Apresentação aula 99

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Material da aula de Fundamentos da ciência do solo, curso técnico em agrimensura. Material encontrado na Internet

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Apresentação aula 99

  1. 1. 18/05/2010 IF Baiano Campus Catu SOLO  CONCEITO FÍSICO  Meio poroso, não rígido, trifásico, formado de partículas que possuem complexidade de forma, tamanho e Propriedades físicas do solo estrutura mineralógica e algumas partículas finitamente divididas de maneira a apresentar uma grande área superficial. superficial. Meio trifásico Partículas que apresentam Ar diferentes Como é um solo 20 a 30% tamanhos Espaço Minerais 45% fisicamente ideal? Poroso Sólidos do solo Água 20 a 30% Mat. Org. 5% Frações granulométricas ou Frações texturais H2O SOLO FISICAMENTE IDEAL O2 Textura É aquele que apresenta: apresenta: Temperatura Estrutura Resistência mecânica Porosidade  Boa aeração e retenção de outras água; água;  Bom armazenamento de calor; calor; Emergência de plantas Crescimento radicular  Pouca resistência mecânica ao crescimento radicular. radicular. Relações físicas com a produção Crescimento de plantas de plantas 1
  2. 2. 18/05/2010 Importante: Relações físicas Entender, medir e manejar com a produção de plantas Ambiente físico do solo = ambiente ecológico de plantas Nutrientes Biologia do solo Produtividade Propriedades Físicas do Solo Propriedades Físicas do Solo  O conhecimento das propriedades físicas  Textura do solo do solo podem auxiliar na adoção do  Área superficial específica melhor manejo, bem como podem  Consistência do solo contribuir no entendimento do  Agregação do solo comportamento do solo e das plantas,  Densidade do solo pois cada solo e cada espécie ou até  Densidade de partículas mesmo cultivar de planta possuem diferentes comportamentos e  Porosidade do solo características em relação ao manejo. manejo.  Resistência à penetração  Outras… Textura do solo  TEXTURA DO SOLO Textura do solo É a proporção relativa das classes de tamanho de partículas de um solo. solo. 2
  3. 3. 18/05/2010 Textura do solo Textura do solo Areia grossa Classes de tamanho de partículas do solo FRAÇÃO DIÂMETRO Argila GRANULOMÉTRICA (mm) Matacão > 200 Calhau 200 –20 Silte Cascalho 20 - 2 Areia grossa 2 – 0,2 Areia fina 0,2 – 0,05 Areia fina Silte 0,05 – 0,002 Argila < 0,002 Adaptado de Bray, 1983 Textura do solo Textura do solo A textura é importante para o entendimento do comportamento e manejo  Determinação do solo _em laboratório: análise granulométrica laboratório:  Durante a classificação do solo em um determinado local, a textura é muitas _a campo: pela sensação que o solo campo: vezes a primeira e mais importante propriedade a ser determinada molhado e amassado oferece ao tato  A partir da textura, muitas conclusões importantes podem ser tomadas Textura do solo-Análise granulométrica solo- Textura do solo Desto rroament o Pene ira me nto Objetivo: Objetivo: separar as frações P eneira de constituintes do solo (areia, silte e 2m m argila) de acordo com seu diâmetro. diâmetro. Am ostra Seca ao A metodologia consiste em dispersão Ar química e mecânica dos constituintes do solo e separação por peneiramento e Tap ete de Borrach a Terra F ina sedimentação. sedimentação. Seca ao Ar (TFSA) 3
  4. 4. 18/05/2010 Textura do solo Lei de Stokes h d g D p  D f  2 V =  t 18 na qual: d = diâmetro de partículas efetivo; TFSA Balança h = distância; Agitado r t = tempo; g = aceleração da gravidade = 9,81 Newton por quilograma (9,81 N/kg); Determin ação = viscosidade da água a 20  C = 1/1000 Newton–segundos por m2 Newton– d a areia (10 –3 Ns/m2); Determinação Dp = densidade das partículas sólidas, para muitos solos = 2,65 x d e Argila 103 kg/m3; Df = densidade do fluido (água) = 1,0 x 103 kg/m3. Textura do solo Textura do solo No Campo: 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 Fonte: Brady, 1983 Distribuição do tamanho de partículas de três solos com ampla variação de textura. Note que há uma transição gradual na textura. Argila Sensação sedosidade, plástico, pegajoso distribuição do tamanho de partículas em cada um destes solos. solos. Textura do solo Textura do solo Condiciona todos os fatores de crescimento em menor ou maior grau  Influi sobre: - Retenção, movimento e disponibilidade de Fonte: Brady, 1983 água Relação entre tamanho de partícula e tipo de mineral presente. presente. - Arejamento _O quartzo é dominante na fração areia e em frações mais grosseiras de silte. silte. - Disponibilidade de nutrientes _Silicatos primários como o feldspato, hornblenda e mica estão - Resistência à penetração de raízes presentes na areia e em menores quantidades na fração silte. silte. - Estabilidade de agregados _Minerais secundários, como óxidos de ferro e alumínio, são - Compactabilidade dos solos predominantes na fração silte de menor diâmetro e na fração argila mais grosseira. grosseira. - Erodibilidade 4
  5. 5. 18/05/2010 Textura fina Textura média Textura grosseira ARGILOSOS francos ARENOSOS Textura do solo retenção de água elevada Retenção de água baixa Circulação de água difícil Circulação de água fácil Coesão elevada Coesão baixa Consistência plástica e Consistência friável (seco ou  Os solos podem ser agrupados em 13 classes pegajosa (molhado) e dura molhado) (seco) texturais - TRIÂNGULO TEXTURAL Densidade do solo menor Densidade do solo maior Porosidade total maior Porosidade total menor Microporosidade maior Macroporosidade maior Ex: 42% argila Aeração deficiente Boa aeração Classe textural Superfície específica elevada Superfície específica baixa 6% silte Solos bem estruturados Solos sem estrutura ARGILA ARENOSA CTC elevada CTC baixa 52% areia Difícil preparo mecânico, Fácil preparo mecânico, mais pouco lavados e mais ricos em lavados e mais pobres em elementos fertilizantes elementos fertilizantes 40% silte 33% argila Área superficial específica 27% areia Área superficial específica Área superficial específica  ÁREA SUPERFICIAL ESPECÍFICA ASE = área superficial unidade massa  Influenciada por  Tamanho da partícula afeta: Relação entre a área superficial de um cubo de massa conhecida e o atrito, adsorção, tensão superficial. tamanho de suas partículas. partículas.  Forma da partícula _No cubo maior (a) cada lado possui 64 cm2 de área superficial. O cubo superficial. tem seis lados, com área superficial total de 384 cm2 ( 6 lados x 64  Natureza da partícula: cm2). Se o mesmo cubo fosse dividido em cubos menores (b) de modo MO, ASE, decomposição. que cada um tenha 2 cm de lado, o mesmo material será agora representado por 64 cubos pequenos ( 4 x 4 x 4). Cada lado do cubo  Composição da partícula: pequeno terá 4 cm2 (2 x 2) de área superficial, resultando em 24 cm2 atividade, superfície interna. de área superficial (6 lados x 4 cm2). A área superficial total será de 1536 cm2 (24 cm2 x 64 cubos). Deste modo, a área superficial deste cubos) cubo será quatro vezes maior do que a área superficial do cubo maior. maior. 5
  6. 6. 18/05/2010 Área superficial específica Área superficial específica  ÁREA SUPERFICIAL ESPECÍFICA  Relacionada com  CTC, retenção de água e nutrientes;  retenção e liberação de poluentes; Fonte: Brady, 1983  expansão / contração; Quanto mais fina a textura do solo, maior é a superfície efetiva  propriedades mecânicas: exposta por suas partículas. Note que a adsorção, a expansão e partículas. outras propriedades físicas (plasticidade e coesão, calor de coesão, resistência, plasticidade. umedecimento) seguem a mesma tendência e aumentam rapidamente à medida que se aproximam da dimensão coloidal. coloidal. Consistência do solo  CONSISTÊNCIA DO SOLO _Resposta do solo às forças externas que Consistência do solo tentam deformá-lo ou rompê-lo. deformá- rompê- _Manifestação das forças de coesão e adesão sob diferentes condições de umidade. ESTRUTURA DO SOLO  O solo é composto por partículas de Areia e Silte que se mantém unidas pela ação da Argila e Matéria orgânica, formando Estrutura do solo agregados estáveis. estáveis.  A organização das partículas e agregados é conhecida como estrutura do solo. solo. 6
  7. 7. 18/05/2010 ESTRUTURA DO SOLO  Um solo com melhor estrutura suporta melhor a precipitação e a ação de máquinas e implementos agrícolas e também permite uma melhor produção das culturas. culturas. Fonte: Brady, 1983  Areias Quartzosas - solos “sem estrutura”, estrutura”, Solo desetruturado (esquerda) e solo bem granulado as partículas de areia normalmente ocorrem (direita). Raízes de plantas e especialmente húmus individualizadas, sem formarem agregados. agregados. são fatores principais na granulação do solos. esferoidal A estrutura do solo relaciona-se com: relaciona- placa  Aeração bloco angular  Densidade do solo Tipo de estrutura bloco subangular  Resistência mecânica à penetração  Infiltração de água e selamento superficial colunar prismática COMO SE FORMAM OS AGREGADOS ? COMO SE FORMAM OS AGREGADOS ?  2°) Estabilização: agentes cimentantes Estabilização:  1°) Aproximação entre as partículas: - quantidade de argila e de cátions - floculação da argila - forças eletrostáticas (Van der Walls) - desidratação do solo: aproxima partículas - MO. Polissacarídeos, Ac. húmicos MO. Ac. - raízes: desidratação e pressão sobre as - microrganismos: ação mecânica (hifas de microrganismos: partículas fungos) e produção de compostos orgânicos - organismos: minhocas (coprólitos) - vegetação: ação mecânica das raízes e vegetação: fonte de material orgânico na superfície 7
  8. 8. 18/05/2010 ESTABILIDADE DE AGREGADOS Resistência à desagregação que os agregados apresentam quando submetidos a forças Estabilidade de agregados externas (ação implementos agrícolas e impacto gota chuva) ou forças internas (compressão de ar, expansão/contração) que tendem a rompê-los. rompê- ESTABILIDADE DE AGREGADOS ESTABILIDADE DE AGREGADOS Objetivo: avaliar a estrutura do solo, Objetivo: pois a estrutura pode ser o resultado Pode-se determinar a distribuição do Pode- da agregação das partículas primárias tamanho de agregados estáveis em água (areia, silte e argila) e mais outros e a seco. seco. componentes do solo como matéria orgânica, calcário e sais. sais. Através dessa determinação pode-se pode- A metodologia consiste em passar os obter a distribuição do tamanho dos agregados por um conjunto de peneiras com diâmetros decrescentes e agregados, a estabilidade de agregados, quantificar as frações retidas. retidas. o DMP e DMG. DMG. ESTABILIDADE DE AGREGADOS ESTABILIDADE DE AGREGADOS Há indicação clara de que o incremento de matéria orgânica do solo é acompanhado pelo incremento da agregação, expressa pela estabilidade dos agregados, ocorrendo independente do tipo de solo 4.0 3.5 3.0 2.5 DMG, mm 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 Fig. Fig. DMG de agregados, em solo ARGISSOLO Carbono orgânico, % VERMELHO- VERMELHO-AMARELO submetido por dois anos ao PC Relação entre o diâmetro médio geométrico (DMG) dos agregados e PD contínuo. contínuo. estáveis em água e carbono orgânico, em um Latossolo Vermelho- Escuro. Cruz Alta, RS. Fonte: Campos et al. (1995). 8
  9. 9. 18/05/2010 Taxas de aumento da agregação ESTABILIDADE DE AGREGADOS  Da Ros et al. (1997) determinaram que o manejo inicial de solo que nunca recebeu cultivo e a intensidade de mobilização de solos cultivados são determinantes na condição estrutural resultante Textura do solo  A estabilidade estrutural foi inversamente relacionada com a freqüência e intensidade de mobilização do solo Sistema de manejo 6 Sistema de cultura 5 4,9 4 4 DMG, mm 2,9 3 2,1 Degradação estrutural Melhoria estrutural 2 1,2 1 0 Recuperação da Pelo menos 2x mais CN PD-CN PD-Cal PD-Esc PC Manejo de Solo estabilidade estrutural rápida em solos arenosos Diâmetro médio geométrico (DMG) de agregados estáveis em água sob do que argilosos diferentes sistemas de manejo de um Latossolo de textura média. A linha com setas mostra o limite crítico de DMG igual a 2 mm. Fonte: Da Ros et al. (1997). DENSIDADE DO SOLO (Ds)  Objetivo: avaliar a estrutura do solo pela Objetivo: relação entre massa e volume de solo. solo.  A metodologia consiste em coletar uma Densidade do solo amostra de solo com estrutura preservada e de volume conhecido, e pela relação entre massa de solo seco em estufa a 105 oC e volume da amostra ocupado por partículas e poros, obtém-se a densidade do solo. obtém- solo. DENSIDADE DO SOLO (Ds) DENSIDADE DO SOLO (Ds)  Relação com Ds em diferentes profundidades em um TEXTURA Argissolo Vermelho distrófico, sob dois tipos de uso. Solos arenosos  ds = 1,2 a 1,8 g cm-3 -3 Densidade, Mg m Mata Solos argilosos  ds = 1,0 a 1,6 g cm-3 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 0 Lavoura PROFUNDIDADE: ds  com a profundidade Profundidade, cm (SPC) 10  MO,  PT,  compactação natural, diferentes formas de 20 agregados, maiores pressões, argila iluvial (ocupa espaços). 30 40 MAU MANEJO DO SOLO: compactação ds 50 9
  10. 10. 18/05/2010 DENSIDADE DE PARTÍCULAS (Dp)  Expressa a relação entre a massa e o volume que ocupam as partículas do solo, abstraindo o volume dos poros. Densidade de partículas  Ao contrário da densidade do solo, a amostra utilizada pode estar alterada. DENSIDADE DE PARTÍCULAS (Dp) A Dp é influenciada pelo manejo ?  Objetivo: avaliar o volume de sólidos do solo, Objetivo: sem considerar a porosidade. porosidade.  Valores de dp estão ligados à presença de  A metodologia consiste em macerar uma certos componentes minerais ou orgânicos: amostra de solo e obter o volume ocupado pelas partículas sólidas da amostra. amostra. Solos com baixos teores em óxidos Fe (clima frio) - dp  2,65 g cm-3  A densidade de partícula do solo é a média Solos com altos teores em óxidos Fe ponderada da densidade real de todos os (clima tropical e subtropical) - dp  3,0 g cm-3 seus componentes minerais e orgânicos. orgânicos. Solos orgânicos - dp < 1,92 g cm-3 POROSIDADE DO SOLO  POROSIDADE TOTAL – proporção percentual de poros em relação ao volume de solo. solo. _Porosidade textural: predominante em solos textural: Porosidade do solo arenosos (pouco estruturados). estruturados). _Porosidade estrutural: predominante estrutural: em solos argilosos (boa agregação). agregação).  Macroporosidade –movimento d’água, aeração. aeração.  Microporosidade – retenção de água. água. 10
  11. 11. 18/05/2010 FATORES QUE AFETAM A POROSIDADE POROSIDADE DO SOLO  Agregação: granulares x blocos Objetivo: avaliar a quantidade e a Objetivo:  Textura - Arenosos:  PT natureza dos poros existentes no solo. solo. - Argilosos:  PT  Profundidade:  profundidade  PT A metodologia consiste em coleta de amostra de solo com estrutura Espaço aéreo: pressão = 60 cm H2O (-0,06 atm) aéreo: (- preservada, saturação da amostra, Mínimo 10% aplicação de tensão de 60 cm de coluna IDEAL da água e secagem em estufa a 105 oC.  Macroporosidade = 1/3 do volume dos poros  Microporosidade = 2/3 do volume dos poros Solo: Latossolo POROSIDADE DO SOLO Cerrado: vegetação natural Milho: sistema convencional há 18 anos Eucalipto: Eucalyptus camaldulensis há 10 anos Macroporos Pinus: Pinus caribea var. hondurensis há 10 anos 25,0% Mata ciliar: reflorestada com espécies nativas há 10 anos Microporos Pastagem: Brachiaria decumbens há 10 anos 38,0% Microporos Macroporos Densidade, Mg m-3 40,0% 19,0% Sólidos 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Mato 37,0% 0 Microporos 5 Pinus Sólidos 40,0% Macroporos Pasto Profundidade, cm 10 41,0% 13,0% Eucalipto 15 4 anos PC Milho 20 Mata Sólidos 25 Latossolo Roxo 47,0% Cerrado 30 (> 60% argila) 50 anos PC 35 Fonte: Cavenage et al., 1999 (Brum, 1972) Micro Camada 0-10 cm Macro Porosidade total 30% 38% 40% 33% 50% 44% 14% 12% 8% 10-20 cm: 11% Cerrado Mata 10-20 cm: 38% Pastagem Resistência à penetração 26% 30% 36% 40% 40% 47% 14% 9% 10% Eucalipto Pinus 10-20 cm: 4% Milho Fonte: Cavenage et al., 1999 11
  12. 12. 18/05/2010 Resistência à penetração Resistência à penetração Força que a raiz Umidade precisa para penetrar no solo Densidade Resistência à penetração Crescimento radicular Pinus Esteira pneu pneu Pinus 5 5 MPa MPa 5 5 5 10 10 10 MPa MPa 10 MPa 10 Profundidade, cm Profundidade, cm 15 15 Profundidade, cm Profundidade, cm 15 15 Profundidade, cm 2.0 2.0 2.0 15 2.0 20 20 20 2.0 20 1.5 20 25 1.5 25 1.5 25 1.5 25 1.5 25 30 1.0 30 1.0 30 1.0 30 1.0 30 1.0 35 0.5 35 35 35 35 0.5 0.5 0.5 40 0.5 40 40 0.0 40 40 45 0.0 0.0 0.0 45 0.0 45 45 45 50 50 50 50 50 28 14 0 14 28 35 17,5 0 17,5 35 Distância, cm Distância, cm Resistência à penetração de uma área de pinus sem o tráfego de Resistência à penetração de uma área de pinus sem o tráfego de máquinas (esquerda) após o corte do pinus (direita). Fonte: máquinas (esquerda), após uma passado do Skidder (meio) e após Cechin et al., 2006 várias passadas do Skidder (direita). Fonte: Cechin et al., 2006 SOLO BEM ESTRUTURADO Permite: Permite:  a) Poros adequados para a entrada de ar e água no solo; solo; Estaleiro  b) Porosidade adequada para que a água se 5 Pinus 5 movimente através do solo sendo disponível 10 MPa 10 MPa para as culturas, assim como permita uma Profundidade, cm 15 Profundidade, cm 15 2.0 20 25 2.0 1.5 20 25 1.5 boa drenagem do solo; solo; 30 1.0 30 35 1.0 0.5 35 0.5  c) Porosidade adequada para o crescimento 40 40 45 0.0 45 0.0 das culturas após a germinação das 50 50 sementes, permitindo que as raízes explorem um maior volume de solo em busca de ar, Resistência à penetração de uma área de pinus sem o tráfego de umidade e nutrientes. nutrientes. máquinas (esquerda) e no estaleiro (direita). Fonte: Cechin et al., 2006 12
  13. 13. 18/05/2010 Conversão de área de Palha mata em lavoura Qualidade ambiental + Atividade biológica = Boa estrutura + Matéria orgânica Compactação Erosão Atividade Raízes biológica explorando o Trocas gasosas = Boa estrutura maior volume de solo Degradação ambiental DEGRADAÇÃO DA ESTRUTURA Causas da degradação da estrutura CAUSAS  preparo intensivo e queima dos resíduos  tráfego intenso de máquinas com umidade inadequada  impacto da gota de chuva  dispersão química dos colóides  inaptidão agrícola Degradação da estrutura = impacto ambiental DEGRADAÇÃO DA ESTRUTURA CONSEQUÊNCIAS  propriedades físicas afetadas - densidade e porosidade do solo, estabilidade dos agregados, retenção e infiltração água ...  camadas compactadas subsuperficiais   resistência do solo à penetração  erosão – sulcos ou laminar  crostas superficiais 13
  14. 14. 18/05/2010 Relações dos propriedades físicas com o Relações dos propriedades físicas com o rendimento de plantas rendimento de plantas Solo muito solto Solo compactado Solo bem 100 Sem estrutura Estrutura degradada estruturado Rendimento relativo (%) 80 60  Muitos torrões  Boa aeração  Baixa aeração 40 Argissolo  Baixa retenção Latossolo de água  Boa retenção de  Suscetibilidade da água cultura à seca 20  Contato solo- 75 80 85 90 semente deficiente  Boa infiltração  Restrições ao Grau de compactação (%) de água crescimento radicular  Contato solo-raiz deficiente  Diminuição de  Baixa infiltração de Relação entre grau de compactação e rendimento água-escorrimento riscos da cultura à relativo. Fonte: Suzuki, 2005.  Suscetibilidade superficial seca da cultura à seca Evitar a degradação do solo !!! Indicadores físicos e biológicos do solo, relacionados ao desenvolvimento Cobertura do solo e produção de plantas, usados Solo Atividade microbiológica Solo para avaliar a Compactação qualidade dos Matéria orgânica solos (extraído de Reichert et al., 2003). Estabilidade estrutural Resistência à compactação 14

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