Projeto Mestrado - Carlos E. P. Juhász - LERF - USP

ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ”
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
DEPARTAMENTO DE SOLOS E NUTRIÇÃO DE PLANTAS
Projeto de Pesquisa:
“ Relação solo-água-vegetação em uma toposseqüência de solos localizada
na Estação Ecológica de Assis, SP ”
Candidato:
Carlos Eduardo Pinto Juhász (Mestrado)
Orientador:
Prof. Dr. Miguel Cooper
Piracicaba, SP
Abril/2004

“ Relação solo-água-vegetação em uma toposseqüência localizada na
Estação Ecológica de Assis, SP ”
RESUMO
Este trabalho, vinculado ao Projeto Temático “Diversidade, dinâmica e conservação
em florestas do Estado de São Paulo: 40ha de parcelas permanentes” (processo FAPESP N°
1999/09635-0) tem como principal objetivo realizar uma caracterização físico-hídrica, e
morfológica de uma toposseqüência de solos na Estação Ecológica de Assis (SP) com a
finalidade de explicar a influência do solo sobre as características da vegetação nativa local
(cerradão).
Para atingir este objetivo, parâmetros físico-hídricos do solo como estrutura,
porosidade, umidade do solo, retenção de água e condutividade hidráulica serão
correlacionados a estudos da distribuição do sistema radicular das plantas e o regime de
chuvas local.
O estudo da geometria bi-dimensional dos horizontes (análise estrutural)
possibilitará o entendimento da transição entre os distintos solos e das diferenças em
profundidade dos horizontes do solo, servindo de base para a interpretação dos resultados
tanto físicos quanto morfológicos do solo. A micromorfologia também será utilizada, como
ferramenta de análise da morfologia dos poros, assim como a sua distribuição pelo perfil do
solo, ajudando a compreender a dinâmica de água no solo.
As comparações serão feitas de forma qualitativa utilizando a bibliografia
consultada como base para a discussão dos resultados obtidos. Testes paramétricos de
comparação de médias e ANOVA serão realizados entre os dados obtidos de solos e
vegetação.

1. INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVAS
Este trabalho está associado ao Projeto Temático “Diversidade, dinâmica e
conservação em florestas do Estado de São Paulo: 40ha de parcelas permanentes”,
coordenado pelo Prof. Dr. Ricardo Ribeiro Rodrigues e financiado pela FAPESP sob
processo N° 1999/09635-0.
O Projeto Temático, inserido no Programa Biota/FAPESP, tem por finalidade
realizar um monitoramento ambiental detalhado das quatro principais formações florestais
ocorrentes no Estado de São Paulo, buscando formar uma ampla base de dados para ser
utilizada na introdução de medidas de conservação e recuperação nesses locais e em regiões
próximas já degradadas.
O presente estudo será fundamental para o Projeto Temático pois contribuirá com a
caracterização do funcionamento dos solos sob a cobertura vegetal nativa de Cerrado
existente na parcela permanente escolhida. A necessidade de se ampliar a base de dados
relacionada a solos sob Cerrado já havia sido estabelecida como prioridade de pesquisa por
Bahia Filho (1996), considerando ainda importante a caracterização ambiental do Cerrado
(não excluindo outras florestas nativas) e realização de inventários de recursos naturais.
Trabalhos mais recentes realizados na região fitogeográfica do Cerrado apenas
visaram o uso e manejo dos solos para otimizar a produção das áreas em processo de
exploração e como adaptar o solo original às condições de cultivo através da correção e
alteração de atributos físicos e químicos do solo (Costa et al., 2002; Resck, 2002). Porém,
estes mesmos autores discutem e incentivam a introdução de novas técnicas de cultivo, tais
como o plantio direto e o planejamento agrossilvipastoril, para recuperar e conservar os
recursos hídricos, respeitando as imposições de clima e solo nestas regiões.

Além disso, a base de dados deste projeto poderá ser útil a novas pesquisas,
principalmente aquelas visando a conservação do solo e recuperação de áreas degradadas
no Estado de São Paulo (nos domínios de Cerrado).
Estudos em florestas nativas têm favorecido ainda a seleção de espécies para a
formação de “ilhas de vegetação”, tipo de recobrimento de áreas degradadas baseado em
sistemas de sucessão natural, onde certas espécies possuem habilidades de proteção rápida
e efetiva do solo e de recomposição da paisagem (Guedes et al., 1997). Estes autores
também ressaltaram a necessidade de mais pesquisas sobre as propriedades físico-químicas
do solo (tanto em florestas nativas quanto nos reflorestamentos).
Ao se estudar o solo sob vegetação nativa, tornam-se conhecidas as características e
propriedades do solo e a dinâmica da água onde as plantas nativas se desenvolveram,
favorecendo o conhecimento detalhado do solo, o que auxilia na seleção de espécies nativas
mais adaptadas (pioneiras, secundárias e clímax) em estudos de revegetação, como o
realizado dentro do próprio Parque Ecológico de Goiânia (parcialmente alterado) como
medida de sustentabilidade do Cerrado (Rosa et al., 1997), buscando restaurar o máximo
possível do padrão original do solo já degradado ou redistribuído (Phillips et. al., 1999).
Este projeto tem como um de seus propósitos testar a hipótese de que o
comportamento dos solos condiciona o tipo de vegetação nativa. Sabatier et. al. (1997), ao
estudar a organização do solo em uma floresta úmida na Guiana Francesa, observaram que
a riqueza e variedade das espécies estão relacionadas às características edáficas do local.
Clark et.al. (1999) também observaram na Costa Rica uma distribuição espacial não
aleatória das espécies de florestas tropicais úmidas em relação aos fatores edáficos (de solo
e topografia) sendo este um dos meios de manutenção da grande biodiversidade existente.
O mesmo foi obtido por Tersteege et al. (1993) na Guiana, comprovado pela técnica da

Análise de Correspondência. Zhang (2002), utilizando o mesmo procedimento, obteve em
uma província da China resultados semelhantes, considerando também o clima relacionado
diretamente entre o solo e vegetação.
A importância deste projeto está no fornecimento de dados em conjunto sobre
relevo, solo, vegetação e dinâmica da água no solo dentro de um período de tempo. Assim,
os dados obtidos servirão de base para comparação com outros levantamentos de solos
característicos de Cerrado realizados em outras regiões, como o mais recente estudo de
Gomes et al. (2004), que agruparam os solos sob Cerrado em diferentes grupos de acordo
com a textura, composição química e mineralógica dos solos, todos sob vegetação nativa.
Verifica-se que a maioria dos trabalhos publicados considera apenas a relação solo-planta,
ou então a relação solo-água, e mesmo aqueles que intercalam e detalham mais ambas as
relações foram realizados em locais dispersos pelo mundo.
No Brasil, são poucos os estudos que incluem a análise micromorfológica, como é o
caso deste projeto. A maioria dessas publicações, como as de Luz et. al. (1992), Oliveira
(1997) e Ibrahim (2002), está voltada somente à caracterização física e morfológica de
toposseqüências, desconsiderando aspectos de movimento da água pelo perfil do solo.
Ao se utilizar a micromorfologia em combinação com outras análises de solo, há a
possibilidade de se integrar e sintetizar processos e entender os efeitos da diversidade do
solo, englobando vários níveis de organização do solo, desde a paisagem (solo e vegetação
como um todo) até a microestrutura do solo (Castro et al., 2003 e Miedema, 1997).
A dinâmica solo-floresta ou vice-versa estudada através do movimento de água pelo
perfil de solo é fundamental pois, segundo Silva (2000), a disponibilidade de água no solo é
um dos fatores mais importantes para o crescimento de plantas. Com o auxílio da
micromorfologia, torna-se possível a relação entre a estrutura do solo, aliada ao tamanho e

distribuição dos poros, e a taxa de infiltração de água e a sua capacidade de retenção nos
distintos horizontes do solo. Silva (2000) realça que a taxa de infiltração da água no solo
pode ser aumentada pela macroporosidade, principalmente através da atividade biológica.
Além disso, Jong van Lier (1994) conclui que a extração de água do solo pelo sistema
radicular das plantas depende da retenção e infiltração da água pelo solo.
O solo é o reservatório natural de água para as plantas, sendo afetado na sua
estrutura pelo manejo contínuo, o que pode ser evitado com o advento de práticas
conservacionistas que aumentam a retenção de água no solo (Klein & Libardi, 1998).
A estrutura do solo, ou arranjo espacial das partículas sólidas, define um espaço
poral cuja caracterização permite a percepção e a eventual previsão do comportamento
hidrodinâmico do solo: suas propriedades de retenção e de circulação da água (Curmi,
1988). Além da estrutura, Thurler (1989) considerou também a densidade de partículas e a
textura do solo entre os diversos fatores de variação da porosidade e da distribuição do
tamanho de poros (macro e microporosidade).
Salako & Kirchhof (2003) sugeriram que um sistema de macroporos mais contínuo
é observado sob condições mínimas de cultivo, o que pode ser favorecido pelos bioporos
contínuos criados pela vegetação perene, o que mostra o quanto a vegetação nativa pode
interferir beneficamente no solo.
Segundo Wall & Heiskanen (2003), a profundidade do solo e textura (além do teor
de matéria orgânica) afetam significativamente a retenção de água. Em geral, a porosidade
total é maior e mais água é retida na parte mais superficial do solo, diminuindo à medida
que se desce no perfil. A retenção de água no solo ainda é necessária para se estimar o
movimento da água pelo perfil de um solo (Chertkov, 2004; Pauletto, et al., 1988).

Segundo resultados obtidos por Santos et al. (2002), a topografia influencia a
textura dos solos, uma vez que nas encostas a proporção de amostras de textura mais fina é
maior, enquanto nas áreas de pedimento e várzeas predominam as texturas mais grosseiras,
em função da redistribuição de sedimentos por erosão. A densidade do solo foi decrescente
com o aumento dos teores de silte e argila. Levando esta informação em conta, neste
trabalho também será feita uma correlação entre granulometria e posição no relevo para
fins de comparação e para saber se a área estudada apresenta este tipo de padrão.
Guehl (1984) trata a importância de se conhecer o funcionamento hídrico para o
desenvolvimento das plantas, estudando a absorção de água pelas raízes a diversas
profundidades do solo, em distintos sistemas de drenagem.
Resumidamente, Klijn e Witte (1999) abordam a contribuição da textura do solo e
infiltração de água (fatores locais condicionantes) e disponibilidade de água, nutrientes,
acidez e salinidade (fatores locais operacionais) na composição de espécies de plantas da
vegetação, sendo afetada ainda por fatores externos e pelo tempo.
A quantificação e distribuição de raízes são importantes modelos para avaliar
características do solo, planta e raízes e entender a absorção de água e nutrientes pelas
raízes das plantas, onde normalmente a densidade de raízes é maior quanto mais próximo à
superfície (Sainju & Good, 1993). Esta diferença em profundidade foi obtida também por
Pavón & Briones (2000), mesmo em condições semidesérticas. Porém, em casos de
extrema aridez, as raízes se concentraram mais profundamente, onde há maior facilidade
em obtenção de água, o que influencia diretamente a distribuição da vegetação de acordo
com as chuvas, onde neste caso o balanço hídrico separadamente não explica a diversidade
da vegetação encontrada (Schulze et al., 1996). Neste estudo é esperado que o padrão seja
equivalente ao dos dois trabalhos onde as raízes se concentram na superfície (mais usual).

Os diferentes resultados obtidos em profundidades distintas do solo para os vários
parâmetros e atributos estudados podem ser visualizados em maiores detalhes através de
técnicas que estudam a distribuição espacial (bi-dimensional) dos horizontes em função do
relevo como a que será utilizada neste projeto.
A análise estrutural, ou seja, a diferenciação horizontal e vertical dos horizontes ao
longo de um transecto de solos, com base num interflúvio, é relevante quando se trata da
sua abrangência, desde a morfologia à classificação do solo, incluindo pedologia, geologia,
etc. (Boulet, 1988). Assim como neste trabalho, outros autores que fizeram uso desta
análise enfocam a diferenciação de atributos químicos e físico-hídricos do solo através dos
diversos horizontes dos solos (Degorski, 2003), sendo possível a correlação com a
cobertura vegetal, onde pode ocorrer um gradiente florístico relacionado às variações
morfológicas, físicas e químicas do solo (Campos & De Sousa, 2002).
Este continuum pedológico ilustrado pela análise estrutural é ainda responsável pela
prevenção de erros associados à classificação e mapeamento de solos devido à localização
subjetiva de classes de solo com posterior incongruência entre o sistema de classificação e a
variabilidade contínua natural do solo (Triantafilis et. al., 2001).
2. OBJETIVOS
Este trabalho de mestrado tem como objetivo a caracterização morfológica,
micromorfológica e físico-hídrica de uma topossequência de solos localizada na Estação
Ecológica de Assis (SP) com a finalidade de entender as relações entre o funcionamento do
solo, a sua dinâmica físico-hidrica e o tipo de vegetação dominante (Cerradão).

3. MATERIAL E MÉTODOS
Este trabalho será realizado em uma parcela permanente representativa no interior
da Estação Ecológica de Assis, com área total de 1312,28ha, localizada no município de
Assis, SP, entre as coordenadas geográficas 22º33'65'' a 22º36'68''S e 50º23'00'' a
50º22'29''W e entre as altitudes de 520 e 590m.
Os principais solos encontrados são os Latossolos, com a ocorrência na porção
inferior da parcela de um Gleissolo. A vegetação correspondente é o cerradão (ou savana
florestada) e o clima está enquadrado como Cwa, segundo a classificação de Köppen, isto
é, mesotérmico úmido subtropical de inverno seco (Rodrigues, 2003).
O tamanho da parcela permanente é de 10,24 ha com 256 sub-parcelas de 20 x 20 m
demarcadas com base em levantamento planialtimétrico já realizado. Esta disposição foi
realizada de modo semelhante por Itoh et. al. (2003) que subdividiu uma Parcela
Permanente de 52 ha em 1300 sub-parcelas de 20 x 20 m.
Um transecto representativo dos solos da parcela será escolhido baseado no mapa de
solos ultradetalhado desta área, obtido no projeto denominado “Mapeamento ultradetalhado
do solo da área de Assis destinada ao Projeto Diversidade, dinâmica e conservação em
florestas do Estado de São Paulo: 40ha de parcelas permanentes” (iniciação científica),
também vinculado ao Projeto Temático, realizado por Marília Neubern Libardi sob a
orientação de Pablo Vidal Torrado.
Serão abertas trincheiras nos principais solos encontrados sobre este transecto, com
descrição morfológica realizada segundo Lemos & Santos (2002). Entre cada trincheira
serão realizadas posteriormente tradagens para definir as transições horizontais e verticais
dos horizontes do solo, definindo a profundidade de cada um deles por toda a extensão da

toposseqüência, através de metodologia de análise estrutural proposta por Boulet et al.
(1982) e aplicada por Boulet (1988).
Serão coletadas amostras deformadas para análises químicas e granulométricas
realizadas nos respectivos laboratórios do Departamento de Solos e Nutrição de Plantas. As
análises químicas serão realizadas segundo metodologias recomendadas por Raij et al.
(1987) e as análises granulométricas serão obtidas segundo Camargo et al. (1986).
Amostras coletadas em cilindros de 100cm 3 serão utilizadas na determinação da densidade
do solo, obtida diretamente por diferença de peso após secagem em estufa.
Amostras indeformadas serão coletadas para a obtenção de curvas características de
retenção de água no solo. Serão utilizados vários pontos de energia, onde os potenciais
matriciais de 1 e 3 kPa serão obtidos por colunas de tensão, os potenciais de 5, 8, 10, 33 e
100 kPa serão determinados com o uso de panelas de tensão preenchidas com areia de
granulometria conhecida e constante, e os potenciais de 500 e 1500 kPa serão determinados
em câmaras de pressão de Richards.
Serão coletadas amostras indeformadas e orientadas para análise micromorfólogica
do solo segundo Castro et al. (2003). As amostras desidratadas serão impregnadas com o
uso de resina de poliéster e monômero de estireno, adicionando um catalisador da reação e
um pigmento fluorescente. A confecção das lâminas será feita inicialmente pelo corte do
bloco impregnado a espessuras de 5mm, seguindo de polimento de uma das faces, sendo a
outra face cortada na espessura da lâmina delgada (1,8 x 30 x 40 mm).
A quantificação da porosidade total nas lâminas delgadas será obtida por meio de
análise de imagens, segundo metodologia proposta por Protz et al. (1992). Com o uso do
programa Visilog, também utilizado por Cooper (1999), serão determinadas a distribuição e
a morfologia dos poros do solo na lâmina delgada, de acordo com Ringrose-Voase (1991),

com o auxílio da técnica de epifluorescência descrita por Bouabid et al. (1992), utilizando
fonte luminosa ultravioleta na obtenção de microfotografias digitais de cada seção da
lâmina, facilitando a distinção entre poros e material grosseiro no material de solo.
A medida in situ da dinâmica da água no solo será obtida através da instalação de
sensores (TDR) em diferentes profundidades nas trincheiras abertas em campo, que serão
conectados a um multiplexador que acumulará os dados relativos à umidade do solo em um
“data logger”. Os registros serão coletados em intervalos de tempo previamente definidos,
no período de um ano. Neste experimento será utilizado o modelo WCR (Water Content
Reflectometer) da Campbell Scientific, por ser tão eficiente e mais barato que o TDR
convencional (Seyfried & Murdock, 2001). Os dados serão ainda correlacionados aos dados
de precipitação de chuva coletados em uma microestação meteorológica instalada no local.
Neste caso, a área está sendo monitorada desde dezembro de 2003 e os dados
obtidos serão incorporados a este trabalho, que dará continuidade ao monitoramento a partir
de fevereiro de 2004. Porém, no cronograma estarão contidos todos os passos da
metodologia, desde a abertura de trincheiras, considerando a data inicial (virtual) como
janeiro de 2004 e término do experimento em campo em janeiro de 2005, o que também
será antecipado para provavelmente dezembro de 2004.
As medidas de condutividade hidráulica serão realizadas com o infiltrômetro
multidisco TRIMS e o protocolo de cálculo da condutividade serão obtidos de acordo com
Ankeny et al. (1991). A descrição, uso e modo de operação em campo de um permeâmetro
ou infiltrômetro de disco semelhante ao utilizado são demonstrados por Silva (2000).
A quantificação de raízes sobre os distintos solos observados na toposseqüência será
baseada em metodologia proposta por Jorge (1996). Após a abertura da trincheira, o perfil
será pintado com “spray” de esmalte sintético de cor branca e secagem rápida. Em seguida,

o perfil será lavado para favorecer o contraste entre solo e raízes. Um sistema reticulado de
100 x 100 cm será montado no perfil com malha de 20 x 20 cm, onde cada quadrícula
representará uma fotografia a ser processada pela análise de imagens, neste caso, utilizando
o programa Visilog (o mesmo para quantificação de poros na análise micromorfológica).
4. FORMA DE ANÁLISE DOS RESULTADOS
A quantidade de amostras será determinada pela necessidade e possibilidade de
coleta de material a cada profundidade dos perfis de solos em estudo.
As comparações serão feitas de forma qualitativa e as análises quantitativas entre os
horizontes, solos, parâmetros físico-hídricos e raízes serão realizadas utilizando estatítica
descritiva e testes paramétricos de comparação de médias e ANOVA, com valores
previamente normalizados, considerando um nível de significância menor que 5%.
Os horizontes de transição, se muito semelhantes a outros adjacentes, serão
agrupados àqueles com comportamento e características mais próximas.
Também será verificada a existência de diferenças significativas nas relações entre a
quantidade de raízes em diversas profundidades para cada posição da toposseqüência
(pontos diferentes do relevo), considerando os distintos solos encontrados, estimando-se as
relações solo-planta do local em estudo.
Outras correlações serão feitas entre: valores de precipitação e a taxa de umidade
(durante um ano); quantidade de raízes por diferentes conteúdos de água (umidade); e
relações entre os parâmetros físico-hídricos obtidos em laboratório com as medições
realizadas em campo. Desta forma, serão obtidas todas as diferenças significativas ou não,

necessárias à explicação e interpretação dos resultados obtidos. A bibliografia consultada
servirá de base para sustentação e também de discussão dos resultados obtidos.
Enfim, os processos que ocorrem nesta toposseqüência serão melhor entendidos,
chegando a conclusões que expliquem os resultados obtidos, de modo a atingir os objetivos
propostos inicialmente.
5. PLANO DE TRABALHO E CRONOGRAMA
Plano de trabalho e Cronograma
2004 2005 2006
j f m a m j j a s o n d j f m a m j j a s o n d j f
Créditos
Revisão bibliográfica
Abertura de trincheiras e instalação de
sensores de umidade (TDR)
Coleta de dados de umidade em campo
Análise estrutural / Tradagens
Retirada dos sensores WCR, uso do
infiltrômetro e quantificação de raízes
Análises Físicas, Químicas e Mineralógicas
em laboratório
Estudos físicos e morfológicos, utilizando
técnicas de microscopia e análise de imagens
Interpretação dos resultados
Redação da dissertação
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