FUNDAMENTOS DA CIÊNCIA DO SOLO

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE CIÊNCIAS RURAIS DEPARTAMENTO DE SOLOS FUNDAMENTOS DA CIÊNCIA DO SOLO AULAS PRÁTICAS Prof. Douglas Rodrigo Kaiser Março de

2 PRÁTICA 1 APRESENTAÇÃO E VISITA AO MUSEU DE SOLOS DO RS Objetivos Expor ao aluno o seu objeto de estudo nesta disciplina, o solo, contextualizando a ciência do solo e sua importância ambiental e para a produção agrícola. Conteúdos trabalhados - Visita ao Museu de Solos do Rio Grande do Sul. - O que é solo, como é formado, sua importância agrícola e ambiental ; - Fatores e processos de formação dos solos; - Funções ambientais dos solos; - Os solos e a produção agropecuária e florestal; - Importância do manejo dos solos em uma propriedade rural; 2

3 PRÁTICA 2 ROCHAS E MINERAIS Objetivos Identificar e caracterizar os principais tipos de rochas e seus constituintes minerais, que ocorrem no Rio Grande do Sul. Mineral Mineral: é um sólido homogêneo, de ocorrência natural, geralmente inorgânico, com composição química definida e uma estrutura cristalina (arranjo ordenado de cátions e ânions). Ex.: Hematita (α-fe ), Calcita (CaCO 3 ), Diamante (C). Rochas Rocha: é um agregado natural, coerente, multigranular de uma ou mais espécies minerais. Podendo conter ainda, matéria orgânica e matéria vítrea. A agregação dos minerais na formação das rochas não se dá ao acaso, mas obedecem as leis físicas, químicas ou físico-químicas definidas. Ex.: Granito (constituído de quartzo, feldspatos e micas), Calcário (constituído de calcita e dolomita), Arenito (constituído de quartzo). As rochas são o material de origem dos solos, sendo um dos principais fatores de formação ligados a grande variabilidade e diversidade de solos que ocorrem na superfície terrestre. O critério usado para a divisão geral das rochas é a origem destas ou seu modo de formação. A formação das rochas se dá por resfriamento do magma, formando as rochas ígneas ou magmáticas; consolidação de depósitos sedimentares, originando as rochas sedimentares; e metamorfismo, formando as rochas metamórficas. 1- Rochas ígneas ou magmáticas: As rochas ígneas ou magmáticas são formadas a partir do resfriamento e solidificação de um magma. O magma é um material em estado de fusão que se encontra em diferentes profundidades na crosta e manto terrestre. Principais propriedades macroscópicas: a) Modo de jazimento: Referem-se às posições (locais) onde as rochas ígneas se consolidam na litosfera. 3

4 Rochas ígneas extrusivas ou vulcânicas: são rochas formadas pelo resfriamento do magma em superfície, caracterizando os derrames de lavas. Apresentam em geral textura afanítica, estruturas vítrea, maciça e vesicular. O magma resfria rapidamente quando atinge a superfície, não havendo tempo para o crescimento dos cristais. Rochas Intrusivas: são rochas originadas de magmas que resfriam e solidificam em diferentes profundidades no interior da crosta terrestre. b) Granulação ou textura: É a avaliação do tamanho dos minerais constituintes de uma rocha. Para efeito prático e de acordo com o tamanho dos constituintes, as rochas são denominadas: Afaníticas: rochas de granulação muito fina onde os constituintes minerais são dificilmente identificados e/ou distinguidos entre si a olho nu. Em geral apresentam cristais menores que 0,5 mm (Figura 1 a). Faneríticas : rochas cujos minerais constituintes são identificados e distinguidos a olho nu. Em geral apresentam cristais maiores que 0,5mm (Figura 1 b). a) b) Figura 1- Textura das rochas ígneas: a) afanítica e b) fanerítica. c) Coloração: As rochas ígneas podem apresentar minerais claros (félsicos) e/ou escuros (máficos) em quantidades variáveis. A avaliação da quantidade de minerais claros e escuros dará a classificação da rocha quanto ao Índice de Coloração: Rochas Leucocratas: rochas onde predominam minerais claros, tais como: quartzo, feldspatos, muscovita. A tonalidade da rocha é clara, mesmo que seus minerais configurem à rocha textura afanítica (Figura 2a). Rochas Melanocratas: rochas onde predominam minerais escuros, tais como: piroxênios, biotita, anfibólios. A tonalidade da rocha é escura. (Figura 2b). 4

5 Rochas Mesocratas: rochas onde os minerais claros e escuros aparecem em proporções similares (Figura 2c). a) b) c) Figura 2 Classificação das rochas pela coloração: a) leucocrata, b) melanocratas e c) mesocratas. d) Composição mineralógica: Para identificar os minerais nas rochas separar-se os claros (félsicos) dos escuros (máficos) : Minerais Félsicos: os minerais félsicos mais comuns presentes nas rochas ígneas são o quartzo e os feldspato. Feldspato ortoclásio (KAlSi 3 O 8 ): coloração rosada Feldspato Plagioclásio (CaAl 2 Si 2 O 8 ou NaAlSi 3 O 8 ): coloração branca, cinza ou esverdeada. Quartzo: brilho vítreo; cor incolor a fumê. Minerais Máficos: os mais comuns presentes nas rochas ígneas são biotita, piroxênios e anfibólios. Apresentam coloração escura. e) Teor de sílica (SiO2) ou acidez: quanto ao teor de sílica as rochas podem ser classificadas em: Ácidas: são rochas que apresentam teor de SiO 2 maior que 65% do volume total de sua composição química. Macroscopicamente são rochas com conteúdo de quartzo de médio a alto (maior que 10%), sendo facilmente identificada devida sua abundância (Figura 3a). Básicas: são rochas onde o teor de SiO 2 é menor que 52% do volume total de sua composição química. Macroscopicamente são rochas sem quartzo (Figura 3b). Intermediárias: são rochas onde o teor de SiO 2 está entre 65 e 52% do volume total de sua composição química. Macroscopicamente são rochas com 5

6 pouco quartzo. O quartzo é identificado com alguma dificuldade devido ocorrer em quantidades inferiores a 5% (Figura 3c). a) b) c) Figura 3 Classificação das rochas quanto ao teor de sílica ou acidez : a) ácida (granito), b) básica (basalto) e c) intermediária (sienito). f) Estrutura: É o arranjo ou a distribuição que os minerais apresentam em uma rocha. A estrutura depende também do tamanho dos cristais (granulação ou textura). Quanto a sua estrutura, as rochas ígneas podem ser classificadas em: Vítrea: a rocha apresenta superfície completamente lisa, geralmente de coloração homogênea e sem vestígios de material cristalizado. As superfícies de quebra da rocha são irregulares e com bordas cortantes. Maciça: quando os minerais são muito pequenos, não sendo possível identificálos a olho nu. A rocha apresenta seus constituintes muito coerentes, sem interstícios. Granular: a estrutura granular pode ser fina ou fanerítica. Fina: rocha constituída por minerais de tamanhos reduzidos, dificilmente distinguíveis, exceto pela sensação de aspereza ao tato. Em geral são rochas de coloração escura. Fanerítica: rocha constituída por minerais bem evidentes, sem desenvolvimento preferencial e aproximadamente do mesmo tamanho. 6

7 Afanítica Fanerítica Porfirítica: caracterizada pela presença de cristais bem desenvolvidos que se destacam da matriz da rocha pelo tamanho e pela cor. A matriz pode ser caracterizada por uma massa vítrea ou granular fina. Pegmatítica: caracterizada pela presença de grandes cristais com dimensões de 1, 2, 5 cm ou mais, sem desenvolvimento preferencial. Os minerais nas rochas com essa estrutura são facilmente identificados. Vesicular: quando a rocha apresenta um grande número de pequenas cavidades (vacúolos ou vesículas) ou bolhas formadas durante o rápido resfriamento do magma. Amigdalóide: é a estrutura vesicular cujas vesículas estão parcial ou totalmente preenchidas por minerais. Este preenchimento pode ser por quartzo, calcita, dolomita, calcedônea. 7

8 2- Rochas sedimentares: são formadas a partir da consolidação de um material originado pela ação de um conjunto de processos que atuam na superfície da Terra (processos exógenos) e que levam à destruição /desagregação de qualquer tipo de rocha pré-existente (ígnea, sedimentar e metamórfica). Os principais agentes desses processos são a água, o vento e o gelo, que são responsáveis pela geração do Ciclo Sedimentar (Intemperismo, Erosão e Transporte, deposição e consolidação). Principais propriedades macroscópicas: a) Granulação ou textura: É a avaliação do tamanho dos minerais constituintes de uma rocha. No caso da rocha sedimentar, a textura está intimamente ligada aos constituintes das rochas preexistentes e materiais que lhe deram origem. De acordo com a escala granulométrica as rochas sedimentares podem ser: Rudáceas: onde predomina a fração areia com seixos ou cascalhos (Ex: conglomerados) Arenosas: onde predomina a fração areia sem seixos ou cascalhos. (Ex: arenitos). Siltosas: onde predomina a fração silte (Ex: siltitos). Argilosas: onde predomina a fração argila (Ex: argilitos). b) Composição mineralógica: Para avaliar a composição mineralógica de rochas sedimentares é necessário separar os fragmentos (grânulos), quando houver, do cimento. O principal constituinte dos grânulos é o quartzo. Os materiais cimentantes são em geral produtos que vieram em solução e precipitaram entre os grânulos, matéria orgânica ou ainda partículas minerais menores (fração silte e argila, principalmente) que preenchem os espaços entre os fragmentos. O cimento normalmente apresenta as seguintes cores: avermelhada a marrom: indicativa da presença de hematita (α-fe2o3) amarelada: indicativa da presença de goethita (FeOOH) cinza escura a preta: indicativa da presença de matéria orgânica incolor, branca e várias tonalidades claras: indicativa da presença de calcita, dolomita, sílica, argila. 8

9 c) Estrutura:As principais estruturas das rochas sedimentares são: Maciça Terrosa Granular Estratificadas em camadas planas paralelas Estratificadas em folhas ou placas Estratificadas em camadas cruzadas 9

10 3- Rochas metamórficas: As rochas magmáticas e sedimentares podem ser levadas por processos geológicos a condições diferentes daquelas nas quais se formaram. Estas novas condições podem determinar a instabilidade dos minerais preexistentes, estáveis nas antigas condições. As rochas sofrem então transformações sob a ação destas novas condições de temperatura, pressão, presença de agentes voláteis ou fortes atritos, adaptando-se a novas condições reinantes. As rochas originadas a partir destas transformações são denominadas rochas metamórficas. O conjunto de fenômenos que leva a estas transformações é conhecido como metamorfismo O metamorfismo atua sobre rochas preexistentes modificando suas texturas, estruturas e, não obrigatoriamente, a mineralogia. As modificações observadas em decorrência do metamorfismo são reajustes necessários para que os minerais alcancem a estabilidade nas novas condições do meio em que a rocha foi colocada. É importante observar que esse processo ocorre sem que haja fusão da rocha preexistente, ou seja as transformações ocorrem na fase sólida. Podem ocorrer tanto a recristalização dos minerais preexistentes como a formação de novos minerais, graças à mudança da estrutura cristalina sob novas condições de pressão e temperatura ou a combinação química entre dois ou mais minerais formando um novo mineral. Principais propriedades macroscópicas: a) Granulação ou textura: É a avaliação do tamanho dos minerais constituintes de uma rocha. Para efeito prático e de acordo com o tamanho dos constituintes, as rochas são denominadas: Afaníticas: rochas de granulação muito fina onde os constituintes minerais são dificilmente identificados e/ou distinguidos entre si a olho nu. Em geral cristais menores que 0,5 mm. Faneríticas: rochas cujos minerais constituintes são identificados e distinguidos à olho nu. Em geral apresentam cristais maiores que 0,5 mm. b) Composição mineralógica: As rochas metamórficas, em função do processo genético, possuem minerais que são comuns as rochas ígneas (por exemplo, quartzo, feldspato, biotita e muscovita), as rochas sedimentares (por exemplo, calcita, dolomita, 10

11 quartzo, muscovita) e minerais próprios, formados durante o metamorfismo (clorita, sericita, zirconita, granada). c) Estrutura: As principais estruturas das rochas metamórficas são: Maciça: característica de rochas que exibem aspecto maciço e ausência de elementos lineares ou planares nítidos, indicando amplo domínio da recristalização sobre a deformação. Ex: mármores, quartzitos e anfibolitos. Gnaissica: resulta da interação das estruturas granulares e xistosas, sendo característica dos gnáisses. Estas rochas são constituídas por camadas alternadas ricas em minerais equidimensionais (principalmente quartzo, feldspato) e planares ou lineares (principalmente biotita). Cataclástica: os minerais apresentam-se na forma de fragmentos angulosos de diversos tamanhos envoltos em uma massa fina Os fragmentos assemelham-se a material quebrado por golpes de martelo. Ex: cataclasitos. Granular: apresentam minerais bem evidentes aproximadamente de mesmo tamanho e ausência de elementos lineares nítidos ou qualquer orientação Ex: mármore, anfibolitos. 11

12 Xistosa: é uma estrutura característica das rochas que exibem acentuado aspecto planar e fissilidade ao longo de planos paralelos denominados de xistosidade. Ex: muscovita xistos, biotita xistos, talco xistos, clorita xistos, hornblenda xistos, estaurolita xistos. Foliação: é uma estrutura planar que caracteriza rochas na quais sua orientação é basicamente devida à ação tectônica. Difere da estrutura xistosa por apresentar minerais de tamanho reduzido (textura afanítica e subfanerítica). Ex: filitos, ardósias. Migmatítica: a rocha exibe gnaissificação muito deformada e com concentrações irregulares de material claro de composição granítica e material escuro constituído predominantemente de biotita, anfibólio. Ex: migmatitos. 5 Identificação de rochas Quadro auxiliar para identificar rochas sedimentares Textura Composição mineralógica Estrutura Outras características Rochas Rudácea Grânulos: quartzo Granular Rochas com Conglomerados Cimento: hematita + sílica, goethita + sílica, Calcita + sílica cimentação forte Arenosa Siltosa Grânulos: quartzo Cimento: Calcita + argila +hematita, argila + hematita, argila + matéria orgânica + sílica, goethita + sílica Quartzo, argila, hematita e matéria orgânica Granular Rochas com cimentação fraca a forte Maciça Não é possível distinguir a olho nu os grânulos do cimento. Argilosa Argila, Hematita, Goethita Terrosa Distingue-se do siltito pela avidez pela água, cheiro úmido. Arenitos 12 Siltito Argilito Siltosa Quartzo e matéria orgânica Estratificada em folha Odor de óleo Folhelho Fina Calcita e/ou dolomita Estratificada em camadas Estratificação plana Calcário paralela típica

13 Quadro auxiliar para identificar rochas ígneas Coloração Textura Composição mineralógica Leucocrata Fanerítica Ortoclasio Quartzo Biotita Leucocrata Fanerítica Ortoclasio a Mesocrata Quartzo Mesocrata a Leucocrata Fanerítica Biotita Ortoclasio Quartzo Piroxênio Melanocrata Afanítica Plagioclásio Piroxênio Melanocrata Afanítica Plagioclásio Piroxênio Melanocrata Afanítica Plagioclásio Piroxênio Estrutura Teor de sílica Modo de jazimento Outras características Granular Ácida Intrusivo Apresenta pouca biotia Rochas Granito róseo Granular Ácida Intrusivo Granito cinza Granular Intermediária Intrusivo Sienito Maciça Básica Extrusivo Impossível ver os minerais a olho nu Vesicular Básica Extrusivo As vesículas podem estar preenchidas por quartzo, dolomita Amigdalóide Básica Extrusivo Vesículas preenchidas Basalto Basalto vesicular Basalto amigdalóide Melanocrata Subfanerítica Plagioclásio Piroxênio Melanocrata Fanerítica Plagioclásio Piroxênio Granular Básica Intrusivo Diabásio Granular Básica Intrusivo Gabro Quadro auxiliar para identificar rochas metamórficas Textura Composição mineralógica Estrutura Outras características Rochas Fanerítica Ortoclásio, quartzo, biotita Gnáissica O ortoclasio é rosa ou cinza Gnaisse Fanerítica Muscovita, quartzo Xistosa Rocha de cor branca Xisto amarelada por óxido de Fe Fanerítica Calcita Granular Rocha cristalina Mármore Afanítica a Subfanerítica Quartzo, Muscovita Maciça Rocha clara podendo conter cristais de muscovita Quartzito 13

14 6 Atividade prática a) Identifique as rochas e preencha o quadro abaixo de acordo com as características macroscópicas apresentadas. Identificação Formação Jazimento Textura Estrutura Cor Nome da rocha b) Qual a importância de conhecermos o tipo de rocha que ocorre nas diferentes regiões? Cite um exemplo de uma rocha que ocorre em cada região do estado e quais as principais características que são usadas para diferenciar uma da outra. 14

15 c) Indique os tipos de rochas que predominam em cala região ou local indicado pelas letras nas figuras abaixo: A B C D D C B A ( ) Rochas ígneas intrusivas ( ) Rochas ígneas extrusivas ( ) Rochas metamórficas ( ) Rochas sedimentares de origem marinha ( ) Rochas sedimentares de origem erosiva. ( ) Região com elevada concentração de K em solos jovens ( ) Região com solos recém formados com alto de teor de Fe +++, Ca ++ e Mg ++ ( ) Região com predomínio de solos pouco desenvolvidos ( ) Região onde são encontrados solos profundos ( ) Formação geológica mais antiga do estado ( ) Formação geológica mais jovem do estado ( ) Região coberta por grandes derrames vulcânicos. 15

16 7- Referências CLEMENTE, C.A. Curso de especialização em gerenciamento ambiental. Apontamentos de aula da disciplina Geologia. Piracicaba: Esalq, p. MACHADO, F.B.; MOREIRA, C.A.; ZANARDO, A; ANDRE, A.C.;GODOY, A.M.; FERREIRA, J. A.; GALEMBECK, T.; NARDY, A.J.R.; ARTUR, A.C.; OLIVEIRA, M.A.F.de. Enciclopédia Multimídia de Minerais. [on-line].isbn: Disponível na Internet: Atlas de Mineralogia (inglês), descrições de minerais e rochas Atlas de Mineralogia (inglês), com ótimas fotos e boas descrições de minerais

17 PRÁTICA 3 MORFOLOGIA DO SOLO As características morfológicas do solo são o reflexo dos fatores e processos de formação que aturam durante determinado período de tempo e o seu conhecimento e a identificação são fundamentais para a descrição e classificação dos solos. Objetivos: Iniciar o estudo da morfologia do solo, fornecendo subsídios para que os alunos aprendam a conhecer e interpretar as características morfológicas de diferentes solos. Estudar a morfologia do solo no campo, permitindo aos alunos entenderem e reconhecerem as características morfológicas em diferentes solos. Conteúdos trabalhados: 1- O que é perfil do solo e sua importância no estudo e compreensão dos diferentes solos; 2-relação solo paisagem e variabilidade natural dos solos; 3-Mostras no perfil os procedimentos para descrição de um perfil de solo; 4-Horizontes e camadas, principais horizontes que compõem o solo; 5-Profundidade do solo: profundidade efetiva e sua relação com a gênese do solo e com o desenvolvimento de plantas; 6- Espessura do solo; 7- Textura e suas relações com propriedades químicas e físicas; 8- Procedimentos para determinação da textura do solo; 9- Painel de análise textural pelo método do tato; Elementos de trabalho prático: 1- Horizontes do solo Os horizontes do solo formados pela ação dos processos pedogenéticos são chamados de horizontes genéticos ou pedogenéticos. Correspondem ao julgamento qualitativo do avaliador que considera alterações resultantes da formação do solo. Os principais horizontes pedogenéticos são os seguintes: 17

18 Horizonte O ou H constituído de material orgânico sobreposto a outros horizontes minerais ou a rocha. O horizonte O é formado geralmente em condições de baixa temperatura, enquanto o horizonte H é formado geralmente em condições de má drenagem. Horizonte A constituído de material, encontrado na superfície ou em seqüência a horizontes O ou H. Difere-se dos horizontes subseqüentes pelo maior acúmulo de matéria orgânica e translocação de componentes minerais. Apresenta intensa atividade biológica e propriedades químicas, físicas e biológicas influenciadas pela matéria orgânica. Horizonte E constituído de material mineral com predomínio de partículas grosseiras como areia e silte, devido a translocação de argila, ferro, alumínio ou matéria orgânica para horizontes subseqüentes. Conhecido como horizonte eluvial. Horizonte B constituído de material mineral encontrado em subsuperfície, sob horizontes A, E ou O. É o horizonte que apresenta maior expressão dos processos pedogenéticos, notados pela cor, textura, mineralogia, estrutura e outros aspectos. Em alguns casos caracteriza-se como horizonte iluvial. Horizonte C horizonte pouco afetado pelos processos pedogenéticos Horizonte R constituído de material mineral consolidado, como a rocha. Não pode ser cortado com uma pá, mesmo quando úmido. 2- Horizontes de transição São horizontes que apresentam características de dois horizontes principais, situados na zona de transição de um para outro. Quanto à identificação, aquele horizonte que predominar sobre o outro aparece na frente, por exemplo: horizonte AB, apresenta características de A e B, entretanto, predomina aquelas de A, sendo considerado A para fins de classificação. Outros exemplos de horizontes transicionais são os seguintes: BA, AC, EB, BE, BC, CB, etc. 3- Horizontes intermediários São horizontes mesclados, podendo ou não ser transicionais, onde porções de um horizonte penetram na área de outro horizonte, sendo possível identificar as diferentes partes. Estes horizontes são identificados da seguinte maneira: A/B, A/C, B/C, B/C/R. Onde a primeira letra indica o horizonte que ocupa maior volume. 18

19 Simbologia e características específicas de horizontes e camadas subordinadas do solo (adaptado de Santos et al., 2005) Sufixos Característica Uso com horizonte pedogenético Indicativo de atributo ou horizonte diagnóstico b horizonte enterrado H, A, E, B, F recobrimento c concreções de Fe, Al e Mn A, E, B, C petroplintita f plintita B, C Hz. plíntico g glei A, E, B, C Hz. glei i incipiente desenvolvimento do Hz. B B Hz. B incipiente j tiomorfismo H, A, B, C Material sulfídrico k* acumulação de CaCO 3 A, B, C - m extremamente cimentado em +90% B, C duripan n saturação com Na + trocável > 15% H, A, B, C caráter sódico p revolvido pela aração agrícola H, A uso antrópico r rocha branda ou saprolito C contato lítico fragmentário t acumulação de argila iluvial B Hz. B textural u modificações ou acumulações antropogênicas H, A - v características vérticas B, C Hz. vértico w intemperismo intenso B Hz. B latossólico x cimentação aparente, reversível B, C, E Fragipã A transição entre horizontes é descrita quanto ao grau (nitidez) e à topografia (forma) com que os horizontes se diferenciam no perfil. Transição entre horizontes - Grau ou nitidez (extraído de Santos et al., 2005) Grau ou nitidez Faixa de separação (cm) Abrupta < 2,5 Clara 2,5 a 7,5 Gradual 7,5 a 12,5 Difusa >12,5 Descrição da forma de transição entre horizontes (extraído de Santos et al., 2005) Forma ou Características 19

20 topografia Plana Ondulada Irregular Descontínua Paralela a superfície, pouco ou nenhuma irregularidade. Sinuosa, com desníveis em relação a um plano horizontal mais largos que profundos. Irregular, com desníveis em relação ao plano horizontal mais profundos que largos. Descontínua, em que partes de um horizonte estão parcial ou completamente desconectadas de outras do mesmo horizonte. 4-Estrutura: Os tipos de estrutura normalmente encontrados no solo são classificados de acordo com a forma e ao tamanho das unidades estruturais como mostra a tabela a seguir. Tipos (forma e arranjamento dos agregados) Prismática: é um tipo que predomina a linha vertical Blocos: com 3 dimensões da mesma ordem de magnitude, distribuídas em torno de um ponto. Forma Laminar Prismática Colunar Blocos angulares Blocos subangulares Forma e aspecto arredondado granular grumosa Muito pequena < 1 mm < 10mm < 10mm < 5 mm < 5 mm < 1 mm < 1 mm Pequena 1 a 2 mm 10 a 20 mm 10 a 20 mm 5 a 10 mm 5 a 10 mm 1 a 2 mm 1 a 2 mm Média 2 a 5 mm 20 a 50 mm 20 a 50 mm 10 a a 20 mm 2 a 5 mm 2 a 5 mm mm Grande 5 a 10 mm 50 a 100 mm 50 a 100 mm 20 a a 50 mm 5 a 10 mm - mm Muito grande > 10 mm > 100 mm > 100 mm > 50 mm > 50 mm > 10 mm - Outra característica avaliada é o grau de desenvolvimento da estrutura: Fraca: unidades estruturais pouco freqüentes em relação ao solo solto. Moderada: unidades estruturais bem definidas e pouco material solto. Forte: unidades estruturais são separadas com facilidade e quase não se observa material solto. 20

21 Tipos de estruturas 5- Cerosidade É o aspecto brilhante e ceroso resultante de filmes de argila que recobrem a superfície das unidades estruturais. Quanto ao grau de desenvolvimento: pode ser fraca, moderada e forte de acordo com maior ou menor nitidez e contraste mais ou menos evidente com as partes sem cerosidade. Quanto à quantidade: pouco, comum e abundante, em função do revestimento da superfície dos agregados. Além da cerosidade, deve-se descrever: Superfícies foscas ou coatings : superfícies ou revestimentos muito tênues e pouco nítidos, que não podem ser caracterizados como cerosidade. Estes revestimentos são constituídos por filmes de matéria orgânica e manganês (pretos ou quase pretos). Superfícies de fricção ou slickensides : superfícies alisadas e lustrosas, apresentando estriamento causado pela movimentação e atrito da massa de solo. 21

22 Ocorrem devido aos movimentos de expansão e contração da massa de solo resultante do umedecimento e secagem do solo. Superfícies de compressão ou pressure surface : superfícies alisadas sem estriamento causadas por compressão na massa de solo em decorrência da expansão do material. Podem apresentar brilho quando úmidas ou molhadas. 6- Nódulos e concreções A descrição deve incluir informações sobre quantidade, tamanho, dureza, cor e natureza dos nódulos e concreções. Quantidade: Muito pouco: < 5% do volume; Pouco: 5 a 10%; Freqüente: 15 a 40%; Muito freqüentes: 40 a 80%; Dominante: > 80% do volume. Tamanho: Pequeno: > 1 cm de diâmetro (maior dimensão), Grande: < 1 cm de diâmetro (maior dimensão). O tamanho médio pode ser indicado entre parênteses isso é desejável se os nódulos são excepcionalmente pequenos (< 0,5 cm) ou grandes (> 2 cm). Dureza: Macio: pode ser quebrado entre o polegar e o indicador; Duro: não pode ser quebrado entre os dedos. Forma: esférica, irregular e angular. Cor: utilizar termos simples: preto, branco, vermelho, etc. Natureza: a presumível natureza do material do qual o nódulo ou concreção é principalmente formado deve ser dada, por exemplo, concreções ferruginosas 22

23 (compostos de ferro predominante): ferro-magnesianas, gibbsita; carbonato de cálcio, etc. 7- Presença de raízes Pretendendo se distinguir as quantidades relativas de raízes nos diferentes horizontes, anota-se a quantidade de raízes (muitas; comuns; poucas; e raras), o diâmetro de raízes (muito finas < 1mm; finas = 1 a 2mm; médias = 2 a 5mm; grossas = 5 a 10mm; e muito grossas > 10mm), e o tipo de raízes, como fasciculada ou pivotante. 8- Descrição geral (caracterização ambiental) É a caracterização de aspectos referentes ao ambiente onde o perfil de solo se encontra, os quais são anotados na seguinte seqüência: Perfil: especificar o número ou outra identificação de campo; Data: anotar dia, mês e ano; Classificação: efetuada segundo o SiBCS (Embrapa, 2006) após análise dos dados coletados; Localização: endereço do perfil, informar estrada, município e coordenadas geográficas; Situação e declive: informar a declividade e cobertura vegetal sobre o perfil; Altitude: determinada em relação ao nível do mar; Litologia: discriminação das rochas que constituem o substrato no local do perfil de solo; Formação geológica: especificação da unidade litogenética a que se referem as rochas do substrato; Período: identificação do período geológico referente à litologia; Material originário: natureza do material primitivo do qual o solo se formou; Pedregosidade: refere-se à proporção relativa de calhaus e matacões sobre a superfície e, ou, na massa do solo; Rochosidade: refere-se à proporção relativa de exposição de rochas do embasamento, na superfície do terreno; Relevo local: refere-se à declividade do local onde se encontra o perfil de solo; Relevo regional: diz respeito ao tipo de relevo predominante na região do perfil em questão; Erosão: refere-se ao grau de remoção das partes superficiais e subsuperficiais do solo; Drenagem: diz respeito à drenagem interna do perfil, expressa pela coloração dos horizontes; 23

24 Vegetação primária: refere-se à vegetação primária ou original do local do perfil; Uso atual: refere-se ao uso atual do solo no local do perfil e nas suas imediações; Clima: tipo de clima conforme a classificação de Köppen; Descrito e coletado por: Nome dos indivíduos que efetuaram a descrição e coleta. 24

25 CAMPUS DA UFSM LOCALIZAÇÃO DOS PERFIS DAS AULAS PRÁTICAS PERFIL 1 Biblioteca PERFIL 2 Galpão do Depto. de solos CCR 25

26 PRÁTICA 4 MORFOLOGIA DO SOLO Objetivos: Continuar o estudo da morfologia do solo, fornecendo subsídios para que os alunos aprendam a conhecer e interpretar as características morfológicas (cor, textura, estrutura e consistência) de diferentes solos. Conteúdos trabalhados: a) Cor do solo e sua importância agrícola e ambiental; b) Determinação da cor do solo coma caderneta de Munsell; c) Textura do solo e sua importância agrícola e ambiental; d) Determinação da textura do solo através do tato; e) Consistência do solo e sua determinação pelo tato; f) Estrutura do solo: formação e caracterização. Elementos de trabalho prático: Cor do solo: para a caracterização da cor do solo a campo é conveniente quebrar os agregados ou torrões para determinar se a cor é a mesma por fora e por dentro dos elementos da estrutura. Depois a caracterização é feita (pela comparação com os padrões de cores constantes na caderneta de Munsell) em amostras secas, seca triturada, úmida, e úmida amassada. Nessa aula os alunos irão determinar a cor (Matiz, valor e croma) de diferentes amostras de solos com a caderneta e Munsell. Matiz: cor do espectro da luz. Está relacionado com o comprimento de onda de luz. Valor: refere-se à luminosidade relativa da cor. Croma: é a pureza da cor em relação ao cinza. 26

27 Textura do solo: A textura do solo refere-se ao conteúdo percentual das frações areia (partículas com tamanho entre 2 e 0,05 mm), silte (entre 0,05 e 0,002 mm) e argila (menor que 0,002 mm) presentes no solo. A textura do solo nos informa sobre facilidade de mecanização do solo, suscetibilidade à erosão, porosidade, armazenamento de água, entre outros. Sua determinação no campo se baseia na sensibilidade ao tato: Areia: sensação aspereza, não plástico, não pegajoso. Silte: sensação sedosidade, plástico, não pegajoso. Argila: Sensação sedosidade, plástica, pegajosa. Este procedimento requer habilidade e prática. Sempre que possível, pegue um punhado de solo e umedeça-o; após, esfregue uma porção do solo umedecido para perceber as distintas sensações que as partículas nos dão. Como o solo é normalmente composto pelas três frações granulométricas (areia, silte e argila) e raramente por apenas uma dela, teremos uma ou duas sensações predominantes. Para classificar o solo em uma classe textural, utiliza-se o triângulo textural, entrando com os percentuais de areia, silte e argila e assim achando o nome da classe do solo. Triângulo textural: com as 13 classes texturais consideradas pelo Sistema Brasileiro de classificação de solos. 27

28 Consistência do solo: refere-se à característica de resistência e moldabilidade que o solo oferece quando esta seco, úmido e molhado. A consistência do solo nos informa sobre as condições e a facilidade de mecanização do solo. Sua determinação no campo se baseia na sensibilidade ao tato: a) Solo seco: caracterizada pela dureza ou tenacidade. Para avaliá-la, deve-se selecionar um torrão seco e comprimi-lo entre o polegar e o indicador. Solta: não coerente entre o polegar e o indicador. Macia: massa do solo fracamente coerente e frágil quebra-se em material pulverizado ou grãos sob pressão muito leve. Ligeiramente dura: fracamente resistente à pressão, facilmente quebrável entre o polegar e o indicador. Dura: moderadamente resistente à pressão, pode ser quebrado nas mãos sem dificuldade, mas é dificilmente quebrável entre o polegar e o indicador. Muito Dura: muito resistente à pressão. Somente com dificuldade pode ser quebrado nas mãos. Não é quebrável entre o polegar e o indicador. Extremamente Dura: extremamente resistente à pressão. Não pode ser quebrado com as mãos. b) Solo úmido: caracterizada pela friabilidade e determinada num estado de umidade intermediário entre o seco e a capacidade de campo. Deve-se umedecer o torrão de solo ligeiramente e deixar que o excesso de água seja removido da amostra antes de testar a consistência. Depois tentar esboroar na mão uma amostra ligeiramente úmida. Solta: não coerente. Muito friável: o torrão esboroa-se com pressão muito leve, mas agrega-se por compressão posterior. Friável: o torrão esboroa-se facilmente sob pressão fraca e moderada entre o polegar e o indicador e agrega-se por compressão posterior. Firme: o material de solo esboroa-se sob pressão moderada entre o polegar e o indicador, mas apresenta resistência distintamente perceptível. Muito firme: o material de solo esboroa-se sob forte pressão; dificilmente esmagável entre o polegar e o indicador. 28

29 Extremamente firme: o material do solo somente se esboroa sob pressão muito forte, não pode ser esmagado entre o polegar e o indicador e deve ser fragmentado pedaço por pedaço. c) Solo quando molhado: caracterizada pela plasticidade e pela pegajosidade e determinada em amostras pulverizadas e homogeneidade, com conteúdo de água ligeiramente acima ou na capacidade de campo. A quantidade de água é ajustada adicionando solo ou água à medida que se manipula a amostra. Plasticidade: para determinação a campo, rola-se, depois de amassado, o material de solo entre o polegar e o indicador e observa-se se pode ser feito ou modelado um fio ou cilindro fino. Não plástica: quando muito, forma um fio, que é facilmente deformado; Ligeiramente plástica: forma-se um fio, que é facilmente deformado; Plástica: forma-se um fio, sendo necessária pressão moderada para sua deformação; Muito plástica: forma-se um fio, sendo necessária muita pressão para deformá-lo. Pegajosidade: para avaliação a campo a massa de solo, pulverizada e homogeneizada, é molhada e então comprimida entre o indicador"e o polegar. Não pegajosa: após cessar a pressão, não se verifica, praticamente, nenhuma aderência da massa ao polegar e indicador. Ligeiramente pegajosa: após cessar a pressão, o material adere a ambos os dedos, mas desprende-se de um deles perfeitamente. Não há apreciável esticamento ou alongamento quando os dedos estão afastados. Pegajosa: após cessar a compressão, o material adere a ambos os dedos e, quando estes estão afastados, tende a alongar-se um pouco e romperse, em vez de desprender-se de qualquer um dos dedos. Muito pegajosa: após a compressão, o material adere fortemente a ambos os dedos e alonga-se perceptivelmente quando eles estão afastados. Estrutura do solo: refere-se ao arranjamento das frações minerais e orgânicas do solo em agregados. O formato, o tamanho e a resistência dos agregados variam em 29

30 função do tipo de solo. As praticas de manejo também podem alterar essas características da estrutura do solo, principalmente na camada superficial. Os tipos de estrutura normalmente encontrados no solo são classificados de acordo com a forma e ao tamanho das unidades estruturais como mostra a tabela a seguir: Tipos: forma e arranjamento dos agregados Laminar Prismática Colunar Blocos angulares Blocos subangulares Granular Tamanho Tamanho (mm) Muito pequena < 1 < 10 < 10 < 5 < 5 < 1 Pequena 1 a 2 10 a a 20 5 a 10 5 a 10 1 a 2 Média 2 a 5 20 a a a a 20 2 a 5 Grande 5 a a a a a 50 5 a 10 Muito grande > 10 > 100 > 100 > 50 > 50 > 10 Quanto ao grau de desenvolvimento a estrutura pode ser classificada como: Fraca: unidades estruturais pouco freqüentes em relação ao solo solto. Moderada: unidades estruturais bem definidas e pouco material solto. Forte: unidades estruturais são separadas com facilidade e quase não se observa material solto. 30

31 d) Atividade prática: a) Identificar a cor (matiz, valor e croma) das amostras de solo com auxílio da caderneta de Munsell. Solo Matiz Valor Croma Cor Seco Úmido Seco Úmido Seco Úmido Seco Úmido b)verificar a sensação que as frações areia, silte e argila de forma isolada proporcionam ao tato. c) Estimar pela sensação ao tato as frações areia, silte e argila das amostras de solo e definir uma classe textural para cada amostra, com auxílio do triângulo textural. Solo Areia (%) Silte (%) Argila (%) Classe textural 31

32 d) Definir a consistência do solo molhado para as amostras de solo. Solo Plasticidade Pegajosidade e) Separar as unidades estruturais das amostras de solo e classificá-las de acordo com o formato e o grau de desenvolvimento. Solo Forma Grau de desenvolvimento 32

33 PRÁTICA 5 MORFOLOGIA DO SOLO: DESCRIÇÃO DE UM PERFIL Á CAMPO Objetivos: Aplicar os conhecimentos de morfologia do solo e fazer a descrição morfológica de um perfil de solo á campo. Conteúdos trabalhados: a) Identificação e separação dos horizontes do solo b) Determinação da cor do solo com a caderneta de Munsell; c) Determinação da textura do solo através do tato; d) Determinação da estrutura do solo; e) Consistência do solo e sua determinação pelo tato; f) Identificar outras características morfológicas: cerosidade, concreções etc. g) Coletar amostras de solo de cada horizonte para a determinação da textura em sala de aula. Metodologia: a) Seleção do local: deve ser representativo da área e sempre que possível, sob vegetação natural, permitindo a caracterização adequada da referida unidade. Para abrir a trincheira deve-se atingir a profundidade desde a superfície até o material de origem, com largura de cerca de 2 m e exposição do perfil ao Sol. Quando em corte de estrada, o perfil não deve ter influência de insolação ou chuva sobre os horizontes. Após, inicia-se o exame do perfil pela separação dos horizontes e, ou, camadas, que são diferenciadas basicamente pela variação perceptível das características morfológicas (cor, textura, estrutura, consistência, etc) avaliadas em conjunto. b) Características morfológicas internas do perfil do solo (anatômicas): são características visíveis a olho nu ou perceptível por manipulação. Nesta etapa descrevese a aparência do solo, ou mais especificamente, do perfil do solo. As características morfológicas internas do perfil do solo são: espessura e transição entre horizontes, cor, textura, estrutura, porosidade, consistência, cerosidade, slickensides, nódulos e concreções minerais. Material necessário: pá, faca, trena, caderneta de Munsell, água, sacos plásticos, ficha de anotação e manual de descrição e coleta de solo á campo. 33

34 FICHA PARA DESCRIÇÃO MORFOLÓGICA DO SOLO Projeto: Perfil Nº: Classificação: Localização: Situação de declive: Altitude: Material de origem: Relevo: Erosão: Drenagem: Vegetação (primária e atual): Uso atual: Unidade de mapeamento: Clima: Pedregosidade: Rochosidade: Data: Descrito por: Horizontes Profundidade (cm) Transição entre Cor Estrutura horizontes Textura Grau Forma Seco Úmido Tipo Tamanho Grau de desenvolvimento 34

35 FICHA PARA DESCRIÇÃO MORFOLÓGICA DO SOLO Horizontes Consistência Seco Úmido Molhado Plasticidade Pegajosidade Cerosidade Raízes Porosidade Mosqueados Concreções Observações: 35

36 Exemplo: Descrição morfológica da Unidade de mapeamento São Pedro (Brasil, 1973) CLASSIFICAÇÃO ARGISSOLO VERMELHO AMARELO textura média relevo ondulado substrato arenito. PALEUDALF (44). DYSTRIC NITOSOLS (12). CARACTERÍSTICAS GERAIS Esta unidade de mapeamento caracteriza-se por apresentar solos profundos, avermelhados textura superficial arenosa, friáveis e bem drenados. São ácidos, com saturação de bases baixa a média e pobres em matéria orgânica e na maioria dos nutrientes. Apresentam seqüência de horizonte A, B e C, bem diferenciados com as seguintes características morfológicas: Horizonte A profundo, normalmente bruno avermelhado escuro ou bruno escuro; textura franco argilo arenosa e franco arenosa; estrutura fracamente desenvolvida em blocos subangulares; friáveis, não a ligeiramente plástico e não a ligeiramente pegajoso. A transição para o horizonte B é gradual e plana. Horizonte B profundo com cores avermelhadas; textura argilo arenosa a franco argilo arenosa; estrutura fraca ou mais raramente moderada em blocos subangulares; friável, ligeiramente plástico e ligeiramente pegajoso. Horizonte C formado pelo arenito já bastante decomposto apresentando textura argilo arenosa ou mais leve, de coloração variável. CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS Capacidade de troca de cátions: O valor T é baixo (menor que 5,5cmol c kg -1 de solo) no A, aumentando com a profundidade (até 9,6cmol c kg -1 de solo). Saturação de bases. O valor V é baixo (menos de 35%) no horizonte A e médio (ao redor de 45%) no horizonte B. Bases trocáveis. O valor S é baixo aumentando com a profundidade (menos de 2cmol c kg -1 de solo no A e mais de 3,0cmol c kg -1 de solo no B). Os teores de cálcio são dominantes, sendo ligeiramente superiores ao do magnésio no A e o 36

37 dobro ou mais no horizonte B. O potássio normalmente é inferior a 0,08cmol c kg -1 de solo. Matéria orgânica. São solos pobres em matéria orgânica cujos teores são sempre inferiores a 2% Fósforo disponível. São muito pobres em fósforo disponível, apresentando teores menores que 3 ppm. Alumínio trocável. O teor de alumínio trocável está ao redor de 1,0cmol c kg -1 de solo, embora em alguns perfis possam alcançar valore. de 4,0cmol c /kg de solo ou mais no horizonte B. ph. São solos francamente ácidos, com ph água em torno de 5,0 apresentando pequenas variações para mais ou para menos, ao longo do perfil. A relação SiO 2 /Al 2 O 3 (Ki) é ligeiramente superior a 2,2. VARIAÇÕES E INCLUSÕES Como variações, tem-se perfis de solos com horizonte A mais leve (areia fraca) e perfis com transição abrupta para o horizonte B. Como inclusões, tem-se a ocorrência em cerca de 20% da área de solos hidromórficos indiscriminados principalmente do grande grupo Gley Pouco Húmico. Também pequena ocorrência de perfis de solos da unidade Santa Maria. DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA Esta unidade ocorre nos municípios de São Pedro, Santa Maria, Restinga Seca, Formigueiro, Jaguari, General Vargas, Cacequi, São Gabriel, São Francisco de Assis, Alegrete Uruguaiana, Quaraí, Santana do Livramento, Rosário do Sul. Totalizam uma área de km 2, o que representa cerca de 2,48% da área do RS. DESCRIÇÃO GERAL DA ÁREA DA UNIDADE Material de origem. Solos formados a partir de arenitos. Relevo e altitude. O relevo predominante é o ondulado formado por elevações arredondadas com declives em torno de 8 a 10% pendentes em centenas de metros. A altitude média em que são encontrados situa-se ao redor de 150 metros. Vegetação. A vegetação dominante é a de campo grosso apresentando pequena cobertura, sendo formados predominantemente por Paspalum notatum e outras gramíneas secundárias. São bastante infestados de barba-de-bode, (Aristida pallens) e outras espécies invasoras. 37

38 Clima. Nas áreas onde ocorre esta unidade de mapeamento o tipo fundamental é o Cfa 2 (33) de Koeppen. A temperatura média anual fica compreendida entre 19,2 a 17,9 C. A precipitação média anual pode variar de 1404 a 1769mm. As normais mensais são bem distribuídas (30). Nesta região são freqüentes períodos secos podendo ter 100mm de déficit de cinco vezes cada 10 anos e maior que 300mm l vez cada 10 anos. Períodos secos são freqüentes em novembro, dezembro e janeiro. GRAUS DE LIMITAÇÃO AO USO AGRÍCOLA Fertilidade natural: Forte. São solos arenosos pobres em matéria orgânica e em nutrientes disponíveis. Erosão: Moderada a forte. São solos bastante susceptíveis à erosão devido a textura e ao relevo em que ocorrem. Falta d'água: Moderada, possuem baixa capacidade de retenção de água. A irrigação mesmo em áreas de chuvas normais é julgada conveniente (3). Falta de ar Nula. São solos bem drenados, porosos e profundos. Uso de implementos: Ligeira a moderada. São poucos os impedimentos à mecanização sendo as principais limitações relacionadas com os solos hidromórficos associados ao relevo. USO ATUAL Na maior parte da área estão sendo utilizados com pastagens naturais. Distribuídas na área da unidade são encontradas pequenas lavouras de milho, mandioca, trigo e melancia. O reflorestamento com eucalipto é também bastante encontrado. A maior parte da área encontra-se com a vegetação natural de pastagens. USO POTENCIAL As principais limitações destes solos dizem respeito a fertilidade natural que é baixa, susceptibilidade a erosão e baixa capacidade de retenção de umidade. Podem ser cultivadas satisfatoriamente com culturas anuais, podendo serem mecanizadas sem maiores problemas, mas necessitando adubação e correções maciças, bem como praticas de conservação do solo e da água. Quando possível deve ser feita a incorporação de matéria orgânica, a fim de melhorar suas propriedades físicas. Utilização destes solos com culturas perenes ou pastagens cultivadas é bastante recomendável. 38

39 O melhoramento dos campos através da limpeza, manejo adequado, adubação e correção é aconselhável. ASSOCIAÇÕES Os solos São Pedro também ocorrem associados a outros solos constituindo as seguintes unidades de mapeamento: ASSOCIAÇÃO SÃO PEDRO SANTA MARIA Esta associação ocorre nos municípios de São Gabriel e Rosário do Sul ocupando área de 255km 2 correspondendo a 0,09% da área do Estado. Nesta associação os solos São Pedro sempre ocupam o terço superior das coxilhas. ASSOCIAÇÃO SÃO PEDRO - AFLORAMENTO DE ROCHAS Esta associação ocorre nos municípios de Candelária, Cachoeira do Sul e Jaguari ocupando área de 460km 2, correspondendo a 0,17% da área do Estado. ASSOCIAÇÃO SÃO PEDRO PEDREGAL ESCOBAR AFLORAMENTO DE ROCHAS Esta associação ocorre nos municípios de Santana do Livramento, Rosário do Sul e Alegrete ocupando área de l.115km 2 correspondendo a 0,41% da área do Estado. ASSOCIAÇÃO SÃO PEDRO - LIVRAMENTO Esta associação ocorre no município de Santana do Livramento ocupando área de 325km 2 correspondendo a 0,19% da área do Estado. Perfil RS 135 Unidade de mapeamento: SÃO PEDRO Localização: A 42km da cidade de Rosário do Sul, na estrada Rosário do Sul- Livramento. Situação: Corte de estrada na meia encosta de uma elevação com 5% de declive. Altitude: 200 metros. Relevo: Ondulado com declives em dezenas de metros. Material de origem: Arenito. Cobertura vegetal: Campo natural com incidência de barba-de-bode. Drenagem: Bem drenado. 39

40 A 1 A 2 AB BA BC C 0-25cm; bruno amarelado escuro (10YR 3/4, úmido); franco arenoso; fraca pequena média granular; muito poroso; solto, muito friável, não plástico e não pegajoso; transição difusa e plana; raízes abundantes cm; bruno escuro (7,5YR 3/2, úmido); franco arenoso; fraca média blocos subangulares; muito poroso; solto, muito friável, não plástico e não pegajoso; transição difusa e plana; raízes abundantes. 65-l00cm; bruno avermelhado escuro (5YR 3/4, úmido); franco argilo arenoso; fraca média blocos subangulares; poroso; ligeiramente duro, friável, ligeiramente plástico e ligeiramente pegajoso; transição gradual e plana; raízes muitas cm; bruno avermelhado escuro (2,5YR 3/4, úmido); franco argilo arenoso; moderada pequena e média blocos subangulares; poroso; ligeiramente duro, friável, ligeiramente plástico e ligeiramente pegajoso; transição gradual e plana; raízes poucas cm; vermelho escuro (2,5YR 3/6, úmido); mosqueado pouco pequeno e proeminente bruno escuro (10YR 3/3, úmido); franco argilo arenoso; moderada pequena blocos subangulares; cerosidade fraca e pouca; poroso; duro, friável, ligeiramente plástico e ligeiramente pegajoso; transição gradual e plana; raízes raras cm+; vermelho (2,5YR 4/6, úmido); mosqueado pouco pequeno e proeminente bruno escuro (10YR 3/3, úmido); franco argilo arenoso; fraca média blocos subangulares; cerosidade fraca e pouca; poroso; duro, friável, ligeiramente plástico e ligeiramente pegajoso; raízes raras. Obs.: Nos horizontes B2 e B3 foi notada a presença de concreções tipo "chumbo de caça", provavelmente de ferro. ANALISE MINERALÓGICA RS 135 São Pedro A 1 A 2 AB Areias grossa e fina 100% de quartzo vítreo incolor, alguns hialinos, desarestados (rolados); traços de: ilmenita, concreções ferruginosas, feldspato semi-intemperizado, biotita e detritos: fragmentos de raiz e sementes. Areias grossa e fina Idem à fração areia da amostra anterior. Areias grossa e fina Idem à fração areia da amostra anterior. 40

41 BA BC C Areias grossa e fina Idem à fração areia da amostra anterior. Não se observa a ocorrência de detritos. Areias grossa e fina Idem à fração areia da amostra anterior. Cascalho 100% de concreções ferruginosas e argilo-ferruginosas com inclusões de quartzo; l fragmento de carvão e l fragmento de quartzo. 41

42 Perfil: RS 135 SÃO PEDRO Símbolo Horizonte Amostra seca ao ar (%) ph Equivalente Profundidade (cm) Calhaus > 20mm Cascalho 20-2mm Terra fina < 2mm A ,0 4,1 10 A ,0 4,0 11 AB ,1 4,1 16 BA ,2 4,0 19 BC ,2 4,0 18 C X 100 5,0 4,0 20 Água KCl de umidade Ataque por H 2 SO 4 D=1,47 (%) Al 2 O 3 / P Ki Kr SiO Fe 2 O 3 (mg.l -1 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 TiO 2 P 2 O 5 MnO ) 5,9 13,5 1,7 0,24 0,05 2,86 2,18 3,09 3 6,4 4,6 1,8 0,27 0,05 2,36 1,89 4,09 <1 11,7 9,0 3,2 0,39 0,04 2,22 1,81 4,40 <1 14,5 11,3 4,3 0,43 0,05 2,18 1,77 4,11 <1 13,5 10,3 4,0 0,42 0,04 2,23 1,79 4,04 <1 14,0 11,0 3,9 0,44 0,04 2,16 1,77 4,50 <1 42

43 Complexo sortivo (cmol c Kg -1 ) V Al Ca ++ Mg ++ K + Na + Valor S Al +++ H + CTC ph 7 (%) (%) 0,9 0,8 0,08 0,03 1,8 1,1 2,5 5, ,2 0,5 0,05 0,03 1,8 1,0 2,9 5, ,1 0,9 0,05 0,04 4,1 1,0 4,1 9, ,2 1,2 0, ,6 1,3 3,7 9, ,0 1,2 0,06 0,03 3,3 1,7 3,2 8, ,1 0,7 0,06 0,03 2,9 1,9 2,5 7, Composição Granulométrica g Kg -1 C N Argila Grau de Silte/ C/N Areia grossa Argila g Kg -1 g Kg -1 Areia fina Silte Dispersa Floculação Argila (2-0,20 (<0,002 (0,20-0,05mm) (0,05-0,002mm) g Kg -1 % mm) mm) 6,9 0, ,80 6,9 0, ,83 6,0 0, ,38 6,8 0, ,31 5,2 0, ,38 4,0 0, ,34 43

44 PRÁTICA 5 FATORES E PROCESSOS DE FORMAÇÃO DO SOLO Objetivo Relacionar os fatores e processos de formação do solo com algumas características morfológicas externas e internas dos solos característicos de uma topossequência (catena) localizada na Depressão Central. Material a ser utilizado Trado holandês, trena, caderneta de Munsell e frasco com água. Método Percorrer uma toposseqüência característica da região, fazendo no mínimo 4 tradagens (conforme figura abaixo) para verificar as características morfológicas (cor, textura, espessura) e associar essas características com os processos de formação de cada solo. Topo da Coxilha Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3 Ponto 4 Várzea 44

45 Exercícios 1) Preencha a tabela abaixo com as informações coletadas. Características do solo Cor Hz. 1 Cor Hz. 2 Cor Hz. 3 Cor Hz. 4 Cor Hz. 5 Textura Hz. 1 Textura Hz. 2 Textura Hz. 3 Textura Hz. 4 Textura Hz. 5 Espessura Hz. 1 Espessura Hz. 2 Espessura Hz. 3 Espessura Hz. 4 Espessura Hz. 5 Profundidade com presença de água Mosqueados (presença/ausência) Processo de Formação Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3 Ponto 4 2) Qual o significado das cores encontradas em cada horizonte pedogênico? 3) O que caracteriza a presença do lençol freático nos diferentes pontos? 45

46 4) Quais características morfológicas ainda poderiam ser caracterizadas em nossa amostragem? 5) Leia a descrição de perfil a seguir e responda: a. Identifique as características morfológicas que estão descritas no horizonte A, relacionando os termos utilizados com sua respectiva característica morfológica. b. Este solo é pouco ou bem desenvolvido? É profundo ou raso? c. Qual uso você indicaria para este solo? Ex. de descrição geral Localização: estrada Porto Lucena Santo Cristo, a 3 km de Porto Lucena, RS. Situação: corte de estrada na meia encosta de uma elevação com 25% de declive. Altitude: 220m Relevo: forte ondulado a montanhoso, vales em V. Material de origem: basalto. Drenagem: bem drenado. Descrição morfológica A 0-20 bruno-avermelhado escuro (5YR 3/2, úmido), franco siltoso, fraca, pequena, granular, muito poroso, macio, friável, ligeiramente plástico a plástico e não pegajoso, presença de pedras na parte inferior do horizonte, transição gradual e plana, raízes abundantes. Raízes compridas e penetram entre as pedras do hor. R. No horizonte A ocorrem pequenos fragmentos de rochas em decomposição. R cm rocha em decomposição constituída por pedras arestadas (basalto) e algumas arredondadas (basalto amigdalóide) que aumentam de tamanho à medida que o perfil se aprofunda. Obs. Na superfície do solo ocorrem inúmeras pedras arredondadas. 46

47 PRÁTICA 6 PROPRIEDADES QUÍMICAS DO SOLO: UNIDADES DE MEDIDA 1- Unidades de medida usadas em química do solo O conhecimento das unidades de medida é fundamental para a determinação e interpretação das medidas química do solo. Na primeira parte dessa unidade serão apresentadas as principais unidades usadas em ciência do solo, assim como as suas transformações. Revisão: Massa: É a quantidade de matéria que existe num corpo. Volume: É a extensão de espaço por um corpo. Concentração: Significa quanto soluto está presente em um volume ou massa específica. Mol Mol: é a quantidade de matéria que contém 6,02 x entidades. Molaridade ou concentração molar (M): número de moles de uma substância contidos em 1 L de solução (NÃO em 1 L de solvente). Normalidade (N): nº de equivalentes de soluto contido em 1 L de solução (NÃO solvente). Eq ou mol c : é o número de gramas de uma substância (molécula, íon ou par iônico) que fornece ou reage com o número de Avogadro (1 mol). Quadro 1- Sistema internacional de unidades (SI). Prefixo Símbolo Fator Prefixo Símbolo Fator Giga G 10 9 deci d 10-1 Mega M 10 6 Centi c 10-2 Quilo K 10 3 Mili m 10-3 Hecto H 10 2 Micro 10-6 Deca da 10 1 nano n

48 Tabela 1- Sistema de unidades utilizado atualmente nas análises de solo e tecido vegetal. Elemento Unidade de medida Cálcio (Ca) cmol c /dm 3 Magnésio (Mg) cmol c /dm 3 Alumínio (Al) cmol c /dm 3 Enxofre (S) mg /dm 3 Fósforo (P) mg /dm 3 Potássio (K) mg /dm 3 Cobre (Cu) mg /dm 3 Zinco (Zn) mg /dm 3 Boro (B) mg /dm 3 Ferro (Fe) mg /dm 3 Manganês (Mn) mg /dm 3 Sódio (Na) mg /dm 3 Matéria orgânica (MO) % Tabela 2- Conversão de unidades antigas para as unidades do sistema internacional (SI). Unidade antiga Unidades do sistema internacional Fator de (SI) conversão Solos % g/kg; g/dm 3 ; g/l 10 ppm mg/kg; mg/dm 3 ; mg/l 1 meq/100 cm 3 ou meq/100 g ou meq/l cmol c /dm 3 ou cmol c /kg ou cmol c /l 1 meq/100 cm 3 ou meq/100 g ou meq/l cmol c /dm 3 ou cmol c /kg ou cmol c /l 10 Plantas % g/kg 10 ppm mg/kg 1 Onde: 1 ppm = 1 μg/ml = 1 mg/dm 3 1 cmol c /dm 3 = 1 cmol c /kg = 1 meq/100 ml = 1 meq/100 cm 3 = 10 mmol c /dm 3 = 10 mmol c /kg 48

49 Exercícios sobre transformação de unidades: 1) Estabelecer a relação entre as unidades de massa (a), volume (b), densidade (c) e concentração (d). g mg g kg Mg tonelada a) g, mg, g, kg, Mg, tonelada g mg g kg Mg tonelada L cm 3 ml dm 3 L m 3 b) L, cm 3, ml, dm 3, L, m 3 L cm 3 ml dm 3 L m 3 g/ml g/cm 3 kg/dm 3 Mg/m 3 kg/dm 3 c) g/ml, g/cm 3, kg/dm 3, Mg/m 3, kg/dm 3 g/ml g/cm 3 kg/dm 3 Mg/m 3 kg/dm 3 % g/kg mg/kg ppm d) %, g/kg, mg/kg, ppm, g/g, mg/dm 3 % g/kg mg/kg ppm g/g mg/dm 3 49

50 g/g mg/dm 3 2) Unidades de carga por volume ou massa. Elemento Químico Massa Molar Carga 1 mol c 1 cmol c 1 mmol c Hidrogênio (H + ) Alumínio (Al +3 ) Cálcio (Ca +2 ) Magnésio (Mg +2 ) Potássio (K + ) Fostato (PO ) Sulfato (SO -- 4 ) Cloreto (Cl -1 ) 3) Qual é o Cmol c de cálcio, potássio, alumínio e magnésio? 4) Uma análise de solo indicou a presença de 20 mg/dm 3 de K. 20 mg/dm 3 de K correspondem a quantos cmol c /dm 3 de K? 5) Uma análise de solo apresentou o resultado de 0,54 cmol c K/dm 3. Este resultado equivale a quantos mg K/dm 3 de potássio? A quantos kg/ha de KCl (58% de K2O) este resultado equivale? 6) A aplicação de 4 toneladas de calcário/ha (CaO = 40%; MgO = 8%) corresponderia a quantos cmolc Ca/dm 3 e de Mg/dm 3? 7) A análise de um solo indicou a presença de 2 % de matéria orgânica nos primeiros 10 cm de profundidade. Quantos kg ha -1 de matéria orgânica esse solo apresenta? 8) Análise química feita em um solo, demonstrou que o mesmo possui cerca de 20 % de Fe 2 O 3 e 5 % de Al 2 O 3. Quanto de Fe 2 O 3 e Al 2 O 3 tem em 1 ha a 20cm de profundidade? Quanto de Fe e Al tem em 1 ha a 20 cm de profundidade? Densidade do solo = 1,25 g/cm -3. 9) Quanto de Fe em mg/kg, mg/dm 3, g/g, g/cm 3 e ppm, tem o solo do exercício 8? 50

51 10) Transforme 4 mmol c Al +3 /dm 3 em cmolc Al +3 /dm 3. 11) 130 mg K. dm -3 =... meq K. 100 cm³ =... cmol c K. dm 3 =... mmol c K. dm -3 12) 0,50 meq de K/100 ml de solo corresponde a quantos PPM e kg/ha de K? 13) Converter 100 ppm de K em cmolc/dm 3 e 5,6 cmolc/dm 3 de Ca em ppm. 14) Alguns fertilizantes utilizados na agricultura são constituídos por três nutrientes principais: nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K), sendo representados por três números distintos, como por exemplo, O primeiro número representa a porcentagem em massa do N, sendo 5% nesse exemplo. Esse número indica que em cada 100 g de fertilizante, 5 g são de N. O segundo e o terceiro números indicam que o fertilizante ainda possui, respectivamente, 20% de P 2 O 5 e 30% de K 2 O. A massa restante, correspondente a 45% do produto, é constituída de material inerte. Dessa forma, um saco de 50 kg de fertilizante contém 2,5 kg de N. Qual a massa de P e K presente em 50 kg de fertilizante? 15) O laudo de análise química do solo de uma lavoura do planalto do RS indicou os teores de nutrientes apresentados na tabela abaixo. Calcule a quantidade de nutrientes que esse solo apresenta na camada de 10 cm em um ha. Sabendo-se que o Cloreto de Potássio apresenta 58 % de K 2 O, calcule quantos sacos de cloreto de potássio esse solo apresenta. (MO) Elemento Quantidade encontrada Quantidade em kg/ha Cálcio (Ca) 6,7 cmol c /dm 3 Magnésio (Mg) 1,4 cmol c /dm 3 Alumínio (Al) 5,2 cmol c /dm 3 Enxofre (S) 12,6 mg /dm 3 Fósforo (P) 10,9 mg /dm 3 Potássio (K) 380 mg /dm 3 Cobre (Cu) 6,9 mg /dm 3 Zinco (Zn) 4,4 mg /dm 3 Matéria orgânica 2,9 % 51

52 PRÁTICA 7 PROPRIEDADES QUÍMICAS DO SOLO O solo é um sistema trifásico, formado por uma fração sólida (mineral e orgânica), uma fração líquida e uma gasosa. As reações químicas e físico-químicas ocorrem principalmente na fração coloidal do solo, que é representada pela argila e matéria orgânica do solo. Os componentes minerais que fazem parte da fração argila são bastante variáveis, devido à gênese do solo. Os principais componentes minerais da fração argila são os óxidos de ferro e alumínio e os argilominerais (Caulinita, Montmorilonita, Vermiculita etc.). É na fração coloidal do solo que ocorre a formação de cargas elétricas que são responsáveis pela retenção e troca de nutrientes e outros elementos químicos. As cargas elétricas podem ser permanentes devido as substituições isomórficas ou variáveis, em função da alteração do ph do meio. A capacidade de o solo reter e disponibilizar nutrientes e elementos tóxicos esta diretamente ligado a natureza dos argilominerais e da matéria orgânica que compõe a fração coloidal e do ph do meio. A acidez do solo esta ligada a atividade dos íons hidrogênio na solução do solo e a concentração de alumínio. As principais propriedades químicas utilizadas para caracterizar o solo e diferenciar um solo de outro são a acidez ativa, acidez potencial, soma de bases, a saturação de bases, a capacidade de troca de cátions (CTC), a saturação de alumínio. 1- Acidez ativa: é devida aos íons H + que estão dissociados na solução do solo. É expressa pelo ph: - log [H + ] = 1/log [H + ]. 2- Acidez potencial: é representado pela soma de H + Al adsorvido no solo. 3- Soma de bases (S): representa a soma de cálcio, magnésio, sódio e potássio, que são os principais cátions que estão no solo. O resultado é expresso em cmol c /kg. S= Ca + Mg + K + Na 4- CTC efetiva ou a ph do solo: é representada pela soma de bases mais o alumínio. O resultado é expresso em cmol c /kg. CTC efetiva = Ca + Mg + K + Na + Al ou 52

53 CTC efetiva = S + Al 5- CTC potencial ou a ph 7: é representada pela soma de bases mais o alumínio e hidrogênio. O resultado é expresso em cmol c /kg. bases. CTC potencial = Ca + Mg + K + Na + Al + H CTC potencial = S+ H+ Al 6- Saturação de bases (V): representa quanto da CTC potencial é ocupada por V (%) S CTC ph7 x100 ou 7- Saturação de alumínio (m): representa quanto da CTC efetiva do solo é ocupada por alumínio. Al m(%) x100 CTC efetiva 8- Caráter do solo: esta relacionado com a saturação de bases e por alumínio: Eutrófico: V > 50% Distrófico: V< 50% Álico: m > 50 % 9- Interpretação dos valores de ph em água, soma de bases (S), CTC potencial, saturação de bases (V), saturação de alumínio (m) e para o teor de matéria orgânica do solo (MO). Interpretação ph água S (cmol c kg -1 ) CTC potencial (cmol c kg -1 ) V (%) m (%) MO (%) Muito baixo <= 5,0 <2 - < 45 < 1 <= 2,5 Baixo 5,1 5,4 2-4 <5, ,6 3,5 Médio 5,5 6, ,1 15, ,1 20 3,6 4,5 Alto > 6 >6 > 15,0 > 80 > 20 > 4,5 Fonte: ROLAS,

54 10- Com base nos resultados das análises realizadas em nossas amostras de solo previamente coletadas e também em resultados de análises realizadas durante o Levantamento de Reconhecimento dos Solos do Estado do Rio Grande do Sul, faça os cálculos, complete as tabelas e responda as questões. a) Solo A: Latossolo Hor. Prof. Composição granulométrica (g Kg -1 ) (cm) Areia grossa Areia fina silte argila A B B B B Hor Complexo sortivo Cmol c Kg -1 V Ca +2 Mg +2 K + Na + S Al +3 H + CTC CTCef (%) ph7,0 m (%) A 1,7 1 0,39 0,01 2,2 6,6 B1 1,2 0,4 0,04 0,01 2,4 6,1 B2 1,1 0,5 0,04 0,02 2,5 5,7 B31 0,8 0,3 0,04 0,02 3,0 4,7 B32 0,6 0,4 0,04 0,02 2,7 4,1 Hor ph C (g Kg -1 ) M. O. (g Kg -1 ) P (mg L -1 ) Caráter A1 5,3 12,3 2 B1 5,4 5,3 1 B2 5,4 5,1 1 B31 5,4 3,1 1 B32 5,5 3,3 1 54

55 b) Solo B: Vertissolo Hor. Prof. (cm) Composição granulométrica (g Kg -1 ) Areia grossa Areia fina silte argila A B C Hor. Complexo sortivo Cmol c Kg -1 V Ca +2 Mg +2 K + Na + S H Al +3 CTC CTCef (%) ph7,0 A 31,1 11,7 0,73 0,22 12,7 0 B 38,6 15,3 0,16 0, C 37,4 16,8 0,09 0,66 1,6 0 Al (%) Hor. ph água C (g Kg -1 ) M. O. (g Kg -1 ) P (mg L -1 ) Caráter A 5,3 56,4 3 B 5,7 33,3 1 C 6,7 4,4 7 c) Solo C: Neossolo Hor. Prof. (cm) Composição granulométrica (g Kg -1 ) Areia grossa Areia fina silte argila A R Hor. Complexo sortivo Cmol c Kg -1 V Ca +2 Mg +2 K + Na + S H Al +3 CTC CTCef (%) ph7,0 A 33 5,4 0,56 0,04 6,6 0,2 R 32,9 6,7 0,45 0,07 5,6 0,2 Al (%) Hor. ph água C (g Kg -1 ) M. O. (g Kg -1 ) P (mg L -1 ) Caráter A 5, R 6,0 9,

56 d) Solo D: Argissolo Hor. Prof. (cm) Composição granulométrica (g Kg -1 ) Areia grossa Areia fina silte argila A A A B B B Hor. Complexo sortivo Cmol c Kg -1 V Ca +2 Mg +2 K + Na + S H + Al +3 CTCef CTC (%) A11 0,9 0,8 0,08 0,03 2,5 1,1 A12 1,2 0,5 0,05 0,03 2,9 1,0 A3 3,1 0,9 0,05 0,04 4,1 1,0 B1 3,2 1,2 0, ,7 1,3 B2 2,0 1,2 0,06 0,03 3,2 1,7 B3 2,1 0,7 0,06 0,03 2,5 1,9 m (%) Hor. ph água C (g Kg -1 ) M. O. (g Kg -1 ) P (mg L -1 ) Caráter A11 5,0 6,9 6,9 3 A12 5,0 6,9 6,9 <1 A3 5,1 6,0 6,0 <1 B1 5,2 6,8 6,8 <1 B2 5,2 5,2 5,2 <1 B3 5,0 4,0 4,0 <1 56

57 e) Solo E: Neossolo Prof. Hor. (cm) Composição granulométrica g Kg -1 Areia silte argila A C C C Hor. Complexo sortivo Cmol c Kg -1 Ca +2 Mg +2 K + Na + S H Al +3 CTCef A 0,7 0,2 0,103-2,7 0,6 C1 0,4 0,1 0,021-1,6 0,7 C2 0,4 0,1 0,036-1,3 0,6 C3 0,4 0,1 0,015-1,2 0,7 CTC ph7,0 V% Al% Hor. ph C (g Kg -1 ) água M. O. (g Kg -1 ) P (mg L -1 ) Caráter A 4,7 0,3 10,5 C1 4,4 0,2 3,2 C2 4,6 0,2 6,3 C3 4,6 0,2 5,5 57

58 f) Solo F: Planossolo Hor. Prof. (cm) Composição granulométrica g Kg -1 Areia grossa Areia fina silte argila A A E B Hor Complexo sortivo Cmol c Kg -1 V Ca +2 Mg +2 K + Na + S H + Al +3 CTCef CTC ph7,0 A1 0,7 0,6 0,06 0,09 3,3 1,7 A2 0,3 0,2 0,03 0,09 1,7 1,4 E 0,2 0,1 0,02 0,05 1,2 0,6 B 7,5 2,6 0,13 0,52 2,9 1,3 (%) m (%) Hor ph água C (g Kg -1 ) M. O. (g Kg -1 ) P (mg L -1 ) Caráter A1 5,0 7,4 1 A2 5,0 2,5 1 E 5,3 1,0 1 B 5,4 1, A partir dos dados gerados classifique os horizontes quanto à m, V, MO e CTC. 2 Como são geradas e quais os tipos de cargas elétricas do solo? 3- Por que o solo fica ácido? Explique o que é acidez ativa e acidez potencial. 4- O que significa o poder tampão do solo? 5 Faça uma relação entre as características químicas e a textura do solo. 6 Qual dos solos apresenta maior grau de intemperismo? Por quê? 7- Faça uma relação entre o grau de intemperismo e as características químicas dos solos. 8- Considerando apenas o horizonte A, qual dos solos apresenta melhor fertilidade? 9- Pelas características apresentadas, qual o tipo de argilomineral que você espera encontrar em cada solo? 10 Qual desses solos apresenta melhor potencial e representa menor risco de contaminação do lençol freático se receber a aplicação de dejetos líquido de suínos? Por quê? 11 Qual desses solos apresenta maior potencial para uso agrícola e florestal? Por quê? 58

59 PRÁTICA 8 PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO: TEXTURA E ARGILA DISPERSA EM ÁGUA A textura do solo é determinada pelo tamanho das partículas que compõe a fração sólida mineral do solo. A fração sólida do solo é dividida em três frações granulométricas, de acordo com o seu tamanho: areia (2 a 0,05 mm), silte (0,05 a 0,002 mm) e argila (menor que 0,002 mm) (Figura 1a). É uma característica pedogenética que pode variar de um solo para o outro e também entre os horizontes do mesmo solo. Essa característica é afetada pelo material de origem e pelo grau de intemperismo que o solo apresenta. O quartzo é mineral dominante na fração areia e nas frações mais grosseiras de silte. Silicatos primários como o feldspato, hornblenda e mica estão presentes na areia e em menores quantidades na fração silte. Minerais secundários, como óxidos de ferro e alumínio, caulinita, vermiculita, montmorilonita são predominantes na fração silte de menor diâmetro e na fração argila (Figura 1b). a) b) Figura 1- Distribuição das partículas sólidas minerais do solo pelo tamanho (a) e composição mineralógica predominante em cada fração (b). A textura apresenta uma grande variabilidade espacial e pequena variação temporal. A escala de medida utilizada na grande maioria dos laboratórios de física do solo é apresentada na figura 2. A fração areia pode ser subdividida em cinco outras classes e as frações maiores que 2 mm são classificadas em cascalho ( 2 a 20 mm), calhaus (20 a 200 mm) e matacão (> 200 mm). 59

60 Figura 2- Escala de distribuição das partículas minerais do solo pelo tamanho (Departamento de agricultura dos EUA). A textura é uma característica utilizada na classificação dos solos e afeta outras propriedades e processos dinâmicos do solo e vem sendo utilizada pelo ministério da agricultura na definição do zoneamento agrícola de riscos climáticos. As principais propriedades e processos físicos afetados pela textura são: a densidade do solo, a porosidade, retenção de água, aeração, infiltração e retenção de água, consistência, suscetibilidade á compactação, suscetibilidade a erosão. Na tabela 1 é apresentada a influência da granulometria em algumas propriedades e no comportamento do solo. Tabela 1- Efeitos da granulometria nas propriedades e no comportamento do solo. Propriedade/ comportamento do solo Areia Silte Argila Capacidade de retenção de água Baixa Média a alta Alta Aeração Boa Média Pobre Taxa de drenagem Alta Lenta a média Muito lenta Teor de matéria orgânica do solo Baixo Médio a alto Médio a alto Decomposição da matéria orgânica Rápida Média Lenta Suscetibilidade a compactação Baixa Média Alta Suscetibilidade a erosão Moderada Alta Baixa Potencial de expansão e contração Muito baixo Baixo Moderado a alto Adequabilidade para a construção Baixa Baixa Alta de represas e aterros Capacidade de cultivo após chuva Boa Média Baixa Potencial de lixiviação de poluentes Alto Médio Baixo Capacidade de armazenamento de Baixa Média a alta Alta nutrientes Resistência a mudança de ph Baixa Média Alta *Exceções a estas generalizações ocorrem, devido à variação na composição mineralógica e grau de estruturação do solo. 60

61 1- Análise granulométrica pelo método de Vettori. Objetivo Determinar os teores de areia, silte e argila das amostras coletadas nos horizontes do perfil descrito em aula. Materiais Água destilada Pipeta de 10 ml 1 Peneira de 279 mesh 1 bisnaga com água 1 funil grande Latas 1 mangueira (sifão) 1 Balança de precisão 1 agitador elétrico 1 agitador manual 1 densímetro 1 termômetro Estufa a 105 C Proveta de 1L 2 Becker de 300 ml Proveta de 250 ml Procedimento a) Preparo das amostras de solo: As amostras de solo coletadas a campo devem ser inicialmente secar ao ar e posteriormente destorroadas e passadas por uma peneira com malha de 2 mm. O destorroamento deve ser feito com um rolo de madeira e sobre uma superfície de borracha, para evitar a quebra das partículas mais grosseiras, o que acarretaria em erros na avaliação. A fração de solo que passa pela peneira de 2 mm é chamada de terra fina seca ao ar (TFSA). 61

62 b) Análise : 1-Pesar 50 g de TFSA e colocar no copo do agitador, adicionar 230 ml de água destilada e 10 ml de NaOH 6%. 2- Agitar por 15 minutos no agitador elétrico e transferir a suspensão para uma proveta de 1000 ml, passando por peneira 0,053 mm. 3- Lavar o material retido na peneira para dentro da proveta, utilizando frasco lavador contendo água destilada até completar o volume da proveta. 4- Com agitador manual homogeneizar o conteúdo da proveta por mais ou menos 1 minuto (tempo zero). 5- Após 90 minutos, sifonar para becker de 250 ml os 200 ml da parte superior da suspensão. Medir e registrar a temperatura (TSAT) e transferir para proveta de 250 ml. Inserir o hidrômetro e registrar a leitura da argila, procurando fazer com uma aproximação de ¼ de divisão (DSAT). 6- Preparar uma prova em branco, colocando 10 ml de NaOH 6% em uma proveta de 1000 ml e completar o volume com água destilada. Agitar manualmente por 1 minuto, após 90 minutos sifonar para becker de 250 ml os 200 ml superior de solução e medir a temperatura (TPBAT), transferir para proveta de 250 ml e fazer a leitura com hidrômetro (DPBAT). 7- Transferir as areias que ficaram retidas na peneira para lata previamente pesada, usando frasco lavador e colocar a lata na estufa. Após secar (24 hs), resfriar e pesar (PAT). c) Tempo de sedimentação das partículas: O tempo necessário para a sedimentação das partículas é definido pela Lei de Stokes. De acordo com a Lei de Stokes, a velocidade com que uma partícula esférica sedimenta sob influência da gravidade em um fluído de uma dada densidade e viscosidade é proporcional ao quadrado do raio da partícula. Uma partícula descendo em um vácuo não encontrará resistência, pois estará acelerada pela gravidade, e assim, sua velocidade aumentará com sua queda. Por outro lado, uma partícula caindo em um fluído, encontrará uma resistência proporcional ao produto de seu raio e velocidade, e viscosidade do fluído. Essa força de resistência foi demonstrada por George Stokes em 62

63 1851. A partir da Lei de Stokes, pode-se obter o tempo (t) necessário para uma partícula descer a uma determinada distância vertical (h): t d 2 18 h g ( ) s f Onde: t = tempo necessário para uma partícula descer a uma determinada distância ; h = distância vertical; = viscosidade do fluído; d = diâmetro da partícula; g = aceleração da gravidade; s = densidade da partícula; f = densidade do fluído. A partir dessa equação, obtém-se o tempo de sedimentação do silte em uma suspensão aquosa, para uma profundidade de 5 cm, a diversas temperaturas. d) Fator de correção da umidade (f): A amostra de solo utilizada para a analise granulométrica é seca ao ar, dessa forma, ainda fica um residual de umidade que deverá ser descontado para os cálculos. Para fazer essa correção é feito o seguinte procedimento: - pesar cerca de 20 g de TFSA. Registrar o peso exato. - Colocar a amostra em estufa (105 C) por hs. - Resfriar a amostra em dessecador e pesar. - Calcular o f pela fórmula: f TFSA TFSE e) Determinação dos teores de areia, silte e argila: % de areia = PAT x 2 x f % de silte = 100 (% de areia - % de argila) 63

64 % de argila = duas condições 1) se TSAT = TPBAT então: % de argila = (DSAT DPBAT) x 2 x f 2) se TSAT TPBAT então há necessidade de correção das leituras de densidade à leituras corrigidas para temperatura de calibração do hidrômetro, para isso: a) transformar C para F C=5/9 (F-32) b) para cada F a mais que 68, acrescentar 0,2 g/l à densidade lida pelo densímetro. Para cada F a menos que 68, diminuir 0,2 g/l. Chamar o somatório de correção de ct. c) % de argila = [(DSAT±ct) - (DPBAT±ct)] x 2 x f f) Resultados : Quadro 1- Fator de correção da umidade (f) Hz. N lata Massa da lata (g) Massa da lata + solo úmido (g) Massa da lata + solo seco (g) TFSA (g) TFSE (g) f Quadro 2- Argila Hz. Leitura Densímetro Temp. C Temp. F ct Leitura Corrigida f Argila % g kg -1 Kg kg -1 64

65 Quadro 3 Areia e silte. Massa Massa da N Hz. lata lata + Lata (g) areia (g) Areia total (g) Areia Silte % g kg -1 kg kg -1 % g kg -1 kg kg -1 Quadro 4 Granulometria e classe textural do perfil do solo. Areia Silte Horizonte (%) (%) Argila (%) Classe textural 65

66 2 - Argila dispersa em água Materiais: Água destilada; 1 Copo da batedeira; Provetas de 1000 ml; 1 Mangueira (sifão); 2 Beckers de 300ml; 1 Proveta 250ml. 1 Balança de precisão; 1 Batedeira; 1 Densímetro; 1 Termômetro. Procedimento: 1- Pesar 50 g de terra TFSA e colocar no copo da batedeira munida de varetas verticais. 2- Adicionar 250 ml de água. 3- Agitar 5 minutos na batedeira. 4- Passar toda a amostra para a proveta e completar até o traço superior, isto é, 1000 ml, homogeneizar o conteúdo da proveta e deixar sedimentar durante 90 minutos. 5- Desse ponto em diante, determinar a argila dispersa em água pelo mesmo processo usado na determinação da argila com dispersão. 6- Fazer prova em branco, usando somente a água destilada. 7- As leituras da densidade da suspensão (LSADA) e da prova em branco (LPBADA) devem ser corrigidas (ct) pelas respectivas leituras de temperatura. Cálculos: Argila dispersa em água (ADA): 66

67 ADA% = [(LSADA ct) (LPBADA ct)] x 2 x f Grau de floculação (GF): GF = [(Argila total% ADA%)/Argila total%] x 100 Grau de dispersão (GD): GD = GF Hz. Resultados: Leitura Densímetro Temp. C Temp. F ct Leitura Corrigida f ADA GF GD % Questões: 1- A velocidade de sedimentação das partículas baseia-se na equação de Stokes. Use essa equação para explicar o que aconteceria se o solo não fosse completamente disperso? 2- Porque o NaOH facilita a dispersão do solo? 3- Considerando os resultados da argila dispersa em água: qual horizonte apresenta melhor agregação? Por quê? 67

68 PRÁTICA 9 PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO: DENSIDADE DE PARTÍCULAS, DENSIDADE DO SOLO, POROSIDADE, ESPAÇO AÉREO E UMIDADE DO SOLO 1 Densidade de partículas ou densidade real (Dp) A densidade de partículas ou real do solo refere-se ao volume de sólidos de uma amostra de solo sem considerar a porosidade. Por definição, entende a densidade de partículas como sendo a relação entre a massa de uma amostra de solo e o volume ocupado pelas suas partículas sólidas. É uma característica específica do solo e varia de acordo com a composição do solo, não sendo possível ser alterada pelo manejo do solo. Nos solos os valores da densidade de partícula variam, em média, entre os valores de 2,3 a 3,0 g cm -3. Essa variação ocorre em função da composição mineralógica do solo (Tabela 1). O valor médio da densidade de partículas fica próximo a 2,65 g cm -3. Os solos com baixos teores de óxidos de ferro apresentam densidade de partículas próximo a 2,65 g cm -3, enquanto q solos altamente intemperizados e ricos em óxidos de ferro apresentam valores de densidade de partículas próximo a 3 g cm -3. Os solos orgânicos apresentam densidade de partículas próximo a 1,92 g cm -3. Tabela 1 densidade de partículas de minerais que fazem parte da composição do solo. MINERAL Dp (g cm -3 ) CAULINITA MONTMORILONITA ALBITA APATITA BIOTITA CALCÁRIO GIBSITA GOETHITA 4.37 HALOISITA MAGNETITA 5.18 QUARTZO HEMATITA MATÉRIA ORGÂNICA MÉDIA GERAL DO SOLO 2,65 68

69 Metodologia: Na determinação da densidade de partículas é necessário obter o valor da massa da amostra de solo e depois o volume dos sólidos presentes. A massa é obtida por simples pesagem em balança analítica. Quanto ao volume, pode ser obtido pelo método do balão volumétrico, como descrito a seguir Materiais 1 balão volumétrico de 50 ml 1 bureta de 50 ml 1 funil 1 tubo de álcool 1 balança de precisão Procedimento 1- Pesar 20 g de TFSA (Terra fina seca ao ar) 2- Colocar em balão volumétrico de 50 ml com funil 3- encher uma bureta com 50 ml de álcool absoluto (etílico) 4- escorrer álcool da bureta para o balão até mais ou menos a metade do volume do balão. 5- agitar o balão para completo umedecimento das partículas, evitando a permanência de bolhas de ar. 6- através da mesma bureta, completar o volume do balão até a linha de aferição. 7- anotar o volume de álcool gasto. 8- calcular o volume das partículas ou sólidas (Vp), pela diferença de 50 ml volume álcool gasto. Obs.: 1 ml = 1 cm³ 9- calcular a densidade de partículas (dp), dividindo TFSE pelo Vp. 69

70 Cálculos: Dp Mbs Mb 50 Va, onde: Dp: densidade de partículas (g cm -3 ) Mbs: massa do balão + solo Mb: massa do balão Va: volume de álcool gasto Resultados: Hz. TFSA (g) TFSE (g) f Va (ml) Vp Dp (g/cm³) TFSA: terra fina seca ao ar, TFSE: terra fina seca em estufa. Vp: volume das partículas. Questões a) Quais as causas das variações da densidade de partículas nos solos? 70

71 b) Porque a densidade de partículas não é utilizada para determinar a massa de um hectare a uma profundidade conhecida? 2-Densidade do solo (Ds) A densidade do solo pode ser definida como sendo a relação existente entre a massa de uma amostra de solo seca a 105 C e a soma dos volumes ocupados pelas partículas e pelos poros (Volume da amostra). A densidade geralmente aumenta com a profundidade do perfil, pois, as pressões exercidas pelas camadas superiores sobre as subjacentes, provocam o fenômeno da compactação, reduzindo a porosidade. A movimentação de material fino (principalmente argila) dos horizontes superiores para os inferiores, por eluviação, também contribui para a redução do espaço poroso e aumento da densidade dessas camadas. Nos solos minerais os valores da densidade do solo variam de 1, 1 a 1,8 g cm -3 enquanto que em solos orgânicos esses valores encontram-se entre 0,6 a 0,8 g cm -3. Em condições de lavoura os valores da densidade do solo são alterados pelas condições de manejo impostas ao solo. O tráfego de máquinas agrícolas e o pisoteio animal em condições de alta umidade aumentam a densidade do solo pelo processo de compactação (Figura 1). Figura 1- Compactação do solo pelo pisoteio animal e pelo tráfego de máquinas agrícolas. A compactação do solo em áreas agrícolas pode ocorrer em diferentes posições do perfil do solo, dependendo da umidade em que o solo se encontra e das pressões exercida sobre ele. Em áreas sob cultivo convencional (Lavração e gradagem) a camada 71

72 compactada normalmente se localiza próxima aos 25 cm de profundidade, enquanto que em lavouras sob plantio direto fica próxima aos 10 cm e em áreas sob pastagem na camada superficial (Figura 2). a- Solo bem estruturado b- Solo com compactação a 25 cm de profundidade Pé-de -arado. c- Solo com compactação a 10 cm de profundidade Pé-de plantio direto. d- Solo com compactação superficial Pé-de- vaca. Figura 2- Localização das camadas compactadas em função do uso do solo. Com o aumento da densidade do solo, devido à compactação, ocorre a redução na quantidade e continuidade dos poros, o que reduz a infiltração de água no solo, a aeração e dificulta o crescimento das raízes das plantas (Figura 3) comprometendo o crescimento e a produtividade das culturas agrícolas. a) b) Figura 3 - Crescimento do sistema radicular de feijoeiro em área sob plantio direto com solo bem estruturado (a) e em solo compactado (b). Atualmente a pesquisa tem definido alguns valores de densidade do solo que são considerados restritivos ao crescimento das raízes das culturas agrícolas. Os valores de 72

73 densidade considerados críticos variam conforme a classe textural do solo, e são apresentados a seguir: Tabela 2 Valores de densidade do solo considerados restritivos ao crescimento radicular das culturas agrícolas ( Reichert et al., 2003). Classe textural Densidade do solo (g cm -3 ) Argiloso 1,30 1,40 Franco argiloso 1,40 1,50 Franco arenoso 1,70 1,80 Franco siltoso 1,56 Metodologia: Para a determinação da densidade do solo é necessário obter o valor da massa da amostra de solo com sua estrutura (agregados + poros) preservada e depois o volume total da amostra. A coleta das amostras é realizada com anéis metálicos com volume conhecido. Esses anéis são inseridos no solo sem altera a estrutura natural do solo. A massa é obtida por simples pesagem em balança analítica. Materiais: Anel volumétrico Extrator Faca Martelo Lata Fita crepe Régua Procedimento: 1) Introduzir o anel no solo com auxílio do extrator e do martelo (Figura 3). 2) Ajustar o volume do solo ao volume do anel 73

74 3) Colocar o solo do anel dentro da lata ou manter no próprio anel. 4) Pesar o conjunto anel + solo úmido e deixar secar em estufa a 105 C durante 24 horas. 5) Pesar o conjunto anel + solo seco Figura 3- Procedimento de coleta de solo com estrutura preservada para a determinação da densidade do solo. Cálculo: Ds Onde: MSS Vs Ds: densidade do solo (g cm -3 ) MSS: massa do solo seco (g) Vs: volume do solo ou do anel (cm -3 ) Questões a) Quando a densidade do solo aumenta, o espaço poroso aumenta, diminui ou permanece constante? Por quê? 74

75 b) Como a matéria orgânica, a textura e a compactação afetam a densidade dos solos? 3- Porosidade total do solo ( PT) A porosidade do solo é representada pelos espaços do solo ocupados por água e/ou ar. Entre os agregados do solo formam-se os poros maiores conhecidos como macroporos e no interior dos agregados formam-se os poros menores conhecido por microporos. Os macroporos são os principais responsáveis pela infiltração de água e a aeração do solo e os microporos são responsáveis pela retenção da água no solo. Na figura 4 é apresentado um anel de solo em corte, onde se observa os poros formados entre os agregados do solo. Macroporo ocupado por ar e água Microporos Macroporo Agregados 75

76 Figura 4- Corte de uma amostra de solo com estrutura preservada, mostrando a estrutura do solo (agregados + macroporos + microporos). Metodologia A porosidade total pode ser determinada saturando-se com água uma amostra de solo coletada com anel. Inicialmente a amostra é saturada e pesada e em seguida é seca em estufa por 48 horas a 105 C para obter-se a massa seca de solo. Pela diferença entre a massa de solo saturado e a massa do solo seco, sabe-se o volume de água que estava no interior dos poros do solo. A porosidade total de um solo também pode ser calculada em função da densidade do solo e da densidade das partículas do solo. Cálculos: Dp Ds Pt(%) X100 Dp 3 Pt( cm cm 3 ) 1 Ds Dp Onde : Pt : porosidade total do solo em % ou cm 3 cm -3 Dp : densidade de partículas (g cm -3 ) Ds : densidade do solo (g cm -3 ) 4-Umidade gravimétrica (Ug) A umidade gravimétrica do solo representa a massa de água contida por unidade de massa do solo. Para a sua determinação é necessário coletar uma amostra de solo, pesar a amostra úmida, secar em estufa a 105 C por 48 horas e pesar a amostra seca. Cálculo : 76

77 MSU MSS Ug(%) X100 MSS Ug( gg 1 ) MSU MSS MSS Onde : Ug : umidade gravimétrica ( % ou g/g) MSU : massa do solo úmido (g) MSS : massa do solo seco 5 - Umidade volumétrica ( ) A umidade volumétrica do solo representa o volume de água contido por unidade de volume do solo. Para a sua determinação é necessário coletar uma amostra de solo com estrutura preservada em anel metálico, pesar a amostra úmida, secar em estufa a 105 C por 48 horas e pesar a amostra seca. Cálculo: MSU MSS (%) X100 Vt 3 ( cm cm 3 ( cm cm 3 ) 3 ) MSU MSS Vt UgxDs Onde: : umidade volumétrica (% ou cm 3 cm -3 ) MSU: massa do solo úmido (g) MSS: massa do solo seco (g) Vt; volume total da amostra ou do anel (cm 3 ) Ug: umidade gravimétrica do solo (g g -1 ) Ds: densidade do solo (g cm -3 ) 77

78 OBS: 1 g de água: 1 cm 3 6- Espaço aéreo (Ea) O espaço aéreo do solo é representado pelo volume de poros que esta ocupado por ar. Cálculo: EA(%) Pt Onde: EA: espaço aéreo (%) Pt: porosidade total (%) : umidade volumétrica (%) 7- Exercícios 1- Foram coletadas amostras de solo com estrutura preservada em anéis metálicos em duas áreas de lavoura, em diferentes profundidades. O solo do local é classificado como Argissolo Vermelho Amarelo e apresenta textura franca arenosa até os 50 cm de profundidade. Sabendo-se que a densidade de partículas desse solo é de 2,65 g cm -3, e o anel utilizado apresenta 5,7 cm de diâmetro e 4 cm de altura, faça os cálculos solicitados nas tabelas abaixo e responda as questões. Área 1 Profundidade (cm) N do anel Volume do anel (cm 3 ) Massa do anel + solo úmido Massa do anel + solo seco Massa do anel Massa do solo úmido g ,98 237,90 85, ,96 262,41 85, ,97 260,7 84, ,30 252,23 85, ,99 253,46 84,21 Massa do solo seco 78

79 Profundidade (cm) 0-5 Ds (g cm -3 ) Ug (g/g) Ug (%) (cm 3 cm -3 ) (%) PT (cm 3 cm -3 ) PT (cm 3 cm -3 ) EA (cm 3 cm -3 ) EA (%) Area 2 Profundidade (cm) N do anel Volume do anel (cm 3 ) Massa do anel + solo úmido Massa do anel + solo seco Massa do anel Massa do solo úmido g Massa do solo seco Profundidade (cm) Ds (g cm -3 ) Ug (g/g) Ug (%) (cm 3 cm -3 ) (%) PT (cm 3 cm -3 ) PT (cm 3 cm -3 ) EA (cm 3 cm -3 ) EA (%) a) Qual das áreas estudadas apresenta maiores problemas de compactação? Quais as camadas de solo mais compactadas (profundidade)? b) Os valores de densidade nas camadas consideradas compactadas representam algum risco para o crescimento das raízes das plantas? c) Qual a massa de solo contida em 1 ha da área 1 e 2 na profundidade de 0 a 5 cm? 79

80 2- Foram coletadas amostras de solo com estrutura preservada em anéis metálicos em duas áreas de uma lavoura no município de Cruz Alta-R. A área 1 é mantida sob plantio direto a 10 anos e a área 2 foi escarificada. O solo do local é classificado como Latossolo Vermelho e apresenta textura muito argilosa. Sabendo-se que a densidade de partículas desse solo é de 2,70 g cm -3, faça os cálculos solicitados nas tabelas abaixo e responda as questões. Área 1: Profundidade (cm) N do anel Volume do anel (cm 3 ) Massa do anel + solo úmido Massa do anel + solo seco Massa do anel Massa do solo úmido g Massa do solo seco Profundidade (cm) 0-5 Ds (g cm -3 ) Ug (g/g) Ug (%) (cm 3 cm -3 ) (%) PT (cm 3 cm -3 ) PT (cm 3 cm -3 ) EA (cm 3 cm -3 ) EA (%) Área 2: Profundidade (cm) N do anel Volume do anel (cm 3 ) Massa do anel + solo úmido Massa do anel + solo seco Massa do anel Massa do solo úmido g Massa do solo seco Profundidade (cm) 0-5 Ds (g cm -3 ) Ug (g/g) Ug (%) (cm 3 cm -3 ) (%) PT (cm 3 cm -3 ) PT (cm 3 cm -3 ) EA (cm 3 cm -3 ) EA (%)

81 a) Qual das áreas estudadas apresenta maiores problemas de compactação? Quais as camadas de solo mais compactadas (profundidade)? b) Os valores de densidade nas camadas consideradas compactadas representam algum risco para o crescimento das raízes das plantas? c) Qual a massa de solo contida em 1 ha da área 1 e 2 na profundidade de 0 a 5 cm? 3- As amostras de solo abaixo foram coletadas com estrutura preservada em anéis metálicos em uma área de pastagem, no município de Ijuí- RS. Os agricultores do local acredita que o solo de sua área esteja compactado. O solo do local é classificado como Latossolo Vermelho e apresenta textura argilosa. Sabendo-se que a densidade de partículas desse solo é de 2,70 g cm -3, faça os cálculos solicitados nas tabelas abaixo e interprete os resultados. Profundidade (cm) N do anel Volume do anel (cm 3 ) Massa do anel + solo úmido Massa do anel + solo seco Massa do anel Massa do solo úmido g Massa do solo seco Profundidade (cm) 0-5 Ds (g cm -3 ) Ug (g/g) Ug (%) (cm 3 cm -3 ) (%) PT (cm 3 cm -3 ) PT (cm 3 cm -3 ) EA (cm 3 cm -3 ) EA (%) a) A área apresenta problemas de compactação? b) O que poderia ser feito para evitar a compactação do solo? 81

82 PRÁTICA 10 ESTRUTURA DO SOLO A estrutura do solo é representada pelos agregados e os poros que compõe o solo. Um solo é considerado bem estruturado quando apresenta uma boa agregação, que permite que o solo resista a determinadas pressões externas como a pressão exercida pelos pneus das máquinas e o impacto das gotas de chuva. Além disso, o solo deve apresentar uma boa quantidade e continuidade dos seus poros, de forma a permitir a infiltração da água no solo, o armazenamento de água e as trocas gasosas. Solos mal estruturados são facilmente degradados pela compactação e pela erosão. Uma boa agregação do solo é atingida quando esse apresenta uma grande quantidade de agentes cimentantes, como a argila, os óxidos, matéria orgânica e atividade biológica. Dessa forma, a agregação é afetada por características pedogenéticas (teor de argila e óxidos) e pelo manejo dado ao solo (teor de matéria orgânica, atividade biológica). O revolvimento intensivo do solo leva a sua desagregação, assim como a ação de determinados íons no solo, que sob determinas concentrações podem dispersar as partículas que formam os agregados. A agregação do solo ocorre numa seqüência de etapas (Figura 1) que inicia com a floculação das partículas primárias (argila, silte, areia e matéria orgânica) formando microagregados. Posteriormente ocorre a união dos microagregados formando os agregados maiores, que representam as unidades estruturais do solo. A estabilização dos agregados ocorre pela ação da matéria orgânica, atividade biológica e pelas raízes das plantas. Figura 1- Processo de agregação no solo. 82

83 1- Efeito da umidade e pressão na porosidade do solo. Materiais Solo de diferentes horizontes; 2 Placas de Petri; 1 Bureta de 50ml; 2 Espátulas. Equipamentos 1 Estufa a 105ºC Procedimento 1- Colocar TFSA em duas placas de Petri até mais ou menos a metade da altura da placa. 2- Umedecer as amostras de solo, até a saturação, que pode ser constatada pelo espelhamento da água na superfície da amostra. 3- Pressionar com espátula uma das amostras. 4- Deixar em repouso por alguns minutos (2 a 5) e observar excesso de água na superfície da placa pressionada. 5- Levar à estufa (105ºC), permanecendo por mais ou menos 2h e 30 min, ambas as amostras. 6- Observar: aspectos das amostras. 7- Gotejar água na superfície e observar comparativamente a infiltração e escoamento de água no solo. 2- Estabilidade de agregados (torrões) submersos em água. Materiais Agregados de diferentes horizontes e solos; Beckers de 20ml. 83

84 Procedimento 1- Mergulhar, em Becker com água, torrões secos de diferentes solos. 2- Observar a maneira como se desintegram os torrões e o tempo necessário para que isso aconteça. 3- Efeito do cátion trocável na percolação de água em colunas de solo Reagentes CaCl 2 ; NaCl. Materiais Solo 3 Tubos de Vidro; 3 Beckers de 200ml; Suporte; Água destilada Procedimento 84

85 1- Colocar em três tubos de vidro uma coluna de agregados entre 2-0,5 mm, do Hz B, com altura ao redor de 5 cm. Colocar em baixo e em cima da coluna de agregados uma coluna de cascalho de 2cm de altura. 2- Cuidar para que a distribuição dos agregados seja uniforme. 3-Saturar o solo das três colunas com água, Ca 2+ e Na +, passando 100 ml de água na primeira coluna, 100 ml de CaCl 2 na segunda coluna e 100 ml de NaCl 1,0 N na terceira coluna. 4 - Deixar drenar completamente. 5- Passar água através das colunas e medir a vazão em intervalos de 5 minutos, durante 45 minutos. 6- Conservar carga hidráulica constante e semelhante nas três colunas. 7- Anotar o resultado no quadro abaixo. Tempo (min) Quadro 1: Efeito do cátion trocável. Volume percolado (ml) Volume acumulado (ml) H 2 O CaCl 2 NaCl H 2 O CaCl 2 NaCl 85

86 Volume acumulado percolado (ml) Volume percolado (ml) Com os dados do quadro, construir gráficos da percolação em função do tempo Tempo (minutos) Tempo (minutos) 86

87 4 - Resistência dos agregados ao impacto da gota de água Materiais Agregados com +- 1 cm de diferentes solos e horizontes; 1 peneira de 4 mm 1 Bureta de 50ml; Procedimento 1- Colocar os agregados de cada solo sobre a peneira de 4 mm. 2- Gotejar com bureta sobre os agregados a uma altura de 20 cm. 3- Contar o número de gotas necessárias para a completa desagregação do solo e a sua passagem pela peneira. 4- Completar o quadro abaixo: Solo Número de gotas Observações 5- Questões 87

88 a) Quais as diferenças observadas entre as amostras que receberam pressão das que foram somente umedecidas? Explique o porquê dessas diferenças. b) Qual a relação com o preparo do solo? c) Como ocorrer a agregação do solo? d) Faça um comentário comparativo dos resultados conseguidos no exercício nº 2, justificando-os em função dos fatores que estabilizam os agregados. e) Se houve desagregação, quais as prováveis causas? f) Qual o efeito dos cátions sobre a agregação do solo? 88

89 PRÁTICA 11 ÁGUA NO SOLO: RETENÇÃO, ARMAZENAMENTO E DISPONIBILIDADE 1- Adsorção e capilaridade O solo é o armazenador de água para as plantas e ajuda a regular o ciclo hidrológico no ambiente. É na água do solo que estão dissolvidos a grande maioria dos nutrientes essenciais as plantas. A capacidade de o solo reter e armazenar água esta diretamente ligada as suas características pedogenéticas (textura e mineralogia) e estruturais (distribuição de poros). Solos mais argilosos normalmente possuem maior capacidade de armazenar água por apresentarem uma maior área superficial de suas partículas (ASE) e uma maior quantidade de poros. A adsorção e a capilaridade são as formas com que a água fica retida entre as partículas e poros do solo. A adsorção ocorre devido às forças de coesão entre as moléculas de água e as partículas do solo e pela adesão entre as moléculas de água. A capilaridade é um fenômeno que ocorre em meios porosos, devido às forças de coesão, adesão e a tensão superficial entre o líquido e o ar. A interação entre essas forças permite que ocorra a ascensão da água em tubos capilares bastante finos. Essa ascensão ocorre ate haver um equilíbrio entre a força capilar e a força do peso da coluna de água e a gravidade (Figura 1). Água adsorvida Água capilar Partículas do solo Figura 1- Adsorção de água e capilaridade entre as partículas do solo. 89

90 Em função do equilíbrio entre essas forças é possível estabelecer uma relação matemática entre elas, conhecida como equação fundamental da capilaridade. Através dessa equação é possível estimar o diâmetro dos tubos capilar se for conhecida a altura de ascensão ou pode-se estimar a altura de ascensão se o diâmetro dor conhecido (Figura 2). Adesão Força da gravidade (Fg): massa de água x g Fg: ( x r 2 x h) x d x g Coesão h Pressão subatmosférica g Pressão atmosférica Força de adesão + coesão (Fac): perímetro do tubo x tensão superficial da água Fac: 2 x r x cos x Equação da capilaridade: ( x r 2 x h) x d x g = 2 x r x cos x 2 x cos h rxdxg No solo o fenômeno da capilaridade ocorre nos poros, que são semelhantes a tubos capilares, mas com formato irregular. Quanto menor o diâmetro dos poros, maior será a ascensão capilar da água no interior do solo (Figura 3). 90

91 Figura 3- Fenômeno da capilaridade em tubos e no interior dos poros do solo. Exercícios: a) Qual o diâmetro de um tubo capilar, cuja ascensão de água atingiu 80 cm? Sabe-se que a densidade da água (d) é igual a 1000 g cm -3, a aceleração da gravidade (g) é de 981 cm s 2 e a tensão superficial ( ) da água é de 711 dinas cm -1. b) Um tubo capilar de vidro de raio 0,1 mm foi inserido numa cuba com água. Qual a altura de ascensão da água no tubo? A densidade da água é de 1000 kg m -3, a aceleração da gravidade de 9,8 x 10-4 m s 2 e a tensão superficial da água é de 0,07194 N m -1. c) Ascensão capilar da água em colunas de solo: observar como ocorre a ascensão da água nas três colunas com solos de diferentes texturas. 1- Solo argiloso 2- Solo arenoso 3- Solo com gradiente textural Horizonte A (Franco arenoso) Horizonte E (Arenoso) Horizonte Bt (Argiloso) d) Em qual solo ocorre maior ascensão? Como o gradiente textural interfere na capilaridade? Faça uma relação entre a textura e estrutura do solo com a capilaridade. 91

92 2- Retenção e armazenamento de água no solo O solo é um sistema trifásico, constituído por uma fração sólida, líquida e gasosa. A fração gasosa e a líquida constituída pela água são variáveis em função dos ciclos de umedecimento e secagem a qual o solo é submetido. O conteúdo de água retido no solo (umidade do solo) pode ser obtido pela relação entre o volume de água e o volume de solo (umidade volumétrica) ou pela relação entre a massa de água e a massa de solo (umidade gravimétrica). O conteúdo de água pode ser avaliado pela coleta de amostras de solo com anéis metálicos (umidade volumétrica) ou pela coleta de amostras deformadas (umidade gravimétrica) ou ainda podem-se utilizar equipamentos eletrônicos que fornecem diretamente a umidade volumétrica que o solo apresenta em determinado momento. Os equipamentos mais eficientes para a medida do conteúdo de água no solo são os TDR (Time Domain Reflectometry) (Figura 4). a) b) Figura 4- Equipamento de TDR (a) e sondas instaladas no perfil do solo (b). Para conhecermos o total de água armazenada em uma determinada camada de solo é necessário sabermos o conteúdo de água retido (umidade volumétrica) e a espessura da camada. A partir dessas informações, temos que transformar o conteúdo de água em uma lâmina de água e, assim, saberemos quantos milímetros de água estão armazenadas nessa camada de solo. Para transformar o conteúdo de água em lãmina de 92

93 água armazenada, basta multiplicar o conteúdo volumétrico de água pela espessura da camada de solo (Figura 5). x Y AR 5 cm ÁGUA Sólidos + ar SÓLIDOS água H = 12,75 mm Figura 5- Amostra de solo e lâmina total de água armazenada. Massa de solo úmido: 332 g Massa de solo seco: 281 g Volume do anel: 200 cm cm 0, cm cm h 3 (0,255cm cm 3 x5cm) 3 2 1,275cm cm 1,275cm 12, 75mm Portanto, nessa amostra de solo temos 12,75 mm de água total armazenada. 3- Disponibilidade de água as plantas 93

94 A capacidade de o solo reter água depende da sua textura e da estrutura, e a quantidade de água retida é variável no tempo, de acordo com a distribuição da precipitação e dos ciclos de secagem do solo. No entanto, nem toda a água armazenada no solo é disponível para as plantas. Isso ocorre porque logo após as chuvas, o excesso de água drena livremente no perfil, principalmente aquela água que ocupa os poros maiores no solo, onde o efeito da capilaridade é menor. Essa água que drena rapidamente é chamada de água gravitacional e, portanto, como drena rapidamente, não fica disponível para as plantas. Outra parte de água fica retida fortemente entre as partículas sólidas do solo, de forma que a planta não consegue absorve-la para as suas necessidades fisiológicas. Assim, podem-se dividir os limites de disponibilidade de água para as plantas em limite superior ou capacidade de campo e limite inferior ou ponto de murcha permanente (Figura 6). Entrada da água no solo Chuva ou irrigação Capacidade de campo Água disponível para as plantas Ponto de murcha permanente Água prontamente disponível Água disponível Água indisponível Drenagem do excesso de água (Saída de água) Água perdida por Evapotranspiração (Saída de água) Figura 6 Limites de disponibilidade de água no solo para as plantas. A capacidade de campo é a quantidade de água que fica retida após a infiltração da água das chuvas ou irrigação. A capacidade de campo é atingida 2 a 3 dias após a ocorrência de uma chuva que satura o solo. Assim, se coletarmos amostras de solo ou 94

95 Umidade volumétrica (cm 3 cm -3 ) medirmos a umidade com algum equipamento (TDR) nesse período, teremos o conteúdo máximo de água disponível que fica retido no solo. Outra forma de obtermos a umidade do solo na capacidade de campo é coletarmos amostra de solo com anéis metálicos e após elas estarem saturadas submetê-las as tensões de 10 kpa em mesa de tensão ou coluna de areia, em condições de laboratório.após atingir o equilíbrio nessa tensão, o conteúdo de água que permanece retido equivale a capacidade de campo. O ponto de murcha permanente representa o conteúdo de água no solo em que a planta não consegue mais absorver água, devido a alta energia com que ela fica retida, e entra em murcha, não recuperando mais a turgidez das células mesmo que ela seja colocada em ambiente com alta umidade e, nessas condições a planta morre. O conteúdo de água no ponto de murcha permanente Pode ser determinado diretamente com a utilização de plantas (método fisiológico) ou pode ser obtido em laboratório, equilibrando-se as amostras de solo as potencial de 1500 kpa. O método e laboratório é mais fácil e rápido de ser executado, e o resultado é semelhante ao método fisiológico, sendo por isso, o método mais utilizado. O conteúdo de água retido no solo na capacidade de campo (CC) e no ponto de murcha permanente (PMP) é variável com a textura do solo. Solos mais argilosos por apresentarem maior quantidade de poros e uma maior área superficial de suas partículas, apresentam maior quantidade de água retida na CC e no PMP. 0,6 0,5 0,4 0,3 Capacidade de campo 0,40 0,29 Solo argiloso Solo siltoso 0,2 0,1 0,16 Solo arenoso Tempo (Dias) 95

96 Figura 7- Variação da umidade do solo e da capacidade de campo em solos de textura diferente. Dessa forma, o conteúdo de águia disponível no solo para as plantas é variável em função da textura do solo. A tendência é que solos mais argilosos apresentam uma maior quantidade de água disponível, enquanto que os mais arenosos, por serem menos porosos e apresentarem menor ASE, retém menor quantidade de água (Figura 8). Figura 8- Variação da capacidade, ponto de murcha permanente e da água disponível em função da textura do solo. Para calcular a quantidade máxima de água disponível para as plantas é necessário conhecer a umidade na capacidade de campo e no ponto de murcha permanente e também a camada de solo que é explorada pelo sistema radicular das plantas. Dessa forma, a camada de solo a ser considerada varia conforme a espécie de plantas e devido a impedimentos físicos ou químicos ao crescimento radicular, que podem ocorrer devido à compactação do solo ou alta concentração de alumínio no solo. A seguir é apresentada a equação utilizada para calcular a lâmina máxima de água disponível ás plantas. AD = ( CC PMP ) x P onde: AD= água disponível (mm) 96

97 CC = Umidade volumétrica na capacidade de campo. PMP = Umidade volumétrica no ponto de murcha permanente. P = profundidade do solo explorado pelas raízes. 4 - Retenção e movimento de água em amostras de solo Objetivo: Avaliar a capacidade de diferentes solos reter e conduzir água. Material: 3 tubos de vidro (garrafas cortadas) Solos com diferentes texturas 3 copos de Becker para coletar a água 1 Proveta de 250 ml. Metodologia: 1- Adicionar 700 g de solo seco em cada recipiente (solo argiloso, solo arenoso e areia) (Figura 9). 2- Adicionar 500 ml de água em cada recipiente; 3- Cronometrar o tempo necessário para que o excesso de água drene pela amostra. 4- Verificar o volume de água que drenou em cada amostra. 5- Calcular quanta água ficou retida em cada amostra. 97

98 Água Solo argiloso Água Solo arenoso Água Areia Figura 9- Esquema da instalação dos recipientes para a avaliação da retenção e drenagem da água. Quadro 1- Cálculos da retenção de água: Solo Massa de solo Volume de água Volume de água que Massa de solo Umidade seco (g) adicionado (ml) drenou (ml) úmido (g) gravimétrica (g/g) Questões: a) Em qual solo ocorre maior retenção de água? Por quê? b) Em qual solo a drenagem da água é mais rápida? Por quê? c) Faça uma relação entre os resultados obtidos nessa atividade com as características dos diferentes solos. 98

99 5 Movimento e distribuição de água no solo Objetivo: Demonstrar como ocorre o movimento e a redistribuição da água em um perfil de solo com gradiente textural. Material: 1 Caixa de vidro Solos com diferentes texturas 1 Bureta Metodologia: 1- Montar o perfil com solos dos horizontes A, E e Bt, seguindo a mesma seqüência como são encontrados a campo (Figura 10). 2- Gotejar a água na superfície com a bureta. 3- Observar como ocorre a distribuição da água no perfil. Horizonte A (Franco arenoso) Horizonte E (Arenoso) Horizonte Bt (Argiloso) Figura 10- Esquema do perfil de solo para avaliar a redistribuição da água no solo. 99

100 Questões: a) Desenhe as linhas de distribuição da água no perfil de solo abaixo. A E Bt b) Explique como ocorre a redistribuição da água nos diferentes horizontes. c) Faça uma relação entre os resultados obtidos nessa atividade com as características dos diferentes solos. d) Se o perfil apresentasse uma textura homogênea, como seria a redistribuição da água? 100

101 6 Exercícios sobre retenção e armazenamento de água no solo 1- Coletou-se uma amostra de solo com um anel metálico de 7 cm de diâmetro e 5 com de altura (Volume : 200 cm 3 ) numa profundidade de 10 cm. Obteve-se; a. Massa do solo úmido (MSU): 332 g b. Massa do solo seco (MSS): 281 g Após a coleta, a área foi trafegada por um trator. Uma nova amostra de solo foi coletada e, obtiveram-se os seguintes resultados; c. Massa do solo úmido (MSU): 359 g d. Massa do solo seco (MSS): 304 g Sabendo-se que a densidade de partículas deste solo é 2,7 g cm -3, determine, antes e depois da compactação, os valores da densidade do solo (Ds), umidade gravimétrica (Ug), umidade volumétrica (Uv), a porosidade total (Pt), o espaço aéreo do solo (Ea) e a água total armazenada na camada de 10 cm desse solo. O que aconteceu com a Ds, Uv, Ug,Pt e Ea, após o solo ter sido trafegado pelo trator? A umidade gravimétrica e a volumétrica são iguais ou diferentes nas duas situações? Justifique a sua resposta. 2- O que significa dizer que um solo apresenta 10% de umidade gravimétrica? O que significa dizer que um solo apresenta 10% de umidade volumétrica? 3- Com os dados: umidade gravimétrica atual do solo = 0,20 g/g, umidade gravimétrica na capacidade de campo = 0,25 g/g, umidade gravimétrica no ponto de murcha permanente = 0,05 g/g e densidade do solo = 1,3 g/cm³; calcule: a) A quantidade total de água armazenada (em mm) nos 30 cm superficiais do solo (Obs: para esse cálculo considerar a umidade atual do solo). b) A quantidade máxima de água (em mm) que esse solo pode armazenar nos 30 cm. (Obs: para esse cálculo considerar a umidade do solo na capacidade de campo). c) A água disponível às plantas nos 30 cm superficiais do solo d) A quantidade máxima de água disponível que esse solo pode armazenar. 101

102 4- A tabela a seguir apresenta os valores da umidade volumétrica do solo em função da profundidade, obtidos no dia 14/06/09 e 21/08/09, num determinado solo. Calcular a água total armazenada (AT) e a quantidade de água disponível (AD) para as plantas. A umidade na capacidade de campo para esse solo é de 0,25 m 3 m -3 e a umidade no ponto de murcha permanente de 0,10 m 3 m -3. Sabendo-se que em parte desta área foi implantada a cultura do milho e também a cultura do feijão, cujo sistema radicular se desenvolve ate os 0,50 m (milho) e 0,30 m (feijão) de profundidade, qual a quantidade de água (em mm) que foi consumida pelas culturas (evapotranspiração) entre os dias 14 e 21?. Camada (m) Umidade Água total Água disponível Água volumétrica (m 3 m -3 ) armazenada (mm) consumida (mm) (mm) 14/06/09 21/06/09 0,00 a 0,10 0,35 0,27 0,10 a 0,20 0,33 0,25 0,20 a 0,30 0,30 0,21 0,30 a 0,40 0,27 0,18 0,40 a 0,50 0,24 0,20 TOTAL 5- A tabela a seguir apresenta os valores de umidade volumétrica do perfil do solo de uma área cultivada com eucaliptos. Calcular a água total armazenada (AT) e a quantidade de água disponível (AD) para as plantas em todos os horizontes do solo. Porque a umidade do solo na capacidade de campo (CC) e no ponto de murcha permanente (PMP) não é igual para todos os horizontes? Qual horizonte apresenta a maior quantidade de água armazenada? Qual horizonte apresenta a maior quantidade de água disponível?justifique as suas respostas. 102

103 Horizonte Profundidade (m) Argila (%) Umidade volumétrica (m 3 m -3 ) CC PMP Água total armazenada (mm) Ap 0,00 0, ,22 0,22 0,08 A1 0,20-0, ,25 0,21 0,08 A2 0,40-0, ,27 0,21 0,08 E 0,60-0, ,20 0,18 0,06 AB 0,70-0, ,30 0,25 0,12 Bt 0,90-1, ,35 0,30 0,15 Água disponível (mm) 103

104 PRÁTICA 12 ÁGUA NO SOLO: POTENCIAIS DA ÁGUA NO SOLO A água é retida no solo pelos fenômenos de adsorção e capilaridade, sendo a textura e a estrutura os principais fatores que interferem nesse processo. A água fica retida com certa força pelo solo e, essa força de retenção aumenta à medida que o solo vai secando, interferindo na disponibilidade e no movimento da água no solo. Dessa forma, podemos dizer que existe que a água fica retida com certa quantidade de energia, sendo que a tendência espontânea e universal de toda a matéria na natureza é se mover do local com maior energia para o local de menor energia, tendendo ao equilíbrio. A água no solo pode conter energia em diferentes formas e quantidades, sendo a energia potencial a principal tipo envolvido. A energia potencial (Ep) depende da posição (h) e das condições internas da matéria (massa: h e gravidade: g). É fundamental para determinar o estado e movimento da água no solo. Ep= m x g x h A Sociedade Internacional de Ciência do Solo define o potencial da água no solo pela quantidade de trabalho (energia) necessário para transportar reversivelmente sob mesma temperatura, uma unidade de água de um determinado plano de referência ao ponto em consideração. O estado de referência ou padrão do potencial de água no solo é definido para uma unidade de massa de água pura, tomada à pressão atmosférica, com a mesma temperatura da situação que se deseja conhecer o valor do potencial, em um plano de referência. A diferença de energia potencial da água entre dois pontos faz com que a água se movimente: internamente no solo (fluxo de água no solo); do solo para a planta (absorção); do solo para a atmosfera (evaporação); da planta para a atmosfera (transpiração). 104

105 A tendência da água na natureza é passar de um maior estado energético para um menor estado energético, buscando o equilíbrio. É essa busca constante do equilíbrio energético que gera a força motora responsável pelo ciclo da água na natureza. Como a energia de um sistema é uma grandeza extensiva, é oportuno expressá-la por unidade de outra grandeza proporcional a extensão do sistema. Três são as formas mais utilizadas: - Energia por unidade de massa: E/m = mgh/m = gh (J kg -1 ; erg g -1 ;cal g -1 ) - Energia por unidade de volume: E/v = mgh/v = dgh (Pa) (Pa= N m -2 ; kpa; Mpa, d (dina); atm) - Energia por unidade de peso (carga hidráulica): E/P = mgh/mg = h ( m de coluna de água) (cm de água, m de água, e mm Hg) 1- Potencial total da água no solo O potencial total da água no solo ( T ) é representado pelo somatório dos potenciais matricial ( m ), gravitacional ( g ), de pressão ( p ) e de concentração ( os ). T = g + m + p + os a) Potencial gravitacional: Quantidade de energia necessária para elevar uma unidade de água a um ponto específico em relação ao plano de referência (Figura 1); O efeito da gravidade no potencial da água depende da posição da água em relação ao plano de referência (acima = positivo; abaixo = negativo) 105

106 Figura 1- Representação do potencial gravitacional. b) Potencial de pressão: Quando a água apresentar pressão hidrostática (lâmina de água) superior a pressão atmosférica, a sua pressão é positiva, sendo chamada de potencial de pressão; O potencial de pressão aparece em condições de solo inundado, quando existe uma carga ou lâmina de água (Figura 2). Figura 2- Representação do potencial de pressão. 106

107 c) Potencial osmótico: Quantidade de energia necessária para transportar uma unidade de água pura do nível de referência até um ponto onde a concentração de solutos na solução é diferente da água pura; Na água do solo ou solução do solo estão dissolvidos minerais e substâncias orgânicas que lhe conferem um estado energético diferentes da água pura; Para fins de estudo da dinâmica da água do solo, visando entender seu movimento e disponibilidade para as plantas o potencial osmótico não é considerado. Figura 3- Representação do potencial osmótico. d) Potencial matricial: Representa a interação entre a matriz do solo (granulometria, estrutura e poros) e a água (Figura 4); 107

108 O potencial matricial descreve a contribuição das forças de retenção da água no solo associadas com suas interfaces líquido-ar e sólido-líquido (adesão, coesão, tensão superficial e capilaridade); Para remover a água retida por estas forças é necessário energia, sendo que a quantidade de energia necessária é crescente a medida que o solo seca; Está relacionado diretamente com o conteúdo de água no solo, e para as mesmas condições estruturais a tendência é a redução do potencial matricial a medida que o solo seca; Figura 4- Representação do potencial matricial (interação entre a matriz do solo e a água). 2- Medida do potencial matricial no solo O tensiômetro é o instrumento utilizado para determinar o potencial da água no solo em condições de campo. Ele consiste de uma cápsula porosa de cerâmica conectada a um manômetro por meio de um tubo de PVC. O tamanho do tubo de PVC é variável, sendo ajustado à profundidade de instalação do tensiômetro a campo.antes dos Tensiômetros serem instalados no campo, eles devem permanecer imersos em água, para permitir a saturação da cápsula porosa. 108

109 Os Tensiômetros podem ser instalados em várias profundidades do perfil do solo (Figura 2). Para a sua instalação é necessário abrir-se um orifício circular no solo até a profundidade desejada. Após isso, o tensiômetro é inserido no orifício e as laterais devem ser preenchidas com solo, devendo este ser compactado para permitir melhor contato entre a cápsula e o solo adjacente, formando-se assim um prolongamento da cápsula com o solo. A instalação deve ser feita preferencialmente em condições de solo úmido, para facilitar a instalação e melhorar a vedação das laterais, o que evita que ocorra fluxo preferencial da água em períodos chuvosos. Após a instalação, o tensiômetro deve ser preenchido com água destilada, deixando-se um pequeno espaço de ar na superfície (2 cm) e vedado hermeticamente, para evitar a entrada de ar do ambiente externo. A entrada de ar pode comprometer todo o funcionamento do sistema. Quando colocado no solo, a água do tensiômetro entra em contato com a água do solo através dos poros da cápsula porosa e o equilíbrio tende a se estabelecer (Figura 3). De início, isto é, antes de colocar o tensiômetro em contato com o solo, a sua água esta sob pressão atmosférica. A água do solo que, em geral, esta sob pressões subatmosféricas, exerce um sucção (tensão) sobre a água do tensiômetro e dele retira certa quantidade de água, causando uma queda de pressão hidrostática dentro do instrumento. Depois de estabelecido o equilíbrio, o potencial da água dentro do tensiômetro é igual ao potencial da água no solo nas proximidades da cápsula e o fluxo de água cessa. Figura 5- Tensiômetro instalado no solo. 109

110 No entanto, se não ocorrer nova precipitação ou irrigação, o conteúdo de água no solo vai reduzindo, devido a evapotranspiração e a drenagem interna. A medida que o solo seca, a energia de ligação da água com as partículas do solo aumenta, o que aumenta o seu potencial matricial. Assim, novos equilíbrios vão sendo estabelecidos entre a água do solo e a água do tensiômetro. A diferença de pressão é indicada por um manômetro que pode ser um simples tubo em U preenchido com mercúrio ou leitores mecânicos ou transdutores de pressão elétricos (Figura 6). O tensiômetro tem uma capacidade de ler tensões de no máximo-80 kpa. Quando a tensão da água no solo estiver acima de -80 kpa, ocorre a entrada de ar pela cápsula porosa levando ao borbulhamento. Figura 6- Leitores automáticos da tensão. Quando se utiliza manômetros de mercúrio como indicador, as leituras são feitas por medições da altura da coluna de mercúrio. Neste caso, o cálculo do potencial matricial da água no solo é feito com a seguinte equação: 110

111 Onde: m = Potencial matricial da água no solo (cm) h = leitura da altura da coluna de mercúrio (cm) h1 = altura da cuba de mercúrio em relação a superfície do solo. h 2 = a profundidade da cápsula porosa em relação a superfície do solo. 3- Exercícios: a) Com base na figura abaixo, responda: 1- Qual o valor do potencial matricial em A, B e C? 2- Qual o valor do potencial total da água em A, B e C? 3- Entre B e C, a água esta se movendo para cima ou para baixo? 111

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