Análise de componentes principais de atributos físicos, químicos e mineralógicos de solos do bioma cerrado

Principal component analysis of physical, chemical, and mineralogical attributes of the cerrado biome soils

SEÇÃO V - GÊNESE, MORFOLOGIA E CLASSIFICAÇÃO DO SOLO

Análise de componentes principais de atributos físicos, químicos e mineralógicos de solos do bioma cerrado⁽¹⁾

Principal component analysis of physical, chemical, and mineralogical attributes of the cerrado biome soils

J. B. V. Gomes^I; N. Curi^II; P. E. F. Motta^III; J. C. Ker^IV; J. J. G. S. M. Marques^V; D. G. Schulze^VI

^IPesquisador da Embrapa Tabuleiros Costeiros. Av Beira-Mar 3250, CEP 49025-040 Aracaju (SE). E-mail: [e-mail]

^IIProfessor Titular do Departamento de Ciência do Solo, Universidade Federal de Lavras – UFLA. CEP 37200-000 Lavras (MG). Bolsista do CNPq. E-mail: [e-mail]

^IIIPesquisador da Embrapa Solos. Botânico 1024, CEP 22460-000 Rio de Janeiro (RJ). E-mail: [e-mail]

^IVProfessor Adjunto do Departamento de Solos, Universidade Federal de Viçosa – UFV. CEP 36571-000 Viçosa (MG) E-mail: [e-mail]

^VProfessor Adjunto do Departamento de Ciência do Solo, UFLA. E-mail: [e-mail]

^VIProfessor, Agronomy Department, Purdue University, 47907-1150 West Lafayette-IN, USA. E-mail: [e-mail]

RESUMO

Com o intuito de avaliar diferenças de comportamento entre solos das superfícies geomórficas Sul-Americana e Velhas da região dos Cerrados, todos sob uso atual de cobertura vegetal nativa, foram realizadas caracterizações físicas, químicas e mineralógicas, bem como feitas análises de componentes principais desses atributos. Com os solos referenciados por sub-região e pela superfície geomórfica que representam, três agrupamentos foram constituídos: Grupo 1: solos de textura argilosa a muito argilosa e hipo a mesoférricos; Grupo 2: solos de textura média a arenosa e hipoférricos; e Grupo 3: solos de textura argilosa a muito argilosa e férricos. A retenção de água dos horizontes superficiais dos solos estudados foi positivamente correlacionada com os teores de argila e carbono orgânico. Os solos do Grupo 3 apresentaram a maior oferta de bases trocáveis dos horizontes superficiais, o que foi relacionado, em grande parte, com a maior reciclagem imposta pela formação florestal local, quando comparada à da formação de cerrado, presente em 31 dos 33 perfis de solos dos Grupos 1 e 2. O Grupo 3, diferenciado pelos elevados teores de Fe herdados do material de origem, é o grupo mais homogêneo em termos mineralógicos, com todos os perfis hematíticos. Os Grupos 1 e 2 apresentam sobreposição de composição mineralógica, sendo o Grupo 1, em termos médios, mais gibbsítico do que o Grupo 2. A maior eficácia do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos, relativamente ao Soil Taxonomy, em discriminar os solos estudados é resultante do uso do caráter férrico concomitantemente a outros atributos comuns aos dois sistemas. A análise de componentes principais auxiliou no entendimento das diferenças e similaridades dos ambientes pedológicos separados no campo.

Termos de indexação: Latossolos, Neossolos Quartzarênicos, superfícies geomórficas.

SUMMARY

Behavior differences between soils of the South-American and Velhas geomorphic surfaces of the Cerrado region, all of them under native vegetation cover, were evaluated by physical, chemical, and mineralogical characterizations, and principal component analyses. According to their sub-region and geomorphic surfaces, the soils were separated in three groups: 1. clayey to very clayey texture, low- and mesoferric; 2. medium to sandy texture, lowferric; 3. clayey to very clayey texture, ferric. Water retention in the surface horizons of the studied soils was positively correlated with the clay and organic carbon contents. Soils of Group 3 showed the greatest amount of exchangeable bases in the surface horizons, which is mainly a consequence of the greater recycling efficiency imposed by the local forest formation when compared to the Cerrado formation (verified in 31 of the 33 soil profiles of Groups 1 and 2). Soils of Group 3, formed from mafic rocks, were the most homogeneous in mineralogical terms, since all profiles were hematitic. In averages, Groups 1 and 2 presented an overlapping mineralogical composition, though Group 1 is more gibbsitic than Group 2. In comparison to the US Soil Taxonomy, the efficacy of the Brazilian Soil Classification System at discriminating the studied soils is higher owing to the use of the ferric character in conjunction with the other attributes both systems have in common. The principal component analysis supported the understanding of the pedologic environment differences and similarities identified in the field.

Index terms: Latosols, Oxisols, Quartzarenic Neosols, Entisols, geomorphic surfaces.

INTRODUÇÃO

As superfícies geomórficas da região dos Cerrados, produtos de múltiplos ciclos de erosão (Bigarella & Andrade, 1965), representam paisagens de grande relevância dentro da atual produção brasileira de grãos. Essas superfícies correspondem àquelas geradas pelos ciclos geomorfológicos Sul-Americano e Velhas (King, 1956; Braun, 1970) e dominam toda a área dos Cerrados, que, por sua vez, abrange, aproximadamente, 25 % do território brasileiro, ou seja, em torno de 200 ´ 10⁶ ha (Adámoli et al., 1985).

A fitofisionomia dessas superfícies corresponde às diferentes formações de cerrado (savânicas e campestres) e áreas bem menos expressivas de florestas subcaducifólias e de galeria. O fator determinante da distribuição do cerrado é a sazonalidade do clima, com período chuvoso na maior parte da região entre outubro e março. Sua ocorrência, em comparação com as outras fisionomias competitivas, as florestas, depende mais dos fatores ambientais locais: topografia e drenagem (posição do solo na paisagem), status de nutrientes no solo e histórico de fogo da área (Eiten, 1972; Furley, 1999).

Considerando apenas os remanescentes mais extensos e menos dissecados dessas superfícies, os solos restringem-se basicamente aos Latossolos e Neossolos Quartzarênicos, os quais são descritos genericamente como profundos, pobres em nutrientes, praticamente sem minerais primários facilmente intemperizáveis e com relevo plano a suave ondulado. Apesar da aparente homogeneidade, o detalhamento desse universo é uma necessidade comprovada pela variabilidade química, física e mineralógica desses solos (Ker & Resende, 1996). Evitar a degradação de terras produtivas e avançar em aspectos específicos de qualidade dos solos são demandas que se relacionam com o aumento do conhecimento sobre a diferenciação de atributos dos solos nos seus respectivos ambientes naturais.

A análise de componentes principais (ACP) é um método de ordenação com grande tradição nos estudos de ecologia florestal. Na atualidade, é mais utilizada para a síntese de dados ambientais, ou seja, na ordenação de sítios a partir de váriáveis ambientais (Kent & Coker, 1992). Como exemplo de seu uso com váriáveis de solo, podem-se citar os estudos com padrões regionais de diferenciação de solos na Amazônia colombiana (Lips & Duivenvoorden, 1996), regime de nutrientes em diferentes solos florestais de uma costa montanhosa do Canadá (Splechtna & Klinka, 2001), relações entre propriedades abióticas e bióticas do solo durante períodos de pousio no Senegal (Manlay et al., 2000) e a ocorrência da macaúba em Minas Gerais, relacionada com atributos climáticos, pedológicos e vegetacionais (Motta et al., 2002c).

O objetivo do presente estudo foi caracterizar e comparar Latossolos e Neossolos Quartzarênicos das superfícies Sul-Americana e Velhas, que representam as terras associadas à produção de grãos da região dos Cerrados, permitindo a distinção mais detalhada das paisagens sob condições naturais (uso atual de cobertura vegetal nativa), tendo-se em mente que, em várias áreas, principalmente nas chapadas, os remanescentes de vegetação nativa estão desaparecendo rapidamente.

MATERIAL E MÉTODOS

Sub-regiões e amostragem

A amostragem foi realizada em três sub-regiões, Leste de Goiás (G), Noroeste de Minas (N) e Triângulo Mineiro (T), considerando a repetibilidade das superfícies geomórficas (Figura 1). Os solos amostrados correspondem às posições de paisagem com maior amplitude em cada superfície, o que coincide com posições de topo a média encosta e áreas de elevado aproveitamento agrícola (Figura 1C). Amostraram-se três repetições, todas sob cobertura vegetal nativa, de 13 posições na paisagem, totalizando 39 perfis de solo.

O clima dominante da região dos Cerrados é Aw na classificação de Köppen, caracterizado pela temperatura do mês mais frio acima de 22 ºC e pela precipitação do mês mais seco inferior a 60 mm (Adámoli et al., 1985; Resende et al., 1996). Dentro das sub-regiões G e T, quando acima de 1.000 m de altitude, o clima é do tipo Cwa, que difere de Aw pela média de temperatura do mês mais frio inferior a 18 ºC, ocorrendo áreas de Cwb em T, com temperatura do mês mais quente inferior a 22 ºC. Para as três sub-regiões os meses com deficiência hídrica são os de maio a setembro, ocorrendo uma progressiva severidade do clima estacional a partir da sub-região T, passando por G, para N (EPAMIG, 1982; Freitas & Blancaneaux, 1998; Marques, 2000).

O perfil de cada solo representativo foi descrito em trincheira, segundo Lemos & Santos (1996), sendo a amostragem realizada em duas profundidades (0-0,2 e 0,8-1,0 m), totalizando 78 amostras. Cada amostra representa um horizonte diagnóstico, superficial ou subsuperficial, de cada pedon, estando representada por um código de quatro caracteres: (a) letras G, N e T, correspondendo às sub-regiões já indicadas; (b) números 1-5, que representam diferentes posições na paisagem (Figura 1c); (c) letras A, B e C, que representam as três repetições de cada posição na paisagem de cada sub-região; e (d) números 1 e 2, respectivamente, horizontes, diagnóstico superficial (horizonte A) e subsuperficial (horizontes Bw, no caso de Latossolos, e C, no caso de Neossolos Quartzarênicos). O código, além do formato por amostra (por exemplo, N1C1), pode aparecer de forma parcial, referindo-se a uma posição na paisagem de determinada sub-região (por exemplo, N1) ou a um perfil específico (por exemplo, N1C).

Análises de solos

As amostras de solo foram secas ao ar, destorroadas e passadas em peneiras de malha de 2 mm, para obtenção da terra fina seca ao ar (TFSA). Para as extrações com oxalato ácido de amônio e ditionito-citrato-bicarbonato de sódio (DCB) e para as análises de difração de raios-X (DRX) e análise térmica diferencial (ATD), foram separadas amostras de argila a partir da TFSA por sedimentação após dispersão com NaOH 1,0 mol L^-1 (EMBRAPA, 1997).

As análises físicas e químicas seguiram, de forma geral, as recomendações da EMBRAPA (1997). Na TFSA, foram determinados granulometria, curva de retenção de água, Al, Ca e Mg trocáveis, acidez potencial (Al + H), K e Na trocáveis, pH em água, pH em KCl 1,0 mol L^-1 e carbono orgânico. Com os resultados obtidos nas análises do complexo sortivo, foram calculadas a soma de bases trocáveis (SB), a capacidade de troca catiônica a pH 7 (CTC) e as saturações por bases (V) e por Al (m). As determinações de Fe, Al, Ti, P e Si foram obtidas após tratamento da TFSA com H₂SO₄ 1:1 (volume). Para as amostras dos perfis T4A e T5A, influenciadas pelo basalto, as últimas extrações foram também realizadas na fração argila. As relações moleculares SiO₂/Al₂O₃ (Ki), SiO₂/(Al₂O₃ + Fe₂O₃) (Kr) e Al₂O₃/Fe₂O₃ foram calculadas. O Fe também foi determinado na fração argila por espectrometria de absorção atômica, de acordo com os processos de extração do DCB (Mehra & Jackson, 1960) e do oxalato ácido de amônio (Schwertmann, 1964).

Foram confeccionadas lâminas para a DRX da fração argila desferrificada com DCB (Mehra & Jackson, 1960) e da tratada com NaOH 5 mol L^-1 para concentrar óxidos de Fe (Kämpf & Schwertmann, 1982b). Nas amostras concentradas de ferro para a DRX, a halita foi adicionada como padrão interno, objetivando corrigir a posição das reflexões dos diferentes minerais. Foram realizadas medidas, visando determinar a proporção de hematita (Hm) e goethita (Gt), por meio da razão entre as áreas dos picos 012 da Hm e 110 da Gt (Kämpf & Schwertmann, 1982a) e da substituição isomórfica de Fe por Al na estrutura da Gt (Schulze, 1984) e da Hm (Schwertmann et al., 1979). Observou-se que a maghemita (Mh), quando presente, foi constatada pela presença de sua reflexão 220 e seu teor foi estimado a partir das relações estabelecidas por Costa et al. (1999) entre a susceptibilidade magnética da terra fina, a susceptibilidade magnética da argila e a Mh na fração argila. O grau de substituição isomórfica de Fe por Al na estrutura da Mh foi calculado a partir do tamanho de sua célula unitária na dimensão a, calculada a partir da reflexão 220, conforme estabelecido por Schwertmann & Fechter (1984). A quantificação da mineralogia da fração argila foi realizada a partir das razões obtidas dos difratogramas e da alocação dos valores dos óxidos de Si, Al, Fe e Ti do ataque sulfúrico, método adaptado de Resende et al. (1987).

Análise de componentes principais

A análise de componentes principais (ACP) foi realizada para diferentes grupos de variáveis e baseada na matriz de correlação dessas variáveis, com o uso do programa PC-ORD 4.0 (McCune & Mefford, 1999). Para cada ACP, foi construído o círculo de autovetores das variáveis e o diagrama de ordenação das amostras, horizontes diagnósticos dos perfis de solos, para os dois primeiros componentes, representados pelos eixos x e y (respectivamente, primeiro e segundo eixo). No diagrama de ordenação, desenhou-se uma elipse da área de segurança (coeficiente de 0,95) do conjunto de amostras de cada agrupamento de solos. A probabilidade de que os valores caiam dentro da área marcada pela elipse é função do valor do coeficiente que controla o tamanho da elipse (StatSoft, 1997).

Em uma matriz original de dados, cada sítio tem um valor para cada variável ambiental. Na ACP, cada sítio tem um valor para cada componente. Esses componentes podem ser vistos como "super-variáveis", contruídas pela combinação da correlação entre as variáveis e são extraídos em ordem decrescente de importância em termos de sua contribuição para a variação total dos dados. Autovetor é o valor que representa o peso de cada variável em cada componente (eixos) e funciona como coeficientes de correlação que variam de –1 até +1. As variáveis com elevado autovetor no primeiro eixo tendem a ter autovetor inferior no segundo eixo. Autovalor é o valor que representa a contribuição relativa de cada componente para explanar a variação total dos dados. Existe um autovalor para cada componente. Matematicamente, o processo de extrair mais eixos pode ir até o número de eixos ou componentes igualar-se ao número de variáveis, porém os eixos posteriores vão contribuir cada vez menos para explanar os dados (Kent & Coker, 1992). Na maioria dos estudos, como no caso presente, usam-se apenas os dois primeiros eixos, considerados suficientes para explicar os dados e pela facilidade de interpretação de um gráfico em duas dimensões.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Agrupamento dos solos e informações da posição na paisagem

O quadro 1 apresenta os solos das diferentes posições da paisagem, agrupados pela textura e teor de Fe₂O₃ do ataque sulfúrico (hipoférrico: teores < 8 %, mesoférrico: teores variando de 8 a < 18 %; e férrico: teores de 18 a < 36 %, conforme EMBRAPA, 1999), associando essas informações com a classificação desses solos e outras características ambientais locais.

O Grupo 1 engloba todos os perfis de solos localizados na superfície Sul-Americana (primeira superfície). Os solos desenvolvidos na primeira superfície são considerados genericamente originados de sedimentos argilosos (alóctones) de origem desconhecida (Braun, 1970; Motta et al., 2002b). A posição G4, localizada na superfície Velhas I (segunda superfície), também se agrupa a esses perfis, apresentando duas de suas repetições atração magnética. Essa atração, embora discreta, refletiu, para uma das repetições, um valor mais elevado de Fe₂O₃ do ataque sulfúrico, em comparação com os demais solos deste grupo. Admitiu-se que parte dos solos vermelhos da posição G4 pode ser considerada influenciada por materiais máficos.

Os solos do Grupo 2 da superfície Velhas I (segunda superfície) são influenciados por arenitos do Cretáceo, Formação Areado em N e Grupo Bauru em T. A inclusão da posição N5 neste Grupo se deve ao fato de que mesmo estando na superfície Velhas II (terceira superfície), encontra-se localmente influenciada pelas escarpas de material arenoso da Formação Areado, que bordejam a depressão Sanfranciscana (terceira superfície de aplainamento) (Motta et al., 2002b).

No Grupo 3 (posições T4 e T5), os solos são formados basicamente a partir da alteração de basaltos da Formação Serra Geral.

Horizontes superficiais

Retenção de água e variáveis relacionadas

Com o primeiro eixo da ACP, explicando 84 % da variação dos dados, observa-se uma grande sobreposição dos efeitos entre as variáveis argila, carbono orgânico e água retida a diferentes tensões (Figura 2). A água disponível fica responsável pelas variações ao longo do segundo eixo, que são consideradas como de pequeno significado (Figura 2a). As correlações positivas entre o teor de carbono orgânico e o teor de argila e entre o teor de carbono orgânico e a retenção de água de solos de argila de atividade baixa, observadas por Feller & Beare (1997), concordam com a dispersão dos solos na ACP da figura 2b. O Grupo 2 está isolado à direita do diagrama de ordenação, conseqüência lógica da textura mais grosseira dos seus solos.

Os Grupos 1 e 3 apresentam considerável sobreposição de comportamento. A posição mais à esquerda (negativa) da elipse do Grupo 3 relativamente à do 1 (Figura 2b) é relacionada com os maiores valores de carbono orgânico e água retida a diferentes tensões, uma vez que os teores médios de argila dos dois grupos são semelhantes (Figura 3). Comparando as fisionomias cerrado (19 dos 21 solos do Grupo 1) e floresta (total dos solos do Grupo 3), a segunda acumula mais carbono orgânico no solo, seja pela composição de seus tecidos, seja pelo sombreamento que a própria fisionomia provoca no solo (Eiten, 1972).

Outro fator que deve ser considerado é a elevada freqüência do fogo na vegetação de cerrado (Furley, 1996), seja de origem antropogênica (contemporânea ou indígena pré-colonização) seja natural (ação de raios). As diferenças dos teores médios de carbono orgânico da camada superficial dos solos e, conseqüentemente, de retenção de água, estão associadas às diferenças de textura de áreas bem drenadas da região dos Cerrados. Entretanto, a relação de causa e efeito é mais complexa e aleatória do que se pode imaginar à primeira vista. As diferenças podem ser magnificadas pela maior proporção de matéria orgânica particulada (fração lábil derivada da vegetação) de solos de textura mais grosseira (Neufeldt et al., 2002), onde os eventos de fogo seriam potencialmente mais drásticos.

Oferta de nutrientes

O primeiro eixo da ACP apresenta forte influência de SB, Ca²⁺ + Mg²⁺, valor V e pH em água, nessa ordem, com autovetores positivos, e valor m e Al³⁺, com autovetores negativos (Figura 4a). O segundo eixo serve para realçar diferenças de CTC e carbono orgânico e, até certo ponto, de Al³⁺ e de valor m, dentre os diferentes grupos. No diagrama de ordenação (Figura 4b), o Grupo 3, mesmo variando muito ao longo do primeiro eixo, posiciona-se sempre mais à direita que os dois outros grupos, o que está relacionado com a maior oferta de bases trocáveis e menores valores de Al³⁺ (Figura 5).

Latossolos Vermelhos (LV) com caráter férrico, que formam o Grupo 3, apresentam um diferencial de fertilidade relativamente a outros solos (Latossolos ou Neossolos Quartzarênicos) de áreas planas, elevadas e bem drenadas da região dos Cerrados. Eles apresentam, mesmo sendo solos bem desenvolvidos, uma maior riqueza, principalmente de P total e micronutrientes, herdada do material de origem basáltico (Resende et al., 1986; Curi & Franzmeier, 1987; Ker, 1998), o que é confirmado para os perfis estudados das posições T4 e T5 por Marques (2000). Os LV férricos do Grupo 3 magnificam esse diferencial de fertilidade por meio de uma oferta de bases trocáveis dos horizontes superficiais bem maior do que nos horizontes subsuperficiais (Quadro 2), uma conseqüência da maior eficiência da reciclagem de nutrientes da formação florestal relativamente às formações de cerrado (Resende et al., 1988a).

Na ACP, os Grupos 1 e 2 apresentam-se próximos, mas suas elipses estão separadas por uma combinação do efeito dos dois eixos. Os perfis do Grupo 1 formam uma nuvem de pontos acima e à direita dos perfis do Grupo 2, atraídos principalmente por maiores valores médios de CTC e carbono orgânico (respectivamente, 6,7 cmol_c kg^-1 e 18,5 g kg^-1, no Grupo 1, e 3,8 cmol_c kg^-1 e 7,7 g kg^-1, no Grupo 2). A CTC, como a retenção de água, está muito influenciada pelo carbono orgânico, tendência encontrada por Klamt & Sombröek (1988) para o horizonte superficial de Oxissolos de 14 países e esperada para solos com baixa capacidade de reter cátions e carga dependente de pH. Deve-se ressaltar que ocorreu uma esperada correlação positiva entre teor de argila e carbono orgânico (p < 0,001).

Os valores médios de Al³⁺ e valor m são nulos ou quase nulos no Grupo 3 e um pouco maiores no Grupo 1 do que no 2. Mesmo para o Grupo 1 (0,81 cmol_c kg^-1 de Al³⁺ e 54 % de valor m), estes valores não são considerados muito elevados (CFSEMG, 1999) e ajustam-se à menor importância relativa dada a toxidez por Al nas plantas do bioma cerrado por Resende et al. (1988a), sem negligenciar a necessidade de correção tão difundida para o aproveitamento agrícola da região.

Variáveis químicas dos horizontes subsuperficiais

Sobressai, no primeiro eixo da ACP, a influência das variáveis ligadas às diferentes extrações de Fe (ataque sulfúrico, DCB e oxalato) e Ti e P do ataque sulfúrico (Figura 6). Os maiores autovetores do segundo eixo são, pela ordem, Ki e soma de bases + Al da argila como valores positivos e DpH, relação Al₂O₃/Fe₂O₃ , Al₂O₃ do ataque sulfúrico e pH em KCl como valores negativos (Figura 6A).

O primeiro eixo da ACP isola completamente o Grupo 3 (Figura 6b), em decorrência dos elevados valores médios de Fe₂O₃, Fe_d, Fe_o, TiO₂ e P₂O₅ e do baixo valor médio da relação Al₂O₃/Fe₂O₃ (Figura 7). Esses são atributos inerentes às próprias classes dos LV com caráter férrico originados de basalto que, adicionalmente, ainda apresentam elevada quantidade de elementos magnéticos (Resende et al., 1988b; Ker, 1998; EMBRAPA, 1999).

Para as variáveis que ajudam a inferir sobre o grau de intemperismo (DpH, soma de bases + Al da argila, Ki e Kr), com maior influência sobre o segundo eixo da ACP, o Grupo 3 tem comportamento médio mais próximo do Grupo 1 (Figura 7), não estando esses Grupos mais próximos no segundo eixo da ACP (Figura 6b) pelo fato de as relações Al₂O₃/Fe₂O₃ serem muito baixas dos perfis com caráter férrico do Grupo 3. Se, por um lado, o Grupo 1 apresenta 18 dos seus 21 perfis de solo localizados na superfície Sul-Americana, onde estão os mantos latossólicos mais profundos e intemperizados (Lepsh & Buol, 1988; Ker, 1998), os solos derivados de rochas máficas da superfície Velhas II, embora apresentem maior velocidade de intemperismo (Uehara, 1988), são menos profundos, sendo assim considerados menos desenvolvidos do que os do Grupo 1, em termos morfológicos, como indica o trabalho de Cunha (2000).

Comparando os Grupos 1 e 2, todos os solos do Grupo 2 estão nas superfícies Velhas I e II, consideradas menos estáveis e apresentando solos menos intemperizados do que os presentes na superfície Sul-Americana (Ker, 1998). Em adição a isto, explicam-se as diferenças de grau de desenvolvimento dos solos dos Grupos 1 e 2 pelo efeito inibidor que a grande quantidade de quartzo dos solos do Grupo 2 têm sobre a dessilicificação da caulinita (Ct) e, conseqüentemente, sobre a formação de gibbsita (Gb). A elevada estabilidade do quartzo na fração areia não impede que solos mais arenosos tenham relações Si/Al mantidas em um patamar que favoreçam a estabilidade da Ct na fração argila (Resende et al., 1988a; Buol & Eswaran, 2000).

Apesar das diferenças, as elipses dos Grupos 1 e 2 apresentam alguma sobreposição na ACP. Observando separadamente cada posição de paisagem, os solos de N1 e de N2 do Grupo 1 apresentam Ki médio maior do que os das posições N3 e T3 do Grupo 2 (respectivamente 1,15, 1,22, 0,82 e 0,93). Esses valores de Ki mostram que o comportamento médio e esperado não se repete linearmente para todas as situações, ocorrendo diferenças de grau de desenvolvimento substancial entre solos de uma mesma superfície e maior grau de desenvolvimento de solos de textura mais grosseira e de superfícies mais jovens relativamente a solos mais argilosos e de superfícies mais velhas.

Mineralogia da fração argila

A ACP revela grande distinção entre as variáveis que contribuem para o primeiro e para o segundo eixo (Figura 8). Hematita (Hm), anatásio (An) e maghemita (Mh) com autovetores negativos e goethita (Gt) com autovetor positivo comandam o primeiro eixo. Caulinita (Ct) com autovetor negativo e gibbsita (Gb) com autovetor positivo comandam o segundo eixo (Figura 8a). O diagrama de ordenação (Figura 8b) mostra o isolamento do Grupo 3 pelo primeiro eixo da ACP à sua esquerda (valores negativos) e a quase total sobreposição da elipse do Grupo 1 pela do Grupo 2.

O Grupo 3 destaca-se no primeiro eixo pelos teores médios elevados de Hm, Mh e An e ausência de Gt (Figura 9 e Quadro 3). A baixa relação Gt/(Gt + Hm) e a presença de Mh são aspectos comuns de LVs com elevados teores de Fe, situados em locais bem drenados e desenvolvidos de rocha máfica (Curi & Franzmeier, 1984; Kämpf et al., 1988a,b; Fontes & Weed, 1991; Ker, 1995; Kämpf & Curi, 2000; Melo et al., 2001). A ausência de Gt, ou sua presença em quantidades não-detectáveis pela DRX, também é possível para esses solos (Fontes & Weed, 1991), bem como sua presença em pequenas proporções (Curi & Franzmeier, 1984; Ker, 1995). A maghemita só foi detectada na DRX desse grupo, confirmando a sua formação a partir do material de origem de rochas básicas (Ker, 1995) e descartando a possível influência do fogo (Schwertmann, 1985). Os valores estimados de An devem ser analisados com ressalvas, pela presença comum de óxidos de Ti fora da fração argila, que podem ser atingidos pelo ataque sulfúrico. Para os perfis do Grupo 3, além do An, os valores de Hm devem estar superestimados, pela ocorrência comum de magnetita e concreções ferruginosas nas frações mais grosseiras dos solos originados de basalto (Ker, 1998). Um procedimento de alocação (Resende et al., 1987), realizado após o tratamento da fração argila com H₂SO₄ (resultados não mostrados), detectou reduções médias de 26 e 77 % nos teores de Hm e An, respectivamente, nos solos do Grupo 3.

A elevada sobreposição dos Grupos 1 e 2 é provocada por teores médios semelhantes para aquelas variáveis que explicam o primeiro eixo, óxidos de Fe e An. Em termos médios, o Grupo 1 é mais gibbsítico e o Grupo 2 é mais caulinítico. Novamente, como nos resultados encontrados para as variáveis químicas dos horizontes subsuperficiais, o comportamento médio e esperado não se repete linearmente para todas as situações, com parte dos solos do Grupo 1 se apresentando com maiores relações Ct/(Ct + Gb) do que parte dos solos do Grupo 2 (Quadro 3).

A relação Ct/(Ct + Gb) variou de 1 (ausência de Gb na amostra N5A1) a 0,27 (amostra G2C2), o que impõe cautela na generalização acerca da riqueza em Gb dos Latossolos sob cerrado (Ker & Resende, 1996). Esta observação vale mesmo para Latossolos argilosos da superfície Sul-Americana, onde a relação Ct/(Ct + Gb) alcançou valores tão altos quanto 0,77 (amostra N2A2). Essas diferenças de mineralogia não foram suficientes para alterar a estrutura dos horizontes subsuperficiais do Grupo 1, todos de estrutura forte muito pequena granular, típica dos Latossolos da região. No Grupo 2, o possível efeito da mineralogia sobre a estrutura fica minimizado em virtude da textura grosseira dos solos, com a estrutura dos horizontes subsuperficiais variando de grãos simples a granular.

A Ct é o mineral da fração argila com maior presença no total dos solos estudados (média geral de 474 g kg^-1 argila), e mesmo o Grupo menos caulinítico (Grupo 3) ainda apresenta teor médio de 365 g kg^-1 argila. Esses valores são modestos perto dos encontrados por Melo et al. (2001) para horizontes subsuperficiais de solos associados a sedimentos do Grupo Barreiras (853 a 944 g kg^-1 argila) e da média de 940 g kg^-1 argila encontrada por Singh & Gilkes (1992b) para 264 solos do oeste australiano, os quais foram adjetivados como sendo extremamente intemperizados e de grande idade, mas que, se comparados aos Latossolos oxídicos do Planalto Central do Brasil, teriam essa adjetivação abrandada.

Para aquelas amostras onde foi possível quantificar a substituição de Fe por Al na estrutura da Gt e da Hm (Quadro 3), o destaque fica para a maior média de Al na Hm do Grupo 3 (15 cmol mol^-1) em comparação com os outros dois Grupos (9 e 10 cmol mol^-1, respectivamente, para os Grupos 1 e 2, embora com grande variação). Para a Gt, o Grupo 1 apresentou 24 contra 21 cmol mol^-1 de Al do Grupo 2, mas nenhuma correlação ficou estabelecida entre o grau de substituição com o teor de Gb ou com a relação Ct/(Ct + Gb). A relação positiva entre o teor de Gb e de óxidos de Fe mais aluminizados no solo, que caracterizaria um ambiente pedogênico com elevada atividade de Al quando da formação dos óxidos de Fe (Schwertmann, 1985; Kämpf et al., 1988b; Fontes & Weed, 1991; Singh & Gilkes, 1992a), não ocorreu nos ambientes latossólicos bem drenados estudados e os resultados encontrados sugerem cuidado com as generalizações sobre o comportamento dessas substituições (Curi & Franzmeier, 1984; Ker, 1995, 1998).

As elevadas correlações positivas entre Hm, cor do solo (matiz transformada, conforme Santana, 1984) e teor de Fe_d (todas significativas, p < 0,001) parecem refletir a baixa incidência de solos desenvolvidos sob condições pretéritas de restrição de drenagem (Oliveira et al., 1991), permitindo que a uma maior riqueza de Fe do ambiente corresponda um maior teor de Hm (Schwertmann, 1985).

Essas correlações são ainda mais expressivas quando se desconsideram os solos do Grupo 2, cujo comportamento por vezes foge do esperado. Para essas amostras, a Hm pode estar sendo herdada do material de origem (Resende et al., 1988a), tendo permanecido estável ao longo da pedogênese, já que cores avermelhadas são comuns nos arenitos da sub-região N (Sgarbi, 1991). Para os perfis associados à superfície Sul-Americana de G, a ocorrência de LVA e LA na posição G2 em contorno aos LV da posição G1 pode estar relacionada com um pedoambiente mais úmido (Motta et al., 2002a), por ser a posição G1 relativamente mais elevada e mais ao centro da chapada do que a G2, que, conseqüentemente, apresenta uma drenagem lateral reduzida pela proximidade da faixa de material petroplíntico que, normalmente, contorna a chapada, aspectos estes favoráveis à formação de Gt sobre Hm ou à persistência da primeira no sistema (Macedo & Bryant, 1987).

A relação Ct/(Ct + Gb) também foi calculada a partir da área dos picos da ATD da fração argila desferrificada e apresentou poucas diferenças com a calculada por alocação (correlação linear positiva e significativa, p < 0,001).

Atributos diagnósticos do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos e da Soil Taxonomy

Procurou-se comparar as classes de solos obtidas até o quarto nível categórico do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (EMBRAPA, 1999) e da Soil Taxonomy (Soil, 1999). Em oito dos 39 perfis, a ocorrência do caráter ácrico (usado no terceiro nível categórico ou grande grupo) da Classificação Brasileira e do grande Grupo Acrustox foi coincidente. Dos 24 LV's do Sistema Brasileiro, seis não alcançaram o subGrupo Rhodic da Soil Taxonomy: o perfil G4B, pela ascendência que o subGrupo Anionic tem sobre o subGrupo Rhodic e, nos outros cinco perfis, por não atenderem à exigência de valor < 3 para a cor úmida (Quadro 4).

Uma ACP foi realizada a partir da seleção de 10 atributos quantificáveis e decisivos na classificação pelos dois sistemas (EMBRAPA, 1999; Soil, 1999) dos solos estudados (Figura 10), mostrando o primeiro eixo fortemente influenciado pelas variáveis de textura e de atividade da fração argila, o que proporciona o isolamento dos Neossolos Quartzarênicos da posição N4 à direita do diagrama de ordenação (Figura 10b). Os Latossolos de textura média também formam um Grupo discreto ao centro do primeiro eixo do diagrama de ordenação, independentemente de serem psamíticos no 4º nível do Sistema Brasileiro. Para o conjunto de solos estudados, mais que ser psamítico, é importante diferenciar os Latossolos de textura média daqueles de textura argilosa e muito argilosa.

O perfil T5C entrou no grande Grupo Eutrustox da Soil Taxonomy, embora esteja em posição central na elipse do Grupo 3. O valor V foi o atributo de menor influência nos dois primeiros eixos da ACP, mostrando-se com baixo poder distintivo nos solos estudados.

Para o segundo eixo da ACP, as variáveis relacionadas com a cor (matiz e valor do sistema Munsell) e teor de Fe se fazem preponderantes. Daí, percebe-se a importância do uso do caráter férrico pelo Sistema Brasileiro, que, junto à cor do solo, permitiu uma discriminação dos Latossolos com diferenças nas quantidades de Gt, Hm e Gb da fração argila. A Soil Taxonomy, até o nível de subgrupo, iguala perfis de mineralogias muito díspares: o G2A e o G4B (respectivamente, LAw e LVwf), com teores de Hm divergentes; e alguns perfis originados de basalto (posições T4 e T5) com vários Latossolos Vermelhos distróficos (posições N1 e T1), até mesmo de textura média (posição T3).

CONCLUSÕES

1. A retenção de água dos horizontes superficiais dos solos estudados foi positivamente correlacionada com os teores de argila e carbono orgânico.

2. A maior oferta de bases trocáveis dos horizontes superficiais dos perfis de solo das posições de paisagem T4 e T5 (Grupo 3) relativamente à de outros perfis (Grupos 1 e 2) está relacionada, em grande parte, à maior eficiência da reciclagem imposta pela formação florestal local, quando comparada à da formação de cerrado, presente em 31 dos 33 perfis de solo dos Grupos 1 e 2.

3. O Grupo 3, diferenciado pelos elevados teores de Fe herdados do material de origem, é o Grupo mais homogêneo em termos mineralógicos, com todos os perfis hematíticos e com pouca ou nenhuma goethita.

4. Os Grupos 1 e 2 apresentam grande sobreposição de composição mineralógica, sendo, em termos médios, o Grupo 1 mais gibbsítico do que o Grupo 2.

5. A presença de maghemita se deu apenas nos solos do Grupo 3, influência do material de origem máfico.

6. A maior eficácia do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos, relativamente a Soil Taxonomy, em discriminar os solos estudados é uma conseqüência do uso do caráter férrico concomitante a outros atributos comuns aos dois sistemas.

7. A análise de componentes principais auxiliou o entendimento das diferenças e similaridades dos ambientes pedológicos separados no campo.

LITERATURA CITADA

Recebida para publicação em setembro de 2002 e aprovado em outubro de 2003.

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(1

) Parte da Tese de Doutorado do primeiro autor, apresentada à Universidade Federal de Lavras – UFLA.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  18 Jun 2004
• Data do Fascículo
  Fev 2004

Histórico

• Aceito
  Out 2003
• Recebido
  Set 2002