Adensamento subsuperficial em solos do semi-árido: processos geológicos e/ou pedogenéticos

Subsurface compaction in soils of the semiarid: geological and/or pedogenetical processes

GESTÃO E CONTROLE AMBIENTAL

Adensamento subsuperficial em solos do semi-árido: processos geológicos e/ou pedogenéticos¹

Subsurface compaction in soils of the semiarid: Geological and/or pedogenetical processes

Maria Sônia L. da Silva^I; Egon Klamt^II; Antônio C. Cavalcanti^III; Plínio L. Kroth^IV

^IEmbrapa Semi-Árido. CP 23, CEP 56302-970, Petrolina, PE. Fone: (87) 3862-1711, Fax: [phone]. E-mail: [e-mail]

^IIDepto. de Solos - Faculdade de Agronomia/UFRGS. CP 776, CEP 90001-970, Porto Alegre, RS. Fone: (51) 3316-6017, Fax: [phone]. E-mail: [e-mail]

^IIIAgência Nacional de Águas (ANA) - Superitendência de Usos Múltiplos. Setor Policial Sul - Área 5, Quadra 3 - Bloco L, CEP 70610-200, Brasília, DF. Fone: (61) 445-5349. E-mail: [e-mail]

^IVDepto. de Engenharia Química/UFRGS. Bolsista do CNPq. E-mail: [e-mail]

RESUMO

Nos tabuleiros sertanejos do Estado de Pernambuco encontram-se solos com adensamento subsuperficial, que provoca limitações no seu uso e, conseqüentemente diminuição da produtividade agrícola. Com o objetivo de identificar a ocorrência de processos geológicos (descontinuidade litólogica) e/ou pedogenéticos envolvidos na gênese desse adensamento, selecionaram-se três perfis de solo distribuídos numa seqüência topográfica, localizados nos tabuleiros sertanejos, município de Petrolina, zona semi-árida do Estado de Pernambuco, nos quais foram determinados distribuição granulométrica, morfoscopia da fração areia, parâmetros sedimentológicos, densidade e porosidade, e calculadas as frações areia e silte livres de argila e as relações areia fina, areia média e areia muito fina/areia total e argila fina/argila total. Os resultados indicam que o adensamento subsuperficial não é resultado de processos depocisionais, ou seja, devido a descontinuidade litológica, uma vez que os parâmetros estudados não apresentaram variações em profundidade que indicassem a sua ocorrência.

Palavras-chave: tabuleiro sertanejo, solos adensados, processos de formação.

ABSTRACT

In the Low Plateaus of Pernambuco State, soils with subsurface compaction are found, which causes limitations in their use and consequently decreases agricultural productivity. With the objective to identify the occurrence of geological (lithological discontinuity) and/or pedogenetical processes involved in the genesis of this compaction, three representative soil profiles were chosen, distributed in a topographical sequence, located in the low plateaus in the municipality of Petrolina in semiarid zone of the State of Pernambuco - Brazil. Determination of granulometric distribution, sand fraction morphoscopy, sedimentologic parameters, density, porosity, calculation of sand and silt fractions free from clay and the relationships between fine sand, average sand, very fine sand/total sand and fine clay/total clay were studied. The results indicate that the subsurface compaction has not resulted from geological processes or due to lithological discontinuity, since the parameters studied did not present variations in depth, which indicates the occurrence of these processes.

Keywords: low plateaus, hard soils, formation processes.

INTRODUÇÃO

Os tabuleiros sertanejos que constituem unidade geoambiental com potencial agrícola sustentável, são superfícies aplanadas relacionadas a recobrimento de material sedimentar argilo-arenoso do Terciário/Quaternário sobre rocha gnaissicas do Pré-Cambriano, ocupadas por solos de drenagem moderada a imperfeita, com restrições básicas de acidez, baixa fertilidade e sérias limitações físicas provocadas pela ocorrência marcante de horizontes subsuperficiais adensados (Burgos & Cavalcanti, 1990).

Este adensamento pode ser derivado de processos geológicos (sedimentológicos) e/ou pedogenéticos. A análise granulométrica, que permite classificar-se os componentes minerais de acordo com seus diâmetros, a morfoscopia das frações areia e a mineralogia constituem estudo básico, segundo a literatura, que poderá fornecer subsídios para estabelecer a origem pedogenética ou sedimentológica (geológica) dos horizontes A e B e, assim, identificar as causas desse adensamento.

Kuzila (1995) sugere que o uso dos dados da distribuição do tamanho de partículas das frações areia e silte, recalculados para uma base livre de argila, pode ser adotado como critério para se estabelecer ou não homogeneidade do material de origem. Stolt et al. (1993); Karathanasis & MacNeal (1994) identificaram descontinuidades litológicas a partir da distribuição do tamanho de partículas livres de argila, das razões areia fina/areia total e Titânio/Zircônio (Ti/Zr) e da composição mineralógica.

O estudo da morfoscopia dos grãos de areia analisa o tamanho, a forma e a textura das partículas, além de indicar a origem, o modo de transporte e as condições de deposição dos sedimentos; igualmente, fornece informações quanto à gênese, por se tratar de um critério básico para caracterização e identificação das variações da natureza geológica ou modo de deposição do material de origem ao longo do perfil do solo (Brewer, 1976; Schaetzl, 1996). Os parâmetros sedimentológicos (estatísticos) da distribuição granulométrica da fração areia (Suguio, 1973) também são utilizados como mais uma ferramenta na detecção de descontinuidades litológicas. Schneider (1977) concluiu, em seu estudo sobre gênese e classificação de alguns solos da Planície Costeira do Rio Grande do Sul, baseado na morfoscopia e nos parâmetros sedimentológicos (estatísticos), que três das quatro unidades de mapeamento examinadas apresentaram descontinuidade litológica.

Silva & Vidal-Torrado (1999) examinando a gênese dos Latossolos Húmicos e sua relação com a evolução da paisagem numa área cratônica do sul de Minas Gerais, perfis localizados na meia encosta e sopé da área estudada, verificaram presença de descontinuidade estratigráfica, pelo aporte de materiais coluviais, detectados pela distribuição desuniforme da relação Ti/Zr e parâmetros sedimentológicos. O mesmo não aconteceu com os perfis localizados no topo da encosta.

A identificação de descontinuidades é mais difícil à medida que o solo se desenvolve (Fine et al., 1992). As translocações e transformações dentro do perfil podem mascarar e confundir as evidências de descontinuidades. Quando há indícios de descontinuidade em solos bem desenvolvidos, é essencial que qualquer dado sobre elemento móvel, como ferro pedogenético e/ou argila translocada (Singer & Fine, 1989) seja removido do conjunto de dados.

O presente estudo foi desenvolvido visando-se identificar a presença de processos geológicos (descontinuidade litológica) e/ou pedogenéticos responsáveis pelo adensamento em horizontes subsuperficiais de solos do tabuleiro sertanejo do Estado de Pernambuco.

MATERIAL E MÉTODOS

O estudo foi conduzido em solos localizados na Estação Experimental de Manejo da Caatinga, da Embrapa Semi-Árido e no Campo de Produção de Sementes Básicas da Embrapa Escritório de Negócios de Petrolina (antigo Serviço de Produção de Sementes Básicas - SPSB), nos tabuleiros sertanejos, município de Petrolina, zona semi-árida do Estado de Pernambuco, conforme ilustra a Figura 1.

Com base em levantamento pedológico detalhado efetuado na Embrapa Semi-Árido (Burgos & Cavalcanti, 1990) foram selecionados três perfis de solo para a pesquisa. Esses perfis estão distribuídos numa seqüência topográfica, conforme ilustra a Figura 2. O perfil 1 (P1) está localizado na parte mais alta (373 m) e mais preservada do tabuleiro; o perfil 2 (P2) está situado numa transição para a encosta (370 m) em uma área mais exposta e mais retrabalhada, e o perfil 3 (P3) ocupa uma situação de depressão (357 m) com restrição de drenagem. P1 e P2 pertencem à classe dos Argissolos Amarelos Eutróficos abruptos plínticos, textura média/argilosa, A moderado, fase endopedregosa, caatinga hiperxerófila, relevo plano, e P3 à dos Planossolos Nátrico Tb Sálico típico, textura média/argilosa, A fraco, fase caatinga hiperxerófila, relevo plano.

Geomorfologicamente, essa área representa um componente da Depressão Periférica do Rio São Francisco, correspondente à superfície tabular denominada tabuleiro sertanejo ou tabuleiro interiorano; constituída de cobertura residual de material sedimentar argilo-arenoso, referido ao Terciário-Quaternário (Plio-Pleistoceno) sobre rochas cristalinas, gnaisses e micaxistos do Pré-Cambriano Indiviso (Burgos & Cavalcanti, 1990).

A composição granulométrica foi determinada através do método do hidrômetro de Bouyoucos, usando-se hidróxido de sódio como dispersante, com subfracionamento das frações areia, argila e silte (Embrapa, 1997). O fracionamento da fração areia foi determinado por tamisamento a seco em cinco subfrações, segundo a escala do Soil Survey Staff - USA (1993). As frações silte e argila foram fracionadas em duas subfrações, fina e grossa, obedecendo-se ao tempo de sedimentação, através da lei de Stokes (Jackson, 1979). O percentual das frações areia e silte foi recalculado para uma base livre de argila de acordo com a fórmula de Kellog (1962):

X = (y/z)100

(1)

em que:

X - fração de areia ou silte recalculado, %

y - fração de areia ou silte na distribuição original, %

z - soma dos percentuais de silte e areia total na distribuição original, %

A morfoscopia da fração areia foi estudada após a separação da areia, segundo a escala do Soil Survey Staff - USA (1993) em classes de areia muito grossa (1 - 2 mm), areia grossa (0,5 - 1 mm), areia média (0,25 - 0,5 mm), areia fina (0,125 - 0,25 mm) e areia muito fina (0,053 - 0,125 mm). Foram determinados, em todas as classes de todos os horizontes dos três perfis, a forma e a textura superficial dos grãos de areia, segundo Suguio (1973). Calculou-se, também, a relação entre areia fina e muito fina (classe modal)/areia total e argila fina/argila total. Os parâmetros estatísticos (sedimentológicos) da distribuição granulométrica da fração areia foram calculados de acordo com a metodologia de Suguio (1973):

DM = (f₁₆ + f₅₀ + f₈₄)/ 3

(2)

GS = [(f₈₄ - f₁₆)/ 4] + [(f₉₅ - f₅)/ 6,6]

(3)

GA = [(f₁₆ + f₈₄ - 2f₅₀)/ 2 (f₈₄ - f₁₆)] + [(f₉₅ + f₅ - 2f₅₀)/ 2 (f₉₅ - f₅)]

(4)

CT = (f₉₅ - f₅)/ 2,44 (f₇₅ - f₂₅)

(5)

em que:

DM - Diâmetro médio, mm

GS - Grau de seleção, mm

GA - Grau de assimetria

CT - Curtose

A densidade do solo foi determinada pelo método do torrão parafinado e a densidade das partículas através do balão volumétrico de 50 mL, utilizando-se 20 g de terra fina seca ao ar (TFSA) e água, como fluido para determinação do volume ocupado pelas partículas.

Os componentes mineralógicos da fração areia foram identificados por processos ópticos mediante o uso de microscópio petrográfico Zeis, lupa binocular e microtestes químicos (Kerr, 1959). A composição mineralógica das frações silte e argila foi analisada por difratometria de raios X (DRX) em equipamento Philips, com goniômetro vertical e radiação de Fe Kµ. A fração argila foi analisada na forma orientada e o silte em forma de pó.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Composição granulométrica

A composição das frações grosseiras (>2,00 mm) mostrada na Tabela 1 indica a presença de calhaus e cascalhos, em sua maioria constituídos de quartzo, a partir dos horizontes Bt dos perfis P1 e P2. Essa distribuição, que apresenta percentuais médios de 1 a 9% de calhaus e 12 a 38% de cascalhos nos horizontes subsuperficiais, indica a deposição de material transportado sobre o embasamento cristalino. A localização dessas frações sobre o horizonte C/R e Cr, também pode indicar que tais frações, devido ao maior peso, se depositaram na base dos sedimentos. O fracionamento da areia (Fig. 3), mostra predominância da areia média, fina e muito fina nos três perfis, sendo que em P1 e P2, há predominância da areia fina e, em P3, da areia muito fina. Em média, essas três frações representam 80% (P1 e P2) e 95% (P3) da areia total. Segundo Souza (1996), o predomínio das frações areia fina contribui, associado a outros fatores, com a formação de camadas adensadas, por acarretar obstrução de poros. A fração argila, aumenta em profundidade nos três perfis estudados, resultando em um gradiente textural, razão B/A que varia de 3,0 a 4,0 (Tabela 1), caracterizando a eluviação de argila e a presença do horizonte B textural. O incremento acentuado da distribuição da proporção da relação argila fina/argila total com a profundidade (Fig. 4), confirma a presença de iluviação de argila e formação do B textural (USA, 1993). Os valores de silte, apresentam distribuição um tanto irregular, com certa tendência de aumento nos horizontes B (Tabela 1). Em geral, os valores da relação silte/argila são mais altos nos horizontes superficiais devido, provavelmente, à perda de argila na superfície, por eluviação ou dissolução.

As relações areia média/areia total, areia fina/areia total e areia muito fina/areia total (Fig. 4), apresentam distribuição uniforme e similar nos três perfis estudados, o que descarta, sem dúvida, a possibilidade de identificação de descontinuidade por sedimentação de material litologicamente diferente, entre os horizontes estudados pois, segundo Cabrera-Martinez et al. (1988); Miller et al. (1993) e Schaetzl (1996) quando esses processos ocorrem, são verificadas quebras acentuadas dessas relações ao longo do perfil de um solo.

Distribuição da fração areia e silte, livres de argilafi

Os percentuais de areia e silte foram recalculados para uma base livre de argila (Tabela 2), o que, segundo Kellog (1962); Asady & Whiteside (1982) fornece subsídios para indicar descontinuidade litológica, que possa estar mascarada pelo processo de eluviação/iluviação da argila. A diferença observada na distribuição granulométrica dos horizontes Bt para C (Tabela 1), nas frações mais grosseiras do P1 e P2, ficou também evidenciada nesses dados, porém nesta tabela se verifica que houve diminuição na variação do teor de areia para os três perfis, sugerindo que a eluviação/iluviação da argila também é um processo atuante responsável por essa diferença. Quanto ao silte, observa-se tendência de aumento do horizonte A para o B, principalmente nos perfis P2 e P3, compensado por uma ligeira diminuição na fração areia, o que vem confirmar a teoria de Gamble et al. (1970) de que, além da argila, o silte também pode ser deslocado de um horizonte para outro, durante a pedogênese. Com base nessa teoria, foi realizada uma análise da distribuição da freqüência só da fração areia, nos três perfis (Tabela 3). Percebe-se que há distribuição praticamente uniforme nos três perfis, com exceção da transição entre os horizontes Bt e C/R e Cr dos perfis P1 e P2, sugerindo uniformidade do material sedimentar que pode ter sido depositado na mesma época ou em épocas e/ou condições diferentes. As diferenças em Btf₁ e Btf₂ do P1 para calhaus, cascalhos e areia muito grossa e, Bt₃ e Bt₄ do P2, para as frações muito grossa, grossa e média, provavelmente são devidas à sedimentação diferencial dessas partículas. O perfil P3 apresenta, como classe modal, a areia muito fina (0,1 a 0,05 mm) e os perfis P1 e P2 apresentam a areia fina (0,25 a 0,1 mm) indicando que houve deposição sedimentar sobre o cristalino.

Morfoscopia da fração areia

Os resultados da morfoscopia apresentaram predominância de grãos subarredondados, subangulares e angulares, com média à baixa esfericidade. Quanto à textura superficial, observou-se nítido predomínio dos grãos sacaróides polidos, seguidos dos mamelonados polidos e, por último, os lisos polidos. Esse polimento dos grãos indica contribuição fluvial através de diversos eventos. Tal predominância de grãos subarredondados, subangulares, angulares e polidos, aponta para transportes de material a curta distância e/ou para um processo de intemperismo contínuo sofrido por esses solos. De modo geral, verifica-se que não há variação definida de padrão entre os horizontes A, B e C dos três perfis, que nos leve a alguma indicação de descontinuidade, devido provavelmente a uma possível mistura do material transportado e ao intemperismo sofrido, que os uniformizou quanto à forma e à textura superficial.

Parâmetros sedimentológicos/estatísticos

A determinação dos parâmetros estatísticos, diâmetro médio, grau de seleção, grau de assimetria e curtose obtidos, encontram-se na Tabela 4. Analisando-se esses parâmetros, constata-se predominância das frações mais finas, grau de seleção menor e grau de assimetria maior no perfil P3, que em P1 e P2. Esses dados estatísticos reforçam os resultados do fracionamento e morfoscopia da areia. O diâmetro médio apresenta maior valor no perfil P3, o que indica predominância das frações de menor diâmetro, enquanto nos perfis P1 e P2 foi constatado menor diâmetro médio, por isso predominando frações maiores. O grau de assimetria apresentou-se mais negativo no perfil P3, concordando com a ocorrência de material mais fino nesse perfil. O grau de seleção (Folk & Ward apud Suguio, 1973) foi moderadamente selecionado para os três perfis. Os valores da curtose ratificam os dados do grau de seleção, pois se apresentaram uniformemente nos três perfis (» 1). Conseqüentemente, esses parâmetros também apontam para homogeneidade do material que deu origem a esses solos. Abrahão (1995) em solos dos tabuleiros costeiros da Bahia, e Inda Jr. (1997) em solos desenvolvidos sobre os fácies Alemoa da formação Santa /RS, também chegaram à conclusão de homogeneidade de material de origem a partir de estudos dos parâmetros sedimentológicos; entretanto, Silva & Vidal-Torrado (1999) constataram diferenças de material parental, em solos no sul de Minas Gerais, utilizando esses parâmetros como um dos métodos na identificação de descontinuidades.

Densidade e porosidade

A densidade do solo pelo método do torrão parafinado (Tabela 5), apresenta valores entre 1,46 e 1,50 kg dm^-3 nos horizontes A, AB, E e de 1,66 a 2,01 kg dm^-3, nos horizontes subsuperficiais, evidenciando a presença de camadas adensadas, que podem estar relacionadas, com a translocação de partículas de argila do A para o B, acarretando modificações no empacotamento de partículas ou unidades estruturais ou, também, podem estar relacionadas com a redução da matéria orgânica em profundidade e com ciclos repetidos de umedecimento e secagem a que esses solos estão submetidos. Este fato foi constatado por outros autores, como Moniz & Buol (1982) em uma toposseqüência em São Paulo, e Luz et al. (1992) em uma toposseqüência do semi-árido de Pernambuco. A densidade das partículas (Tabela 4), mostra certa tendência de aumento com a profundidade (2,60 a 2,62 kg dm^-3 nos horizontes superficiais e 2,62 a 2,67 kg dm^-3 nos horizontes subsuperficiais) porém com variação inferior à densidade do solo. No tocante à porosidade total, os três perfis apresentam valores similares, oscilando entre 0,23 e 0,44 m³ m^-3.

Mineralogia das frações areia, silte e argila

A mineralogia da fração areia é homogênea, sendo composta basicamente (98%) de minerais leves, onde o quartzo (» 97%) constitui o mineral dominante, encontrando-se ainda alguns feldspatos (microclina e plagioclásio) e opacos pretos. Os grãos de quartzo apresentam-se predominantemente desarestados e com baixa esfericidade; os 2% restantes são principalmente ilmenita (60%), magnetita (25%), turmalina (8,5%), muscovita (3,0%), concreções férricas (2,0%) e outros minerais como rutilo, zircão, horblenda, anatásio, estaurolita, monazita etc (1,5%).

A mineralogia das frações silte e argila também se apresentou uniforme. Na fração silte, o quartzo é o mineral dominante (0,33 e 0,43 nm), seguido do feldspato (0,32 e 0,33 nm), da mica (1,01 nm) e da caulinita (0,72 nm). Na fração argila ocorre caulinita (0,72 e 0,42 nm) como mineral predominante, mica (1,15 nm) e como traços quartzo, feldspatos, goethita e hematita, ocorrendo ainda indícios de minerais expansíveis, possivelmente esmectita, formada a partir do intemperismo da mica.

CONCLUSÕES

1. Não há variação definida de padrão entre os horizontes A, B e C dos três perfis, que leve a alguma indicação de descontinuidade litológica.

2. A homogeneidade dos materiais sedimentados (mistura do material transportado) é, também, confirmada pela uniformidade das características físicas e mineralógicas, bem como pelos parâmetros sedimentológicos, que apresentam similaridade nos perfis estudados.

3. Algumas diferenças entre os três perfis refletem tanto a mistura de materiais transportados quanto às diferenciações impostas pelas condições de drenagem subordinadas ao posicionamento dos solos no relevo.

4. A eluviação/iluviação da argila é o processo pedogenético que contribui com a diferenciação das características dos horizontes superficiais, em relação aos subsuperficiais e no adensamento ora estudado.

LITERATURA CITADA

Protocolo 097 - 27/6/2001

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1

Parte da Tese de Doutorado do primeiro autor apresentada na UFRGS

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  26 Ago 2005
• Data do Fascículo
  2002