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Fatores de Formação do Solo: Relevo, Clima e Organismos Professora: Eulene Francisco da Silva Doutora em Solos e Nutrição de Plantas Pedologia – UFERSA Material de origem Relevo Tempo Clima Organismos FORMAÇÃO DO SOLO Formação do Solo - Solo = f (material de origem, clima, organismos, relevo e tempo) Material de origem (rochas) PROCESSOS TEMPO (controlado pelo relevo) CLIMA E ORGANISMOS RETARDAM O DESENVOLVIMENTO DO SOLO CLIMA FRIO VEGETAÇÃO CAMPO MAT. ORIGEM CONSOLIDADO TOPOGRAFIA ACIDENTADA 1. Interflúvio - Amplos e planos ou suavemente ondulados infiltração água, escoamento superficial (intemp quim.) solos profundos, lixiviados e ácidos 2) escarpa – há um intenso processo erosivo (desmoronamento) impedindo a formação de solos. Apenas afloramento de rocha. 3) encosta – há processos erosivos intensos devido ao escoamento superficial intemperismo químico pouco profundo, solos rasos (neossolos), equilíbrio entre a taxa de erosão e a de formação do solo. 4) pedimento – recebe material pré intemperizado, erodido da escarpa e da encosta. Formação de solos mais profundos, porém podem ser bastante pedregosos. 5) planície aluvial – formada quando os vales atingem a maturidade (forma de “U”). O material transportado pelos rios (alúvio) é depositado durante as enchentes. Relevo Importância - influencia a dinâmica da água quer no sentido vertical (infiltração) como no lateral escoamento Relevos pouco movimentados - água da chuva infiltra- se propiciando condições para a formação de solos profundos. Relevo Relevos muito movimentados a água é perdida por escorrimentos laterais, favorecendo processos erosivos e dificultando o desenvolvimento do solo, dando origem principalmente a solos rasos. Relevo Relevo deprimido recebem também as de vertentes vizinhas tendendo a um acúmulo e favorecendo o aparecimento de solos hidromórficos (excesso de água). Relevo O relevo regula a velocidade do escoamento superficial das águas pluviais, controla a quantidade de água que se infiltra nos perfis. > intemperismo quanto > a infiltração a água no perfil. Por outro, se houver erosão o solo terá menor espessura, ou seja, mais próximo do material de origem. Relevo e Raios solares O relevo também exerce um importante papel no controle da intensidade de insolação das encostas. Relevo e temperatura - A altitude tem uma relação direta com a temperatura, afetando o teor matéria orgânica do solo. 1000m de elevação = 6ºC na temperatura Calor catalisador de reações – trópicos intemperismo e decomposição são mais intenso. Propriedades do solo relacionadas ao relevo - profundidade do solum - espessura e conteúdo de MO do hor. A - umidade do perfil - cor do perfil - grau de diferenciação dos horizontes - reação do solo - conteúdo em sais solúveis - temperatura Sentido vertical (infiltração) - Lixiviação de íons. - Eluviação de partículas (argila, MO...). - Iluviação de partículas (argila, MO ...). Sentido horizontal (escoamento superficial e drenagem lateral). - Erosão/Transporte/Deposição. O relevo atua na dinâmica da água ou crista ou encosta – relevo favorece a infiltração da água leva a intensa e profunda alteração do material de origem – formação de solos profundos, com grande diferenciação dos horizontes Crista Solos velhos, bem desenvolvidos e bem intemperizados Escarpa ou encosta - perfil com pequeno desenvolvimento, solos rasos e pedregosos – devida a rápida erosão e reduzida infiltração da água - menor lixiviação das bases Solos são instáveis - solos jovens, rasos, pouco desenvolvidos. Pedimentos - Áreas menos declivosas – maior infiltração da água e acúmulo do material erodido das zonas íngremes solos mais profundos bem drenados boa fertilidade Base – Planície aluvial - acúmulo de parte do material erodido das encontas superiores -deficiência de drenagem – cores acinzentadas - drenagem livre – cores bruno-avermelhada e ótimas condições para agricultura Material de origem Relevo Tempo Clima Organismos FORMAÇÃO DO SOLO Clima Fatores de Formação do Solo Principais zonas climáticas de Globo que coincidem com áreas de diferentes tipos de intemperismo. Três tipologias climáticas distintas em cada região. Tropical úmido (As): Litoral leste faixa ~ 80 Km (largura) com T média = 24°C, índices pluviométricos = 1.000mm e a costa-interior onde atinge 600mm/ano. Tropical semi-úmido (Aw'): Extremo oeste, com chuvas durante o outono e Temp > 30°C . Regiões serranas (sudoeste) precipitação > que 800mm/ano. Semi-árido quente (Bsh): >ria das áreas do estado e litoral N, T média = 26°C, com chuvas são irregulares (períodos de seca), precipitação < que 600mm/ano. RN - único ter em seu litoral o clima semi-árido, com pluviosidade, T e ventos secos = maior produtor nacional de sal, rendendo 85% aproximadamente. Clima do Rio Grande do Norte O CLIMA E OS SOLOS DO RIO GRANDE DO NORTE Clima tropical quente, úmido e sub úmido Tropical quente e seco ou semiárido Martins e Portalegre Santana O Material de Origem, mais do que o clima, define as características dos solos do Rio Grande do Norte. Área Sedimentar Afloramentos do Cristalino Temperatura Nas regiões tropicais a intensidade do intemperismo 3 X maior Precipitação Relação entre precipitação (P) e Evapotranspiração EP CLIMA ATUA NA LIXIVIAÇÃO DE BASES CLIMA ATUA NA LIXIVIAÇÃO DE BASES E > P ÁRIDO pH Alcalino E = P ÚMIDO ÁRIDO pH Neutro E < P ÚMIDO pH Ácido A interação Material de Origem e Clima é fundamental para definição do grau de intemperismo e profundidade dos solos de uma região. É importante salientar porque os solos da região amazônica e dos cerrados do Planalto Central Brasileiros são geralmente tão profundos. No Rio Grande do Norte, os solos derivados de materiais pré-intemperizados (Formação Barreiras) e das chãs de Serra (Martins, Santana, Portalegre) são também geralmente mais profundos! A distribuição da vegetação no globo terrestre está bastante relacionada com as diferentes zonas climáticas clima como fator de formação da paisagem Vegetação e Clima Perenifólia Subperenifólia Subcaducifólia Caducifólia Caatinga Aumento: • Aridez e número de meses secos • Fertilidade do solo • Queda de folhas Cerradão Cerrado Campo Cerrado Campo Sujo Campo Limpo Aumento: • Pobreza em nutrientes • Acidez do solo Clima e formação dos solos Este exerce a influência na formação do solo através principalmente da Chuva, Temp, Umidade e Ventos. Obs: Climas úmidos e quentes (regiões tropicais) solos profundos e bastantes lixiviados, (acidez e baixa fertilidade). Em regiões de poucas chuvas (áridas e semi-áridas), solos são mais rasos, fertilidade e geralmente pedregosos e vegetação escassa ( matéria orgânica). O Papel do Clima na Formação dos Solos Clima semi-árido ( seco ) Clima tropical ( quente e úmido ) Clima temperado ( frio ) Intemperização em determinadas Regiões Climáticas Climas frios: redução dos processos hidrolíticos e solos pobres em argilas. > acúmulo de MOS Climas tropicais e sub-tropicais: Hidrólise e oxidação intensa, > intemp. dos minerais silicatados. Migração da sílica e [ ] dos oxihidróxidos de Fe e Al. Climas semi-áridos: grãos de quartzo e de feldspato são desagregados por esforços devido a uma fraca hidrataçãodos feldspatos, pedregoso; - Climas temperados: solos ricos em argilo-minerais. A ε cinética dos ventos em regiões áridas e quentes é responsável direta pela alteração física das rochas. O vento tem uma função corrosiva devido a quantidade de partículas que ele carrega e também das velocidades alcançadas pelo mesmo. A ação do vento é essencialmente física e gera polimento nas rochas e ou superfícies porosas Vento Responsável pela evolução do perfil do solo, atua: Hidratação Hidrólise Oxi-redução translocação coloidais no perfil remoção de partículas de > tamanhos, escoamento superficial. A água pode ser mecânica - destruição das rochas por contato direto de marés ou cursos d'água que desagregam as rochas por contato contínuo. Temperatura (dilatação das rochas e vegetação e microbiota intensa) Umidade Intemperismo químico Oxidação e Hidratação Intemperismo físico mecânico Esforços mecânicos às rochas levando a sua fragmentação BALANÇO HÍDRICO E MOVIMENTAÇÃO DE MATERIAL NO PERFIL DO SOLO BALANÇO HÍDRICO E MOVIMENTAÇÃO DE MATERIAL NO PERFIL DO SOLO Classificação dos solos • Zonais - Factor climático (vegetação) é o principal elemento de formação (independentes da rocha-mãe), ocorrem em correspondência com as grandes zonas climáticas Desértico: Típico de clima árido; pouco fértil. Chernozem (Pradaria): clima temperado frio sub-húmido; Podzol: clima temperado húmido; vegetação de floresta; fértil; Latossolo: clima quente e húmido (tropical), muito profundo Orquídia Neves/2006 Material de origem Relevo Tempo Clima Organismos FORMAÇÃO DO SOLO Biociclagem, Adição de matéria orgânica, Proteção do solo, Agregação do solo, Bioturbação, Homem Organismos e pedogênese O Solo como Habitat Moreira & Siqueira, 2006 MACROFAUNA BACTÉRIAS FUNGOS NODULAÇÃO MICORRIZAS A BIOTA DO SOLO A BIOTA DO SOLO PARTÍCULAS SOZINHAS NÃO FAZEM UM BOM SOLO... Em cada kg de solo fértil tem-se em torno de: • 500 bilhões de bactérias • 10 bilhões de actinobacterias • 1 bilhão de fungos • 0,5 bilhão de invertebrados microrcópicos • 1000 km de hifas e vários de raízes • Numerosos vertebrados macroscópicos • Não são estáticos e sim muito dinâmicos • São bons aliados e uma grande riqueza natural • São ignorados devido ao caráter microscópico • São mais conhecidos pelos efeitos deletérios Os microrganismos garantem a qualidade do solo Processos Biológicos do Solo: Suas Inter-relações e Funções no Ecossistema Siqueira & Trannin, 2003 -(Constanza et al. Nature,1997:Valor dos serviços dos ecossistemas terrestres e capital natural: U$34 trilhões, Ciclagem de nutrientes global anual U$17 trilhões (Inclui a FBN) - Decomposição da matéria orgânica e produção de húmus - Controle biológico de patógenos - Alteração das características físicas do solo (e.g. agregação) - Produção de metabólitos diversos: antibióticos, ácidos orgânicos, hormônios, alelopáticos - Decomposição de xenobióticos - Nutrição vegetal. Fixação biológica de N2 Soja no Brasil: Economia de US$ 3.0 bilhões anual Funções dos Microrganismos REDUNDÂNCIA FUNCIONAL: Várias espécies de microrganismos realizam o mesmo processo, i.e., têm a mesma função. – Garante RESILIÊNCIA (recuperação) dos processos no solo- Cada espécie microbiana realiza várias funções. E. g. Azospirillum brasilense , Bradyrhizobium japonicum – fixadores de N2 e desnitrificadores. Outros fixadores de N2 participam dos Ciclos do C, P, S, etc. Visão Esquemática do Solo como uma Máquina Decompositora Disponibilização de Nutrientes - Mineralização - Imobilização - Oxi-redução S0 + H2O + 1,5O2 → H2SO4 → 2H + + SO4 2- MnO2 + 4H + → Mn2+ + 2H2O - Solubilização Ca5OH(PO4)3 + H + → 5Ca2+ + H2O + 3PO4 3- AlPO4 + 2H + → Al3+ + H2PO4 - FePO4 + 2H + → Fe2+ + H2PO4 - - Fixação Biológica de Nitrogênio - Micorrizas Organismos Fatores de Formação do Solo 1- Biociclagem 2- Adição de MOS – formação horizontes A e O Cobertura vegetal x MOS X Argilas Gramíneas incorporam + MOS do que as florestas, Alto teor de argila favorece o incremento de COS, pois a associação entre compostos orgânicos e argila dificulta a decomposição. Ligação entre goethita e ácidos húmicos, a adsorção de P. A presença de moléculas orgânicas entre as camadas de esmectita é um registro antigo, sendo até considerada como responsável pelo escurecimento dos Vertissolos. Cobertura no solo é a proteção: Reduzir a exposição de material superficial ao impacto das gotas de chuva, Reduzir o escorrimento superficial da água no solo, contribuindo para a sua conservação e pedogênese. Organismos e pedogênese Proteção do solo Organismos Fatores de Formação do Solo Escassa cobertura vegetal, erosão Porque os solos no semi-árido do NE são erodidos? Pavimento desértico. Importância da MOS - Física do solo – Matéria orgânica vs. Agregação Física Organismos Os vegetais atuam direta ou indiretamente na formação do solo. Fatores de Formação do Solo A ação direta consiste, principalmente, na penetração do sistema radicular em fendas de rochas, como pelas excreções orgânicas, vão acelerar o intemperismo. Os líquens e musgos podem viver diretamente sobre uma rocha, acelerando assim o processo de intemperização e criando condições para a formação do solo e estabelecimento de plantas superiores. Foto:Frederico O.R. Pinto Minhocas e minhocuçus atuam na pedogênese devido a suas escavações no perfil do solo o que aumenta a infiltração de água favorecendo a lixiviação de bases, talvez até a perda de sílica, favorecendo a formação de goethita. Atuam tb transformando o horizonte Cr, que ainda apresenta a estrutura de rochas, em horizonte C, e além disso, são grandes homogeneizadores do solo. Biopedoturbação: formigas e térmitas Galerias produzidas pelas formigas têm, pelo aumento da taxa de infiltração (problema irrigação em sulcos). Os termiteiros podem alterar substancialmente a topografia (microrrelevos tipos murundus). Fauna (tatu e gophers (esquilo de solo)) x bioturbação Pedogênese pela atividade da mesofauna Materiais grosseiros como argila, e matéria orgânica de camadas mais superficiais podem movimentar-se ao longo do perfil do solo, de maneira descendente, pelos canais abertos por anelídeos, pedotúbulos, o que podem proporcionar microrregiões mais apropriadas ao desenvolvimento de raízes. Além destes, a atividade de formigas e térmitas (isópteras) são bastante significativas em regiões tropicais e subtropicais, aumentando também a velocidade de infiltração de água e estruturação dos solos, criando agregados granulares. Solos ornitogênicos – solos da Antártica Processo de formação A utilização intensa do ambiente terrestre pela avifauna resulta em elevado aporte de materiais orgânicos, como guano fresco, casca de ovos e restos de animais. Assim os compostos orgânicos (avifauna- pingüins) e cobertura vegetal passam por um processo de mineralização, em que há rápida decomposição de formas menos resistentes, e concentração de matéria orgânica mais resistente, como a quitina, ácido úrico, e minerais de fosfato. Mineralização dos compostos orgânicos + interação com o substrato mineral deram origem aos solos ornitogênicos, Onde ocorre? Dessa forma, o caráter ornitogênico é usado para designar os solos cuja gênese foi influenciada diretamente pela atividade das aves. Solos ornitogênicos Interferência humana na formação dos solos O termo “solos antropogênicos”. Há seis principaistipos de solos antropogênicos: a) homem induzindo na mudança da classe do solo, b) horizontes diagnósticos alterados pelo homem, c) novos materiais de origem induzidos pelo homem, d) mudança induzida pelo homem no distúrbio do solo profundo, e) mudanças na superfície do solo induzidas pelo homem. Novos materiais de origem induzidos pelo homem Materiais minerais ou solos orgânicos não consolidados resultante grandemente de aterros, resíduos de minas, restos urbanos, lixões produzido por atividades humanas gerando materiais de origem 'antropogeomórficos' na qual todos fatores de formação de solo pode iniciar a atuação Mudanças na superfície do solo induzidas pelo homem Mudanças que alteram a superfície do solo: aração, desmatamento, adição de calcário, fertilização, adição de dejetos, irrigação, drenagem, erosão, incêndios, contaminação por metais pesados. A superfície do solo é de grande importância para o manejo do solo, fertilidade e produção agrícola. Organismos Fatores de Formação do Solo Aspecto de terraços em forma de patamares, construídos para o plantio pelos incas no Perú pré- colombiano. Neste caso, o home alterou profundamente os solos destas encostas tanto pela mudança do relevo quanto pelas contantes adições de água de irrigação. Terra Preta de Índio - TPI Denominação – Pois foi encontrada em sítios arqueológicos, onde viveram grupos pré-históricos. Por isso, há grande quantidade de material deixado por esses grupos indígenas como fragmentos cerâmicos, carvão e artefatos líticos (de pedra). TPI – cor é escura, resultado da concentração de substâncias orgânicas depositadas no solo que apresentam altos teores de Ca, C, Mg, Mn, P e Zn. Topografia - partes elevadas o que poderia facilitar a transformação da matéria orgânica em húmus e nutrientes minerais que são incorporados ao solo.