Química e gênese de solos desenvolvidos sob vegetação de restinga no estado de São Paulo

Chemistry and genesis of soils developed under restinga vegetation in São Paulo State, Brazil

SEÇÃO V - GÊNESE, MORFOLOGIA E CLASSIFICAÇÃO DO SOLO

Química e gênese de solos desenvolvidos sob vegetação de restinga no estado de São Paulo(¹)

Chemistry and genesis of soils developed under restinga vegetation in São Paulo State, Brazil

Maurício Rizzato Coelho^I; Pablo Vidal-Torrado^II; Xosé Luiz Otero Pérez^III; Vanda Moreira Martins^IV; Felipe Macías Vázquez^III

^IPesquisador do Centro Nacional de Pesquisa em Solos, Embrapa Solos. Rua Jardim Botânico 1024, Jardim Botânico, CEP 22460-000 Rio de Janeiro (RJ). E-mail: [e-mail] ^IIProfessor do Departamento de Ciência do Solo, Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - ESALQ/USP. Caixa Postal 09, CEP 13418-900 Piracicaba (SP). Bolsista do CNPq. E-mail: [e-mail] ^IIIProfessor do Departamento de Edafología de la Universidad de Santiago de Compostela. Campus Universitario Sur. Faculdad de Bioloxía. Espanha. E-mail: [e-mail]; [e-mail] ^IVProfessora do Curso de Geografia da Universidade Estadual do Oeste do Paraná - UNIOESTE. Campus de Marechal Cândido Rondon, Rua Pernambuco 1777, Centro, CEP 85960-000 Marechal Cândido Rondon (PR). E-mail: [e-mail]

RESUMO

As áreas arenosas e de solos pobres com vegetação característica das planícies costeiras brasileiras são genericamente denominadas de restinga. Os solos desses ambientes foram muito pouco estudados. Para este estudo, selecionaram-se áreas de restinga dos municípios paulistas de Cananeia, Ilha Comprida e Bertioga devido à existência de diferentes unidades sedimentares, de vegetação remanescente e de solos, representativos da planície costeira do Estado de São Paulo. Nesses locais foram descritos e amostrados 31 perfis, muitos deles em cronossequência, objetivando caracterizá-los quimicamente e convergir evidências analíticas para elucidação dos principais mecanismos envolvidos na gênese dos Espodossolos - estes de ampla ocorrência no ecossistema restinga, componente do bioma Mata Atlântica nas planícies costeiras do Sudeste do Brasil. Para isso, foram utilizados procedimentos analíticos de rotina para fins de levantamento e classificação de solos, bem como de dissoluções seletivas dos elementos Fe (ditionito-citrato, oxalato e pirofosfato) e Al (ditionito-citrato, oxalato, pirofosfato, CuCl₂, LaCl₃ e KCl), os quais permitiram as seguintes interpretações: (a) a maioria dos solos de restinga estudados mostra-se de textura essencialmente arenosa e predominância de areia fina, com baixas soma e saturação por bases, reação extrema a fortemente ácida, capacidade de troca de cátions dependente da matéria orgânica e dominada por Al trocável, havendo aumento do conteúdo e estabilidade de carbono orgânico em profundidade. Esses atributos refletem a influência tanto do material de origem como do processo pedogenético predominante nesses ambientes: a podzolização; (b) o Al é o principal cátion envolvido na podzolização e suas formas ativas são: complexos de Al-húmus e compostos inorgânicos pouco cristalinos; (c) alguns horizontes espódicos com subscrito "s" (Bs, Bhs e Bsm), situados na base de perfis bem drenados, detêm os maiores valores de saturação por Al no húmus e estabilidade da interação carbono-metal entre todas as amostras e horizontes estudados; (d) existe estreita relação entre a idade dos Espodossolos e os atributos químicos analisados: os mais antigos (Cananeia) diferenciam-se dos demais quer pelos maiores conteúdos médios de C e de Al ativo (Al trocável, Al oxalato e Al pirofosfato), quer pela maior estabilidade da interação Al-húmus nos horizontes espódicos; e (e) estes se formaram predominantemente às expensas dos eluviais, com atuação de processos de queluviação de Al-húmus e sua imobilização em profundidade à medida que há saturação do elemento nos complexos organometálicos que migram no perfil.

Termos de indexação: dissoluções seletivas, ditionito-citrato, oxalato, pirofosfato, CuCl₂, LaCl₃, podzolização, Espodossolos.

SUMMARY

Restinga is a term currently used for the vegetation on the poor and sandy soils of the coastal plains of Brazil. The soils of these environments have been poorly studied. The counties Cananéia, Ilha Comprida and Bertioga were selected for this research due to the representativeness of the environmental conditions of the state of São Paulo. In these environments 31 soil profiles were described and sampled, many of them in chronosequences. The samples were characterized chemically and analytical evidence converged to elucidate the main mechanisms involved in the genesis of Spodosols, which are of widespread occurrence in the Restinga environments of Sao Paulo State and across Brazil. For these purposes, routine analytical procedures for soil survey and classification were used, as well as selective dissolution of the elements Fe (dithionite-citrate, oxalate and pyrophosphate) and Al (dithionite-citrate, oxalate, pyrophosphate, CuCl₂, LaCl₃ and KCl), resulting in the following interpretations: (a) most studied Restinga soils had a low sum of bases and base saturation, strong to extreme acidity, cation exchange capacity depending on the organic matter and dominated by exchangeable Al, with increasing content and stability of organic carbon with depth. These properties reflect the influence of both the parental material and the main predominant pedogenetic process in these environments: podzolization; (b) Al is the main cation in the podzolization process. The reactive forms of this element are Al-humus complexes and poorly crystalline inorganic compounds; (c) Al-humus saturation is highest in some spodic horizons with "s" subscript (Bs, Bhs and Bsm) located at the base of well-drained profiles and the metal-carbon interaction among all samples and horizons studied is stable; (d) there is a close relationship between Spodosol age and the chemical properties analyzed: the oldest (Cananéia) are differentiated from the others by higher mean content of C and active Al (exchangeable Al, Al oxalate and Al pyrophosphate) and greater stability of the interaction in Al-humus of spodic horizons; and (e) the spodic horizons studied were formed mainly at the expense of eluvial horizons and queluviation processes of Al-humus and its immobilization in depth through Al saturation in organo-metallic complexes migrating in the profile.

Index terms: selective dissolution, dithionite-citrate, oxalate ammonium, Na pyrophosphate, CuCl₂, LaCl₃, podzolization, Spodosol.

INTRODUÇÃO

Os Espodossolos são os solos predominantes nos ambientes de restinga (Oliveira et al., 1992). As principais teorias relativas aos processos de podzolização foram revisadas por Sauer et al. (2007). Segundo esses autores, as hipóteses sobre a formação desses solos, envolvendo mecanismos de mobilização e translocação de compostos, podem ser resumidas em três principais teorias: (1) formação de complexos solúveis em água de ácidos orgânicos com íons Fe, Al e Si; (2) redução do Fe por ácidos orgânicos e migração de complexos organometálicos; e (3) translocação de Al, Si e Fe como coloides inorgânicos. Assim, esses elementos e a matéria orgânica são lixiviados do topo do solo e, pelo menos em parte e por algum motivo, imobilizados e acumulados no subsolo (De Coninck, 1980). A continuidade desses processos conduz à diferenciação de horizonte eluvial (perda) e iluvial (acumulação), os quais finalmente resultam na formação dos Espodossolos (Sauer et al., 2007).

A satisfatória caracterização química dos horizontes B espódicos dos Espodossolos requer o uso de pelo menos dois extratores: oxalato, para avaliar o conteúdo total (orgânico e inorgânico) de Al, Fe e Si nos produtos de intemperismo, e pirofosfato, para determinar as formas orgânicas de Al e Fe (Farmer et al., 1983). Como esses elementos estão predominantemente associados aos materiais orgânicos nos horizontes espódicos, o pirofosfato foi considerado, no passado, o melhor extrator para materiais amorfos desses horizontes (Mokma, 1983). No entanto, resultados apresentados por Jeanroy & Guillet (1981), Pagé & Kimpe (1989), Paterson et al. (1993) e Kaiser & Zech (1996) questionaram a efetiva utilidade do uso deste reagente na caracterização dos solos, uma vez que ele pode extrair outras formas que não apenas Al e Fe complexados à matéria orgânica. Parfitt & Childs (1988) e Schuppli et al. (1983), por outro lado, consideram que os resultados de pirofosfato são reproduzíveis desde que o método utilize determinados procedimentos analíticos. Em alguns solos, particularmente Espodossolos e Andossolos, Higashi (1983) constatou que esse extrator ofereceu boas indicações do conteúdo de Al nos complexos Al-húmus.

Os critérios químicos para definição de horizonte espódico têm variado à medida que pesquisas evoluem no que diz respeito ao extrator mais adequado para materiais amorfos (McKeague et al., 1971). Nesse contexto, tem-se sugerido que, para a adequada caracterização do Al complexado à matéria orgânica, extratores não tamponados de cloro, como CuCl₂ (Juo & Kamprath, 1979; Hargrove & Thomas, 1981) e LaCl₃ (Bloom et al., 1979), podem dar melhores resultados (Oates & Kamprath, 1983), em vista da comprovada falta de seletividade do extrator pirofosfato para determinados solos e horizontes. García-Rodeja et al. (2004) utilizaram esses extratores não tamponados, juntamente com o pirofosfato e KCl, a fim de avaliar a estabilidade da interação Al-húmus. Segundo esses autores, a seguinte ordem decrescente de estabilidade da associação metal-húmus pode ser obtida e quantificada subtraindo as diferentes formas de Al do solo: Al_p-Al_Cu>Al_Cu -Al_La>Al_La-Al_K, sendo os subscritos p, Cu, La e K referentes aos extratos obtidos com pirofosfato de sódio (p), CuCl₂ (Cu), LaCl₃ (La) e KCl (K), respectivamente.

Caracterizações químicas de solos sob vegetação de restinga no Brasil, com ênfase na gênese dos Espodossolos, podem ser encontradas nos trabalhos de Gomes (1995) no Estado do Rio de Janeiro e Rossi (1999) e Gomes (2005) em São Paulo. Esses estudos abarcam pequenas extensões geográficas e, por consequência, podem ser restritos na avaliação das diferentes feições, atributos e processos genéticos envolvidos na formação dos horizontes espódicos e Espodossolos.

O presente trabalho lança mão de 31 perfis de solos, a maioria descritos e amostrados em cronossequência em diferentes localidades geológica e geomorfologicamente representativas das restingas paulistas, a fim de caracterizar quimicamente seus solos, com ênfase nos Espodossolos, e auxiliar no entendimento dos mecanismos envolvidos na sua gênese. Para isso, foram realizados procedimentos de dissoluções seletivas do Fe e Al comumente utilizados nos estudos de caracterização e gênese de Espodossolos, como ditionito-citrato (DC), oxalato e pirofosfato, além da avaliação da interação do Al-húmus por meio de cloretos não tamponados (CuCl₂, LaCl₃ e KCl). Análises de rotina para fins de levantamento e classificação de solos complementam os procedimentos analíticos aqui utilizados no estudo dos solos sob vegetação de restinga.

MATERIAL E MÉTODOS

Meio físico

Foram descritos perfis e coletadas amostras de solos em três municípios do litoral do Estado de São Paulo: Bertioga, Cananeia (Ilha de Cananeia) e Ilha Comprida (Figura 1). O clima do litoral do Estado de São Paulo é do tipo Af, segundo a classificação climática de Köppen, com precipitação pluvial média anual de 1.800 a 2.000 mm e médias de temperaturas mínimas de 19 ºC e de temperaturas máximas de 27 ºC (Melo & Mantovani, 1994). A geologia dos locais estudados é composta por sedimentos arenosos quaternários de origem marinha (Petri & Fúlfaro, 1970; Suguio & Martin, 1978a). Neles desenvolveu-se uma vegetação de floresta tropical úmida, genericamente denominada de vegetação de restinga - ecossistema característico das zonas costeiras da região Sudeste do Brasil (Suguio & Tessler, 1984) e que compõe o bioma Mata Atlântica. Os solos predominantes desses ambientes pertencem às classes dos Espodossolos e Neossolos Quartzarênicos (Oliveira et al., 1992); muitas vezes, estes últimos apresentam incipiente processo de podzolização (Gomes, 2005).

Conforme levantamento geológico realizado por Suguio & Martin (1978b), na planície costeira de Bertioga predominam depósitos holocênicos de várias origens, ocorrendo remanescentes de terraços marinhos pleistocênicos somente nas proximidades do rio Itapanhaú.

Ilha Comprida, localizada no litoral sul do Estado de São Paulo (Figura 1), tem 63 km de comprimento por até 5 km de largura (Nascimento-Júnior, 2006). É constituída predominantemente de sedimentos arenosos quaternários, com presença de dunas holocênicas. Das sequências estudadas, é a que apresenta o material de origem mais jovem; na Ilha de Cananeia, encontra-se o mais antigo (Coelho, 2008; Martins, 2009). Esta também é predominantemente composta de sedimentos arenosos quaternários de idade pleistocênica (Suguio et al., 1999).

Trabalhos de campo

Os trabalhos de campo consistiram em tradagens, observações de barrancos e trincheiras, a fim de selecionar os locais de amostragem. Estes consistiram de 31 perfis de solos representativos das unidades geomorfoestratigráficas locais: 27 são Espodossolos e quatro classificados como Neossolos Quartzarênicos. No município de Bertioga, 13 perfis foram coletados em cronossequência (perfis P1 a P13), dos mais antigos (pleistocênicos) para os mais jovens (holocênicos a atuais). Em Ilha Comprida (10 perfis; P17 a P26) e Cananeia (5 perfis; P27 a P31) os solos foram descritos e amostrados transversalmente ao comprimento das ilhas. Os perfis foram descritos e amostrados conforme Santos et al. (2005), e os solos, classificados segundo Embrapa (2006). A descrição morfológica e a localização dos perfis estudados são encontradas em Coelho (2008).

Procedimentos analíticos

Análises de rotina

No laboratório, as amostras de solo foram secas ao ar, destorroadas com um martelo de borracha, quando necessário, e passadas em peneira n.º10 (malha de 2 mm), obtendo-se a fração terra fina seca ao ar (TFSA), onde foram realizadas as análises químicas e granulométricas. Esta última foi realizada pelo método do densímetro, utilizando hidróxido de sódio 0,1 mol L^-1 como agente dispersante (Embrapa, 1997).

Foram as seguintes análises químicas e procedimentos analíticos utilizados (Embrapa, 1997): o pH foi determinado em água (potenciômetro), utilizando relação solo:solução 1:2,5 após agitação e repouso de uma hora; o carbono orgânico (C), por oxidação com dicromato de K. Os cátions Ca²⁺; Mg²⁺ e Al³⁺ foram extraídos com solução KCl 1 mol L^-1. A extração do H + Al foi realizada com solução de acetato de cálcio 0,5 mol L^-1 a pH 7,0. Os elementos Na⁺ e K⁺ foram extraídos com solução de H₂SO₄ 0,0125 mol L^-1 + HCl 0,05 mol L^-1. Os teores de Ca²⁺ e Mg²⁺ foram determinados por espectroscopia de absorção atômica; K⁺ e Na⁺; por fotometria de chama; Al³⁺ e H + Al por titulometria.

Dissoluções seletivas

Foram utilizados os seguintes procedimentos de dissolução seletiva para a extração de Al e, ou, Fe: (a) Extração do Fe e Al com oxalato ácido de amônio, de acordo com Buurman et al. (1996): relação solo:solução de 1:50, agitando por 4 h no escuro. A suspensão foi centrifugada por 15 min a 2.500 rpm, com quatro gotas de "superfloc", e o sobrenadante foi filtrado em papel-filtro lavado em ácido (7-11 µm de diâmetro de poro); (b) Extração do Fe e Al com pirofosfato de sódio 0,1 mol L^-1 (pH 10): relação solo:solução 1:100, agitando por 16 h (Buurman et al., 1996). Após adição de quatro gotas de "superfloc", procedeu-se à centrifugação e filtragem, conforme os procedimentos supracitados; (c) Extração do Fe com ditionito-citrato de sódio (DC): relação solo:solução 1:125, agitando por 16 h, segundo método proposto por Holmgren (1967). Os procedimentos seguintes foram semelhantes aos anteriormente relatados; (d) Extração do Al com CuCl₂ 0,5 mol L^-1 (pH 3; Al_Cu): 5 g de solo foram agitados durante 5 min com 50 mL da solução extratora. Após agitação, a suspensão permaneceu em repouso durante 12 h, seguida de nova agitação durante 30 min e filtragem em papel-filtro lavado em ácido. Lavou-se o solo contido no papel-filtro com CuCl₂ até completar o volume para 100 mL (Juo & Kamprath, 1979); (e) Extração do Al com LaCl₃ 0,33 mol L^-1 (pH 4; Al_La): 10 g de solo foram agitados durante 2 h com 50 mL da solução extratora. A suspensão foi filtrada utilizando papel-filtro lavado em ácido, e o solo nele retido foi lavado com LaCl₃ até completar o volume para 100 mL (Hargrove & Thomas, 1981); (f) Extração do Al com KCl 1 mol L^-1 (pH 5; Al_K): 5 g de solo foram agitados durante 5 min com 50 mL da solução extratora. Após agitação, procedeu-se imediatamente à filtragem da suspensão em papel-filtro lavado em ácido (Raij et al., 2001).

Alumínio e Fe nos extratos foram determinados por espectroscopia de absorção atômica. Os resultados apresentados para esses elementos representam a média das análises realizadas em duplicata, que diferiram entre si em menos de 10 %.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Química de rotina e estabilidade da interação Al-húmus

No quadro 1 são mostrados os dados químicos e granulométricos de 20 perfis selecionados. Observam-se tendências similares àquelas já descritas por Gomes (2005) na Ilha do Cardoso (SP) e Rossi (1999) e Moreira (2007) para os solos sob vegetação de restinga do município de Bertioga: textura essencialmente arenosa, baixos valores de soma (SB) e saturação por bases (V), dominância de solos extrema a fortemente ácidos, capacidade de troca de cátions (T) altamente dependente da matéria orgânica (Figura 2) e dominada por Al trocável, sobretudo nos horizontes espódicos. Esses atributos refletem a influência tanto do material de origem como do processo pedogenético predominante nesses ambientes: a podzolização. Enquanto o primeiro, originalmente quartzoso e com baixos conteúdos de minerais facilmente intemperizáveis, imprime a pobreza em nutrientes e a textura arenosa aos solos, praticamente destituídos de argila, e predominância da fração areia fina e muito fina bem selecionada (Villwock, 2005), os atributos mais marcantes e relativos à podzolização são o expressivo acúmulo de C e Al em profundidade, típico dos Espodossolos. Em consequência, os valores de SB e de V são consideravelmente superiores nos horizontes A (SB mínimo, máximo e média de 2,20, 36,1 e 1,91 mmol_c kg^-1 ; V mínimo, máximo e média de 3, 87 e 22 %, respectivamente) comparativamente aos B espódicos (SB mínimo, máximo e média de 0,0, 17,49 e 5,97 mmol_c kg^-1; V mínimo, máximo e média de 0, 100 e 11 %, respectivamente), uma vez que os cátions básicos (Ca²⁺; Mg²⁺; K⁺ e Na⁺) são constantemente incorporados aos horizontes superficiais via ciclagem de nutrientes e não se acumulam nos horizontes espódicos, dominados por Al trocável (Quadro 1).

Nos Espodossolos, em geral, os valores de pH tendem a ser mais elevados nos horizontes E, por serem lavados e praticamente destituídos de material orgânico (Gomes et al., 1998), a mais provável fonte de acidez nesses solos; daí os valores mínimo e máximo e a média de pH nos horizontes espódicos da sequência de Ilha Comprida - respectivamente de 4,3, 6,0 e 5,0 - serem superiores àqueles de Bertioga (3,1, 5,3 e 4,4) e Cananeia (3,7, 5,2 e 4,4), já que os conteúdos de C acompanham essas tendências (Quadro 1). De fato, a figura 3a evidencia que a sequência de Ilha Comprida mostra os horizontes B espódicos com os menores conteúdos de C (mínimo, máximo e a média, respectivamente, de 2,01, 12,40 e 6,13 g kg^-1), comparativamente aos de Bertioga (2,19, 51,00 e 15,07 g kg^-1) e Cananeia (5,56, 50,94 e 22,08 g kg^-1). Esta última apresenta os sedimentos e Espodossolos mais antigos estudados, enquanto em Ilha Comprida encontram-se os mais recentes (Coelho et al., 2010a), sugerindo que o tempo pode ser um fator responsável pelo maior acúmulo (Figura 3a) e estabilidade (Figura 3b) do C nos Espodossolos - fato já constatado por Skjemstad et al. (1992a) em solos semelhantes sob dunas na Austrália. Segundo esses autores, os horizontes espódicos mais antigos mostraram dominância de matéria orgânica com estruturas aromáticas, estáveis, as quais são fortemente associadas e floculadas por Al, imprimindo coloração negra aos horizontes. A maior proporção relativa de horizontes ortstein nos solos de Cananeia comparativamente à das demais sequências estudadas - os quais manifestam os maiores graus de consistência seca (extremamente dura) e cimentação (fortemente cimentado), predominância de colorações negras (Coelho et al., 2010a) e os mais elevados teores das diferentes formas de Al no perfil entre todos os estudados (Figura 3c; Quadro 1) - sugere similaridades com as constatações de Skjemstad et al. (1992a), de forma que permanecem intactos nas paisagens atuais e apenas naquelas mais antigas, como evidenciado por Coelho et al. (2010a) para a área estudada. A figura 3b ajuda a corroborar as assertivas anteriores: os horizontes espódicos dos solos de Cananeia mostram os mais elevados teores médios de todas as formas de Al que expressam sua estabilidade da interação com a matéria orgânica do solo, sendo suas formas mais estáveis (Al_p-Al_Cu), dominantes. Inversamente, os de Ilha Comprida, formados nos sedimentos mais recentes, detêm não só os menores conteúdos das formas mais estáveis da interação Al-húmus (Al_p-Al_Cu), como a menor amplitude de variação entre aquelas mais (Al_p-Al_Cu) e menos (Al_La-Al_K) estáveis (Figura 3b), sugerindo que o tempo é um fator que também contribui para a estabilidade da interação metal-carbono.

Dissoluções seletivas

Grau de saturação do Al no húmus (Al_p/C)

Multiplicando a relação Al_p/C por 100, tem-se a porcentagem de saturação por Al na matéria orgânica dos solos estudados. Para os horizontes superficiais esse valor é baixo (mínimo de 0,11; máximo de 12,04; média de 1,89 %) e, em média, muito inferior àquele dos horizontes espódicos (mínimo de 2,21; máximo de 68,11; média de 19,43 %), o que pode ser devido ao menor grau de humificação da matéria orgânica dos horizontes superficiais em relação aos subsuperficiais. A variação significativa dessa relação para os horizontes espódicos é condizente com a sua diversidade morfológica (Coelho et al., 2010a) e química observada (Quadro 1) e deve refletir as condições ambientais em que foram formados (Coelho et al., 2010b). De fato, os maiores valores foram constatados para os horizontes espódicos Bs e C (Quadro 1), geralmente situados na base dos perfis bem drenados, fato também relatado por Jansen et al. (2005) e Mokma & Buurman (1982) para Espodossolos boreais, indicando que a alta saturação por Al pode estar relacionada às boas condições de drenagem e, ou, ao tipo de matéria orgânica e, consequentemente, aos processos envolvidos na formação de tais horizontes.

Fatores químicos envolvidos na diferenciação entre os horizontes espódicos

Alumínio

Em termos gerais, os horizontes Bs, Bhs e Bsm dos perfis analisados, facilmente identificados no campo pela coloração em tons amarelados, comparativamente aos horizontes Bh, caracterizam-se pelos mais baixos conteúdos de carbono orgânico e maior relação Al_p/C observados, maior estabilidade da interação Al-húmus, mais elevados valores de pH e das diferentes formas de Fe (Quadro 1), condições químicas significativamente diferenciadas daquelas dos horizontes Bh. Esses resultados indicam que esses horizontes com subscrito "s" foram formados em condições ambientais diferenciadas e, consequentemente, diferentes mecanismos de podzolização podem ter atuado no desenvolvimento de um mesmo perfil ou entre os diferentes perfis estudados, basicamente condicionados pela presença ou ausência de hidromorfismo e por variações nos valores de pH. Esses fatores, por sua vez, definem a permanência do elemento Fe nos solos estudados (hidromorfismo), bem como o tipo de interação dos metais (Fe e Al) com os demais componentes do sistema (pH).

A influência dos fatores químicos na formação e composição dos horizontes espódicos Bs, Bsm e Bhs bem drenados foi evidenciada por Coelho et al. (2010b) para os solos da área. Esses autores identificaram a presença de materiais inorgânicos de Al pouco cristalinos na maioria desses horizontes devido às condições químicas favoráveis, predominantemente valores de pH próximos ou acima de 5, o que propiciou a sua formação em detrimento da complexação do elemento à matéria orgânica do solo (Shoji et al., 1982; Shoji & Fujiwara, 1984). Esses maiores valores de pH, por sua vez, estão diretamente relacionados aos menores conteúdos de C, sobretudo nos horizontes Bs, comparativamente aos demais horizontes espódicos, já que a matéria orgânica é a principal responsável pela acidez dos solos estudados (Figura 4).

A figura 5 mostra a correlação entre Al_p/C e as variáveis pH do solo (medido em água) e a relação Al_o/Al_p. Observa-se que o aumento da saturação por Al no húmus é acompanhado tanto pela menor dispersão dos dados em torno do pH 5, como pela maior concentração de amostras com valores de Al_o/Al_p superiores a uma unidade. Também é evidente que acima de 20 % de Al/C há total dominância de horizontes B com subscrito "s" e horizontes C, todos bem drenados. Segundo Shoji & Fujiwara (1984), a acidez do solo controla a formação de complexos de Al e Fe-húmus, de forma que, em valores de pH inferiores a 4,9, Al forma complexos estáveis com a matéria orgânica do solo (Shoji et al., 1982). Daí os valores acima de uma unidade da relação Al_o/Al_p para muitos dos horizontes Bs, Bhs, Bsm e C à medida que há aumento do pH para valores próximos ou acima de 5 (Figura 5), indicando que compostos inorgânicos amorfos estão presentes, uma vez que o extrator oxalato é mais específico tanto para formas orgânicas como inorgânicas de Al de baixa cristalinidade, enquanto o pirofosfato o é apenas para formas orgânicas do elemento (Childs et al., 1983). No entanto, os baixos valores médios de pH (4,5) dos horizontes espódicos aqui estudados (Quadro 1) sugerem que a química é mais favorável à interação Al-matéria orgânica, sobretudo para horizontes Bh e Bhm, praticamente destituídos de Fe, com menores valores de pH e maiores conteúdos de C em relação aos horizontes Bs, Bhs e Bsm.

A figura 5 também evidencia que muitos horizontes espódicos com subscrito "s" e alguns horizontes C detêm elevada percentagem de saturação por Al no húmus, acima de 20 %, estando entre as maiores observadas nos solos estudados. Acima desse valor há aumento significativo das formas mais estáveis da associação Al-húmus, representadas pela diferença Al_p-Al_Cu (García-Rodeja et al., 2004); os horizontes espódicos com subscrito "s" mostram seus conteúdos de Al mais fortemente associados à matéria orgânica em relação aos demais horizontes estudados (Figura 6a). Por sua vez, as formas menos estáveis da associação, Al_La-Al_K (García-Rodeja et al., 2004), tendem a reduzir seus teores juntamente com o aumento da relação Al_p/C, o que se acentua em valores de Al_p/C acima de 20 (Figura 6b), corroborando a efetividade dos extratores e da interação entre eles na avaliação da estabilidade das formas de Al nos solos estudados, cuja gênese está predominantemente associada à queluviação de Al dos horizontes superiores e sua deposição naqueles mais profundos, como se verá adiante.

Ferro

Shoji & Fujiwara (1984) mostraram que a formação de complexo de Fe-húmus ocorre intensivamente em valores de pH inferiores a 4, em que o íon Fe³⁺ é a espécie dominante do elemento. Como a maioria das amostras aqui estudadas, com conteúdos detectáveis de Fe, apresentou valores médios de pH superiores a 4,4 (Quadro 1), é de se esperar que a contribuição do Al à acumulação de húmus seja muito superior que aquela do Fe, fato constatado para a maioria dos solos aqui estudados, embora condições outras, como o potencial redox, possivelmente tenham sido as principais responsáveis pela baixa disponibilidade e conteúdo do elemento nos solos estudados. No entanto, os extratores DC, oxalato e pirofosfato de sódio extraíram conteúdos similares para a maioria dos horizontes espódicos (Figura 7), o que sugere que o Fe está na forma predominantemente amorfa e unida à matéria orgânica, já que o DC é um extrator efetivo para óxidos de Fe livre nos solos sem discriminação de fases (Mehra & Jackson, 1960; Farmer et al., 1983), enquanto o oxalato extrai a maior parte das formas amorfas de Fe e Al, incluindo aquelas associadas ao húmus. Esta última é mais especificamente removida pelo reagente pirofosfato de sódio (McKeague, 1967; Farmer et al., 1983).

Gênese dos Espodossolos

Os valores de Al e Fe extraídos por ditionito-citrato (Al_d; Fe_d), oxalato (Al_o;Fe_o) e pirofosfato (Al_p, Fe_p) apresentam clara tendência de acumulação nos horizontes iluviais (horizonte B) em relação aos horizontes A, E e C dentro de cada perfil. Essa tendência é acompanhada pela similar capacidade de extração desses reagentes (Figura 7), com relações Al_o/Al_p e Fe_p/Fe_d próximas a 1 (Quadro 1) para a maioria dos horizontes, sugerindo que o clássico mecanismo de mobilização, transporte e precipitação de complexos organometálicos na formação dos Espodossolos parece ser atuante nos perfis estudados, conforme amplamente relatado nos mais abrangentes e recentes estudos sobre o tema (Lumdström et al., 2000a,b; Buurman & Jongmans, 2005; Jansen et al., 2005; Sauer et al., 2007). Assim, os horizontes espódicos foram formados predominantemente às expensas dos eluviais, os quais estão presentes em todos os Espodossolos estudados (Quadro 1).

Alumínio é o principal cátion envolvido na (i)-mobilização da matéria orgânica, o que é evidenciado pela sua presença em todos os horizontes dos perfis, excetuando os eluviais (E; EA) e em quantidade geralmente muito superior à do Fe, quando presente. Este último ocorre, predominantemente e em maiores conteúdos, nos Espodossolos e Neossolos Quartzarênicos bem drenados ou naqueles sujeitos a variações frequentes de drenagem, cujo conteúdo do elemento nas águas de drenagem e potenciais adequados de oxirredução foram favoráveis à sua precipitação; também está comumente presente nos horizontes superficiais, devido à ciclagem de nutrientes.

A tendência de aumento da relação Al/C em profundidade para a maioria dos perfis estudados (Quadro 1) pode indicar que o principal mecanismo de imobilização dos complexos organometálicos está relacionado à incorporação adicional do Al durante sua iluviação no perfil (McKeague et al., 1978 citado por Sauer et al., 2007; De Coninck, 1980). Nesse mecanismo, o aumento da relação metal/carbono com a profundidade leva à precipitação pela formação de agregados maiores, originados da neutralização das cargas e polimerização da matéria orgânica iluviada (De Coninck, 1980).

É provável que os Espodossolos sob vegetação de restinga paulista tenham sido, em sua maioria, inicialmente formados sob condições de acentuado hidromorfismo, fato já genericamente relatado por van Breemen & Buurman (2002) ao se referirem à gênese desses solos sob condições tropicais. Nesses ambientes, os complexos de Al-húmus predominam nos horizontes B espódicos, como relatado por Takahashi et al. (1995) e van Breemen & Buurman (2002) e observado neste estudo, sendo que o Fe é perdido na sua forma reduzida (Anderson et al., 1982; Mokma & Buurman, 1982; Farmer et al., 1983; Skjemstad et al., 1992b). A ocorrência deste último elemento, geralmente presente ou em maiores conteúdos nos horizontes Bs, Bhs e Bsm dos perfis bem drenados, a química e a mineralogia diferenciadas de algum desses horizontes em relação aos demais espódicos (Bh e Bhm) sugerem mecanismos diferenciados de pedogênese atuando nos perfis onde esses horizontes coexistem, possivelmente condicionados pelo hidromorfismo, que por sua vez está relacionado à dinâmica geológica/sedimentar desses ambientes costeiros. Nesse contexto, os horizontes aqui identificados como Bs, Bhs e Bsm foram formados em condições de melhor drenagem em relação aos demais espódicos (Bh e Bhm) nos perfis onde eles coexistem.

CONCLUSÕES

1. A química da maioria dos solos de Bertioga, Ilha Comprida e Cananeia é semelhante à já descrita para as áreas sob vegetação de restinga do Estado de São Paulo: baixas soma e saturação por bases; extrema a fortemente ácidos; capacidade de troca de cátions dependente da matéria orgânica e dominada com Al trocável; e aumento do C em profundidade. Esses atributos refletem a influência tanto do material de origem como do processo pedogenético predominante nesses ambientes: a podzolização.

2. Alumínio é o principal cátion envolvido na podzolização, e suas formas ativas são: complexos de Al-húmus e compostos inorgânicos pouco cristalinos. Os primeiros predominam nos horizontes superficiais e horizontes espódicos hidromórficos (Bh); as formas inorgânicas relacionam-se a alguns horizontes espódicos (Bs, Bhs e Bsm) situados na base de perfis mais bem drenados.

3. O conteúdo de Fe geralmente mostra-se em quantidade muito inferior à do Al. Sua presença ou maiores conteúdos estão predominantemente associados à matéria orgânica nos horizontes superficiais e espódicos. Também ocorrem nos solos mais bem drenados ou naqueles sujeitos a hidromorfismo temporário. Nessas últimas condições, o potencial redox governa sua presença e forma no perfil, a qual é predominantemente inorgânica.

4. Há estreita relação entre a idade dos Espodossolos e os atributos químicos analisados: os mais antigos (Cananeia) diferenciam-se dos demais quer pelos maiores conteúdos médios de C e de Al ativo (Al trocável, Al oxalato e Al pirofosfato), quer pela maior estabilidade da interação Al-húmus nos horizontes espódicos. Inversamente, aqueles mais recentes, descritos e amostrados em Ilha Comprida, mostram seus horizontes espódicos com os menores conteúdos médios de C e de todas as formas de Al estudadas.

5. A queluviação de Al-húmus e sua imobilização em profundidade à medida que há saturação do elemento nos complexos organometálicos que migram no perfil parecem ser atuantes nos perfis estudados e responsáveis pela gênese dos horizontes espódicos e Espodossolos estudados.

AGRADECIMENTOS

À CAPES, pelo financiamento do doutorado-sanduíche do primeiro autor (convênio CAPES/MECD-DGU); à FAPESP, por meio do projeto "Solos sob vegetação de restinga no Estado de São Paulo: relações solo-paisagem, pedogênese e alterações com o uso agrícola", pelo apoio financeiro; e a Maria Santiso Taboada, técnica do laboratório da USC, pelo auxílio nas análises laboratoriais.

LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em agosto de 2009 e aprovado em outubro de 2010.

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(1

) Parte da Tese de Doutorado do primeiro autor apresentada à Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - ESALQ/USP. Realizada com auxílio da CAPES e FAPESP.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  28 Jan 2011
• Data do Fascículo
  Dez 2010

Histórico

• Recebido
  Ago 2009
• Aceito
  Out 2010