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Universidade Federal de Pelotas Centro de Desenvolvimento Tecnológico Engenharia Hídrica Ciência do Solo I MORFOLOGIA DO SOLO Prof. Luis Eduardo A.S. Suzuki Estudo das formas de um objeto ou corpo natural Características morfológicas (perfil) Características ambientais Descrição da aparência do solo no campo (perfil), através de metodologia padronizada (Santos et al., 2005), das características visíveis a olho nú ou perceptíveis por manipulação Introdução Material de origem Solo Fatores Pedogenéticos Processos Pedogenéticos Tempo S = f (material de origem, clima, relevo, organismos, tempo, ...) Fatores de Formação Clima, Relevo, Organismos e Tempo ROCHAS Processos Internos Físicos, químicos e biológicos A R A Bw A E Bt Feições morfológicas (características) Cor, espessura de horizontes, textura, estrutura, etc. Reconstituição da história do solo – como se formou (gênese) Usado no SiBCS para definição de Classes de Solos Características morfológicas do solo São utilizadas: Identificação de solos (gênese, levantamento e classificação); Avaliação: da capacidade de uso da terra da habilidade do solo em suportar o desenvolvimento de plantas de suportar obras de engenharia civil do movimento de água e solutos no perfil na resposta ao manejo na resistência à degradação pelos processos erosivos projetos ambientais Importância Características morfológicas + químicas e físicas Predizer a vocação do uso do solo Seqüência para exame morfológico do perfil a) Expor o perfil do solo b) Separação dos horizontes Cor, textura, estrutura, consistência, etc Uso de faca e/ou martelo pedológico Observação visual (transição entre horizontes, tamanho e forma da estrutura, material concrecionário). Manuseio: consistência, textura, grau de desenvolvimento da estrutura Dados analíticos: usados para ajustes Após separados os horizontes Medir a espessura Caracterizar a cor, textura, consistência seca, úmida e molhada e transição entre os horizontes etc. Incluir: distribuição de raízes, atividade biológica, linhas de pedras, de concreções, compactação, altura do lençol freático, etc Coletas de amostras A E Bt Características Morfológicas do Perfil do Solo A caracterização morfológica é realizada no perfil do solo com metodologia padronizada Manual de descrição e coleta de solo no campo Santos et al. (2005) 1a Etapa: Características morfológicas internas (anatômicas) 2a Etapa: Características morfológicas externas (ambientais) Descrição Morfológica do Perfil do Solo • Seleção do local para descrição do perfil do solo • Levantamento de Solos (unidade de mapeamento) • Locais representativos • Sempre que possível, sob vegetação natural Pedon: corpo tridimensional representando o solo. Perfil: face do pedon que vai da superfície ao material de origem. Unidade básica de estudo do solo. Horizontes e/ou camadas: seções mais ou menos paralelas à superfície. Solum: conjunto de horizontes do solo relacionados entre si pela ação dos fatores e processos pedogenéticos. Polipedon 1 Polipedon 2 Solum exclui C Perfil inclui C Bt E A C Pedon (UnidadeTridimensional) x y z Duas dimensões Pedon Perfil Três dimensões AA EE BtBt 1a Etapa Características morfológicas internas (anatômicas) 1. Espessura e transição entre horizontes 2. Cor 3. Textura 4. Estrutura 5. Porosidade 6. Cerosidade 7. Slickensides 8. Consistência 9. Nódulos e concreções de minerais 10. Coesão 2a Etapa Características morfológicas externas (ambientais) 1. Localização 2. Situação e declive 3. Altitude 4. Litologia 5. Vegetação 6. Relevo local e regional 7. Drenagem 8. Erosão 9. Pedregosidade e rochosidade 10. Uso atual 11. Clima 12. Raízes 13. Fatores biológicos 1. Espessura e transição entre horizontes Transição Contraste entre horizontes Abrupta: < 2,5cm Clara: 2,5 a 7,5cm Gradual: 7,5 a 12,5 cm Difusa: >12,5 cm Forma ou topografia Plana, ondulada, irregular e descontínua Seqüência de horizontes 0 - 16cm 16 - 49cm 49 - 70cm 70 - 93cm 93 - 126cm Profundidade (cm) 16cm 33cm 21cm 23cm 33cm Espessura (cm) 2. Cor do Solo Característica morfológica de fácil visualização e identificação Os sistemas de classificação do solo considera a cor para distinção de classes Importância Infere sobre a ocorrência de processos pedogenéticos ou avaliação de características importantes no solo Principais agentes responsáveis pela cor Matéria orgânica e óxidos de ferro Cores escuras: indicam presença de matéria orgânica e estão relacionadas com o horizonte A Cores vermelhas: indicam condições de boa drenagem e aeração do solo. Estão relacionadas com a presença de hematita Cores amarelas: podem indicar condições de boa drenagem, mas com regime mais úmido. Estão relacionadas com a presença de goethita Cores claras: presença de minerais claros (caulinita e quartzo). Pode significar a perda de materiais corantes. Horizontes mosqueados: manchas amarelas, vermelhas, pretas, em uma matriz ou fundo normalmente acinzentado Significados das cores Cores acinzentadas: indicam condições de saturação do solo com água (redução do ferro) Algumas inferências sobre as cores do solo Ex: Solos vermelhos Drenagem Estágio de intemperização CTC Acidez Reserva de nutrientes Disponibilidade de P Agregação Caracterização da cor do solo Segue uma padronização mundial “Sistema Munsell de Cores” Carta de Cores Munsell para Solos A notação se faz de acordo com o grau de intensidade de 3 componentes do solo: Matiz (hue) Valor (value) Croma (chroma) Matiz: cor do espectro de cores (vermelho, amarelo, azul, verde e púrpura). Varia em função de uma escala radial. Esta relacionado com o comprimento de onda de luz. Vermelho (R) Vermelho Amarelo (YR) Amarelo (Y) Azul (B) Verde (G) Púrpura (P) Classes de solos: Vermelhos, vermelho-amarelos e amarelos Matiz no solo As letras maiúsculas referentes às iniciais das cores são precedidas de números que variam em intervalos de 0 a 10 (2,5; 5; 7,5; 10; não se especifica o zero). Valor ou tonalidade: refere-se a luminosidade relativa da cor. Escala vertical. Varia de zero (preto absoluto) a 10 (branco absoluto). Na Carta de Munsell normalmente inicia- se com valor 2 e aumenta até 8. 8 2 Croma: é a pureza do espectro de cores, em relação ao cinza (valor). Identificação na escala horizontal. Varia de zero (cores neutras e acinzentadas) e aumenta até 10. Na Carta de Munsell normalmente inicia-se com valor 0, chegando a 8. 10 0 Cores neutras, acinzentadas Aumenta a pureza Croma Valor Escala de Munsell de Cores para Solos (1954) Matiz: 10R Valor: 3 Croma: 4 Notação da Cor Vermelho (10R 3/4 úmido) úmida, úmida amassada, seca e seca triturada. Cor: geralmente dada pela quantidade e estado em que se encontra o ferro e/ou a matéria orgânica. • matiz – nome da cor (R=Red, Y=Yellow) • valor – brilho ou tonalidade • croma – intensidade ou pureza da cor em relação ao cinza 5YR 3/4 matiz valor croma Cor dos horizontes Cor do fundo Cor das manchas Arranjamento do mosqueado Quantidade, tamanho e contrastes das manchas Caracterização da cor dos horizontes do perfil do solo 3. Textura do Solo Minerais 46% Ar +/- 25% Água +/- 25% MO 4% P o ro s Só lid o s Partículas que apresentam diferentes tamanhos Frações granulométricas ou frações texturais Fração Diâmetro matacão > 200 mm calhau 20 – 200 mm cascalho 2 – 20 mm Areia grossa 2 – 0,2 mm areia fina 0,2 – 0,05 mm silte 0,05 – 0,002 mm argila < 0,002 mm Determinação da textura do solo No campo (caracterização morfológica) A textura é feita por estimativa, esfregando uma massa de solo úmida e homogeneizada entre os dedos Areia: Sensação aspereza, não plástico, não pegajoso Silte: Sensação sedosidade, plástico, não pegajoso Argila: Sensação pegajosidade (capacidade de aderir), plástico (moldabilidade) Alguns cuidados !!!! Solos muito oxídicos: a manifestação de pegajosidade e de plasticidade não é tão intensa, mesmo quando muito argiloso (estrutura pó-de-café). Solos com predomínio de argilominerais 2:1 expansivos: grande área superficial. Superestima o teor de argila (plasticidade e pegajosidade). Solos com elevado teor de material orgânico: Organossolos e outros com horizonte hístico, pode não ser possível identificar a classe de textura. Solos com elevados teores de concreções (> que 2mm): recomenda peneirar o solo. 35% argila 35% silte 30% areia Triângulo textural As classes de textura procuram definir as diferentes combinações da areia, silte e argila. •Arranjo das partículas areia, silte e argila em agregados ou torrões, separados entre si pelas superfícies de fraqueza. •As partículas arei, silte e argila são ligadas entre si por substâncias orgânicas, óxidos de ferro e alumínio, carbonatos, sílica e a própria argila. Macroporos Unidade Estrutural Agregado Areia Silte Microporos Argila 4. Estrutura do Solo Avaliação da estrutura a campo Tipo Tamanho (mm) M. Pequena Pequena Média Grande M. grande < 1 1 a 2 2 a 5 5 a 10 >10 Regiões secas e frias onde há congelamento; frequente nos horizontes A, E e C; camadas compactadas. < 10 10 a 20 20 a 50 50 a 100 >100 Horizonte B com características solódicas ou sódicas; B plânico nos Planossolos e B textural nos Luvissolos; horizontes B e/ou C com características vérticas. < 5 5 a 10 10 a 20 20 a 50 >50 Horizontes subsuperficiais com predimínio de argila 2:1 expansiva (Vertissolos, Luvissolos, Chernossolos Argilúvicos). < 1 1 a 2 2 a 5 5 a 10 >10 Comum no horizonte A. Laminar Colunar Prismática Blocos angulares Blocos subangulares Granular Laminar Colunar Prismática Blocos angulares Blocos subangulares GranularPrismática Colunar Grau de desenvolvimento da estrutura É a manifestação da coesão dentro e fora dos agregados *Sem estrutura: maciça-coerente; grãos simples-não coerente *Com estrutura Fraca: unidades estruturais, na maioria, destruídas no ato da sua remoção do perfil Moderada: resistente a manipulação leve Forte: resistente a desagregação. Separa-se os agregados sem a ocorrência de material desagregado 5. Porosidade do Solo • Volume do solo ocupado por água e ar. • Espaço existente entre as partículas sólidas e entre os agregados do solo • Campo: Descrição morfológica Lupa (aumento de 10x) Tamanho: • Muito pequenos: poros < que 1 mm de diâmetro; • Pequenos: 1 a 2 mm de diâmetro; • Médios: 2 a 5 mm de diâmetro; • Grandes: 5 a 10 mm de diâmetro; • Muito grandes: superiores a 10 mm de diâmetro. 5. Porosidade do Solo Quantidade: • Poucos poros: horizonte Bg ou Cg em Gleissolos e Bf ou Cf em Plintossolos. • Poros comuns: Bt de textura argilosa em Argissolo Vermelho-Amarelo, com estrutura em blocos moderada a bem desenvolvida. • Muitos poros: horizonte B em Latossolos (estrutura tipo pó de café) e Neossolos Quartzarênicos. 6. Cerosidade • Consiste numa fina película de argila depositada na superfície dos agregados, conferindo-lhes aspecto brilhante e ceroso. • Observada nas faces dos agregados, ao partir as unidades estruturais. • É resultante da migração de argila iluvial. • Serve para identificar horizonte B textural e B nítico Quanto ao grau de desenvolvimento: Fraca, moderada, forte (de acordo com a maior ou menor nitidez e contraste mais ou menos evidente com as partes sem cerosidade). Quanto a quantidade: pouco, comum, abundante (em função do revestimento da superfície dos agregados). Nitossolo 7. Superfícies de fricção ou Slickensides Superfícies lisas e lustrosas. Superfícies inclinadas. Causado pelo deslizamento e atrito da massa de solo. Características de solos com argilominerais 2:1 expansivos (montmorilonita). Ex: Vertissolos. 45o 8. Consistência do Solo Resistência do solo a sua desagregação. Capacidade do solo de se moldar. Condicionada pelas forças de adesão e coesão Depende da umidade, textura, matéria orgânica, natureza do material coloidal e tipo de cátion adsorvido. Estado de umidade Seco Úmido Molhado Teores de água Equilíbrio com o ar Umidade equivalente Capacidade de campo Acima da capacidade de campo Predomínio da fase líquida Formas de consistência Tenaz Friável Plástica Aderente ou pegajosa Fluída Formas e graus de consistência Consistência quando solo seco: caracterizado pela dureza ou tenacidade. •Solta: não coerente entre o polegar e o indicador; •Macia: fracamente coerente e frágil; quebra-se em material pulverizado ou grãos individuais sob pressão 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 indicador e o polegar; •Muito dura: muito resistente à pressão; somente com dificuldade pode ser quebrado nas mãos; não quebrável entre o polegar e o indicador; •Extremamente dura: extremamente resistente à pressão; não pode ser quebrado com as mãos. Formas e graus de consistência Consistência quando solo úmido: caracterizado pela friabilidade e determinada em uma umidade intermediária entre seco ao ar e a capacidade de campo. •Solta: não coerente; •Muito friável: o solo esboroa-se sob pressão leve, mas agrega-se sob pressão posterior; •Friável: o solo esboroa-se facilmente sob pressão fraca e moderada entre o polegar e o indicador e agrega-se por compressão posterior; •Firme: o solo esboroa-se sob pressão moderada entre o polegar e o indicador, mas apresenta resistência perceptível; •Muito firme: o solo esboroa-se sob forte pressão; dificilmente esmagável entre o polegar e o indicador; •Extremamente firme: o solo esboroa-se somente sob pressão muito forte, não podendo ser esmagado entre o polegar e o indicador. Formas e graus de consistência Consistência quando solo molhado: caracterizado pela plasticidade e pegajosidade; determinada com umidade ligeiramente acima ou na capacidade de campo. Plasticidade: propriedade do solo mudar continuamente de forma, pela ação da força aplicada, e de manter a forma imprimida, quando cessa a ação da força. •Não-plástica: quando muito, forma-se um fio (cerca de 3 a 4 mm de diâmetro e 6 cm de comprimento), 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. Formas e graus de consistência Consistência quando solo molhado: Pegajosidade: propriedade do solo aderir a objetos. •Não pegajosa: após cessar a pressão, não se verifica, praticamente, nenhuma aderência do solo 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 esticamente ou alongamento quando os dedos são afastados; •Pegajosa : após cessar a compressão, o material adere a ambos os dedos e, quando estes são afastados, tende a alongar-se um pouco e romper-se, 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 quando eles são afastados. 9. Nódulos e concreções de minerais São corpos cimentados que podem ser removidos intactos do solo - Presença de carbonatos - Presença de manganês - Presença de sulfetos - Sais cristalinos (cloreto de sódio, sulfatos de cálcio, magnésio, sódio e carbonato de cálcio) Na descrição deve incluir: Quantidade, Tamanho, Dureza, Cor e Natureza 10. Coesão Característica expressiva em alguns Argissolos e Latossolos Amarelos desenvolvidos de sedimentos da Formação Barreiras. Geralmente ocorrem nos horizontes de transição AB e/ou BA. O solo, quando seco, resiste à penetração do martelo pedológico ou trado. A consistência quando seca é geralmente dura, e quando úmida varia de friável a firme. 2a Etapa: Características morfológicas externas (ambientais) Perfil Data Classificação Localização, município, estado e coordenadas Situação, declive e cobertura vegetal sobre o perfil Altitude Litologia: formação geológica Relevo local e regional: plano, suave ondulado, ondulado, forte ondulado, montanhosos, escarpado Drenagem Erosão Pedregosidade e rochosidade Uso atual Clima: de acordo com as classificações de Koppen ou Gassen Fatores biológicos: minhocas, cupins, formigas etc. Descrito e coletado por 3ª etapa: Coleta de amostras de solo Caracterização analítica do perfil Químicas, físicas e mineralógicas Determinação da densidade Amostras com estrutura indeformada Amostras indeformadas para análise micromorfológicas Amostras de rochas: estudos complementares Caracterização de fertilidade (0 – 20 cm): levantamento e uso da área O – ocorre sobre horizonte mineral e em condições de boa drenagem. Constituído de restos orgânicos. H – ocorre em condições de má drenagem. Constituído de restos orgânicos. A – horizonte mineral enriquecido por matéria orgânica (cor escura) E – horizonte de perda (argila, óxidos de ferro e alumínio ou matéria orgânica), com textura mais arenosa e cor mais clara. B – horizonte subsuperficial comumente encontrado abaixo de um horizonte A ou E. Apresenta pouca influência da matéria orgânica. C – horizonte pouco afetado pelos processos pedogenéticos R – camada de material consolidado, constituído de material rochoso contínuo. Principais horizontes e camadas do solo Principais horizontes e camadas do solo O - Essencialmente orgânico A – Horizonte mineral superficial ou logo abaixo O ou H. E – Horizonte logo abaixo do horizonte A. Apresenta cores claras e textura mais arenosa. B – É um horizonte abaixo de um horizonte A ou E e que sofreu intensa transformação pedogenética. C – É um horizonte abaixo do horizonte B ou abaixo do A. Pouco influenciado pelos processos pedogenéticos. R – Camada corresponde ao substrato rochoso Perfil de solo com seqüência de horizontes pedogenéticos. A B C R A E Btg A E Bt A AB BA B A R O H Horizonte de transição: AB ou A/B Características especiais: sufixos que identificam determinados processos. c – concreções ou nódulos endurecidos (Ac, Ec, Bc, Cc). f – presença de plintita (Af, Bf, Cf); material rico em óxido de ferro. g – glei (Ag, Eg, Bg, Cg). h – acumulo iluvial de matéria orgânica (Bh). i – desenvolvimento incipiente do horizonte B (Bi), k – presença de carbonatos (Ak, Bk, Ck). n – acumulação de sódio (Hn, Na, Bn, Cn). p – horizonte lavrado ou revolvido (Hp, Op, Ap). r – rocha branda ou saprólito; pode ser cortado com pá (Cr). s – acumulo iluvial de organosesquióxidos (Bs). t – acumulação iluvial de argila (Bt). v – características vérticas (Bv), w – intenso intemperismo do horizonte B (Bw). Exemplo de descrição de um perfil do solo Descrição Geral Perfil: Sanga – Ponto 8 Data: 04-06-2002 Classificação: PLANOSSOLO HIDROMÓRFICO Eutrófico plíntico (ver pg 9) Unidade de Mapeamento: SGe Localização: Santa Maria, Camobi, RS. Longitude 241.210 e Latitude 6.714.665 Situação e declive: Descrito e coletado em barranco de uma sanga. Altitude: 98 m Litologia: Areia, silte e argila fluvial Formação Geológica: Sedimentos recentes Cronologia: Quaternário Pedregosidade e rochosidade: ausente Relevo local: Plano Relevo Regional: Plano Erosão: laminar e sulcos Drenagem: imperfeitamente a mal drenado Vegetação: gramíneas, capim rabo de burro e maria-mole Clima: Cfa 2 de Koeppen. Uso atual: pastagem Descrito e coletado por: Clovis Orlando Da Ros e Gilberto Loguercioo Collares Descrição Morfológica A1 0-35cm, bruno-escuro (7,5YR 3/2, úmido) e cinzento-avermelhado (7,5YR 5/2, seco); franco; moderada média granular; poros pequenos e poucos; dura, friável, ligeiramente plástica e pegajosa; transição difusa e muitas raízes. A2 35-58cm, bruno (10YR 5/3, úmida) e bruno-acinzentado (10YR 5/2,5, seco); franca; moderada pequena granular; poros pequenos e poucos; dura, friável e ligeiramente plástica e ligeiramente pegajosa; transição abrupta e raízes comuns. E1 58-81cm, bruno-acinzentado-muito-escuro (10YR 3/2, úmida) e cinzento-brunado-claro (10YR 6/3, seco); franco arenosa; moderada média blocos angulares; poros muito pequenos e poucos; dura, friável e plástica e pegajosa; transição gradual e raízes comuns. E2 81-92cm, bruno-acinzentado-escuro (10YR 4/2, úmida), mosqueados (10YR 5/6, úmida), bruno (10YR 5/3, seco) e mosqueados bruno-escuro (7,5YR 4/4, seco); franco arenosa; moderada média blocos subangulares; poros muito pequenos e poucos; dura, friável e plástica e ligeiramente pegajosa; transição abrupta e poucas raízes. Btg 92-127cm, bruno-escura (7,5YR 3/2, úmida) e bruno-acinzentado-escuro (10YR, 4/2, seco); franco argilosa; forte grande prismática que se quebra em média blocos subangulares; poros muito pequenos e poucos; duro, firme, plástica e pegajosa; transição gradual e poucas raízes. C 127 – 142cm+, preto (5YR 2,5/1, úmida) e cinzento-muito-escuro (5YR 3/1, seco); argilosa; forte média e grande prismática que se quebra em média blocos subangulares; poros muito pequenos e poucos; duro, firme, plástica e pegajosa; transição gradual e raízes raras.