AL 323-Recursos Naturais Renováveis- Professora: Dra Nerilde Favaretto. Mestranda: Jéssica Cavalcante

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1 AL 323-Recursos Naturais Renováveis- Professora: Dra Nerilde Favaretto Mestranda: Jéssica Cavalcante

2 Roteiro da aula Funções básicas do solo e sua importância; Definição de qualidade do solo; Três linhas de pensamento; Indicadores físicos, químicos biológicos da QS; Índice de QS; Avaliação participativa da QS; Desafios para atingir QS.

3 Por que estudar a Qualidade do Solo? Fundação a todos os ecossistemas terrestres; Recurso natural não renovável ; A maioria de todos os solos estão em uso; O aumento populacional; Interfere na qualidade da água e na quantidade de água disponível.

4 Qualidade do solo Capacidade de funcionar dentro dos limites do ecossistema, para Sustentar a produtividade biológica; Manter a qualidade ambiental; Promover a saúde vegetal, animal e humana. DORAN & PARKIN, 1994

5 Qualidade do solo Promover Sustentar Manter DORAN & PARKIN, 1994

6 Outras definições de Qualidade do solo Propriedades químicas, físicas e biológicas para manter a produtividade agrícola, diversidade biológica e qualidade do ambiente Habilidade realizar Funções ecológicas BRADY & WEIL, 2002 Promover a saúde das plantas e dos animais

7 Outras definições de Qualidade do solo USDA (1999) Habilidade do solo de desempenhar suas funções básicas.

8 FUNÇÕES BÁSICAS DO SOLO 5 funções do solo Meio para o crescimento das plantas Habitat para organismos do solo Abastecimento e purificação de água Reciclagem de nutrientes e resíduos orgânicos Meio de engenharia Fonte: adaptado

9 FUNÇÕES BÁSICAS DO SOLO PARA PLANTA Meio adequado à germinação de sementes e crescimento de raízes; Ausência de adversidade química (acidez, salinidade, sodicidade); Suprir o balanço de nutrientes; Meio favorável para o crescimento de microrganismos; Promover o crescimento e o desenvolvimento de raízes

10 Funções Básicas do Solo para Regular Fluxo Água Receber, reter e liberar água para as plantas; Reter adequadamente a água para tamponar e reduzir o efeito de estiagens; Prover adequada infiltração e capacidade de armazenamento de água.

11 Funções Básicas do Solo para: Regular fluxo gases: o Receber, reter e liberar gases; o Possuir condições adequadas para a troca de ar com a atmosfera. Regular fluxo energia: o Armazenar a matéria orgânica rica em energia; o Decompor, mineralizar e reciclar nutrientes e energia. Tamponar ou filtrar o Receber, reter e liberar nutrientes; o Sequestrar elementos biotóxicos.

12 Qualidade do Solo X Sustentabilidade Produção de alimentos mantendo a capacidade do solo de cumprir suas funções: Produtividade Aceitabilidade Segurança Sustentabilidade Agrícola Viabilidade Proteção

13 QUALIDADE DO SOLO X SAÚDE DO SOLO

14 Qualidade X Saúde do Solo Pesquisadores preferem qualidade do solo enquanto produtores preferem saúde do solo Alguns preferem o termo saúde do solo porque refere o solo como um organismo vivo e dinâmico e não simplesmente como uma mistura de silte, areia e argila. DORAN & PARKIN, 1994

15 Qualidade X Saúde do Solo A utilização do conceito de saúde do solo permite uma visão dos solos mais ampla, como o componente chave para, de forma sustentada, suportar todos os ecossistemas terrestres. Um solo saudável é produtivo, sustentável e lucrativo. Doran e Parking, 1994 Fonte imagem:

16 Componentes da Qualidade do Solo Resistência A capacidade de um solo de resistir à mudanças causadas por um distúrbio. Resiliência Capacidade de um solo recuperar sua integridade funcional e estrutural após um distúrbio.

17 Atributos da Qualidade do Solo Inerente Determinado por processos geológicos e de formação do solo (características básicas praticamente inalteráveis - textura, composição química, mineralógia, etc.) Dinâmico Determinado por práticas de seu manejo (propriedades bastante modificáveis - estrutura, densidade do solo, matéria orgânica, etc.)

18 Avaliação da Qualidade do Solo Três linhas de pensamento: 1. Indicadores de QS (IQS) 2. Matéria orgânica como IQS 3. Análise de processos

19 Avaliação da Qualidade do Solo A escolha de indicadores que: a) representem a variação dos atributos químicos, físicos e biológicos; b) reflitam as funções do solo; c) sejam fáceis de serem medidos para uma gama de usuários e de condições de campo; d) respondam a mudanças de clima e manejo.

20 Principais atributos físicos utilizados como indicadores da qualidade do solo Atributos Textura do solo Informação Retenção e transporte de água, nutrientes e químicos, suscetibilidade à erosão, estabilização da matéria orgânica e da estrutura do solo Profundidade efetiva do solo Disponibilidade de água e de nutrientes, volume de enraizamento para produção de culturas Densidade do solo Porosidade Estrutura/Agregação Infiltração de água e condutividade hidráulica Compactação Armazenamento e mobilidade de água e gases, desenvolvimento radicular Suscetibilidade à erosão; transporte de água, nutrientes e químicos; Potencial de escoamento superficial (erosão) e drenagem subsuperficial (lixiviação) Teor de água (gravimétria ou volumetria) e curva de retenção de água no solo Água disponível às plantas, disponibilidade de ar e água, retenção e transporte de água e químicos

21 Principais atributos químicos utilizados como indicadores da qualidade do solo ph ATRIBUTOS Condutividade elétrica N, P e K disponíveis C e N orgânico INFORMAÇÕES Acidez ou alcalinidade do solo, disponibilidade de nutrientes Presença e quantidade de sais solúveis Nutrientes disponíveis às plantas Reservas de matéria orgânica, ciclagem de nutrientes e estrutura do solo

22 Principais atributos biológicos utilizados como indicadores da qualidade do solo Atributos Biomassa microbiana Respiração do solo Informação Tamanho da população microbiana, pool da ciclagem rápida de matéria orgânica e nutrientes Atividade microbiana, disponibilidade de nutrientes (mineralização da matéria orgânica),

23 Indicadores Biológicos Os indicadores biológicos refletem os processos, as transformações que estão mais intimamente relacionados às funções que o solo precisa exercer para ser considerado com qualidade; Indicadores sensíveis e preditores precoces de mudanças nos processos de dinâmica da MOS

24 Conjunto mínimo de indicadores - Exemplo Disponibilidade de nutrientes; C orgânico total e lábil Textura; Água disponível para as plantas; Densidade do solo; Infiltração Condutividade hidráulica Profundidade efetiva ph Condutividade elétrica Doran e Parkin, 1994

25 Soil Quality test kit - USDA (1999)

26 KIT DE QUALIDADE DO SOLO Soil Quality test kit USDA (1999) - respiração do solo - infiltração de água - densidade do solo - condutividade elétrica - ph - nitrato - estabilidade de agregados - resistência do solo ao rápido umedecimento - presença de minhocas

27 Textura do Solo Proporção relativa em que se encontram as diferentes frações granulométricas do solo; Representa a fase sólida inorgânica TFSA Frações granulométricas Areia silte argila; Escalas de classificação granulométrica: Escala americana (USDA) Escala internacional (ISSC) SBCS e EMBRAPA usam escala americana

28 Sistema de classificação granulométrica FRAÇÕES USDA Diâmetro (mm) ISS Diâmetro (mm) Areia Muito Grossa Areia Grossa 1-0,5 2-0,2 Areia Média 0,5-0,25 - Areia Fina 0,25-0,10 0,2-0,02 Areia Muito Fina 0,10-0,05 - Silte 0,05-0,002 0,02-0,002 Argila < 0,002 < 0,002 (Prevedello, 1996)

29 Granulometria textura do solo

30 MÉTODOS DE ANÁLISE GRANULOMÉTRICA pipeta Densímetro ou Determinação do silte por diferença

31 CLASSIFICAÇÃO TEXTURAL DO SOLO Proporção das frações Classes texturais (triângulo de classe textural SBCS) Grupamento de classe textural (EMBRAPA, 1999) Lemos e Santos, 1996 EMBRAPA, 1999

32 Classificação Textural do Solo Determinação da textura no campo ( tato) areia (aspereza) silte (sedosidade) argila (plasticidade e pegajosidade)

33 Densidade do Solo ou Densidade Aparente Definição: Ds = Ms/V, onde: Ds = densidade do solo (g cm -3 ) Ms = massa do sólido (solo seco) (g) V = volume total do solo (cm 3 ) Unidades: g cm -3 ; kg dm -3 ; kg m -3 ; Mg m -3

34 Métodos para densidade do solo Método do anel volumétrico Fotos: Virlei Alvaro de Oliveita (IBGE, 2015) Secagem a 105 C (peso seco); Determinação da massa solo seco; Cuidados na coleta: presença de pedra e compactação da amostra.

35 Métodos para densidade do solo Método do torrão parafinado Impermeabilização com parafina; Determinação do volume pelo deslocamento de água; Foto: Virlei Alvaro de Oliveita (IBGE, 2015) Secagem a 105 C (peso seco).

36 Relação entre densidade do solo para crescimento radicular baseado na textura do solo Textura DS do solo ideal (g/cm 3 ) DS que pode afetar crescimento radicular (g/cm 3 ) DS que restringe o crescimento radicular (g/cm 3 ) Areia, areia franca < 1,6 1,69 > 1,80 Franco arenosa, franca < 1,4 1,63 > 1,80 Franco argilo arenosa, franca, franco argilosa < 1,4 1,60 > 1,75 Silte, franco siltosa < 1,3 1,60 > 1,75 Franco siltosa, franco argilo siltosa Argila arenosa, argila siltosa, franco argilosa (35-45% argila) < 1,1 1,55 > 1,65 < 1,1 1,49 > 1,58 Argilosa (> 45% argila) < 1,1 1,39 >1,47 (Usda, 1999)

37 Porosidade Total Representa o volume do solo ocupado pelo ar e água: Pt = [(Var+Vw)/V] x 100, onde: Pt = porosidade total (%) Var =volume do ar (cm 3 ) Vw = volume da água (cm 3 ) V = volume total (cm 3 ) Determinação - calculada : Pt = [1 - (Ds/Dp)] 100, onde: Pt = porosidade total (%) Ds = densidade do solo (g/cm 3 ) Dp = densidade de partículas (g/cm 3 ) Solos arenosos: 35 a 50%; Solos siltosos e francos: 30 a 55%; Solos argilosos: 40 a 65%.

38 Distribuição de poros por tamanho Microporosidade (poros < 50 mm) Retenção de água / armazenamento Determinação: pressão de 0,06 MPa (60 cm de altura) na mesa de tensão Macroporosidade Drenagem e aeração Determinação: diferença entre porosidade total e microporosidade Porosidade de aeração (Livre de água) -Determinação: diferença entre porosidade total e umidade volumétrica do solo - Ideal de 10 a 15%.

39 Métodos - Porosidade c) Porosidade total, macro e microporosidade 60 cm Porosidade Total = volume de saturação; Microporosidade = umidade a 60 cm Macroporosidade = PT - micro (Embrapa, 1997)

40 RETENÇÃO DE ÁGUA NO SOLO Representa a umidade do solo sob diferentes tensões (normalmente de 0,01 ate 1,5 MPa) Disponibilidade de água para as plantas entre a capacidade de campo e o ponto de murchamento permanente Capacidade de campo A máxima quantidade de água que um solo é capaz de reter em condições normais de campo quando cessa ou diminui significativamente a drenagem Ponto de murchamento permanente O teor de água no solo no qual a planta sofre murcha e não recupera a turgescência normal das folhas, quando novamente colocada em ambiente de atmosfera saturada de vapor d água. Determinação em laboratório: Capacidade de campo: umidade sob tensão de 0,1 ou 0,33 bar (0,01 ou 0,033 MPa) Ponto de murcha: umidade sob tensão de 15 bars (1,5 mpa)

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42 Indicadores físicos: Infiltração Entrada de água pela superfície do solo Taxa de infiltração Refere-se a taxa na qual a água esta entrando no solo num dado momento (expressa em mm h -1 ou cm h -1 ). Infiltração acumulada Altura da lâmina de água penetrada no solo em um determinado momento (expressa em mm ou cm). Taxa de infiltração diminui com tempo.

43 DETERMINAÇÃO DA INFILTRAÇÃO Método dos anéis concêntricos água Método do simulador de chuva Volume de água pelo tempo Aplicação de chuva; Medição do escoamento; Infiltração por diferença.

44 Taxa de infiltração final típicos para grupos texturais em solo extremamente úmido Tipo de solo Taxa final de infiltração (mm/h) Areia 20,3 Arenoso e siltoso 10,2-20,3 Franco 5,08-10,2 Argiloso 1,01-5,08 Argiloso e sódico <1,01 (Hillel, 1982)

45 Taxa de infiltração final e classe de Taxa final de infiltração (mm/h) infiltração Classe de infiltração > 508 Muito rápida Rápida Moderadamente rápida Moderada 5-15 Moderadamente lenta 1,5-5 Lenta 0, Muito lenta <0.04 Impermeável (USDA, 1999)

46 Indicadores físicos: Agregação Agregação: agrupamento das partículas do solo; Mistura de minerais do solo e material orgânico; Separação macro e microagreagados (micro < 0,250 mm); Microagregados > estabilidade - Determinação: Via seca; Via úmida. - Índices de estabilidade: - porcentagem em cada fração; - diamêtro médio ponderado (DMP); - diâmetro médio geométrico (DMG).

47 Métodos - Agregados a) Estabilidade de agregados: Seco: 4 mm 2 mm 1 mm 0,5 mm 0,25 mm <0,25 mm Úmido 4 mm 2 mm 1mm 0,5 mm 0,25 mm (Kemper e Rosenau, 1986)

48 Valores aceitáveis para estabilidade de agregados (> 0,25 mm) em % baseado no conteúdo de matéria orgânica e argila Teor de matéria orgânica (%) Estabilidade de agregados (%) Teor de argila (%) Estabilidade de agregados (%) 0, , , , , , , (USDA, 1999)

49 (Karlen e Stott, 1994)

50 Funções Específicas de Qualidade do Solo para a sua Função Principal de Resistir à Erosão Hídrica pela Água da Chuva e Respectivos Pesos Relativos (Karlen e Stott, 1994) Função específica Peso relativo 1. Facilitar a entrada de água no solo através de sua superfície 2. Facilitar o transporte e armazenamento de água no interior do solo 3. Resistir à degradação física pelos agentes erosivos 4. Sustentar o crescimento de plantas

51 Indicadores de qualidade para facilitar a entrada de água no solo através de sua superfície (peso 50) (Karlen e Stott, 1994) 1. Taxa de infiltração 1,0 Indicadores de qualidade para facilitar o transporte e armazenamento de água no interior do solo (peso 10) (Karlen e Stott, 1994) 1. Condutividade hidráulica 0,60 2. Macroporos 0,25 3. Porosidade 0,15 Indicadores de qualidade para resistir à degradação física (peso 35) (Karlen e Stott, 1994) 1. Estabilidade de agregados 0,80 2. Resistência ao cisalhamento 0,10 3. Textura do solo 0,05 4. Capacidade de transferência de calor 0,05

52 Indicadores de qualidade para sustentar o crescimento de plantas (peso 5) (Karlen e Stott, 1994) Nível I Peso 1. Profundidade de enraizamento 0,25 2. Relações de água 0,35 3. Relações de nutrientes 0,30 4. Barreiras químicas 0,10 Índice de Qualidade do Solo

53 Esses indicadores de avaliação da QS são acessíveis ao produtor rural?

54 Métodos de avaliação visual do solo AVALIAÇÃO PARTICIPATIVA DA QUALIDADE DO SOLO

55 Uso de indicadores: Físicas Químicas Biológicas Funções do solo Manejo do solo Fácil uso pelos agricultores; Para adequada análise e interpretação

56 Indicadores da qualidade do solo Matéria Orgânica; Profundidade do solo explorada pelas raízes (Enraizamento); Estrutura do solo; Compactação e infiltração; Erosão; Retenção de umidade; Escala de Notas: 1 a 10; 1 à pior condição; 5 minimamente aceitável; 10 a situação ideal. Atividade biológica (Macrofauna); Estado dos restos vegetais e cobertura do solo (Palhada).

57 Indicadores Avaliação do método participativo da QS MO: cor, odor e teores existentes de MO no perfil de solo Enraizamento: profundidade de enraizamento em cm no perfil de solo; Estrutura: presença ou não de agregados e sua resistência a leve pressão; Compactação: presença ou não de camada compactada; Erosão: presença de sulcos, erosão laminar; Umidade: do solo após evento de precipitação; Macrofauna: presença ou não de minhocas e/ou ártropodes; Palhada: quantidade e decomposição da cobertura vegetal;

58 Exemplo de cenários: Referência: mata nativa Diferentes sistemas de manejo Como cenário de referência: Mesmo tipo de solo; Topografia.

59 Exemplo avaliação de qualidade no solo Umidade Erosão Cobertura Matéria Orgânica Estrutura Macrofauna Compactação Cana SPDH Enraizamento Tomate SPC

60 SEGUNDA LINHA DE PENSAMENTO: Matéria orgânica como melhor indicador Reflete as funções e processos físicos, químicos e biológicos, que ocorrem no solo (Vezzani & Mieliczuk, 2009)

61 Importância da MOS Relacionada a várias funções e processos físicos, químicos e biológicos: Agregação / Estruturação do solo Infiltração e retenção de água no solo Resistência a erosão Ciclagem de nutrientes Retenção de nutrientes e poluentes Favorecimento da biota do solo Sequestro de C: reservatório de C Sensível às condições ambientais e práticas de manejo agrícola Indicador ideal para avaliar Qualidade do Solo

62 < 250 µm > 250 µm Transitórios; Temporários; Persistentes Fonte Imagem:http//hotsites.cnps.embrapa.br

63 TERCEIRA LINHA DE PENSAMENTO Abordagem Sistêmica - Análise de Processos Considera o funcionamento do sistema solo-planta (solo integrado com plantas e organismos) Propõe a medição de processos essenciais que ocorrem no solo por exemplo: - relação entre minerais, plantas e organismos edáficos

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65 Desafios da qualidade do solo em sistemas agrícolas Planejamento de agroecossistemas complexos (cultivo diversificado de plantas sem revolvimento do solo) Contribuição das plantas (raízes e parte área) na incorporação de matéria orgânica; Diversidade de plantas estimula espécies da biota do solo; Não revolvimento estimula a manutenção da estrutura do solo.

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67 LITERATURA CITADA BRADY, N.C. The nature and properties of soils. 10 ed. New Jersey. Ed Prentice Hall, p. COGO, N.P.; LEVIEN; R.; VOLK, L.B. da S. Indicadores de qualidade do solo: uma abordagem conceitual e ilustrativa com ênfase nos aspectos de erosão hídrica e de mecanização tratorizada. In: Anais do Congresso Brasileiro de Ciência do Solo. Ribeirão Preto, SBCS, p. (CD-ROM) LAL, R. (ed.). Soil quality and soil erosion. Boca Raton, CRC press, p. MORAES, M.H.; MULLER, M.M.L.; FOLONI, J.S.S. (Coord.) Qualidade física do solo: métodos de estudo sistemas de preparo e manejo do solo. Jaboticabal, FUNEP, KARLEN, D.L.; STOTT, D.E. A framework for evaluating physical and chemical indicators of soil quality. In: DORAN, J.W.; COLEMAN, D.C.; BEZDICEK, D.F.; STEWART, B.A. (eds.) Defining soil quality for a sustainable environment. Madison, Soil Science Society of America/American Society of Agronomy, p (SSSA Special Publication, 35) VEZZANI, F. & MIELNICZUK, J. Um avisão sobre qualidade do solo. Revista Brasileira de Ciencia do solo. 33: , 209 USDA. Soil quality test kit guide. Auburn, USDA-Soil Quality Institute, p.

68 QUESTÕES SOBRE QUALIDADE DE SOLO 1) Defina qualidade do solo e descreva suas funções. 2) Qual a importância de se avaliar a qualidade do solo e qual a relação com sustentabilidade agrícola? 3) Quais as três linhas de pensamento sobre avaliação da qualidade do solo. Expliqueas resumidamente? 4) Descreva sobre a importância da matéria orgânica do solo como indicador de qualidade do solo. 5) O que de se levar em consideração na busca de indicadores de qualidade, ou seja, quais os critérios que se deve considerar na definição de um conjunto de indicadores de qualidade do solo? 6) Quais os principais indicadores de qualidade do solo e qual a importância de cada um deles, ou seja, qual informação este indicador nos fornece? 7) Qual o conjunto mínimo de indicadores sugerido por Doran & Parkin (1994) e quais os indicadores de qualidade do solo que fazem parte do Kit de Qualidade do Solo? 8) Quais os indicadores da avaliação participativa da qualidade do solo? 9) Quais as vantagens do uso do metodo participativo da avaliação da qualidade do solo e como ele deve ser aplicado?