CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES FÍSICAS DOS SOLOS

Perfil do soloR

eg

olito

Morfologia

descrição da aparência do solo visível a olho nu “anatomia do solo” descrição a campo completada com as análises em laboratório

Atributos observados na descrição morfológica do perfil:

cor textura estrutura consistência espessura dos horizontes porosidade

Física do solo:

Textura

Relação de massa e volume dos constituintes do solo: densidade de partículas, densidade do solo, porosidade, distribuição de poros por tamanho

Estrutura e agregação do solo

Consistência

Compactação do solo

Água no solo

1) Cor do solo

propriedade de fácil determinação

relaciona-se com atributos físicos, químicos e mineralógicos, com alguns dos constituintes do solo e condições climáticas

Exemplos: - matéria orgânica: responsável pela cor escura do solo- forma e conteúdo de Fe: hematita (cor vermelha) ou goetita (cor amarela)- drenagem deficiente: cores cinzas

empregada como critério diagnóstico na classificação de solos

Padronização Escala de MUNSELL:

Elementos básicos que compõem a cor:

- matiz: cor pura ou fundamental do arco-iris, determinada pelos comprimentos de onda da luz refletida na amostra

- valor ou tonalidade: medida do grau de claridade da luz, variando de 0 (preto absoluto) a 10 (branco puro)

- croma: intensidade ou pureza da cor. Proporção da mistura da cor fundamental com a tonalidade de cinza, variando de 0 a 10

Exemplo: 10R 3/4 = vermelho escuro

Determinação: Carta de cores de solos de Munsell

Duas leituras: Amostra seca e amostra úmida

Exemplo de leitura: 2,5 YR 4/6

Matiz (alto à direita) = 2,5 YR

4 = brilho (linha à esquerda)

6 = intensidade (coluna inferior)

Importância agronômica e geotécnica:

cor vermelha escura ((2,5 YR 3/4, 3/5, 10 R 3/4, 3/5)- solos derivados de basalto e diabásio- boa fertilidade e melhor comportamento agrícola que outros a ele associados geograficamente

solos vermelhos com textura argilosa e argila de baixa atividade- apropriados para pisos de estrada

solos amarelados em geral são mais úmido que os avermelhados (mesma toposeqüência) - plantas sentem menos nos períodos de seca.

Solos amarelados não se relaciona com nenhum comportamento geotécnico

cores escuras ocorrem em horizonte superficial

- boa estruturação e levados teores de matéria orgânica CTC

- quando eutróficos - solos com elevado potencial agrícola

solos de cores acinzentadas - limitações variáveis quanto ao excesso de água, dependendo da intensidade e profundidade de ocorrência

2) Textura do solo

Distribuição quantitativa das partículas do solo quanto ao tamanho

Fração

matacõescalhauscascalhoareiasilteargila

Diâmetro médio (mm)

>200200-2020-22-0,050,05-0,002<0,002

=>Composição granulométrica - todas as partículas

=>Textura- TFSA

Frações granulométricas do solo segundo SBCS:

Cascalho

- quantificados e denominados

- fragmentos de rocha, seixos rolados, fragmentos de

petroplintita, plintita, nódulos e concreções

Ex. nome da classe textural com cascalho- 8 a 15%

cascalhenta- 15 a 50%

muito casacalhenta- mais de 50%

Calhaus

- eleva a porosidade do solo

- reduz a erodibilidade

- limitações impostas dependem do nível de manejo adotado

Matacões

- impede o livre trânsito de máquinas agrícolas

- provoca danos nos implementos agrícolas

- reduz o espaço útil a ser ocupado pelas plantas

Areia

- solta, não forma agregados, não plástica, não pegajosa,

não higroscópica, poros grandes, pequena superfície

específica, CTC ausente

Silte- sedosa ao tato, ligeira coesão , poros de tamanho intermediário, ligeira ou baixa higroscopicidade, superfície específica com valor intermediário, baixa CTC

Argila- plástica e pegajosa quando úmida, dura e muito coesa quando seca, alta higroscopicidade, elevada superfície específica, alta CTC, poros muito pequenos, contração e expansão, forma agregados com outras partículas

Argila

- fração que mais influencia o comportamento físico do solo

- Superfície carregada negativamente => neutralizada por

uma nuvem de cátions

Dupla camada elétrica

=> cátions tri e divalentes- mais fortemente atraídos

=> cátios monovalentes- causam dispersão

=> cátions hidratados- mais longe da superfície e mais

facilmente trocados

Determinação da textura:

Campo => tato (subjetividade)

Laboratório:

Etapas:

1) Pré-tratamento:

- remoção de matéria orgânica (>5%): H2O2

- remoção de óxidos de Fe e Al, carbonatos e sais solúveis

2) Dispersão: destruição dos agregados do solo- mecânica

e química

3) Separação das frações:

- tamizagem (uso de peneiras) - areia

- sedimentação diferencial - argila e silte

Classes texturais segundo SCS do Departamento de Agricultura dos EUA, empregado no Brasil:

Digrama triangular generalizado para determinação das cinco principais classes texturais de solo segundo EMBRAPA

Importância da textura

=> Pode ser utilizado como índice do grau de intemperização do solo Relação silte/argila:

.abaixo de 0,15 - solo muito intemperizado

.0,7- 0,6- separar Latossolos de Cambissolos

=> Solos siltosos- tendência ao encrostamento

=> Utilizada na detecção de gradiente textural entre

horizontes diagnóstico

=> Influencia o manejo da fertilidade do solo

=> Influencia no estabelecimento de práticas

conservacionistas- estimativa da permeabilidade e resistência

à erosão

BaixaCTC elevada

Solos sem estruturaSolos bem estruturados

BaixaSuperf. Espec. elevada

Boa aeraçãoAeração deficiente

Macroporosidade >Microporosidade >

<Porosidade total >

>Densidade aparente <

FavoráveisPropriedades físicas desfavoráveis

DesfavoráveisPropriedades químicas favoráveis

BaixaCoesão elevada

FácilCirculação de água difícil

BaixaElevada retenção de água

ARENOSOSBARRENTOS/FRANCOSARGILOSOS

TEXTURA GROSSEIRA

TEXTURA MÉDIATEXTURA FINA

Sentido do aumento das propriedades FÍSICAS favoráveis

Sentido do aumento das propriedades QUÍMICAS favoráveis

3) RELAÇÃO DE MASSA E VOLUME DOS CONSTITUINTES DO SOLO

AR

ÁGUA

SÓLIDOS

Vg

Va

Vv

Vs (constante)

Vt (variável)

Mar=0

Ma

Ms

Relações de massa Relações de volume

Mt

3.1) Densidade de partículas (Densidade real)- Dp

g.cm-3, Kg.dm-3, Mg.m-3

relação entre a massa de sólidos e o volume de sólidos

Dp= Ms

propriedade física bastante estável- depende da proporção entre matéria orgânica e parte mineral e da constituição mineralógica do solo

Vs

Valores: 2,6 a 2,7 g/cm3 quartzo (2,65 g/cm3) Óxidos de Fe Dp Matéria orgânica Dp

Determinação:

Picnômetro com águaBalão volumétrico com álcool etílico

Importância

Dp:

•auxiliar na determinação de minerais do solominerais leves Dp < 2,85minerais pesados Dp >

2,85

•predomínio de componentes orgânicos/inorgânicos•critério auxiliar na classificação do solo•cálculo da porosidade total do solo

Clima Frio: baixa Dp (< óxidos de Fe): 2,65 g/cm3

Clima Tropical e Subtropical (Brasil): ~ 3,0 g/cm3

3.2) Densidade do solo- Ds

densidade aparente, densidade global

relação entre a massa de sólidos e o volume total

Ds= Ms V

g.cm-3, g.dm-3, Mg.m-3

propriedade física que reflete o arranjamento das partículas do solo

depende da estrutura, compactação, manejo, etc.

Valores: 0,9- 1,5 g.cm-3

maiores- estrutura granular menores- em blocos ou similar

Manejo

Determinação

métodos destrutivos- amostra indeformada

anel ou cilindro volumétrico (cilindro de Uhland)

método do torrão impermeabilizado

métodos não destrutivos- campo

sonda de neutrons

absorção de raios gama

3.3) Porosidade do solo

PT= VP = Aar + Va

V Vt

30 a 60%- textura X estrutura propriedade física muito alterada pelo manejo

PT(%)= 1- Ds x 100 Dp

Importância: estudos envolvendo armazenamento de água e gases desenvolvimento de sistema radicular das plantas problemas envolvendo o fluxo e retenção de calor investigações de resistência mecânica dos solos

3.3.1) Distribuição de poros por tamanho

Microporosidade (poros com < 0,05 mm)=> retenção e o armazenamento de água para as plantas

Macroporosidade (poros com > 0,05 mm)=> aeração do solo e infiltração de água

Solo

Latossolo UnaLatossolo vermelho-amareloLatossolo AmareloLatossolo vermelho-escuro

Estrutura

granulargranularblocosgranular

Argila (%)

54515078

Porosidadetotal (%)

66594166

Macroporo-sidade (%)

19221329

Microporo-sidade (%)

47372837

Distribuição de poros por tamanho do horizonte B de Latossolos brasileiros

Determinação:métodos baseados na retenção de água em tubos capilares

h= 2 cos grh= altura de ascensão da água no tubo capilar (cm)

= tensão superficial da água (dina.cm-1) = ângulo de contato da água e as paredes do capilar = densidade da água (g.cm-3)g = aceleração da gravidade (dina.g-1)r = raio do tubo capilar (cm)

H= 0,3 d

h = altura da coluna de água (cm)d = diâmetro do tubo capilar ou do poro (cm)

0,05- separação atura de sucção de 60 cm

eliminar a água dos macroporos

Aparelhos:

mesa de tensão

unidade de sucção (funis de Bucker)

Importância

Porosidade:

• armazenamento e movimento de ar e água no solo• desenvolvimento radicular• fluxo e retenção de calor

Solo “ideal”: 1/3 macroporos e 2/3 microporos(aeração suficiente, permeabilidade, retenção de água)

Aeração ótima: 20-30% agregados de 2-3 mm

MO: aumenta a porosidade e reduz a Da (> vazios)

Quanto > agregação > estruturação > porosidade

4) Água no solo

Determinação:

1) Método direto

a) Método da estufa- padrão 105-110 º C - 24 h

umidade à base de peso ou umidade gravimétrica

umidade à base de volume

U%= massa de água x 100 massa de solo seco

% = volume de água x 100 volume de solo seco

% = U% x Ds

Importante aplicação: cálculo de peso correspondente de terra fina seca em estufa (TFSE) numa dada quantidade de TFSA (TFSA)

b) Método do fogareiro calibrado com o método da estufa

2) Métodos indiretos Métodos baseados nas propriedades elétricas

do solo: Bouyoucos, Colman Método SPEEDY- construção civil Método da dispersão de nêutrons Método da radiação gama Método TDR

TFSA = TFSE (1+ U)

Fatores que afetam a retenção de água:

a)matéria orgânica- direta e indiretamente

b) textura e tipo de argila

c) estrutura do solo

Classificação da água no solo

1- Gravitacional teor acima da capacidade de campo localizada nos macroporos permanência efêmera no solo removida facilmente pela drenagem provoca lixiviação no solo água retida no solo sob sucção abaixo de 0,1 atm

2- Capilar teor compreendido entre a umidade higroscópica

e a capacidade de campo localizada nos microporos parcialmente permanente no solo não removida pela drenagem

água retida no solo sob sucção entre 0,1 e 31 atm

3- Higroscópicalocalizada próximo da superfície das partículas do

solopermanente no soloremovida apenas no estado de vaporágua retida no solo sob sucção entre 31 e 10.000

atm

Constante de umidade

1- Umidade higroscópica

máxima quantidade de água que o solo é

capaz de absorver da atmosfera, em forma de

vapor, e manter o equilíbrio com o ambiente

TFSA

2- Umidade de murchamento

umidade que o solo mantém quando ocorre o

murchamento permanente da planta

umidade retida a 15 atm

limite inferior da faixa de água disponível para

a planta

3- Capacidade da campo

umidade retida no solo depois que o excesso de

água percolante tenha sido drenado

limite superior da faixa de água disponível para

a planta

0,33 atm- solos argilosos

0,1 atm- solos arenosos

4- Umidade equivalente (Ueq)

umidade que uma amostra de solo retém quando

depois de saturada é submetida durante 30 min à

centrifugação com velocidade correspondente a

1000 vezes a gravidade

PMP= 0,69 Ueq CC= 1,3 Ueq

5) Estrutura e agregação do solo

Definição: arranjamento das partículas do solo e do espaço poroso entre elas; incluindo ainda o tamanho, forma e arranjamento dos agregados formados quando partículas primárias se agrupam, em unidades separáveis

Floculação e cimentação

Conseqüência dos fatores de formação

Propriedade qualitativa Difícil avaliação

Natureza e desenvolvimento da estrutura:

Importância da estrutura:

aeração armazenamento e circulação de água penetração de raízes disponibilidade de nutrientes atividades macro e micro biológicas temperatura do solo

Fatores que afetam a formação dos agregados: cátions matéria orgânica sistema de cultivo e sistema radicular microrganismos

Fatores destrutivos dos agregados: impacto das gotas de chuva preparo excessivo do solo aumento da concentração de Na em relação a Ca

e Mg temperatura que pode causar oxidação da

matéria orgânica

Modelos de estruturação

Latossolo com predomínio de gibbsita na fração argila- estrutura tipo granular

Quartzo

Quartzo

Quartzo

gibbsita

hematita

goetita

Latossolo com predomínio de caulinita na fração argila- estrutura em blocos

caulinitaQuartzo

Quartzo

Quartzo

Matéria orgânica

Avaliação da estrutura:

=> avaliação indireta por meio de propriedades físicas

1) Densidade aparente

1,4

1,3

1,2

1,1

1

0,9

0,8

0 200 400 600 800 1000

Den

sid

ad

e a

par e

nt e

(g. c

m-3)

Caulinita (g.Kg-1)

Ds= 0,9672 + 0,0004 caulinitar2= 0,74**

2) Porosidade total e distribuição de poros por tamanho

gibbsita macroporos

3) Condutividade hidráulica do solo saturado

30

25

20

15

10

5

0

0 200 400 600 800 1000

Con

du

tivid

ad

e h

idr á

ulica

(Ks.c

m.h

-1)

Caulinita (g.Kg-1)

Ks= 26,2378 - 0,02561 caulinitar2= 0,96**

4) Estabilidade de agregados

6

5

4

4

3

2

1

0

0 200 400 600 800 1000

DM

G (

ág

ua,

mm

)

Caulinita (g.Kg-1)

DMG= 4,8892 - 0,0039 caulinitar2= 0,92**

Avaliação da estabilidade dos agregados

1) Métodos diretos

=> campo

2) Métodos indiretos

=> peneiramento dos agregados imersos em água

=> peneiramento a seco

6) Consistência do solo

Definição: manifestações apresentadas pelo

material do solo resultantes das forças de coesão

e adesão que atuam sobre ele, em conformidade

com seu grau de umidade

=> Coesão- ligações entre os componentes do solo

=> Adesão- resultante da tensão superficial

Formas de consistência:

1) Solo seco: dureza ou tenacidade

=> solta, macia, ligeiramente dura, dura, muito

dura, extremamente dura

2) Solo úmido: friabilidade

=> solta, muito friável, friável, firme, muito

firme, extremamente firme

3) Solo molhado: plasticidade e pegajosidade

Estado sólido

Semi-sólido Plástico Líquido

LC LP LL

Friabilidade Plasticidade Viscosidade

•Limites de consistência ou de ATTERBERG: limites inferiores e superiores de valor de umidade para cada estado do solo

Con

sis

tên

cia

Seco Úmido Molhado Muito saturado Molhado

coesão

Adesão

Índice de Plasticidade:

- define o intervalo de variação de umidade no qual o solo se encontra no estado plástico

- muito usado em alguns sistemas de classificação do solo

IP = LL - LP

IP = 0 - Não Plástico1 < IP < 7 - Solos pouco plásticos7 < IP < 15 - Solos medianamente plásticosIP > 15 - Solos altamente plásticos

Índice de Consistência:

- mede a consistência do solo no estado em que se encontra em campo

IP

ULLIc

-= Valor de C Consistência

0,00-0,25 Plástica líquida

0,25-0,50 Plástica muito branda

0,50-0,75 Plástica branda

0,75-1,00 Plástica consistente

>1,00 Sólida

Avaliação da consistência

campo

laboratório

LL- aparelho casagrande

LP- confecção de cilindros

LC- determinação da massa e volume de uma

amostra seca em estufa

Determinação: em laboratório

LP (limite de plasticidade): umidade que permite rachaduras no bastonete de 3mm de diâmetro

LL (limite de liquidez): umidade que uma amostra de solo apresenta quando, após molhada, colocada na concha do aparelho de Casagrande, cortada em bisel especial, sofrer 25 golpes de uma altura de 1 cm, e os bordos inferiores da terra se tocarem na extensão de 12 mm.

Três fases do ensaio de Casagrande