Resistência tênsil de agregados de solos com argilominerais 1:1 e óxidos na fração argila

Transcrição

1 Resistência tênsil de agregados de solos com argilominerais 1:1 e óxidos na fração argila CLÁUDI LESSNDR PEIXOTO DE BRROS (1), JOSÉ MIGUEL REICHERT (2), DLVN JOSÉ REINERT (2), MRCELO IVN MENTGES (3), DVI LEXNDRE VIEIR (3), VINÍCIUS SCHERER HILBIG (3), DVID PEREZ D ROS (4) RESUMO Pela diversidade de classes de solos, bem como pela presença de diferentes argilominerais na fração argila, o uso do solo fora de sua aptidão agrícola favorece a degradação de suas propriedades físicas. inda, o uso, o manejo, o nível e o tempo de utilização promovem alterações nas propriedades do solo, principalmente na sua estrutura, a qual está relacionada à agregação do solo. ssim sendo, é de grande importância o monitoramento da qualidade do solo mediante avaliações de seus atributos físicos, que são importantes para a sustentabilidade dos sistemas agrícolas. Portanto, o surgimento de novos indicadores de qualidade do solo é de grande significância. O objetivo do trabalho foi avaliar a resistência tênsil de agregados de alguns solos do Rio Grande do Sul que apresentam, na fração argila, argilominerais 1:1 e óxidos. Para realização deste estudo, foram feitas, durante os anos de 26 e 27, amostragens em solos de seis unidades de mapeamento do Rio Grande do Sul, nos horizontes e B. O ensaio de tensão indireta foi realizado usando um aparelho simples, baseado no design de Horn & Dexter. No horizonte, na tensão de 6 kpa, o solo que apresentou maior RT foi o Latossolo Vermelho distrófico típico e na tensão de 33 kpa o solo Latossolo Vermelho distroférrico típico teve o maior valor de RT. Já no horizonte B, para a tensão de 6 kpa, os solos Latossolo Vermelho distroférrico típico e Nitossolo Vermelho distrófico latossólico apresentaram maior RT e para a tensão de 33 kpa o solo Latossolo Vermelho distroférrico típico teve o maior valor de RT. matéria orgânica foi a variável mais significativa para o incremento da RT, havendo uma relação direta entre essas duas variáveis. O teor de silte também apresentou correlação positiva com a RT. Introdução No Rio Grande do Sul há uma grande variedade de classes de solos, cada qual apresentando restrições e aptidões ao uso agrícola. Na fração argila destes solos, predominam três grupos de argilominerais: os argilominerais 2:1, os argilominerais 1:1 e os óxidos. Os argilominerais 1:1 são constituídos por uma lâmina de silício e uma de alumínio em cada camada, sendo seu principal representante a caulinita. s com argilominerais 1:1 apresentam CTC dependente de ph, elevada acidez e não apresentam substituição isomórfica. Esses argilominerais estão presentes em solos mais velhos, ou seja, mais intemperizados, e, conseqüentemente, mais profundos. Esses argilominerais são encontrados com maior representatividade na região do Planalto e Norte do estado. Os óxidos são formados apenas por lâminas octaedrais. Como exemplo deste grupo tem-se os óxidos de ferro, representados, principalmente, pela hematita e goethita. Estes minerais passaram por intenso processo de intemperismo, apresentando características semelhantes aos argilominerais 1:1. Esses argilominerais ocorrem no Planalto e Norte do estado, regiões caracterizadas por apresentar, principalmente, solos bem desenvolvidos e profundos. Pela diversidade de classes de solos, bem como pela presença de diferentes argilominerais na fração argila, o uso do solo fora de sua aptidão agrícola favorece a degradação de suas propriedades físicas. lém disso, o uso, o manejo, o nível e o tempo de utilização promovem alterações nas propriedades do solo, principalmente na sua estrutura, a qual está relacionada à agregação do solo. Na maioria dos casos, o uso intensivo causa redução da estabilidade dos agregados, deixando os solos mais suscetíveis aos processos erosivos. Para um mesmo solo, diferentes práticas de manejo podem afetar distintamente suas propriedades, incluindo o processo de agregação [1, 2]. Sendo assim, é de grande importância o monitoramento da qualidade do solo mediante avaliações de seus atributos físicos, que são importantes para a sustentabilidade dos sistemas agrícolas. resistência tênsil (RT) é definida como a tensão ou força por unidade de área requerida para que o solo se rompa mediante a aplicação de uma tensão (Dexter & Watts [3]). Esse parâmetro é influenciado por diversos fatores como a umidade do solo (Utomo & Dexter [4]), o conteúdo de argila dispersa, os ciclos de umedecimento e (1) cadêmica do curso de gronomia, Centro de Ciências Rurais, Universidade Federal de Santa Maria, Bolsista do Programa de Educação Tutorial, v. Roraima, 1, prédio 44, Santa Maria, RS, CEP dinhaufsm@gmail.com. (2) Engenheiro grônomo, Professor Titular do Departamento de s, Universidade Federal de Santa Maria, v. Roraima, 1, prédio 44, Santa Maria, RS, CEP , Bolsista do CNPq. reicher@smail.ufsm.br; reinert@ccr.ufsm.br. (3) cadêmico do curso de gronomia, Centro de Ciências Rurais, Universidade Federal de Santa Maria, v. Roraima, 1, prédio 44, Santa Maria, RS, CEP marcelomentges@gmail.com; daviperigoti@hotmail.com; vshilbig@yahoo.com.br. (4) Engenheiro grícola, Doutorando do PPG em Engenharia grícola, Centro de Ciências Rurais, Universidade Federal de Santa Maria, v. Roraima, 1, prédio 44, Santa Maria, RS, CEP Bolsista Capes. david.dpr@ibestvip.com.br..

2 secagem, o teor de matéria orgânica do solo (Dexter & Watts [3]), a mineralogia da fração argila (Kemper [5]) e os materiais cimentantes (Kay & Dexter [6]), além das condições climáticas, práticas de manejo e características do solo (Kay & Dexter [6]). O objetivo do presente trabalho foi avaliar a resistência tênsil de agregados de solos do Rio Grande do Sul, que apresentam na fração argila argilominerais 1:1 e óxidos. Palavras-Chave: qualidade do solo, matéria orgânica Material e métodos O trabalho foi desenvolvido nos anos de 26 e 27, com amostragens em seis solos do Rio Grande do Sul. Segundo classificação de Köppen, os tipos climáticos são Cfa e Cfb. s unidades de mapeamento (UM) (Streck et al. [7]) e os solos (EMBRP [8]) analisados foram: (i) UM Cruz lta Latossolo Vermelho distrófico típico (LVd C ); (ii) UM Passo Fundo - Latossolo Vermelho distrófico típico (LVd PF ); (iii) UM Durox - Latossolo Vermelho distroférrico típico (LVdf); (iv) UM Estação - Nitossolo Vermelho distrófico latossólico (NVd); (v) UM São Pedro - rgissolo Vermelho distrófico arênico (PVd SP ) e (vi) UM São Jerônimo - rgissolo Vermelho distrófico típico (PVd SJ ). Foram coletados aproximadamente 5 kg de solo por amostra. s amostragens foram feitas em cortes de estradas, sendo analisados os horizontes e B de cada solo. Os solos apresentavam cobertura natural, predominando gramíneas, ou em pousio, sem calagem e adubação. Para a realização dos testes de resistência tênsil, os agregados foram submetidos às tensões de 6 kpa e 33 kpa. Para a tensão de 6 kpa os agregados foram colocados sob uma mesa de tensão e saturados durante 24 horas. Em seguida, a mesa de tensão foi ajustada para aplicar uma tensão de 6 kpa nas amostras, durante 48 horas. Para a tensão de 33 kpa as amostras foram saturadas durante 24 horas sob uma placa porosa e colocadas em uma câmara de pressão de Richards (Klute, [9]), aplicando uma tensão de 33 kpa, durante 48 horas. Utilizaram 5 agregados para cada horizonte de solo, sendo 25 amostras para cada tensão. O ensaio de tensão indireta foi realizado usando um aparelho baseado no modelo de Horn & Dexter [1]. ntes de realizar o ensaio, cada agregado foi pesado. resistência tênsil (RT) foi calculada segundo Dexter [11]: RT =,576 * (P/D 2 ) onde:,576 é uma constante de proporcionalidade que reflete a relação entre o estresse compressivo aplicado e o estresse tênsil gerado no interior do agregado; P é a força aplicada na ocasião da ruptura (N) e D 2 o diâmetro efetivo de cada agregado (m). O diâmetro efetivo foi calculado segundo Watts & Dexter [12]: D = (D1 + D2 + D3)/3 sendo D o diâmetro médio (mm); e D1, D2 e D3 são as dimensões do diâmetro. pós a realização dos ensaios, cada agregado foi utilizado para determinação da umidade, sendo seco em estufa a 15 C, até peso constante. valiaram-se também as propriedades químicas, e físicas do solo. Para a análise química avaliou-se o teor de matéria orgânica do solo,saturação por bases, saturação por alumínio e a capacidade de cátions. s análises físicas avaliadas foram a textura do solo e a argila dispersa em água, pelo método da pipeta (EMBRP [13]). partir dos dados de RT e propriedades químicas e físicas, realizaram-se análises de correlação e regressão linear simples e múltipla pelo procedimento stepwise,utilizando o programa SS (Statistical nalysis System [14]). Resultados e discussão Na tensão de 6 kpa e considerando o horizonte, o solo LVd PF apresentou maior RT (64 kpa). Para o mesmo horizonte, a menor RT foi obtida no solo LVd C, com valor médio de 22 kpa (Tabela 1). Provavelmente, o maior teor de areia neste solo levou à diminuição da sua RT. O maior teor de matéria orgânica no LVd PF pode ter contribuído para aumento na RT. Para a tensão de 6 kpa no horizonte B, o solos LVdf e NVd apresentaram a maior RT (39 kpa), e o solo PVd SJ a menor RT, com valor médio de 18 kpa. Os solos LVdf e NVd possuem alto teor de argila, o que pode ter contribuído para a maior RT. fração argila apresenta elevada reatividade devido à presença de cargas elétricas, favorecendo, assim, a formação de ligações entre partículas minerais e/ou partículas minerais e orgânicas (Imhoff, [15]). Em amostras que foram equilibradas na tensão de 33 kpa, o solo LVdf apresentou a maior RT, tanto no horizonte quanto no horizonte B, com valores médios de 64 e kpa.. Esse solo, além de alto teor de argila, apresentou, no horizonte, o maior teor de matéria orgânica em relação aos demais solos estudados, contribuindo para sua maior RT. De maneira geral, com a redução da umidade houve um aumento na RT, mas esse fato pode não estar relacionado à umidade solo, mas sim aos fatores que influenciam na capacidade do solo em armazenar água, como sua estrutura e conteúdos de argila e matéria orgânica. Para a tensão de 6 kpa houve correlação da RT com a matéria orgânica e, para a tensão de 33 kpa, houve correlação da RT com a matéria orgânica e teor de silte (Tabela 2). Com o aumento do teor de matéria orgânica ocorreu um aumento na RT, independente das tensões (Figura 1a e 1c). incorporação da matéria orgânica em poros muito pequenos, entre as unidades do solo classificadas como domínios argilosos e/ou clusters (agrupamentos maiores), contribuem na estabilização de microagregados e, como conseqüência, incrementando a resistência de agregados de tamanho maior (Dexter [1]). Com o aumento do teor de silte ocorreu um incremento na RT (Figura 1b).

3 Na análise de regressão linear múltipla para a tensão de 6 kpa, foram significativas as variáveis umidade gravimétrica (Ug) e matéria orgânica (MO), resultando na equação RT = 7,145 +,477Ug + 1,741 MO (R 2 =,67; P<,68). Para a tensão de 33 kpa, a equação obtida foi RT = 17, ,834 MO (R 2 =,57; P<,46). Na Tabela 3 estão dispostos os valores de RT observados e estimados para ambas tensões. Na figura 2 podemos analisar a relação entre a resistência tênsil observada e a resistência tênsil estimada pelas equações de regressão. Podemos observar que, tanto na tensão de 6 kpa (figura 2a) quanto na tensão de 33 kpa, a RT ora é subestimada, ora é superestimada, mas, de maneira geral, observa-se uma subestimação na RT. Na tabela 4, podemos observar os valores médios de RT observados e RT estimados segundo a equação de Imhoff [15]. Na figura 3, temos a relação entre ambas resistências. Na tensão de 6 kpa (figura 3a) a equação superestima a RT para a maioria dos pontos enquanto que, na tensão de 33 kpa (figura 3b), ocorreu, de maneira geral, uma subestimação nos valores de RT. [8] EMPRES BRSILEIR DE PESQUIS GROPECUÁRI EMBRP Sistema Brasileiro de Classificação de s. Centro Nacional de Pesquisa de s. Brasília. 412p. [9] KLUTE, Water retention: Laboratory methods. In: KLUTE,. (Ed.). Methods of soil analysis: Physical and mineralogical methods. 2.ed. Madison: merican Society of gronomy, Soil Science Society of merica. p [1] HORN, R. & DEXTER,.R Dynamics of soil aggregation in an irrigated desert loess. Soil and Tillage Research, 13: [11] DEXTER,.R dvances in characterization in soil structure. Soil and Tillage Research, 11: [12] WTTS, C. & DEXTER,. R Soil friability: theory, measurement and the effects of management and organic carbon content. European Journal of Soil Science, 29: [13] EMPRES BRSILEIR DE PESQUIS GROPECUÁRI - EMBRP Manual de métodos de análise de solo. 2. ed. rev. atual. Rio de Janeiro: Centro Nacional de Pesquisa de s. 212 p. [14] STTISTICL NLYSIS SYSTEM INSTITUTE SS/STT procedure guide for personal computers. 5. ed. Cary: SS Institute. 114p. [15] IMHOFF, S. 22. Indicadores de qualidade estrutural e trafegabilidade de Latossolos e rgissolos Vermelhos. Tese de Doutorado, Programa de Pós-Graduação em gronomia, USP, Piracicaba. 94p. Considerações resistência tênsil pode variar entre os horizontes de um mesmo solo e entre os solos. No horizonte, na tensão de 6 kpa, o solo LVd PF apresentou maior RT e na tensão de 33 kpa o solo LVdf teve o maior valor de RT. No horizonte B, para a tensão de 6 kpa, os solos LVdf e NVd apresentaram maior RT e para a tensão de 33 kpa o solo LVdf teve o maior valor de RT. Dentre os fatores que podem influenciar nos valores de RT, a matéria orgânica foi a variável mais significativa para as duas tensões. Com o aumento no teor de matéria orgânica ocorreu um incremento nos valores de resistência tênsil. Referências [1] ROTH, C.H.; PVN, M Efect of lime and gypsum on clay dispersion and infiltration in samples of a Brazilian Oxisol. Geoderma, 48: ,. [2] CSTRO FILHO, C.; MUZILLI, O.; PODNOSCHI,.L Estabilidade dos agregados e sua relação com o teor de carbono orgânico em um Latossolo Roxo distrófico, em função de sistemas de plantio, rotações de culturas e métodos de preparo das amostras. Revista Brasileira de Ciência do, 22: [3] DEXTER,.R. & WTTS, C. 2. Tensile Strenght and Friability. In: SMITH, K. & MULLINS, C. (Ed.) Soil and environmental analysis. Physical methods. 2. ed. New York: Marcelo Dekker, p [4] UTOMO, W.H. & DEXTER,.R Soil friability. Journal of Soil Science, 32:23 213, [5] KEMPER, W.D.; ROSENU, R.C.; DEXTER,.R Cohesion development in disrupted soils as affected bay clay and organic matter content and temperature. Soil Science Society of merica Journal, 51: [6] KY, B.D. & DEXTER,.R., The influence of dispersive clay and wetting/drying cicles on the tensile strength of a red-brown Earth. ustralian Journal of Soil Research, 3: [7] STRECK, E.V.; KÄMPF, N.; DLMOLIM, R.S.D.; KLMT, E.; NSCIMENTO, P.C.; & SCHNEIDER, P. 22. s do Rio Grande do Sul. Porto legre: UFRGS. 17p.

4 Tabela 1. Valores médios de resistência tênsil, umidade do solo, textura, argila dispersa em água, teor de matéria orgânica, saturação por alumínio e bases e capacidade de troca de cátions dos seis solos em estudo. RT Ug (%) Textura D MO Saturação CTC ph7 6kPa 33kPa 6kPa 33kPa reia(%) Silte(%) rgila(%) (%) (%) l (%) V (%) Cmol c /dm 3 LVd C , B , LVd PF , B , LVdf , B , NVd , B , PVd SP , B , PVd SJ , B , RT = resistência tênsil; Ug = umidade gravimétrica do solo; D = argila dispersa em água; MO = teor de matéria orgânica; l = saturação por alumínio; V = saturação por bases; CTCpH7 = capacidade de troca de cátions. Tabela 2. Coeficiente de correlação (r) e significância entre a resistência tênsil na tensão de 6 e 33 kpa com areia, silte, argila, argila dispersa em água, matéria orgânica, saturação por alumínio, saturação por bases e capacidade de troca de cátions Tensão reia Silte rgila D MO l V CTC ph7 RT-6 kpa ns ns ns ns.73387** ns ns ns RT-33 kpa ns.66973*.2546 ns ns.75428**.2138 ns ns ns P<,5; ** P<,1; *** P<,1; ns: não significativo. RT = resistência tênsil; D = argila dispersa em água; MO = teor de matéria orgânica; l = saturação por alumínio; V = saturação por bases; CTCpH7 = capacidade de troca de cátions. Tabela 3. Valores médios de resistência tênsil observada e resistência tênsil estimada pelas equações obtidas pela regressão linear múltipla para a tensão de 6 kpa (RT = 7, ,47755 x UmidadeUg + 1,74156 x MO) e 33 kpa (RT = 17, ,834 MO), para os seis solos em estudo. Resistência tênsil observada estimada 6 kpa 33 kpa 6 kpa* 33 kpa** LVd C B LVd PF B LVdf B NVd B PVd SP B PVd SJ B

5 Tabela 4. Valores médios de resistência tênsil observada e resistência tênsil estimada pela equação de regressão de Imhoff [15]. RT observada 6 kpa 33 kpa RT estimada * LVdC B LVdPF B LVdf B NVd B PVdSP B PVdSJ B Resistência tênsil Resistência tênsil RT = 11,376 MO + 17,85 r 2 =,54 (P <.1), 1, 2, 3, 4, MO (%) RT = 1,126 Silte + 17,674 r 2 =,45 (P <.5) Silte (%) 7 6 RT = 11,837 MO + 17,828 r 2 =,57 (P <,1) (c), 1, 2, 3, 4, Resistência Tênsil MO (%) Figura 1. Regressão linear entre a resistência tênsil (RT) e matéria orgânica (MO) do solo na tensão de 6 kpa ; silte e matéria orgânica (MO) do solo na tensão de 33 kpa (c). Figura 2. Relação entre a resistência tênsil observada e a resistência tênsil estimada pelas equações de regressão para as tensões de 6 kpa e 33 kpa Figura 3. Relação entre a resistência tênsil observada e a resistência tênsil estimada pela equação de regressão de Imhoff [15] para as tensões de 6 kpa e 33 kpa.