Valmiqui Costa Lima

Toposseqüências de Latossolos originados de rochas basálticas no Paraná: I - mineralogia da fração argila

Com o objetivo de estudar o efeito de diferentes posicoes do relevo e materiais de origem sobre as caracteristicas mineralogicas da fracao argila dos solos, foram estudadas duas topossequencias de Latossolos (Latossolo Bruno acrico LBw e Latossolo Vermelho distroferrico LVdf) no Estado do Parana. A fracao argila foi estudada por difratometria de raios X, analise termodiferencial, analise termogravimetrica diferencial e analises quimicas. Os teores totais de Si, Al e Fe foram determinados apos a digestao das amostras com agua regia (mistura 3:1 de HCl 36 %: HNO3 68 %). Nos extratos resultantes da extracao com oxalato de amonio acido (OAA) e ditionito-citrato-bicarbonato (DCB), determinaram-se os teores de Fe e Al. O teor de Si no material de origem e a posicao dos perfis na paisagem foram importantes na definicao da mineralogia da fracao argila. O LBw e o LVdf foram classificados como caulinitico/goethitico e gibbsitico/hematitico, respectivamente. Verificaram-se maiores teores de SiO2 total e de caulinita (Ct) (373,3 a 574,3 g kg-1) para o LBw nos horizontes mais profundos (Bw2) e nos perfis mais baixos na topossequencia. A maior presenca de agua associada a drenagem limitada no perfil 4 do LBw (ponto mais baixo da topossequencia) favoreceu os maiores teores de oxidos de Fe e Al de baixa cristalinidade (OAA) e os menores teores de Fe2O3 DCB (oxidos de Fe mais cristalinos). De maneira geral, nao houve variacao consistente nos valores dos atributos cristalograficos da hematita e goethita de acordo com a profundidade do solo e posicao do perfil na topossequencia. Os menores indices de cristalinidade da Ct foram verificados nas amostras do LVdf, associados ao maior teor de Fe total no solo (r = 0,79**). O menor crescimento da gibbsita [menor valor do diâmetro medio do cristal no dominio (110)] foi observado no perfil 4 do LBw (posicao mais baixa da topossequencia).

Toposseqüências de Latossolos originados de rochas basálticas no Paraná: II - relação entre mineralogia da fração argila e propriedades físicas dos solos

A estrutura do solo (tipo, tamanho e grau de desenvolvimento) define a porosidade total do solo e a distribuicao relativa entre macro e microporos, sendo considerada uma das mais importantes propriedades do solo do ponto de vista agricola. O objetivo deste estudo foi avaliar a influencia da mineralogia da fracao argila, incluindo as caracteristicas cristalograficas dos minerais, sobre as propriedades fisicas de duas classes de Latossolos provenientes de rochas basalticas, em diferentes posicoes no relevo (topossequencia) no Estado do Parana. Para tal, procedeu-se a descricao morfologica dos perfis, e as amostras dos horizontes Bw1 e Bw2 foram submetidas a analises fisicas e micromorfologicas. A hematita (Hm), goethita (Gt) e Gibbsita (Gb) foram responsaveis pelo aumento na macroporosidade, porosidade total (PT) e pela reducao na densidade do solo (Ds) para o Latossolo Bruno acrico (LBw). Verificou-se influencia oposta para a caulinita (Ct). As correlacoes entre os atributos fisicos e os teores de Ct, Hm, Gt e Gb na fracao argila nao foram significativas para o Latossolo Vermelho distroferrico (LVdf). Aparentemente, os oxidos de Fe e Al de baixa cristalinidade foram mais importantes no incremento da macroporosidade e PT dos horizontes do LVdf. Com relacao as caracteristicas cristalograficas dos minerais da fracao argila, para o LVdf, apenas os coeficientes de correlacao entre o tamanho medio do cristal da Gb [DMC(110)] e a PT (correlacao negativa) e a Ds (correlacao positiva) foram significativos. Verificou-se comportamento semelhante para o diâmetro medio do cristal da Hm no dominio (104) para o LBw.

Retention properties of wood residues and their potential for soil amelioration

The particle size distribution, the nutrient content and the sorption behaviour of six solid wood and ash/charcoal residues collected in three wood-processing companies in Germany and Brazil were investigated in order to elucidate the potential of these residues for the development of new products for soil amelioration. The absorption of N, P, and K by the residues and the leaching of nutrients from impregnated samples were studied in the laboratory at substrate temperatures of 20 and 300°C. The release of elements by the impregnated samples and the sorption behaviour of ash/charcoal incorporated in the soil were also studied in the field on a temperate site (Hamburg, 53°32′N 09°59′E), on a subtropical site (Ivaí, 25°15′S 50°45′W), and on a tropical site (Aripuanã, 10°09′S 59°26′W). Under laboratory conditions the solid wood residues absorbed 2.0–9.1% of the N, 0.1–0.4% of the P, and 1.0–8.5% of the K available in the impregnation solution. At a temperature of 20°C, selected sieve fractions of the ash/charcoal residues absorbed up to twice as much as N and up to 100 times more K than the treated wood residues. The absorption of N, P, and K to the ash/charcoal residues increased significantly at a substrate temperature of 300°C compared to a substrate temperature of 20°C. In absolute numbers, the leaching of N, P, and K from the impregnated ash/charcoal residues was in the range of the release by the impregnated solid wood residues, whilst the relative rate of nutrient leaching was strongly reduced. The field experiments confirmed the results obtained in the laboratory and indicated that ash/charcoal residues are suitable raw materials for the development of new products for soil amelioration, in particular for application under humid climate conditions.

Métodos de concentração de minerais 2:1 secundários na fração argila visando sua identificação por difratometria de raios x

Besides the typically low levels of secondary 2:1 minerals found in the clay fraction of soils in tropical and subtropical climates, the small mineral size and low crystallinity make their analyses by X-ray difractometry (XRD) difficult. This study aimed to evaluate physical and chemical methods for concentrating secondary 2:1 minerals in the clay fraction to facilitate their identification by XRD. Also, it was sought to analyze the nature of the minerals regarding the sites of origin of permanent charges (tetrahedral or octahedral sheets). Samples were collected in two Cambisols originated from argillite of the Guabirotuba formation in the sedimentary basin of Curitiba (PR), Brazil, in the horizons: A, Bi, C1 (1.2 to 1.5 m), C2 (2.2 to 2.5 m), C3 (3.2 to 3.5 m) and C4 (4.2 to 4.5 m). After removing the organic matter and dispersing the airdried fine earth, the clay was sequentially treated with dithionite-citrate-bicarbonate (DCB) (iron-free sample - removal of pedogenetic iron oxides) and with hot NaOH solutions at different concentrations (0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 3.5, 4.0, 4.5, and 5.0 mol L-1) for kaolinite and gibbsite extraction at different degrees. The iron-free clay fraction was also physically separated (centrifugation) in coarse (0.2 to 2 µm) and fine clay (< 0.2 µm). Secondary treatments were performed to identify the 2:1 mineral species in the clay fraction: saturation with Mg and solvation with ethylene glycol, K saturation, air-drying and heating to 550 oC; and Li saturation (Greene-Kelly test). Results showed that the classical method of kaolinite extraction with hot 5.0 mol L-1NaOH solution should not be used to concentrate secondary 2:1 minerals because the solution also removed a large portion of these minerals. The treatment with DCB and with 3.5 mol L-1NaOH solution was more efficient to concentrate and favored the identification of secondary 2:1 minerals by XRD in samples of the A, Bi and C1 horizons. In samples from greater soil depths (C2, C3 and C4 horizons), due to the higher levels of these minerals and the smaller crystal size (fine clay), a less concentrated NaOH solution (1.5 mol L-1) was more efficient for this purpose. In A horizon, 2:1 minerals were concentrated in the coarse clay fraction, what is compatible with the higher weathering degree of this horizon. Smectite with Al-hydroxy interlayers was identified in most surface horizons (A and Bi) and smectite was found in the C horizon samples. Li saturation made the identification of dioctaedral minerals (montmorillonite and beidellite/nontronite) possible. The modification of the standard method (5 mol L-1NaOH) favored the concentration of secondary 2:1 minerals in the soil clay fraction; the concentration of the NaOH solution must be higher for horizons with lower mineral content.

Mineralogia e reserva de K de Cambissolos submetidos a diferentes manejos após derrubada e queima da floresta na Amazônia Meridional

The high soil temperatures that take place during the burning of the Amazon rainforest may induce soil mineralogical transformations. This study aimed to evaluate mineralogical changes in sand, silt and clay fractions and to assess K reserve of soils submitted to different managements (11 years of secondary forest, pasture and coffee plantation) after slashing and burning of a native forest in the Southern Amazon, Cacoal, Rondonia State, Brazil. An area of ombrophilous dense native forest with homogeneous pedologic features was divided into four parts, being three of them submitted to slash and burn and then cropped. In each area, soil profile was described and the A, AB, B1, 2B2 and 2BC horizons were sampled. Mineralogical analyses of clay, silt and sand fractions were performed by X ray diffraction. Clay fraction was also submitted to selective solvent with citrate-bicarbonate-dithionite (CBD) and ammonium oxalate (AO). The soil contents of non-exchangeable K was extracted by boiling with 1 mol L -1 HNO 3 . Soil mineralogical analysis indicated that kaolinite was the predominant mineral in the clay fraction. There was also evidence of a large reserve K, associated to the occurrence of mica in clay, silt and sand fractions. Chemical analysis indicated that land use did not change the concentration of Fe 2 O 3 CBD and Fe 2 O 3 AO. However, the highest goethite/hematite ratio [Gt(Gt+Hm)] calculated for the A horizon of the forest soil suggests that the burning favored the partial transformation of goethite in hematite into those areas where it was carried out.

Major soil classes of the metropolitan region of Curitiba (PR), Brazil: I - mineralogical characterization of the sand, silt and clay fractions

Devido a grande importância dos minerais, notadamente aqueles da fracao argila, sobre o planejamento de uso e sobre os impactos das atividades antropicas, estudos detalhados da composicao dos solos das regioes metropolitanas sao imprescindiveis. Para avaliar as caracteristicas mineralogicas e quimicas de solos mais representativos da Regiao Metropolitana de Curitiba, estado do Parana, foram coletadas amostras das classes Organossolo, Latossolo e Cambissolo, em diferentes profundidades. As fracoes areia, silte e argila foram estudadas por difratometria de Raios-X (DRX) e a fracao mais fina foi submetida a analise termica e extracoes quimicas com oxalato de amonio (OA), ditionito-citrato-bicarbonato (DCB) e solucao de NaOH 5 mol L-1 fervente. As caracteristicas cristalograficas da hematita (Hm), goethita (Gt), gibbsita (Gb) e caulinita (Ct) foram determinadas por DRX. Os resultados permitiram concluir que: (a) o quartzo foi o unico mineral identificado nas fracoes areia e silte. Na fracao argila, verificou-se o predominio de Ct, com teores variando de 661,7 a 820,8 g kg-1. A Gb tambem foi um importante constituinte dos horizontes mais intemperizados.; (b) os teores de Hm e Gt da fracao argila foram baixos, principalmente no Organossolo. Obteve-se maior quantidade de oxidos de Fe e Al de baixa cristalinidade (extracao com OA) no Cambissolo, favorecidos pelo menor grau de intemperismo; (c) a ocorrencia de vermiculita com hidroxi entre camadas no solo altamente intemperizado (Latossolo), torna-se importante para os processos fisico-quimicos, pois o mineral apresenta alta CTC e superficie especifica (SE). No horizonte C do Cambissolo verificou-se reflexoes de alta intensidade de vermiculita/esmectita, justificando a alta capacidade de expansao e contracao observada nesta camada de solo; (d) a substituicao de Fe por Al na Gt foi, em media, duas vezes superior a da Hm. Como resultado, a Gt apresentou maior SE. Ja a Gb apresentou maior tamanho em relacao aos oxidos de Fe, principalmente, nos horizontes mais intemperizados (alta correlacao entre teor e tamanho do mineral). Verificou-se tambem relacao direta entre intemperismo e tamanho e cristalinidade da Ct.

Majors soil classes of the metropolitan region of Curitiba (PR), Brazil: II - interaction of Pb with mineral and organic constituents

A interacao entre os metais pesados e os constituintes orgânicos e minerais do solo e um dos fatores mais importantes para definir o potencial de contaminacao das aguas subterrâneas. Para estudar o comportamento do Pb em solos da regiao metropolitana de Curitiba, estado do Parana, amostras das classes Organossolo, Latossolo e Cambissolo foram submetidas a analises fisicas e quimicas, e incubadas com solucoes de sais desse metal. A dosagem utilizada correspondeu a 40% da Capacidade Maxima de Adsorcao de Pb do solo (CMA). O ensaio foi conduzido na Universidade Federal do Parana, em condicoes de casa de vegetacao, no periodo de 29 de outubro a 29 de dezembro de 2003. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com tres repeticoes e as unidades experimentais corresponderam a sacos plasticos parcialmente abertos com 0,1 dm3 de solo. Apos o periodo de incubacao (60 dias), as amostras foram submetidas a extracoes sequenciais e seletivas, na seguinte ordem: 1) KCl 0,005 mol L-1; 2) BaCl2 0,1 mol L-1; 3) NaClO 0,7 mol L-1; 4) NaOH 1,25 mol L-1; 5) acido oxalico 0,2 mol L-1, oxalato de amonio 0,2 mol L-1 e acido ascorbico 0,1 mol L-1; 6) acidos fluoridrico, nitrico, sulfurico e perclorico concentrados. O teor de Pb foi determinado por espectrofotometria de absorcao atomica. A adsorcao de Pb, estimada pela CMA, foi alta, com valores entre 6.439 a 22.148 mg kg-1, influenciada, principalmente, pelos teores de materia orgânica e oxidos de Fe e Al de baixa cristalinidade no solo. As extracoes sequenciais e seletivas evidenciaram que a adsorcao de Pb foi estavel, onde o metal foi encontrado principalmente associado a materia orgânica, oxidos de Fe e Al e ao residuo dos tratamentos (adsorcao especifica). Verificou-se a seguinte ordem decrescente da capacidade dos solos em adsorver Pb, aumentando o potencial de lixiviacao do metal: Organossolo - Latossolo - Cambissolo. Contudo, adicionalmente a CMA e distribuicao do Pb nos diferentes constituintes do solo, para definir a fragilidade dos mesmos a poluicao por metais pesados, sao necessarios estudos complementares, destacando-se aspectos morfologicos (profundidade do solo, altura do nivel freatico, porosidade, etc.), fisicos (compactacao, velocidade de infiltracao da agua, etc.) e quimicos (reacoes de precipitacao, complexacao, etc.).