Avaliação da qualidade de solos através de indicadores físicos e mineralógicos
Introdução
Segundo o Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente através do GLSOD
(Global Assessmentof Soil Degradation), o continente Sul Americano tem 244
milhões de hectares de solo degradado, sendo a desmatamento responsável por
grande parte dessa degradação (Tavares et al., 2008). No Brasil todas as
estimativas apontam para o desmatamento, as atividades agrícolas e a mineração
como as principais responsáveis pela degradação dos solos (Tavares et al.,
2008).
Uma grande parte dos solos degradados do território brasileiro está localizada
no semiárido, na Região Nordeste. Segundo dados apontados pelo Projeto PNUD/
BRA/93/036, o Nordeste do Brasil já apresenta cerca de 180000 km² de áreas com
processos de degradação considerados como grave e muito grave, sendo que 18740
km² apresentam sinais intensos muito preocupantes, os chamados núcleos de
desertificação. O Estado do Ceará tem proporcionalmente a maior área
distribuída no perímetro do semiárido, cerca de 90% de seu território e
aproximadamente 10% da área do Estado é afetada por processos de degradação que
podem evoluir para o grau de desertificação (Nascimento et al., 2007).
O Município de Sobral, localizado na porção noroeste do Estado Ceará, apresenta
um cenário que evidencia o modo inadequado e insustentável pelo qual o meio
físico tem sido historicamente ocupado e utilizado. Os solos do município vêm
sendo degradados desde 1700, com o corte da vegetação nativa para a fundação
das fazendas de criação de gado, para o cultivo do café, algodão e para o
plantio da cultura de subsistência (mandioca, feijão e milho). A degradação foi
potencializada com contínuo uso das atividades agrícolas, através da
especulação imobiliária e pela extração de bens minerais. Salienta-se, que o
processo pedogenético atuante é lento e menos ativo, em decorrência das
condições climáticas de semiaridez reinantes no município. Essa fragilidade
natural aliada às ações antrópicas reduz os horizontes superficiais dos solos
conduzindo-os a uma instabilidade estrutural, por vezes ficando erodidos.
O estudo sobre recuperação de áreas degradadas, em particular do solo, está em
crescimento. Diversas pesquisas enfatizam que a melhor forma de influenciar nas
propriedades e na qualidade de um solo é fornecer matéria orgânica, a qual cria
condições favoráveis na estruturação física, na troca de água, ar e calor, bem
como, no armazenamento e na ciclagem dos nutrientes (Primavesi, 2002; Mataix,
2007). Partindo desse princípio, o aporte da matéria orgânica ao solo na forma
de composto orgânico, foi utilizado como técnica de reversão da degradação dos
solos no município de Sobral. A viabilidade da técnica foi averiguada através
de estações experimentais em dois solos degradados utilizando atributos físicos
como indicadores de qualidade.
Materiais e Métodos
O Município de Sobral está situado na região nordeste do Brasil, inserido na
Bacia Hidrográfica do Rio Acaraú. Seu posicionamento encontra-se entre a
Latitude de 3º 41'10S e Longitude 40º 20'59W (Figura_1). O município está no
domínio do bioma caatinga, cujo contexto climático é dotado de uma longa
estação seca e falta de regularidade na chegada das chuvas de verão. O regime
pluviométrico da região concentra-se nos meses de março, abril e maio variando
de 850 a 1000 mm, com temperaturas que oscilam de 25 e 30 °C em boa parte do
ano.
Na unidade geomorfológica Depressão Sertaneja, associada ao Planossolo Nártico,
foi instalada a estação experimental A (EEA), no limite norte do município de
Sobral. Ocorrem na área rochas pertencente à Unidade Canindé, constituída por
gnaisses migmatíticos, quartzitos e xistos, deformados pelas falhas
Sobral'Pedro II, Humberto Monte e Rio Groaíras, com movimentos em várias
direções, preferencialmente NW-SE, NE-SW (Figura_1). Atualmente a área está
sendo utilizada para pastagem e plantio de culturas de subsistência, porém,
teve alguns hectares arrendados para a extração de substância mineral de classe
II (saibro). Na unidade Maciço Residual, vinculada ao Neossolo Litólico foi
implantada a estação experimental B (EEB), localizada no limite noroeste do
município numa propriedade particular, a área está sendo utilizada atualmente
para pecuária, plantio de cultura de subsistência, contudo, foi utilizada
anteriormente para extração de granito (Figura_1). O solo desenvolveu-se sobre
rocha do Proterozóico classificada como Granito Meruoca, que é afetado por
grandes falhamentos (Café Ipueiras e Lineamento Sobral Pedro II) de direções
preferenciais E-W e NE-SW (Silva Filho et al., 2009).
Para a construção do sistema experimental levou-se em consideração o trabalho
de Guerra (1991). As estações experimentais foram construídas em alvenaria,
dimensionadas com 12 m2 no nível do solo para não reter a água em excesso. Para
efeito de comparação as estações foram divididas em duas parcelas, com 6 m2cada
uma, definidas como: solo exposto (SE) sem tratamento orgânico e solo com
composto (SC) com a manta orgânica. A produção do composto orgânico foi
embassada nos trabalhos de Bertoni e Lombardi Neto (2005); Meirelles e Rupp
(2005) e Primavesi (2002). Neste trabalho foi utilizada a relação C:N abaixo de
12 g/kg para identificar o grau de maturidade do composto sugerido por
Iglesias-Jimenez e Perez-García (1992). Para a montagem da pilha de compostagem
foi adicionado esterco bovino comum nas duas áreas testes e os resíduos
vegetais pertencentes a cada unidade geomorfológica correspondente a cada
estação climática. Foram produzidos primeiramente 80 kg de composto no período
chuvoso e depois no período seco 40 kg no ano de 2010; a última produção,
também com 40 kg ocorreu no período chuvoso de 2011. O composto foi analisado
no Laboratório de Solos/Água do Departamento de Solo da Universidade Federal do
Ceará, conforme Embrapa (1999).
As amostras foram coletadas antes e após a disposição do composto numa
profundidade de 20 cm. Para a caracterização dos solos foram realizados ensaios
limite de liquidez (LL) e limite de plasticidade (LP). O índice de plasticidade
(IP) foi determinado pela diferença entre o LL e o LP. O IP for considerado Não
Plástico (IP = 0), Pouco Plástico (1< IP <7), Plasticidade Média (7 < IP < 15)
e Muito Plástico (IP > 15) (Caputo, 1981). As análises foram executadas no
Laboratório de Geotecnia do Departamento de Geologia Aplicada da Universidade
Estadual Paulista de acordo com as metodologias de Nogueira (2005). O ensaio da
massa específica da partícula (MEP) e da massa específica do solo (MES) foi
realizado no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará
(IFCE), Campus de Sobral/CE, conforme a norma NBR 6508/84. A porcentagem dos
sólidos (PS) e a porcentagem dos espaços porosos (PEP) dos solos foram
calculadas por: PS% = 100 x MES/MEP e a PEP% = 100 x (1- MES/MEP) (Troeh e
Thompson, 2007).
A análise granulométrica a laser dos solos com composto orgânico, a umidade dos
solos em campo nas parcelas SE e SC, e a análise micromorfológica foram
utilizados como indicadores de qualidade (recuperação dos solos). A análise
granulométrica a laser foi realizada utilizando-se o equipamento Malvern
Martersizer 2000, o tratamento dos dados foi executado por um software de mesmo
nome (Guardani et al.,1999). Os valores encontrados foram plotados no diagrama
do sistema de classificação textural do Departamento de Agricultura dos Estados
Unidos.
Os dados sobre a umidade dos solos em campo após a aplicação do composto foram
coletados a partir de um medidor portátil o XH901-1 (Moisture Meter), que mede
pontualmente o teor volumétrico de umidade dentro da faixa de 1-10%, de acordo
com os intervalos de leitura de 1-3% = solo seco, 4-7% = solo úmido e de 8-10%
= solo molhado. A coleta foi avaliada de duas maneiras nas duas parcelas (SE e
SC), em superfície e subsuperfície (pequenas cavas com 20 cm de profundidade).
As leituras foram obtidas no período da manhã e da tarde, durante a estação de
chuva e seca do ano de 2011. Para análise micromorfológica foram coletadas
amostras indeformadas em cada parcela, a coleta foi efetuada por meio de
amostrador de ferro galvanizado de 13 cm de altura e 11 cm de diâmetro numa
pequena cava de 20 cm de profundidade, devidamente orientada em relação ao topo
dos perfis, a partir da metodologia sugerida por Bullock et al. (1985) e Castro
(2005). As lâminas foram confeccionadas no Laboratório de Laminação do
Departamento de Geologia da Unicamp, no Estado de São Paulo.
Resultados e Discussão
Os valores da massa específica do solo (MES) revelaram que os solos estão com
problemas. A MES em torno de 1,65 g/cm3 para solos arenosos e 1,45g/cm3 para
solos argilosos indicam alta probabilidade de oferecerem riscos de restrições
de uso (Reinert e Reichert, 2006). O desmatamento na área da EEA influenciou
nos efeitos pluvioerosivos, ocasionando uma selagem de superfície o que
aumentou a densidade, conforme a média dos valores no Planossolo de 1,40 g/cm3.
A MES de 1,50 g/cm3para o Neossolo, também foi alta, o solo na área EEB possuía
baixo teor de matéria orgânica que aliado ao pisoteio do gado causaram
compactação.
A média do índice de plasticidade (IP) do Planossolo foi de 16%, cai no nível
de Plasticidade Média, indicativo da presença de minerais de argila expansiva.
O valor médio do IP no Neossolo Litólico de 3%, insere-o no nível de Pouco
Plástico (Quadro_1). Os valores encontrados da análise granulométrica a laser
dos solos sem composto orgânico foram plotado no diagrama triangular e
revelaram que o Planossolo Nártico foi classificado como franco siltoso e cada
amostra do Neossolo Litólico uma classe textural (Quadro_1).
Os altos valores de argila encontrados no Planossolo confirmam a potencialidade
do material de origem em fornecer quantidades de substâncias de argila com
capacidade de agregar partículas, e o Neossolo, mesmo sendo constituído na sua
essência por frações grossas, apresenta ainda uma percentagem de partículas
finas que atuam como ligante do solo (Quadro_1). Segundo Troeh e Thompson
(2007) a matéria orgânica ajuda a unir as partículas de argila.
Os valores da relação C:N dos compostos produzidos, em torno de 11g/kg, indica
o alto grau de maturidade, estando de acordo com a classificação sugerida
Iglesias-Jimenez e Perez-García (1992). A primeira aplicação de composto
orgânico ocorreu em maio de 2010 (período chuvoso), três meses depois, no
período de seca, pode-se observar que nas parcelas de solo com composto (SC),
algumas espécies vegetais nasceram durante a estação chuvosa e secaram durante
a estiagem. A segunda aplicação no final de 2010, o diagnóstico foi realizado
no período de chuva em 2011, a cobertura vegetal cresceu de forma bastante
satisfatória. Na estação EEA cresceram a chanana (Turnera subulataeSm.), a
malícia-roxa (Shrankia leptocarpa DC.), o capim.panasco (Aristida
setifoliaKunth), algumas espécies de folhas e galhos suculentos indicativo da
acumulação de água, além do cominho-bravo (Pectis opodoceaphala Baker), bem
como, minhocas, cobras, lagartos, rãs, escorpiões, formigas e abelhas. Na
estação EEB, a parcela SC estava completamente ocupada por uma leguminosa a
mata-pasto-liso (Senna obtusifolia (L.) H. S. Irwin & Barneby), além da
presença de escorpiões, formigas, abelhas, lagartas e minhocas. Após a última
aplicação, no período de estiagem de 2011, o solo manteve-se protegido, a
vegetação ainda verde, mas, apresentava algumas folhas secas, quando chegaram
às primeiras chuvas de 2012, a cor verde deu vida à parcela SC. Os 160 kg de
composto orgânico dispostos sobre os solos de forma uniforme nas parcelas SC,
possibilitou a ocorrência de espécies com um enraizamento, que apesar de
superficial, apresentou funções de ancoragem aos solos, pela simples agregação
das partículas. As espécies vegetais contribuem com o sistema radicular e o
caule, sendo utilizadas em diferentes arranjos geométricos como elementos
estruturais e mecânicos para contenção e proteção do solo, melhorando as
condições de drenagem e retenção das movimentações de terra (Couto et al.,
2010).
As curvas de frequência granulométrica a laser obtidas das amostras de solo sem
composto do Planossolo revelaram uma distribuição uniforme, aproximadamente
gaussiana e achatada, indicando que as partículas não foram sujeitas a
transporte, condizente com o seu posicionamento geomorfológico (Figura_2a). A
curva que representa a amostra com composto orgânico torna-se mais estrita na
faixa 63 µm, evidenciando a presença de argilominerais distribuídos no limite
silte e argila, apresenta-se como aproximadamente bimodal, indicando uma melhor
gradação das partículas no solo, ou seja, ocorreu uma organização no tamanho
das partículas (Figura_2a). As curvas granulométricas das amostras do Neossolo
Litólico são bimodais tornando evidente, que as partículas foram movimentadas,
compatível com a natureza coluvial deste solo. A curva da amostra com composto
apresenta uma curva bimodal melhor definida indicando uma maior organização e
distribuição dos colóides, torna-se também, mais estrita na faixa da areia
(Figura_2).
A resposta dos solos ao tratamento com composto orgânico é governada pelo
movimento que as partículas têm ao ambiente dado, com isso, é possível
ressaltar a facilidade que as partículas possuem de se aderir a outro objeto.
De acordo com Bunsch (1999) citado por Primavesi (2002), não vale a tecnologia
de massa de nutrientes, mas a tecnologia de mobilização e acesso.
Dados anunciados pela FUCEME (Fundação Cearense de Meteorologia) apontam que,
em 2011, os índices pluviométricos totais de 745,6 mm foram superiores a média
de 2010 (540,4 mm). Analisado o gráfico de umidade de campo durante a estação
de chuva, nas parcelas solo exposto (SE) e solo com composto (SC), pode-se
observar que existe uma relação devido à intensificação das chuvas no ano 2011,
consequentemente, um aumento da umidade nos dois solos, tanto em superfície
como em subsuperficial (Figura_3). Nas parcelas SC, conforme a escala de
umidade, os solos ficaram molhados.
Guardadas as devidas proporções, pode-se considerar que nas parcelas SC,
durante a estiagem, a umidade foi mantida, especialmente na subsuperfície no
período da tarde, quando há a maior incidência solar (Figura_3). O composto
orgânico impediu a perda de umidade para a atmosfera, possibilitou a entrada de
água, ar e serviu de substrato para o desenvolvimento de minhocas e do sistema
radicular, ora citado. Segundo Primavesi (2002), para que haja minhocas o solo
tem que ser protegido contra o ressecamento, ter arejamento e conter matéria
orgânica.
As descrições micromorfológicas realizadas mostraram que os dois solos, antes
da aplicação do composto, apresentavam grande quantidade de minerais primários
com grãos grossos na massa dos solos, sem agregação e baixa porosidade, de
acordo com o valor da massa específica. A análise micromorfológica na parcela
SE, na unidade mais próxima da superfície, mostrou pouco plasma, com
concentração de minerais como o quartzo e o plagioclásio fortemente fraturado e
bastante corroído (Figura_4a). A lâmina referente à unidade subsuperficial
revela um material predominantemente arenoso e pouca presença de material fino
observam-se cristais de muscovita e de biotita. A matriz é constituída por um
plasma vermelho escuro amarelado, composto por matéria orgânica e fragmentos
poliminerálicos, uniformemente distribuídos onde estão inseridas as feições
grosseiras (Figura_4b).
A fotomicrografia da parcela SC, na unidade próxima da superfície, a
percentagem de material grosso, ainda é maior que o do fino mais plasma.
Observa-se uma dispersão e a formação de uma estrutura maciça (Figura_4c). Na
unidade subsuperficial pode-se observar uma microestrutura com pedalidade
fortemente desenvolvida de microagregados a partir da floculação (Lepsch,
2011), constituídos por grânulos com forma esferoidal, e ainda é possível
identificar pequenos nódulos de óxido ferro, agrupamentos de grãos de quartzo
mais finos e aumento da porosidade estrutural (Figura_4d).
A microfoto do Neossolo da parcele SE na unidade superficial exibe faixas de
minerais opacos disseminados ao longo de microfissuras onde o material é mais
grosso (Figura_5a), sendo possível afirmar a ausência de agregação, o plasma é
composto por argila e matéria orgânica (Figura_5b).
Na microfoto da parcela SC na unidade de superfície há uma dispersão das
partículas auxiliando na formação de poros do tipo canais (Figura_5c). Na
fotomicrografia da unidade de subsuperfície, o esqueleto mostrou-se composto
por alguns nódulos ferruginosos e é possível identificar a organização do
material grosso e agregação de alguns colóides, sendo conduzidos pelo plasma e
apresentam porosidade em canais (Figura_5d).
A deposição de matéria orgânica é o ponto-chave no processo de construção de
solo, na medida em que proporciona a formação da estrutura, como foi observado
nos dois solos. Este fato reafirma os resultados obtidos por Klinge (1977),
Herrrera et al.(1978) e Jordan (1982) que concluíram que a matéria orgânica é a
principal responsável pela manutenção dos ecossistemas tropicais (Valcarcel e
D'alterio, 1998). Foi possível visualizar nas microfotos a reorganização dos
grãos após a disposição do composto orgânico, os grãos foram fragmentados
(rompidos) em tamanhos menores favorecendo a formação de microagregados. De
acordo com Bullock et al. (1985), o grau de desenvolvimento das microestruturas
é moderada no Planossolo e fraca no Neossolo. Segundo Lima et al. (2007), no
semiárido cearense a estabilidade dos agregados é maior no cultivo orgânico, a
matéria orgânica estimula a agregação das partículas dos solos devido à
natureza dos colóides existentes e dos agentes cimentantes (kiehl, 1979).
Conclusão
Na Região de Sobral, as limitações e a pluviosidade impõem sérias restrições de
uso aos solos. O tratamento aplicado (composto orgânico) demonstrou ser efetivo
para a estabilização dos solos, que apresentaram maior resistência à radiação
solar e à aridez. O composto orgânico atuou como um ligante, proporcionando uma
evolução no solo, que se traduziu numa melhoria gradual das suas
características físicas. A constatação mais surpreendente foi a relação tempo x
composto orgânico, em dois anos ocorreu a organização das partículas e formação
de agregados conduzindo a regeneração dos solos degradados numa região de
semiaridez, melhorando sua qualidade.
A operação da aplicação do composto orgânico deve ser projetada para ciclos
repetitivos durante a estação da chuva infiltração/percolação e da estação da
estiagem adsorção das partículas. A metodologia é simples e de baixo custo,
caberá a cada produtor adaptá-la e aplicá-la aumentando a hipótese da
regeneração do solo.
