Espodossolos

Espodossolos

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In areas of the Barreiras and sandbank on southern Bahia, the occurrence of Spodosols that are much differentiated morphologically is common. In the sediment domains of the Barreiras formation in this region, it is common to observe an edaphologically differentiate environment and locally co-called "muçununga" which occurs in depressed areas of the “Tabuleiros Costeiros” and flood in the rainy season. In those muçunungas, one may observe the Spodosols with horizon E (white muçunungas) and without this horizon (black muçunungas), that show characteristics differing among each other and in relation to those found in the sandbank. Because the shortage of studies on Spodosols in Brazil, there is a need for knowing their physiochemical characteristics in order to get a better understanding of its genesis in those environments. So, this study was carried out to accomplish the chemical, physical and mineralogical characterization of those soils and to evaluate the possible differences in the Spodosol formation processes of both Barreiras and sandbank on extreme southern Bahia. Eight soil profiles with spodic materials were described and collected. Then, the following procedures were performed under laboratory conditions: selective extractions of either iron and aluminum by sodium dithionite-citrate-bicarbonate (DCB) and the ammonium oxalate and sodium pyrophosphate, characterization and fractioning of the organic matter and extraction of the low molecular weight organic acids, mineralogical by x-ray diffractometry in the clay, silt and sand fractions of the xi spodic horizons in the soils under study, and physical analyses for textural characterization. The analysis for visualization and obtainment of the photographs by optical microscopy were also performed in the coarse sand fraction. In Barreiras environment, the Spodosols showed fragipan below the spodic horizons. The white muçunungas showed a cemented spodic B horizon, whereas the black ones show small granular structure with dark coloration from the surface. Besides presenting sandy texture and increased clay contents in the spodic horizons, those are acid, distrophic and alic soils. So-called H + Al, the CTC is basically represented by the organic matter. The results obtained by the sulfuric attack to TFSA show relatively higher silica contents in the fragipans of the profiles, but low Fe and Al contents, so suggesting destructed clay in the cohesive Yellow Ultisols that occur surrounding the Spodosols in Barreiras areas. The soils show accumulation of organic matter, mainly both fulvic and humic acids and the Al and Fe oxides in the spodic B horizons B. The participation of Al is more accentuated in relation to Fe in the podzolization process, as well as that of the poorly crystallized forms in relation to those with better crystallinity. So, the brown and dark coloration found in those soils seems to be more related to the organic compounds than to the iron oxides. In the analysis for determination of the organic acids with low molecular weight, the occurrence of the acids (acetic, butyric, succinic, malic, malonic, tartaric, and oxalic) were verified, and the acetic, butyric and succinic acids showed the more expressive values, therefore they are probably contributing to the Spodosol formation process, when together with other organic materials they promote the solubilization and translocation of the ions along the profile, therefore favoring the accumulation of the organometallic complexes as a function of depth, consequently the formation and development of the spodic B horizons. The main components at the mineral phase of the clay fraction in the spodic horizons are the minerals caulinite and probably the vermiculite with inter layers hydroxy (VHE), as being the last one at very low amounts. Quartz, mica and caulinite traces were observed in the silt fraction, but only quartz in the sand fraction. Chemical physical, morphological and mineralogical differences were found in the Spodosols of both Barreiras Formation and sandbank. The white and black muçunungas showed only morphologic and chemical differences among each other.

Os Espodossolos, anteriormente classificados como Podzóis, são solos constituídos por material mineral, apresentando horizonte diagnóstico B espódico, simbolizado por Bh, Bs ou Bhs, conforme prevalência do acúmulo de matéria orgânica (h), óxidos de alumínio e, ou ferro (s) ou ambos (hs), que se localiza imediatamente abaixo de horizonte E, A (mais raramente), ou horizonte hístico.

Os Espodossolos apresentam textura arenosa ao longo do perfil, sendo poucos os casos reconhecidos com textura média. Quimicamente são solos ácidos e de baixa fertilidade natural.

No Brasil, solos com horizonte B espódico são comumente encontrados em ambientes costeiros, tanto do Barreiras (Terciário/Quaternário) quanto das Restingas (Quaternário). Em cada um desses ambientes, têm-se observado características diferenciadas, seja pelo material de origem, morfologia ou pela própria gênese.

O domínio dos Tabuleiros Costeiros, um dos principais representantes dos sedimentos da Formação Barreiras, ocorre em quase toda a costa brasileira, desde o Amapá até o Rio de Janeiro, adentrando-se no território até as regiões do médio e baixo vale do Rio Amazonas e nos Estados do Maranhão e Piauí. As principais classes de solos que ocorrem nesse domínio são os Latossolos e Argissolos

Amarelos, freqüentemente coesos, e, de forma menos expressiva, os Argissolos Acinzentados, Argissolos Amarelos espódicos, Plintossolos e Espodossolos. No sul do Estado da Bahia, observa-se um tipo de ambiente diferenciado, mas não exclusivamente, nas depressões dos Tabuleiros, e localmente chamado de “muçununga”, caracterizado por terrenos arenosos e úmidos que se inundam ou merejam água mais à superfície no período de chuvas. São comuns nestes locais Espodossolos de textura arenosa ou arenosa/média, sem horizonte E, de coloração muito escura desde a superfície, chamados muçunungas pretas, e com mais freqüência, Espodossolos com horizonte E denominados muçunungas brancas, ambos geralmente com fragipã ou duripã, sendo estes contínuos ou fragmentados.

Já o ambiente de Restinga, comum em regiões litorâneas no Brasil, possui vegetação característica que varia de herbáceo-arbustiva a arbórea, com porte que pode atingir até cerca de 20 m de altura. Os Espodossolos e Neossolos Quartzarênicos, principais classes de solos sob restinga, são arenosos, quimicamente pobres e têm sua formação a partir de sedimentos fluvio-marinhos datados do período quaternário, sendo os Neossolos Quartzarênicos muitas vezes constituídos de areias esbranquiçadas de deposição eólica.

No Brasil, a ocorrência de Espodossolos é pequena em relação a outros solos e, por isso, são escassos os estudos a respeito desta classe, o que dificulta a adequação de critérios analíticos para a definição do horizonte B espódico e, conseqüentemente, para a classificação dos Espodossolos que aqui ocorrem. Dessa forma, os conceitos para horizontes espódicos no Brasil vêm sendo adaptados da Classificação Americana, Soil Taxonomy, os quais, em geral, não se adequam para os Espodossolos brasileiros e mesmo outros de regiões de clima tropical. A propósito, no Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (SiBCS) a Ordem está dividida conforme o acúmulo de matéria orgânica e ferro (Espodossolos Humilúvicos, Ferrilúvicos ou Ferrihumilúvicos) devido à coloração ferruginosa apresentada nos horizontes espódicos. Entretanto, esta terminologia é, de certa forma, contraditória aos resultados de trabalhos realizados com Espodossolos no Brasil, os quais mostram ser o alumínio, acompanhado da matéria orgânica, o principal elemento envolvido neste processo, uma vez que o ferro tem sido encontrado em quantidades muito pequenas.

Apesar da ocorrência pouco expressiva, particularmente em relação aos

Argissolos Amarelos do Barreiras, e por ocorrerem em áreas contíguas à eles, os Espodossolos, às vezes, são, também utilizados para o plantio de eucalipto no Sul da Bahia. Além da baixa fertilidade natural, a ocorrência de horizontes pãs e ortsteins bem como hidromorfismo, o uso destes solos têm resultado em baixas produtividades ou mortalidade do eucalipto nestas áreas, razão pela qual, empresas florestais instaladas nesta região têm deixado as áreas de domínio destes solos, ou das muçunungas, para a preservação da flora e fauna, já que o investimento no plantio do eucalipto não é compensatório.

As hipóteses levantadas neste trabalho são: Existem diferenças químicas, físicas e mineralógicas entre os Espodossolos situados na Restinga (Quaternário) e aqueles situados no Barreiras (Terciário/Quaternário) e entre os Espodossolos com horizonte E (muçunungas brancas) e os Espodossolos sem horizonte E (muçunungas pretas), em áreas deprimidas do Barreiras.

Para testar estas hipóteses, o objetivo deste trabalho foi o de caracterizar química, física e mineralogicamente os Espodossolos do Grupo Barreiras (ambientes de muçunungas) e ambiente de Restinga do sul da Bahia, visando melhor compreensão da sua gênese, além do aprimoramento na definição do horizonte B espódico e da subdivisão desta Ordem no Sistema Brasileiro de Classificação de Solos.

2. REVISÃO DE LITERATURA

2.1. Definição e distribuição geográfica dos Espodossolos

O conceito de Espodossolo desenvolveu-se daquele de Podzol, amplamente utilizado em outros sistemas de classificação, para caracterizar solos desenvolvidos a partir de sedimentos arenosos de regiões temperadas e boreais do hemisfério Norte, cuja característica marcante é a presença de um horizonte subsuperficial escuro, resultante da translocação e acúmulo de complexos organometálicos, pelos processos de queluviação e quiluviação, reapectivamente. O termo Podzol foi utilizado em 1979 por Dockuev na Rússia, onde é de uso vernocular, constituído de “pod”, significando sob, e “zola”, significando cinza, referindo-se ao horizonte subsuperficial esbranquiçado pela ação agressiva de ácidos orgânicos, lembrando a coloração cinza de madeira queimada (McKEAGUE et al., 1983; DRIESSEN & DUDAL, 1989).

No atual Sistema Brasileiro de Classificação de Solos – SiBCS

(EMBRAPA, 2006) os Espodossolos são solos constituídos por material mineral que apresentam horizonte B espódico (Bh, Bhs ou Bs) abaixo de quaisquer horizontes A ou E ou horizonte hístico com menos de 40 cm de espessura. Os horizontes espódicos são formados pelo acúmulo de compostos amorfos de alumínio e ferro iluviados associados a materiais orgânicos. De forma geral, os horizontes espódicos ocorrem dentro de 200 cm a partir da superfície do solo ou 400 cm se os horizontes A + E ou hístico + E apresentam espessura superior a 200 cm. Normalmente, a seqüência de horizontes dos Espodossolos é A, E, Bh/Bhs/Bs e C, sendo os horizontes facilmente diferenciados entre si. Os horizontes B espódicos podem se apresentar cimentados por matéria orgânica e alumínio com ou sem ferro onde os horizontes espódicos são denominados “ortsteins” (EMBRAPA, 2006).

No SiBCS, a ordem dos Espodossolos é dividida em Espodossolos

Humilúvicos, quando há o acúmulo predominante de carbono orgânico no horizonte espódico sendo este denominado horizonte Bh; Espodossolos Ferrihumilúvicos, com acúmulo de carbono orgânico, ferro e alumínio, com presença de horizonte Bhs e, Espodossolos Ferrilúvicos, os quais caracterizam-se pelo acúmulo de ferro, apresentando horizonte Bs. A presente denominação das subordens parece não deixar dúvidas quanto ao domínio de complexos orgânicos– Fe no horizonte B espódico de Espodossolos brasileiros, não obstante constatação de maior participação do Al em relação ao Fe no Brasil e no mundo (ANDRIESSE, 1969; ANDERSON et al., 1982; FARMER et al., 1983a).

No mundo, os Espodossolos são amplamente documentados, sobretudo quando referentes às regiões de clima úmido e frio, como na Rússia, Norte da Europa, Canadá (DeCONINCK, 1980; McKEAGUE, et al., 1983, MOKMA, 1999; LÜNDSTROM et al., 2000), Estados Unidos, Ásia, Nova Zelândia e Austrália, e de forma menos expressiva, em regiões tropicais de clima quente e úmido. Em todos os locais de ocorrência, são solos ácidos, de baixa fertilidade natural e com propriedades físicas desfavoráveis ao aproveitamento agrícola com a maioria das culturas economicamente exploradas. Em várias partes do mundo, quando explorados, o são com reflorestmanto ou pastagem extensiva.

A observação dos mapas de solos do Brasil publicados na escala 1:5.0.0 (EMBRAPA, 1981; IBGE, 2007) revela que as maiores manchas e a maior concentração desta classe de solo ocorre como componente dominante, é na região Norte, a oeste do meridiano 60° 0’ e a cerca de 2° ao sul e norte da linha do Equador (Figura 1). Destacam-se aí as manchas das cabeceiras do Rio Negro e ao longo de alguns de seus afluentes, tanto na margem direita quanto esquerda.

Entretanto, estudos realizados no país envolvendo a pedogênese de

Espodossolos, são quase que exclusivamente referentes àqueles da região litorânea.

Figura 1. Ocorrência dos Espodossolos no Brasil em nível de dominância (IBGE, 2007).

2.2. Gênese do horizonte B espódico: imobilização do material orgânico ligado ao alumínio e ao ferro

A translocação da matéria orgânica ligada a ferro e alumínio com posterior acúmulo no horizonte B é facilitada em solos de textura mais arenosa, como é o caso da maioria dos Espodossolos no mundo (ANDRIESSE, 1969; ANDERSON et al., 1982; McKEAGUE et al., 1983) e também no Brasil (OLIVEIRA et al., 1992; GOMES, 1995; RESENDE et al., 1997; MOURA FILHO, 1998; CORRÊA et al., 1999).

Espodossolos

Várias têm sido as explicações para a mobilização e imobilização da matéria orgânica juntamente com ferro e alumínio no horizonte B, a começar pela função exercida por ácidos orgânicos de baixa massa molecular (AOBMM), ácidos fúlvicos e húmicos.

Esses ácidos, principalmente os AOBMM, estão relacionados à dissolução de minerais primários e secundários presentes no solo e à mobilização por complexação e formação de quelatos com os íons assim liberados (TAN, 1986). A complexação orgânica como mecanismo da podzolização fundamenta-se no fato de que cerca de 80 % do alumínio solúvel no horizonte eluvial em solos podzolizados encontra-se ligado a compostos orgânicos. Além da facilidade de formar complexos estáveis com íons metálicos como Al e Fe, os AOBMM são também facilmente decompostos pela microbiota do solo (BOUDOT, 1989). Estas evidências indicam a grande importância desses compostos na formação dos Espodossolos, sendo esta uma das teorias que explicam a formação destes solos (DeCONINCK, 1980; MOKMA & BUURMAN, 1982; BUURMAN & JONGMANS, 2005).

BUURMAN (1998)

Assim, diversos autores destacam que os complexos organo-metálicos, principalmente os de ferro e alumínio, precipitam abaixo do horizonte eluvial (E) por terem alcançado os pontos isoelétricos desses complexos, formando, assim, o horizonte B espódico. Diversos trabalhos citados por LÜNDSTROM et al. (2000) enfatizam a proporção de material orgânico e metal nos complexos ácidos, para que a referida precipitação se verifique BUURMAN (1985), VAN BREEMEN &

McKEAGUE et al. (1971) verificaram, em trabalhos de laboratório, que complexos ácidos fúlvicos-Fe precipitam numa relação molar carbono/ferro igual a cinco, e com complexos de alumínio numa relação pouco mais elevada, resultados estes corroborados por estudos posteriores realizados por BUURMAN (1985) nos quais foram encontrados valores da relação C/metal entre 10 e 14 em pH em torno de 4,0. Da mesma forma, Gamble & Schnitzer (1973), citados por McKEAGUE et al. (1983), destacaram que os complexos ácidos fúlvicos-metal tornam-se insolúveis à medida que a concentração do íon metálico aumenta.

Por sua vez, SCHNITZER (1969) sugere que a decomposição microbiana da matéria orgânica no horizonte espódico (Bhs) libera ferro e alumínio que poderiam ligar-se a compostos solúveis remanescentes, o que diminui a relação carbono/metal e induz a sua precipitação. Resultados semelhantes, com base em vários autores, são também citados por DeCONINCK (1980).

A decomposição de compostos orgânicos pela ação microbiana é diferenciada, de forma que o processo parece ser mais fácil em horizontes com domínio de ácidos orgânicos de baixa massa molecular. BOUDOT et al. (1989) constataram que a biodegradabilidade dos complexos citratos, fulvatos e humatos com ferro e alumínio foi maior quando comparada a outros de maior massa molecular. Compostos mais solúveis, como os citratos e os fulvatos, são mais rapidamente biodegradáveis, assim como os complexos com ferro são mais facilmente decomponíveis do que aqueles com alumínio. Estes mesmos autores comentam que a biodegradação é uma etapa essencial do processo de imobilização desses metais, em adição ao mecanismo da adsorção.

Por outro lado, alguns pesquisadores (ANDERSON et al., 1982; CHILDS et al., 1983; WANG et al., 1986), por exemplo, não concordam com o argumento da formação de Espodossolos simplesmente pelo transporte de alumínio e ferro como complexos orgânicos, visto terem encontrado formas inorgânicas de Al e Fe (e Si, talvez) como imogolita ou minerais semelhantes a ela em horizontes Bh e Bs. Eles destacaram que a imogolita não poderia ser depositada por soluções fúlvicas consideradas como a principal forma de mobilidade de Al e Fe em Espodossolos, sendo possivelmente, neoformada nestes horizontes.

As diferentes teorias envolvendo complexação orgânica, adsorção, precipitação e degradação microbiana, como mecanismo de eluviação e iluviação, são, em parte, contraditórias, e indicam que alguns desses processos podem ocorrer simultaneamente (LÜNDSTROM et al., 2000).

2.3. Critérios empregados na definição de horizonte B espódico

De acordo com EMBRAPA (2006), o horizonte B espódico é caracterizado pelo acúmulo de compostos orgânicos iluviais associados a óxidos de alumínio e ferro, podendo apresentar diferentes graus de cimentação. Apresenta cores avermelhadas ou escuras e textura arenosa ou média com as partículas de areia e silte revestidas por matéria orgânica e óxidos de alumínio e ferro amorfos, podendo também apresentar poros preenchidos por esses materiais. Os tipos de estrutura mais comumente encontrado no horizonte espódico são grãos simples ou maciça, não se descartando a possibilidade de ocorrência de outros tipos. Outra exigência da definição do horizonte B espódico é apresentar percentagem de alumínio mais metade da percentagem de ferro determinados por oxalato de amônio com valor superior ou igual a 0,5, sendo este pelo menos o dobro em relação ao do horizonte A ou E.

valor 4, 5 ou 6 e croma alto

De acordo com o grau de cimentação e composto iluvial predominante, pode-se identificar horizontes espódicos de três diferentes tipos, os quais são representados por símbolos como Bh, quando há o predomínio de compostos orgânicos complexados com alumínio precipitados entre as partículas do solo conferindo cores escuras com valor e croma baixos ao horizonte; Bhs, predomínio de compostos amorfos de alumínio e ferro (extraídos pelo oxalato) junto à matéria orgânica, acumulados de forma heterogênea e cores avermelhadas ou amareladas (2,5YR a 10YR) com valor e croma 3/4, 3/6, 4/3 ou 4/4 e; Bs, quando há o predomínio de compostos de ferro com pouca presença de material orgânico, conferindo ao horizonte espódico cores vermelhas ou amarelas vivas, ou seja, com

Quando apresenta acentuado grau de cimentação (estrutura maciça muito firme ou extremamente firme), o horizonte espódico recebe a denominação de “ortstein” acrescentando-se o sufixo “m” ao símbolo do horizonte. Esta cimentação se dá por compostos organometálicos e compostos de alumínio, ferro e sílica amorfos.

orgânico

O horizonte B espódico pode também ocorrer associado ao horizonte plácico, que apresenta espessura fina (de 0,5 a 2,5 cm) e é fortemente cimentado por ferro ou ferro e manganês podendo haver ou não a participação de material

Outros critérios adotados na Soil Taxonomy (ESTADOS UNIDOS, 1999) para “spodic materials”, ainda não foram implementados no SiBCS, embora alguns resultados já tenham sido obtidos em solos brasileiros revelando sua não adequação para alguns Espodossolos como os de ambientes Terciários do delta do São Francisco (MOURA FILHO, 1998). Entre eles destacam-se a densidade ótica no extrato do oxalato, teor mínimo de carbono orgânico para Bh, valores de pH e avaliação da ocorrência ou não de material “amorfo” (imogolita e, ou alofana). Além disso, no SiBCS a ordem é dividida conforme os teores de Fe e matéria orgânica em Espodossolos Humilúvicos, Ferrihumilúvicos e Ferrilúvicos (EMBRAPA, 2006) de forma visual e, portanto, subjetiva, fazendo-se necessário o ajuste de critérios analíticos para a classificação no segundo nível categórico destes solos.

Tudo isto aponta para a necessidade de maior número de investigações sobre a classe, pelo menos a título de melhor conhecer as características físicoquímicas baseadas em extratores não rotineiramente utilizados nas análises de caracterização de perfis de solos normalmente empregadas no país. Deve-se resaltar que Al e Fe extraídos pelo oxalato, ditionito ou pirofosfato não aparecem nos resultados analíticos de horizontes espódicos de levantamentos e viagens de correlação destes solos, mesmo aqueles mais recentes (EMBRAPA, 1994, EMBRAPA, 2000).

2.4. Ortstein e Caráter plácico

O termo Ortstein refere-se ao horizonte espódico cimentado (Bsm, Bhm ou

Bhsm), principalmente por matéria orgânica e alumínio, podendo também estar envolvidos na cimentação o Fe e Si, ainda que em pequenas quantidades, ou até mesmo ausente, como no caso do Si (LEE et al., 1988; ESTADOS UNIDOS,

1999; MOKMA, 1999; EMBRAPA, 2006). O grau de cimentação deste horizonte é de tal magnitude que, em geral, caracteriza a consistência seca como muito dura ou extremamente dura, e muito firme ou extremamente firme quando úmida, ou seja, a resistência à ruptura pouco afetada pelo teor de umidade.

O Ortstein ocorre em diferentes profundidades, na forma de nódulos ou com organização vertical ou horizontal. Nesta última situação, tende a ser restritivo à penetração de raízes e à percolação de água, sendo na maioria dos casos o principal responsável pela formação dos chamados Espodossolos Hidromórficos (MOKMA, 1999). Quanto mais à superfície ocorre, mais limitante é a utilização agrícola do solo, sobretudo com eucalipto, onde crescimento restrito, ou mesmo morte total de plantas ao longo do tempo tem sido constado com freqüência, em plantios na zona costeira do sul da Bahia e norte do Espírito Santo.

Este tipo de horizonte tem sido freqüentemente observado em

Espodossolos ao longo da costa brasileira, principalmente em áreas deprimidas e arenosas da Formação Barreiras (muçunungas), onde normalmente encontra-se sobre duripã e, ou fragipã. Ocorre, também, em áreas planas relativas aos sedimentos areno-quartzosos (cordões arenosos) do Quaternário (EMBRAPA, 1975a; EMBRAPA, 1975b; EMBRAPA, 1977; EMBRAPA, 1980; EMBRAPA, 2000).

O horizonte de caráter plácico apresenta coloração variando de vermelho escuro a preto conferida por agentes cimentantes compostos por ferro ou ferro e manganês, com ou sem matéria orgânica. Sua espessura mínima é de 0,50 cm podendo atingir até 2,50 cm se associado a materiais espódicos. Este horizonte funciona como uma barreira à penetração de raízes e água, a menos que ocorram fendas que permitam sua passagem (VAN WAMBEKE, 1992; EMBRAPA, 2006).

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