5.1 Vertisols: principais características, processos de formação e distribuição

A peculiaridade mais característica dos Vertisols é sua cor preta profunda e rachaduras severas sazonais ao secar e inchar ao ser alagado (IUSS Working Group WRB, 2014). Os Vertisols se desenvolvem quando uma combinação de vários processos/fatores ocorre – chuva suficiente que leva ao envelhecimento de minerais formadores de rochas primárias, mas sem a sua desagregação fora do perfil; envelhecimento leva à cristalização de novos minerais argilosos; drenagem impedida, impedindo a lixiviação dos produtos do envelhecimento; e altas temperaturas, que aceleram o processo de envelhecimento (Schaetzl e Anderson, 2009). A combinação destes fatores leva à formação de argilas esmectitas na presença de cátions básicos (Ca2+, Mg2+). Os verticóis são caracterizados pelo alto teor de argila, representado principalmente pelo grupo de minerais filossilicatos de esmectita. O principal mineral argiloso é geralmente a montmorilonita (Schaetzl e Anderson, 2009). Os Vertisols se desenvolvem em diferentes materiais de base, incluindo rochas ígneas, rochas metamórficas-sedimentares e materiais aluviais e coluvionares, a partir do envelhecimento de rochas enriquecidas em cátions básicos (Driese et al., 2003; Schaetzl e Anderson, 2009; Pal et al., 2012). Devido à sua capacidade de adsorver uma grande quantidade de água nas camadas intermédias dos minerais argilosos, as esmectites podem alterar significativamente o seu volume. Os verticóis ocorrem geralmente em formas de relevo baixo e plano, como planícies, vales, frente de cadeias de montanhas, antigos fundos de lagos, terraços de rios inferiores, etc., onde muitas vezes existem condições que favorecem a acumulação e estagnação da água. Durante os períodos de seca, surgem fissuras largas na superfície e penetram profundamente no solum. Elas se enchem de material do solo devido aos deslizamentos de terra, entrada eólica, chuvas fortes, etc. Mais profundamente no perfil do solo, onde este processo não é expresso, aparecem deslizamentos como resultado das tensões de corte produzidas (Schaetzl e Anderson, 2009). As lamas aparecem geralmente entre 25 e 125 cm de profundidade e são mais bem expressas em solos que se desenvolvem sob o intercâmbio sazonal entre períodos extremamente secos e extremamente úmidos. Como resultado da interação entre os processos de pedoturbação e contração/encolhimento, uma microrreleção específica de baixas e altas (gilgai) aparecem na superfície.

Iron (Fe) e manganês (Mn) estão entre os elementos mais sensíveis ao redox no solo (Cornell e Schwertmann, 2003), e seu comportamento na Vertisols é considerado como um fator importante no estabelecimento de diferentes modelos para a gênese e funções da Vertisols (Nordt e Driese, 2009). A ocorrência de Vertisols em terras baixas com drenagem impedida determina o estabelecimento de condições de redução no solo durante as estações chuvosas. As principais condições necessárias para que um solo se reduza são que o solo deve estar saturado de água; deve conter tecidos orgânicos que possam ser decompostos; a população microbiana deve estar presente para usar os orgânicos como meio respirável; e a água deve estar estagnada ou em movimento muito lento (Vepraskas e Faulkner, 2001). Uma população microbiana respirante é fundamental para a formação de solos reduzidos. Estudos recentes sugerem que as bactérias são disseminadas e abundantes em muitos solos e adaptadas para funcionar em diferentes climas (Bazylinski, 1996; Konhauser, 1998; Fredrickson et al., 1998; Zachara et al., 2002). As mudanças sazonais nas condições de oxidação-redução levam à formação de concreções e nódulos de Fe-Mn, manchas de saliva, etc., acompanhados de processos redutores em oxidróxidos de ferro (van Breemen, 1988). A alternância periódica das condições oxidativas e redutoras nos solos invoca o aumento da mobilidade do Fe como resultado da transferência de electrões de matéria orgânica em decomposição para o Fe3+. Quando solos reduzidos com uma alta concentração de Fe2+ se tornam oxidados, formam-se frequentemente óxidos de Fe de valência mista (Brennan e Lindsay, 1998). Outro processo relacionado à redução/oxidação cíclica do ferro em sistema aberto é a chamada ferrolise (Brinkman, 1970; van Breemen, 1988). O processo de ferrolise é apresentado para explicar a formação de horizontes de solos mais arenosos, de superfície fortemente ácida, que ficam acima de horizontes mais argilosos e não tão ácidos nos solos. São solos que se desenvolvem em terras baixas, com um relevo de água superficial sazonal. Está provado que, sob certas condições, a ferrolise também pode ocorrer em Vertisols (Barbiero et al., 2010), onde a sílica amorfa e as concreções de CaCO3 se formam como resultado. Contudo, os estudos mais recentes demonstram que a ferrolise como processo em solos sujeitos a um processo sazonal de acumulação de água está sobrestimada (Van Ranst et al., 2011). Em vez disso, processos de translocação da argila (Montagne et al., 2008) ou processos geogênicos (Barbiero et al., 2010) são propostos para explicar as características contrastantes do solo observadas.

A maioria dos Vertisols são considerados como solos jovens formados durante o Quaternário, porque seus materiais de origem são frequentemente depósitos aluviais quaternários (Singh et al., 1998; Pal et al., 2006). Estudos recentes usando diferentes técnicas de datação (ou seja, a datação isotópica de 14C a partir de carbonatos pedogênicos e não pedogênicos), mostram que um Vertisol pode se formar dentro de 500 anos e a maioria dos Vertisols de áreas tropicais, subtropicais e mais áridas são da era Holocênica (Kovda et al., 2006; Pal et al., 2012). Os antigos Vertisols palaeo, formados durante o Plioceno, também são freqüentes (Nordt et al., 2004; Achyuthan et al., 2010).

Vertisols se desenvolvem em vários climas – eles são freqüentemente encontrados em regiões tropicais e subtropicais com alta precipitação, bem como em áreas subáridas (Pal et al., 2012; IUSS Working Group WRB, 2014). Os vertissolos desenvolvidos nas áreas áridas e semi-áridas são caracterizados pela presença de um horizonte carbonato contendo carbonatos primários e/ou secundários sob a forma de massas difusas, concreções e cristais (Kovda et al., 2006; Nordt e Driese, 2009; Pal et al., 2012). Foi demonstrado (Nordt e Driese, 2010a) que quando a precipitação média anual (MAP) é <900 mm, a parte principal do CaO está na forma de CaCO3, enquanto que na MAP >900 mm, o cálcio está na forma de cátions permutáveis (Ca2+) e os Vertisols são descalcificados. A precipitação de carbonatos pedogénicos leva a um aumento tanto do pH como do conteúdo relativo de Na2+ no solo e na solução do solo. Estes cátions de sódio, por sua vez, causam uma dispersão de partículas esmectitas, que se podem mover ao longo da profundidade. Esta é a razão pela qual, apesar da presença de carbonatos, as partículas de argila nos Vertisols são iluviadas (Pal et al., 2012).

Vertisols e solos com propriedades verticais são identificados e descritos em muitos países, mas a maior parte dos Vertisols no mundo está concentrada na Índia (25%), Austrália (22%), Estados Unidos (6%), África (5%) e China (4%) (Soil Survey Staff, 2003). A distribuição mundial da Vertisols é mostrada na Fig. 5.1.1 (FAO, 2001). Na Europa, os Vertisols são característicos dos países mediterrânicos e balcânicos (Itália, Chipre, Bulgária, Hungria, Roménia, Espanha) (Tóth et al., 2008).

Figure 5.1.1. Distribuição espacial dos Vertisols no mundo (FAO, 2001). Notas de palestra sobre os principais solos do mundo). http://www.fao.org/docrep/003/y1899e/y1899e00.htm#toc.

Na Bulgária, os Vertisols estão difundidos nas planícies baixas e nas planícies do vale no centro e sul da Bulgária (Koinov et al., 1998; Shishkov e Kolev, 2014). Similar a outras regiões, o nome local para Vertisols é indicativo da cor do solo – “Smolnitza” (“tar black”). A Bulgária está entre os países europeus onde os Vertisols são encontrados como tipo de solo dominante (Tóth et al., 2008). A distribuição de Vertisol na Bulgária está relacionada com os antigos planaltos do Plioceno e antigos terraços do Quaternário (Koinov et al., 1998). Durante o falecido Mioceno, os lagos do Plioceno secaram e as condições dos pântanos tornaram-se dominantes (Koinov et al., 1998; Shishkov e Kolev, 2014). Isto favoreceu o desenvolvimento de solos de ruelas, que se transformaram ainda mais em Vertisols (Ninov, 2002). Mais tarde, os Vertisols não foram enterrados para formar o paleosol, mas permaneceram na superfície durante o Quaternário. A idade dos Vertisols encontrados nas diferentes áreas na Bulgária é incerta (Shishkov e Kolev, 2014). É geralmente aceite que a idade do solo é determinada pela idade do material de formação das rochas. Várias variedades de Vertisols são reconhecidas na Bulgária – carbonaceous, típica, lixiviada e degradada (Shishkov e Kolev, 2014). A mais difundida é a variedade lixiviada.