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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.11.2018.tde-10102018-142533
Documento
Autor
Nome completo
Glêvia Kamila Lima
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2018
Orientador
Banca examinadora
Ferreira, Tiago Osorio (Presidente)
Júnior, Valdomiro Severino de Souza
Montes, Celia Regina
Torrado, Pablo Vidal
Título em português
Pedogênese de Vertissolos em ambientes de formação contrastantes
Palavras-chave em português
Alumínio
Interestratificados
Matéria orgânica
Solos expansivos-contráteis
Resumo em português
Os Vertissolos apresentam alto potencial para a produção agrícola e para estocar carbono. No entanto, diversos aspectos sobre sua gênese, fundamentais para qualidade e sustentabilidade do solo, permanecem incompreendidos. As várias lacunas sobre suas características particulares estão relacionadas ao incomum teor de alumínio trocável; a manifestação de feições morfológicas e vérticas em uma matriz inorgânica dominada por fases cauliníticas; e a preservação e estoque de carbono em condições climáticas de semiárido e temperado. Dessa forma, os objetivos deste estudo foram (i) investigar a gênese de um Vertissolo ácido, bem como os fatores e mecanismos da geração dessa acidez, (ii) compreender o papel dos interestratificados no desenvolvimento das feições vérticas em Vertissolo com predomínio de caulinita na fração argila, e (iii) investigar os fatores e mecanismos que promovem a gênese de Vertissolos Ebânicos sob diferentes condições climáticas no Brasil. Amostras de seis perfis de Vertissolos foram utilizadas, sendo quatro Ebânicos e dois Háplicos, ambos localizados entre as regiões nordeste, sudeste e sul do Brasil. Análises morfológica, físicas, químicas, mineralógicas e isotópicas foram realizadas. Na modelagem dos difratogramas foi utilizado o programa Newmod. Para identificação dos grupos funcionais orgânicos do solo realizou-se a ressonância magnética nuclear da fração ácido húmico, e a subtração espectral. Todos os Vertissolos apresentaram textura de argilosa a muito argilosa, consistência seca variando de dura a extremante dura e consistência molhada entre muito plástica e muito pegajosa. Os valores de pH variaram entre ácido e alcalino. Foram eutróficos, com predomínio de cálcio no complexo de troca na maioria dos perfis. O teor de carbono reduziu em profundidade, não mascarou o potencial de contração e expansão, e promoveu melhorias na agregação, principalmente nos horizontes superficiais. Houve autigênese de minerais, os minerais primários predominaram nas frações areia e silte, e na fração argila espécies de esmectitas dioctaedrais. Independente da espécie esmectítica e do tipo de vegetação (plantas C3 e/ou C4) houve maior diversidade de grupos funcionais nos horizontes superficiais. O mecanismo de estabilização do carbono nos Vertissolos Ebânicos ocorreu por meio da interação entre as fases inorgânicas e orgânicas, mediada por pontes de cátions polivalentes não metálicos e metálicos, e também por interação eletrostática entre os constituintes inorgânicos e orgânicos. A manifestação das feições morfológicas e vérticas no Vertissolo com predomínio de caulinita na fração argila foi gerada pelos interestratificados caulinita-montmorilonita resultantes da perda da lâmina tetraedral das esmectitas via transformações no estado sólido. A acidez no Vertissolo ácido foi gerada pela hidrólise e dissolução das fases minerais mediados por um clima passado mais úmido e continuado pelo clima atual úmido, sendo os teores de alumínio trocável naturais. Nesse contexto, esse estudo contribui com avanços na gênese, mineralogia e mecanismos de estabilização do carbono no solo, os quais são temáticas relevantes desse milênio e contribui a outras áreas cientificas.
Título em inglês
Pedogenesis of Vertisols in contrasting environments formation
Palavras-chave em inglês
Aluminium
Interstratified
Organic matter
Shrinking-Swelling soils
Resumo em inglês
Vertisols have high potential for agricultural production and for carbon stocking. However, several aspects about its genesis, fundamental to soil quality and sustainability, remain misunderstood. The various gaps on its particular characteristics are related to the unusual exchangeable aluminum content; the manifestation of morphological and vertic features in an inorganic matrix dominated by kaolinitic phases; and the preservation and stocking of carbon in semi-arid and temperate climatic conditions. Thus, the aims in this study were to (i) investigate the genesis of an acidic Vertisol, as well as the factors and mechanisms of the acidity generation, (ii) understand the role of the interstratified clay minerals in the development of vertic features in a kaolinitic Vertisol, and iii) investigate the factors and mechanisms that promote the genesis of Pellic Vertisols under different climatic conditions in Brazil. Samples of six profiles of Vertisols were used, being four Pellic and two Haplic, both located between the northeast and southern regions of Brazil. Morphological, physical, chemical, mineralogical and isotopic analyzes were performed. In the modeling of the diffractograms, the Newmod program was used. For the identification of the organic functional groups of the soil, the nuclear magnetic resonance of the humic acid fraction and the spectral subtraction were performed. All the Vertisols presented a texture of clayey to very clayey, dry consistency ranging from hard to extremely hard and wet consistency between very plastic and very sticky. The pH values varied between acid and alkaline. They exhibit high base saturation, with the predominance of calcium in the exchangeable complex in most of the profiles. The carbon content reduced in depth; did not overlap the shrinking-swelling potential; and promoted improvements in aggregation, especially in the upper horizons. There was autigenesis of minerals, primary minerals predominated in the sand and silt fractions, and in the clay fraction species of dioctahedral smectites. Regardless of the smectic species and the type of vegetation (C3 and/or C4 plants), there was a greater diversity of functional groups in the superficial horizons. The mechanism of carbon stabilization in the Pellic Vertisols occurred through the interaction between inorganic and organic phases, mediated by bridges of non-metallic and metallic polyvalent cations, and by electrostatic interaction between inorganic and organic constituents. The manifestation of the morphological and vertic features in the kaolinitic Vertisol was generated by the interstratified kaolinite-montmorillonite resulting from the loss of the tetrahedral sheet of smectites by solid-state transformations. The acidity in the acid Vertisols was generated by the hydrolysis and dissolution of the mineral phases mediated by a humid past climate and continued by the current humid climate, being the exchangeable aluminum contents natural. In this context, this study contributes to advances in the genesis, mineralogy, and mechanisms of soil carbon stabilization, which are relevant themes of this millennium and contribute to other scientific areas.
 
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Data de Publicação
2018-10-19
 
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