Apresentação aula 9

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- Material RETIRADO DA Internet, e usado na aula de Fundamentos de Ciência do Solo, No IF Baiano, Campus Catu,
- Material é de professores da UFSM (Reichert et al.).

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Apresentação aula 9

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

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