados arredondados: são os poros que separam os agregados uns dos outros (foto 109: horizonte 1) Módulo 4: os poros dos solos 10

11 Foto n 99 p. 102 foto 66 3 Vista do interior de um agregado (microscópio óptico): - Porosidade tubular de origem biológica (1). 1 mm - As paredes do poro são cobertas de películas argilosas (2). - Vê-se também uma porosidade textural num meio silto-arenoso (3). Módulo 4: os poros dos solos 11

12 Foto 107 n 10 p. 103 foto 67 Marrocos, Gharb, clima mediterrânico sub úmido Porosidade fissural muito desenvolvida de um vertissolo preto, muito rico em argilas expansivas (montmorilonita) e muito dessecado. Módulo 4: os poros dos solos 12

13 Foto n 155 p. 103 foto 68 1 Vista com microscópio óptico: 1 mm - Porosidade fissural (1) desenvolvida no meio de um volume argiloso. - Essa porosidade não ocorre dentro dos volumes arenosos (2). Módulo 4: os poros dos solos 13

14 Foto Solo vermelho lixiviado: n 3 p. 80 foto 31 Portugal, Sul, clima mediterrânico sub-úmido 2 3 -Horizonte 1: a porosidade facilmente visível é uma porosidade de empilhamento de agregados arredondados. -Horizonte 2: nesse horizonte arenoso a porosidade visível e textural. -Horizonte 3: a porosidade facilmente visível é uma porosidade fissural. Espessura do corte: 60 cm. Módulo 4: os poros dos solos 14

15 Nota A descrição da porosidade deve levar em conta: - a forma dos poros:. o que se vê no campo, tridimensionalmente, a olho nu e com lupa;. o que se vê com o microscópio, bidimensionalmente numa lâmina delgada; - a morfologia e a constituição das paredes dos poros: em particular, é necessário observar bem se os constituintes das paredes são os mesmos que aqueles que estão longe dos poros [por exemplo, é necessário olhar se há cerosidades argilosas sobre as paredes dos poros (foto 106)]. Esse tipo de observação permite entender melhor as relações que podem existir entre, de um lado os constituintes do solo e, de outro lado, a composição das águas e o comportamento das raízes que estão em contato com as paredes dos poros. 106 Módulo 4: os poros dos solos 15

16 2 Tamanho dos poros Em função do tamanho dos poros pode-se distinguir dois tipos de porosidade: A macroporosidade: nessa porosidade a água pode se mover por gravidade, isso porque o diâmetro dos poros é maior do que 6 a 10 µm (em função da morfologia e dos constituintes). É nessa macroporosidade que a água circula rapidamente depois de cada chuva. Mas, dentro de um solo sadio, a macroporosidade deve, depois de uma drenagem rápida, ficar disponível para a circulação do ar. A macroporosidade é principalmente de origem estrutural. Mas a porosidade textural de um material arenoso é também considerada como uma forma de macroporosidade. A microporosidade: nessa porosidade a água circula por capilaridade. É na microporosidade que é retida a maior parte da água que as plantas consomem na medida de suas necessidades. Quando a microporosidade é reduzida demais (por exemplo num solo arenoso), os solos dessecam muito rapidamente e as plantas sofrem. A microporosidade pode ter todas as origens possíveis (alteração, textura, estrutura). Retorno ao sumário Módulo 4: os poros dos solos 16

17 Observação e medida da porosidade A porosidade se observa primeiro no campo. A olho nu e com uma lupa já se pode observar: - a porosidade estrutural inter-agregados, quer dizer os poros fissurais e os poros de empilhamento dos agregados arredondados; - uma parte da porosidade intra-agregados, quer dizer uma parte dos poros tubulares e das cavidades, uma parte dos poros fissurais e uma parte dos poros texturais resultantes do empilhamento das areias e dos cascalhos. É importante que essas observações e descrições da porosidade sejam feitas em função das outras características morfológicas: cores, agregados, feições pedológicas. Retorno ao sumário Módulo 4: os poros dos solos 17

18 A observação da porosidade prossegue com ajuda de microscópios, ópticos e eletrônicos. Todos os tipos de porosidade são visíveis com os microscópios (fotos 103, 104, 105, 106 e 108). A observação da porosidade com microscópios deve levar em conta: - a localização dos poros (dentro dos minerais, entre os minerais, dentro dos agregados, etc.); - a morfologia dos poros; - as relações entre os poros e os constituintes; - as relações entre os poros e os agregados, as cores, as feições pedológicas. No laboratório, é possível quantificar todos os tipos de porosidades, por medidas diretas e indiretas. Tal como para as cores e as estruturas (ver módulos 2 e 3), a observação e a quantificação das porosidades (principalmente da porosidade estrutural) devem ser repetidas durante o ano, visto que as porosidades se modificam em função das estações Retorno ao sumário Módulo 4: os poros dos solos 18

19 Porosidade, funcionamento e fertilidade dos solos 1 - A porosidade da cobertura pedológica é determinante das suas relações com o ar, a água e a vida É da porosidade da cobertura pedológica que dependem: - a dinâmica das trocas gasosas (água, CO 2, NH 4, NO x, etc.) entre o solo e a atmosfera: os solos influenciam a composição da atmosfera mundial, portanto influenciam os climas; - o funcionamento quantitativo e qualitativo dos rios e dos lençóis freáticos, que são influenciados por diversos fatores:. as águas de chuva e de irrigação atravessam mais ou menos facilmente e mais ou menos rapidamente os diversos horizontes da cobertura pedológica;. a porosidade dos solos determina a importância relativa das circulações hídricas verticais e laterais; isso quer dizer que a porosidade dos solos influencia a recarga dos lençóis freáticos e influencia o regime das enchentes dos rios;. é igualmente da porosidade que depende parte da composição química das águas dos lençóis e dos rios: quando as águas passam pelas porosidades dos solos, elas adquirem, pelo contato com as paredes dos poros, uma parte da suas composições químicas; - o início da erosão superficial e interna: a erosão hídrica é sempre iniciada por uma água que, não conseguindo entrar no solo, por falta de porosidade suficiente, escorre sobre o solo e causa sua erosão. Retorno ao sumário Módulo 4: os poros dos solos 19

20 2 A porosidade do solo, fator de fertilidade para as plantas Para uma planta, a porosidade de um solo, portanto a sua fertilidade, torna-se cada vez melhor quando: - a macroporosidade é suficiente para impedir excessos de água e saturação que afoga as raízes; - a microporosidade é suficiente para que água seja retida para ser colocada à disposição das raízes na medida de suas necessidades; - não ocorrem, dentro do volume de solo explorado pelas raízes, variações brutais no tipo de porosidade (entre dois horizontes, entre as porosidades inter e intraagregados); - não há variações temporais importantes de porosidade em função da umidade: os horizontes com argila expansiva e os horizontes com agregação fraca não são favoráveis ao desenvolvimento dos sistemas radiculares. Módulo 4: os poros dos solos 20

21 3 A porosidade, filtro para a depuração das águas usadas Para que o solo desempenhe um papel de filtro (por exemplo para a depuração das águas usadas), a sua porosidade deve ser suficiente para: - permitir que as águas tenham acesso a todos as superfícies de troca do material pedológico: essas superfícies são principalmente aquelas das argilas e das matérias orgânicas do solo; é sobre elas que é retida uma parte dos elementos minerais e orgânicos das águas a serem depuradas; - permitir que as raízes cheguem até essas superfícies de troca para que possam se alimentar: o papel de filtro é aquele do solo que retem e depois aquele da planta que elimina os elementos. Módulo 4: os poros dos solos 21

22 4 A continuidade dos fluxos através s da porosidade 110 Finalmente, uma boa porosidade é aquela que permite a continuidade dos fluxos hídricos e gasosos. É o caso de um horizonte com estrutura grumosa e granular fina, rico em matéria orgânica, com forte atividade biológica, qualquer que seja a sua textura. Nesse tipo de horizonte (foto 110): - há continuidade entre as diversas porosidades, inter e intra-agregados: - as porosidades são estáveis, pouco sensíveis às variações de umidade. Portanto, os fluxos podem ser contínuos, no espaço e no tempo: para as raízes, é a moradia ideal, sem obstáculos. Não é o caso de um horizonte argiloso, com estrutura cúbica grosseira (foto 111), dentro do qual há muitos contrastes entre os diversos tipos de porosidade; particularmente entre as porosidades fissurais grandes que separam os agregados angulares e as porosidades muito finas do interior dos agregados. Além disso, as porosidades são instáveis: elas diminuem muito quando o solo fica úmido. Portanto, nesse caso, a continuidade dos fluxos não é assegurada, nem no espaço nem no tempo; para as raízes essa situação é como se fosse uma corrida de obstáculos permanente. 111 Módulo 4: os poros dos solos 22

23 Foto 110 n 61 p. 105 foto 69 Um exemplo de horizonte com porosidade equilibrada, contínua (horizonte superior do solo). Espessura do corte: 100 cm. França, Charente, clima temperado Módulo 4: os poros dos solos 23

24 Foto 111 n 50 p. 105 foto 70 Maroccos, Doukkala, clima mediterrânico semi-árido Um exemplo de horizonte com porosidade desequilibrada e descontínua. Retorno ao sumário Módulo 4: os poros dos solos 24

25 Retomando o nosso exemplo (ver módulos 2 e 3) Relembramos que o perfil apresentado aqui é aquele de um solo cultivado, situado ao Sul de Portugal (clima mediterrânico sub-úmido). A rocha-mãe desse solo, que é visível na base do perfil (5), é um xisto calcário, quer dizer uma rocha que contém minerais silicosos e carbonato de cálcio. A alteração dessa rocha fornece areias, siltes, argilas e carbonato de cálcio A descrição das porosidades desse solo é a seguinte (fotos 112 e 113): Horizonte 1 (de 0 a 5/10 cm): a macroporosidade visível no campo é forte; a porosidade visível é tubular (biológica) e de empilhamento de agregados arredondados; sabendo-se que a textura é areno-siltosa, pode-se deduzir que a porosidade textural é forte. Horizonte 2 (de 5/10 a 25/30 cm): a macroporosidade visível no campo é forte; a porosidade visível é tubular (biológica); sabendo-se que a textura é areno-siltosa, pode-se deduzir que a porosidade textural é forte. Horizonte 3 (de 25/30 a 55/60 cm): a macroporosidade visível no campo é forte quando o horizonte está seco e fraca quando está úmido; a porosidade visível é fissural (entre e dentro os agregados angulares) e tubular (biológica) dentro dos agregados; sabendo-se que a textura é dominada pela argila, pode-se deduzir que a porosidade textural é fraca. Horizonte 4 (de 55/60 a 80/90 cm): na parte superior do horizonte, a porosidade é a mesma que aquela do horizonte 3; na parte inferior aparece progressivamente a porosidade fissural do xisto, alargada pela alteração. Xistocalcário5(> 80/90 cm): a porosidade visível é fissural do xisto, alargada pela alteração; em profundidade, essa porosidade diminui progressivamente. Retorno ao sumário Módulo 4: os poros dos solos 25

26 Foto n 20 p. 80 foto Módulo 4: os poros dos solos 26

27 Foto n 3 p. 80 foto 31 3 Módulo 4: os poros dos solos 27

28 Portanto, pode-se notar os seguintes fatos e interpretações: Os horizontes 1 e 2 são porosos, com forte macroporosidade textural, biológica e de empilhamento dos agregados arredondados (para o horizonte 1). Disso resulta o seguinte: - uma permeabilidade forte: a água penetra e atravessa facilmente esses dois horizontes; - uma baixa capacidade de retenção de água: a "capacidade de campo", quer dizer a quantidade de água que fica no solo depois da drenagem rápida pela macroporosidade, é baixa; - em conseqüência, uma reserva de água fraca: a quantidade de água disponível para as plantas é reduzida (é a diferencia entre a "capacidade de campo" e o "ponto de murchamento") O horizonte 3 apresenta uma porosidade desequilibrada: uma macroporosidade forte (principalmente desenvolvida entre os agregados; mas ela diminui quando o solo fica úmido) e uma microporosidade dominante dentro dos agregados. Disso resulta o seguinte: - uma permeabilidade forte quando o horizonte está seco, mas que fica reduzida quando o horizonte se torna úmido; - uma "capacidade de campo" elevada: esse horizonte retém muita água; - em conseqüência, uma alta reserva de água; - uma circulação heterogênea da água: ela circula mais facilmente e mais rapidamente entre os agregados do que dentro dos agregados; isso não facilita o enraizamento das plantas dentro dos agregados onde, portanto, se encontra o essencial da alimentação para as plantas. Módulo 4: os poros dos solos 28

29 Além disso, a circulação da água e a penetração das raízes são afetadas pela mudança brusca, entre os horizontes 2 e 3, das morfologias dos diversos tipos de porosidades. A porosidade total muda pouco, mas as morfologias mudam muito: é isso que dificulta, até induzir, na época das chuvas ou com irrigação, excessos temporários de água na base do horizonte 2 e no topo do horizonte 3. Esses excessos de água são facilitados pelo fechamento, assim que a água chega, da porosidade fissural do topo do horizonte 3: - A água fica estagnada e a hidromorfia se desenvolve temporariamente. - Eventualmente, se o solo se situa num declive, uma circulação lateral interna de água pode se desenvolver na base do horizonte 2. Sob declive forte, essa circulação lateral interna de água pode provocar fenômenos de erosão interna no topo do horizonte 3, quer dizer saída seletiva das partículas mais finas (as partículas argilosas): vê-se então que o horizonte 2 se desenvolve, na sua base, em detrimento do horizonte 3. Tudo isso dificulta a penetração das raízes no horizonte 3, justamente onde está a essência do potencial nutricional desse solo. Portanto, os desequilíbrios morfológicos, inimigos da harmonia e da continuidade, complicam o desenvolvimento da vida nos solos. Módulo 4: os poros dos solos 29

30 Este é um curso sobre a descrição e a interpretação dos poros dos solos. É possível avançar diapositivo por diapositivo utilizando os botões de ação "avançar" e "voltar" (em baixo à direita): Há ligações em hipertexto para as fotografias e figuras ilustrando o curso que está sendo visto; as fotos e figuras podem também acompanhar o texto sob a forma de vinhetas, sobre as quais é possível clicar para ampliar. Nos dois casos, para voltar ao texto inicial, o botão "retorna para o diapositivo anterior" está situado embaixo à esquerda: Uma vez chegando ao último diapositivo, é possível retornar ao sumário usando o botão "retorno": Ao lado de cada imagem (figura e fotografia) são fornecidas as indicações para achar a imagem no CDROM Solimage e no livro Regards sur le sol (pois que todos dois tratam do tema): n 343 p. 82 figura 3 Retorno ao sumário Módulo 4: os poros dos solos 30

31 Obras e publicações citadas RUELLAN, A., DOSSO, M., Regards sur le sol, Foucher-AUF, Paris. RUELLAN, A., et al., Solimage, cederom, Éducagri éditions-auf, Dijon-Paris. Retorno ao sumário Módulo 4: os poros dos solos 31

32 Créditos das ilustrações Fotographias BOCQUIER, G.: 103, 108 BOULET, R.: 104 GRIMALDI, M.: 105 RIVIÈRE, J.M.: 106 RUELLAN, A.: todas as outras fotografias Figuras Figura extraída de RUELLAN, A., DOSSO, M., 1993, Regards sur le sol, Foucher-AUF, Dijon-Paris: 102 Retorno ao sumário Módulo 4: os poros dos solos 32

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