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PRINCÍPIOS E PRÁTICAS DA CIÊNCIA DO SOLO: o solo como um recurso natural

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Descrição

Os solos permanecem um dos mais importantes e mais abusados recursos naturais do planeta. O manejo responsável de solo e recursos hídricos associados desempenha um papel crítico na sobrevivência e prosperidade de muitas nações ao redor do mundo.

Princípios e Prática da Ciência do Solo, 4ª edição, fornece uma introdução atual e abrangente da ciência do solo para estudantes no campo das ciências ambientais e agrícolas, ecologia, manejo do solo e da terra, manejo de recursos naturais e engenharia ambiental. O texto é focado sobre conceitos fundamentais de como os solos funcionam e como este funcionamento é vital para o bom uso do solo produtiva e ambientalmente.

A nova edição deste texto clássico inclui:

• Cobertura totalmente atualizada de todos os aspectos principais da ciência do solo, do habitat do solo até processos no ambiente do solo e manejo para produção sustentável;
• Discussão de manejo do solo e impacto ambiental;
• Ênfase na aplicação da ciência do solo para solução de problemas práticos no solo e manejo da terra;
• Exemplos mundiais reais de experiências de autores internacionais no campo;
• Um pacote de arte minuciosamente atualizado, com novas fotografias coloridas e diagramas para ajudar os estudantes a visualizar conceitos-chave;
• Novos conjuntos de problemas ao final de cada capítulo para reforçar princípios importantes. Uma chave de respostas é fornecida ao final do texto. Embora destinado primariamente para estudantes, “Princípios e Prática da Ciência do Solo”, 4ª edição, é também uma referência acessível para profissionais da ciência do solo, agrônomos, ecologistas, geomorfologistas, engenheiros e administradores de terra.

Prefácio – 5
Unidades de medida e abreviaturas utilizadas neste livro – 15
Unidades - Sistema Internacional (SI) – 15
Unidades derivadas – 15
Unidades não pertencentes ao SI, mas usadas em ciência do Solo – 15
Prefixos e sufixos para unidades – 15
Miscelânea de símbolos – 16
Abreviações – 16

PARTE 1 - O HABITAT SOLO

CAPÍTULO 1
1. Introdução ao solo – 21
1.1. A formação do solo – 21
1.2. Conceitos do solo – 23
O solo como um meio para o crescimento da planta – 23
O solo e a influência geológica – 24
A influência da ciência do solo russa – 25
Uma visão contemporânea do solo – 27
1.3. Componentes do solo – 27
1.4. Resumo – 28
Referências bibliográficas – 28
Leitura adicional – 29
Questões e problemas – 29

CAPÍTULO 2
2. O componente mineral do solo – 31
2.1. A gama de tamanhos – 31
Distribuição de tamanhos das partículas da terra fina – 31
Classes de tamanho – 31
Textura de campo – 32
Análise de tamanhos das partículas em laboratório – 33
2.2. A importância da textura do solo – 35
2.3. Mineralogia das frações de areia e de silte – 36
Estrutura cristalina simples – 36
Número de coordenação – 36
Substituição isomórfica – 37
Estruturas cristalinas mais complexas – 37
Estrutura em cadeia – 37
Estrutura em lâmina – 38
Estruturas tridimensionais – 41
2.4. Mineralogia da fração de argila – 41
Os minerais de argila cristalinos – 43
Minerais com razão molar Si: Al inferior ou igual 1 – 43
Minerais com razão molar Si: Al de 2 – 45
Minerais de camadas mistas ou interestratificadas – 48
Outros minerais da fração de argila – 48
Sílica – 49
Óxido de manganês – 49
Óxidos e oxi-hidróxidos de ferro – 49
Óxidos e oxi-hidróxidos de alumínio – 50
Óxido de titânio – 50
2.5. Área e carga de superfície – 51
Área de superfície específica e de adsorção – 51
Carga de superfície – 51
2.6. Resumo – 52
Referências bibliográficas – 53
Leitura adicional – 54
Questões e problemas – 54

CAPÍTULO 3
3. Organismos e matéria orgânica do solo – 55
3.1. Origem da matéria orgânica do solo – 55
O ciclo do carbono – 55
Entradas de resíduos de plantas e animais – 56
Composição de cobertura vegetal morta – 57
3.2. Organismos do solo – 58
Biomassa – 59
Tipos de micro-organismos – 61
Bactérias, incluindo actinomicetos – 61
Fungos – 61
Algas – 63
Protozoários – 63
Enzimas do solo – 63
A mesofauna – 64
Artrópodes – 64
Anelídeos – 66
3.3. Mudanças em restos vegetais devido à atividade de micro-organismos do solo – 69
O primeiro estágio da decomposição – 69
Colonização por micro-organismos do solo – 69
O papel dos animais do solo – 70
Mudanças bioquímicas e formação de húmus – 71
3.4. Propriedades da matéria orgânica do solo – 72
A quantidade de MOS – 72
Componentes da MOS – 72
Outras propriedades do húmus – 74
Capacidade de troca catiônica (CTC) – 74
Quelação – 75
Matéria orgânica e propriedades físicas – 75
3.5. Fatores que afetam a taxa de decomposição da matéria orgânica do solo – 75
Ciclagem – 75
Disponibilidade de substrato – 78
Ação iniciadora – 78
Propriedades do solo e condições ambientais – 78
Atividade da biomassa do solo – 79
Quantidade de organismos – 79
Atividade fisiológica – 79
3.6. Resumo – 80
Referências bibliográficas – 81
Leitura adicional – 82
Questões e problemas – 83

CAPÍTULO 4
4. Agregados e poros – 85
4.1. Estrutura do solo – 85
4.2. Níveis de organização estrutural – 85
Descrevendo agregação – 86
Tipos de agregado – 87
Agregados compostos – 89
Classe e grau dos agregados – 89
4.3. Micromorfologia do solo – 90
Reorientação de plasma in situ – 91
Translocação e concentração de plasma – 92
4.4. A criação e estabilização da estrutura do solo – 94
Formação de agregados – 94
Forças interpartículas – 96
Microagregados – 97
Macroagregados – 98
4.5. Porosidade do solo – 99
Definição de porosidade – 99
Densidade do solo e porosidade – 100
Distribuição do tamanho dos poros – 100
Porosidade preenchida com água – 101
Porosidade de aeração – 102
Composição do ar do solo – 103
4.6. Resumo – 104
Referências bibliográficas – 105
Leitura adicional – 106
Questões e problemas – 106

PARTE 2 - PROCESSOS NO AMBIENTE DO SOLO

CAPÍTULO 5
5. Formação do solo – 109
5.1. Os fatores de formação do solo – 109
5.2. Material de origem – 111
Intemperismo – 111
Estabilidade mineral – 112
Tipos de rocha – 113
Rochas ígneas – 113
Rochas sedimentares – 115
Rochas metamórficas – 115
Solos sobre material transportado – 116
Camadas de solo e perfis enterrados – 116
Água – 117
Gelo – 118
Vento – 119
Gravidade – 119
5.3. Clima – 120
Umidade – 120
Temperatura – 121
O conceito de zonalidade de solo – 122
5.4. Organismos – 123
Vegetação – 123
Fauna – 124
Influência humana – 124
5.5. Relevo – 125
Encosta – 125
5.6. Tempo – 128
Taxa de formação do solo – 128
O conceito de equilíbrio dinâmico – 129
5.7. Resumo – 130
Referências bibliográficas – 131
Leitura adicional – 132
Questões e problemas – 132

CAPÍTULO 6
6. Hidrologia, água no solo e temperatura – 133
6.1. O ciclo hidrológico – 133
Uma visão global – 133
Balanço de água numa escala local – 133
6.2. Propriedades da água no solo – 137
Quantidade e energia da água – 137
Potencial hidráulico e pF – 137
Forças que atuam na água no solo – 138
Componentes do potencial da água no solo – 141
6.3. Infiltração, escoamento e redistribuição da água no solo – 142
Potencial hidráulico e a Lei de Darcy – 142
Estágios da infiltração – 144
A frente de molhamento – 146
Capacidade de campo – 147
Equilíbrio dinâmico e fluxo transiente – 147
Condições transientes – 149
6.4. Retenção da água no solo – 150
Distribuição de tamanhos de poros – 150
Capacidade de água disponível e água disponível para as plantas – 151
6.5. Evaporação – 154
O balanço de energia – 154
Fatores e coeficientes de evaporação – 156
Evaporação do solo – 158
Fases da secagem – 158
Movimento da água no solo seco – 158
Ascensão capilar – 159
6.6. Temperatura do solo – 159
Variações diurnas e anuais de temperatura – 159
O efeito de coberturas – 161
6.7. Resumo – 161
Referências bibliográficas – 163
Leitura adicional – 164
Questões e problemas – 164

CAPÍTULO 7
7. Reações de superfície – 167
7.1. Cargas sobre as partículas do solo – 167
Algumas definições – 167
A interface carregada partícula-solução – 167
Carga de volume não uniforme – 168
Características da camada dupla de Gouy-Chapman – 169
Modificações para a camada dupla de Gouy-Chapman – 170
Superfícies de carga variável – 171
Superfície de óxidos – 171
Faces de arestas de mineral de argila – 174
Matéria orgânica – 174
A significância de cargas dependentes de pH no solo – 174
7.2. Troca de cátions – 175
Cátions trocáveis – 175
Capacidade de troca catiônica e saturação de bases – 176
“Argilas ácidas” são Al-argilas – 176
Capacidade de tamponamento de pH e acidez titulável – 177
Reações de troca de cátions – 179
Equações de troca – 179
Disponibilidade de K no solo – 180
A lei da razão – 180
7.3. Adsorção e troca de ânions – 181
Sítios de adsorção e mecanismos de troca – 181
Troca de ligantes – 183
7.4. Interação de partículas e expansão – 184
Forças de atração e repulsão – 184
Floculação-desfloculação e comportamento de expansão – 185
Floculação face a face – 185
Comportamento de expansão – 186
Floculação face a face – 186
7.5. Interações entre argila e matéria orgânica – 188
Interações eletrostáticas – 188
Cátions – 188
Ânions – 188
Forças de van der Waals e estabilização de entropia – 189
7.6. Resumo – 190
Referências bibliográficas – 191
Leitura adicional – 192
Questões e problemas – 192

CAPÍTULO 8
8. Aeração do solo – 195
8.1. Respiração do solo – 195
Tipos de respiração – 195
Medição da taxa de respiração – 196
Ciclos da atividade respiratória – 196
8.2. Mecanismos de troca de gás – 197
Troca de gás por difusão – 198
Porosidade de aeração e tortuosidade – 198
Perfis de O2 e CO² em solos no campo – 199
Difusão de gases através de poros com água – 200
8.3. Efeito da aeração deficiente do solo na atividade de raízes e de micro-organismos – 202
Atividade das raízes de plantas – 202
Atividade dos micro-organismos do solo – 203
Processos aeróbicos: nitrificação – 203
Processos anaeróbicos: fermentação e produtos da redução – 205
Efeitos fisiológicos da anaerobiose – 206
Índices da aeração do solo – 206
8.4. Reações de oxirredução no solo – 207
Potencial redox – 207
Reduções sequenciais no solo deplecionado de oxigênio – 208
Dinitrificação – 208
Condições redutivas mais intensivas – 210
8.5. Resumo – 211
Referências bibliográficas – 212
Leitura adicional – 213
Questões e problemas – 213

CAPÍTULO 9
9. Processos no desenvolvimento do perfil – 215
9.1. O perfil do solo – 215
Horizontes do solo – 215
Horizontes orgânicos – 216
Horizontes minerais – 218
Camadas de solo – 218
9.2. Processos pedogênicos – 218
Dissolução congruente e incongruente – 219
Dissolução e hidrólise – 219
Oxidação – 220
Lixiviação – 221
Mobilidade diferencial – 221
Profundidade de percolação – 221
Queluviação – 221
Podzolização – 222
Lessivagem – 223
Gleização – 225
9.3. Solos livremente drenados de regiões temperadas úmidas – 226
Solos argilosos sobre material de origem rico em calcário – 226
Solos sobre material de origem permeável rico em silício – 226
Solos sobre material de origem misto rico em silício e calcário – 227
9.4. Solos de trópicos e subtrópicos – 229
Fersialitização – 229
Ferruginação – 230
Ferralitização – 231
Laterita – 231
9.5. Solos hidromórficos – 233
Formação de turfa – 234
Turfa de bacia ou topogênica – 234
Turfa de planalto (ou climática) – 234
Solos de sulfatos ácidos – 235
9.6. Solos afetados por sais – 237
Fontes de sal – 237
Seqüência de solo Solonchak-Solonetz-Solod – 237
9.7. Resumo – 238
Referências bibliográficas – 240
Leitura adicional – 241
Questões e problemas – 241

CAPÍTULO 10
10. Ciclagem de nutrientes – 243
10.1. Nutrientes para o crescimento vegetal – 243
Os elementos essenciais – 243
Ciclagem de nutrientes – 244
O estoque inorgânico – 245
Estoque de biomassa – 245
O estoque orgânico – 246
10.2. A rota do nitrogênio – 246
Mineralização e imobilização – 246
Absorção vegetal – 247
Ganho de nitrogênio do solo – 248
Entradas da atmosfera – 248
Fertilizantes e adubos – 248
Fixação biológica de N2 – 248
Fixadores de N2 de vida livre – 248
Fixação simbiótica de N2 – 251
Perdas de nitrogênio do solo – 252
Remoção de cultura – 252
Perda de N por lixiviação – 252
Perdas de N gasoso – 254
10.3. Fósforo e enxofre – 255
Requerimentos das plantas – 255
As reservas do solo de fósforo e de enxofre – 255
Entradas atmosféricas – 255
Formas de enxofre – 256
Formas de fósforo – 256
Disponibilidade de fosfato – 259
Efeito da mudança de pH – 259
Micorrizas – 261
Perda de P e S por lixiviação e escoamento superficial – 264
10.4. Potássio, cálcio e magnésio – 264
Requerimentos da planta – 264
Reservas do solo – 265
Entradas da atmosfera – 265
Intemperismo mineral – 265
Perdas por lixiviação de K, Ca e Mg – 265
10.5. Elementos-traço – 266
Definição e fontes – 266
Influência do material de origem – 267
Entradas atmosféricas – 267
Reações do solo e disponibilidade para plantas – 268
Íons livres e complexos em solução – 268
Elementos-traço na fase sólida – 270
O efeito de drenagem pobre sobre a solubilidade de elementos-traço – 271
Absorção pelas culturas e perda por lixiviação – 272
10.6. Resumo – 272
Referências bibliográficas – 274
Leitura adicional – 275
Questões e problemas – 275

PARTE 3 - MANEJO DO SOLO

CAPÍTULO 11
11. Manutenção da produtividade do solo – 279
11.1. Métodos tradicionais – 279
Alternância de cultura – 279
Cultivo rotacional – 280
Adubos orgânicos – 280
Adubação verde e compostagem – 281
Desenvolvimentos recentes – 282
11.2. Produtividade e fertilidade do solo – 285
O poder do fornecimento de nutrientes do solo – 285
Aspectos qualitativos: diagnose de deficiência de nutriente – 285
Aspectos quantitativos - análise do solo – 286
Avaliação quantitativa das necessidades de fertilizantes – 287
11.3. Acidez do solo e calagem – 290
Fontes de acidez – 290
Resposta das plantas – 290
Acidificação acelerada dos solos – 291
Calagem – 291
11.4. A importância da estrutura do solo – 292
Propriedades dependentes de estrutura – 292
O efeito do uso da terra – 293
Métodos de agricultura convencional – 295
Sistema de plantio direto – 296
Interação de clima e solo sob plantio direto – 297
Condicionadores de solo – 299
11.5. Erosão do solo – 299
Influência de clima, atividade humana e escala – 299
Erosão hídrica – 301
Erosividade da chuva – 301
Erodibilidade do solo – 302
Erosão eólica – 306
Ação do vento – 306
Solos e fatores da cultura – 308
Estimativas de perda de solo devido à erosão eólica – 308
11.6. Resumo – 309
Referências bibliográficas – 311
Leitura adicional – 312
Questões e problemas – 312

CAPÍTULO 12
12. Fertilizantes e pesticidas – 315
12.1. Algumas definições – 315
12.2. Fertilizantes nitrogenados – 316
Formas de fertilizantes nitrogenados – 316
Formas solúveis – 316
Fertilizantes de liberação lenta e liberação controlada – 317
Reações no solo – 318
Queima e atraso na germinação – 318
Efeito do pH – 318
Nitrificação e consequentes perdas de nitrogênio – 319
Eficiência de utilização – 321
Dose e método de aplicação – 321
Efeitos residuais – 321
12.3. Fertilizantes fosfatados – 322
Formas de fertilizantes fosfatados – 322
Orto-P Fertilizantes – 322
Poli-P Fertilizantes – 323
Fosfatos insolúveis – 325
Reações no solo – 326
Dissolução de fertilizantes solúveis em água – 326
Forma pulverizada versus granular – 326
Efeitos residuais – 327
Eutrofização – 327
Causas e efeitos – 327
Fontes de entrada de nutrientes – 328
12.4. Outros fertilizantes incluindo os utilizados como fontes de micronutrientes – 329
Potássio fertilizante – 329
Balanço de potássio em cultivos – 330
Potássio liberado – 330
Absorção de potássio pelas culturas – 330
Fertilizantes à base de enxofre – 330
Requerimentos das culturas – 331
Fertilizantes utilizados como fontes de micronutrientes – 331
12.5. Produtos químicos protetores de plantas no solo – 332
Impacto ambiental – 332
Persistência do pesticida no solo – 334
Volatilização – 334
Adsorção e dessorção – 336
Transformações biológicas e químicas – 337
Absorção e transporte de pesticidas – 339
12.6. Resumo – 339
Referências bibliográficas – 341
Leitura adicional – 342
Questões e problemas – 343

CAPÍTULO 13
13. Solos com problemas – 345
13.1. Uma perspectiva ampla – 345
13.2. Manejo da água para controle de salinidade – 346
Permeação de lençol freático salino – 346
Solos com irrigação – 348
Regulação do suprimento de água – 348
Planejamento da irrigação – 349
Métodos de irrigação – 349
Qualidade da água de irrigação – 351
Tipos de sais e suas concentrações – 351
Perigo do sódio – 352
Balanço de sais – 354
Efeito de Íons específicos – 356
13.3. Manejo e correção de solos afetados por sais – 356
Mudança na permeabilidade na lixiviação – 356
Correção de solos salinos-sódicos – 359
Mistura de águas de baixa e alta salinidade – 359
Método de lixiviação – 360
Manejo de água de esgoto – 360
Remoção do excesso de água – 360
13.4. Drenagem do solo – 361
O propósito da drenagem – 361
Solos irrigados e subdrenagem – 361
Solos de regiões temperadas úmidas – 363
Subdrenagem na prática – 363
Profundidade de dreno – 363
Espaçamento entre drenos – 364
Uso torpedo e do subsolagem – 365
13.5. Resumo – 365
Referências bibliográficas – 368
Leitura adicional – 369
Questões e problemas – 369

CAPÍTULO 14
14. Sistema de informação sobre o solo – 371
14.1. Informação sobre o solo – 371
Variabilidade do solo – 371
14.2. Classificação tradicional – 372
Definição da entidade do solo – 372
Tipos de classificação – 373
Classificação com objetivo específico – 373
Classificação com objetivo geral – 373
Qualidade das classificações – 374
14.3. Métodos de levantamento de solos – 374
O que é levantamento do solo? – 374
Objetivo do levantamento do solo – 376
Métodos de avaliação – 377
Levantamento em grade – 377
Levantamento livre – 378
Avaliação da saída do solo – 378
Classificação – 378
Mapeamento do solo – 381
Avaliação de terras – 382
14.4. Sistemas de informação do solo – 383
O papel da classificação – 383
Abordagem divergente – 383
Classes conceituais – 384
Horizonte diagnóstico – 384
Outras classificações de solo – 385
Moderno sistema de informação do solo – 387
14.5. Resumo – 389
Referências bibliográficas – 390
Leitura adicional – 391
Questões e problemas – 392

CAPÍTULO 15
15. Qualidade do solo e seu manejo sustentável – 393
15.1. O que é qualidade do solo? – 393
Opções para definir qualidade do solo – 393
Produção e impacto ambiental – 394
Contaminação e qualidade do solo – 395
15.2. Conceitos de sustentabilidade – 396
Uso e manejo do solo – 396
Sustentabilidade ecológica, econômica e social – 397
Agricultura sustentável – 397
Sociedades sustentáveis – 399
Futuras paisagens - uma abordagem australiana – 399
A sustentabilidade é verdadeiramente alcançável? – 400
15.3. Manejo sustentável do solo – 401
Produção sustentável e degradação do solo – 401
Avaliação do manejo sustentável do solo – 404
Avaliação dos recursos – 404
Indicadores de sustentabilidade – 404
15.4. Resumo – 407
Referências bibliográficas – 408
Leitura adicional – 409
Questões e problemas – 409
Respostas das “questões e problemas” – 411
Índice Remissivo – 417

Autor: Robert E. White
Ano: 2009
Número de Páginas: 426
Tamanho: 17 x 24 cm
Editora: Andrei
Acabamento: Capa dura
ISBN: 978-85-7476-378-1


CNPJ: 96.631.353/0001-69 - Email: pldlivros@uol.com.br - Fone: (19) 3421 7436 - Fone: 3423 3961 - Piracicaba/SP

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