Conceitos e definições

Os fragmentos grossos correspondem aos materiais minerais presentes no solo cujo diâmetro esférico equivalente é igual ou maior que 2 mm [1]–[3]. Os materiais com diâmetro entre 2 mm e 19 mm são chamados de cascalhos. Historicamente é descrito como limite superior do cascalho o diâmetro de 20 mm, entretanto esta peneira não é padrão e praticamente inexistente no mercado. Os materiais com diâmetro entre 19 mm e 20 cm são chamados de calhaus. E os materiais com diâmetro superior a 20 cm são chamados de matacões. O código de identificação destas três frações granulométricas no FEBR é cascalho, calhau e matacao, respectivamente.

Já os materiais com diâmetro esférico equivalente menor do que 2 mm, de origem tanto mineral como orgânica, mais a água residual, constituem a chamada terra fina. O código de identificação da fração terra fina no FEBR é terrafina. A fração complementar da terra fina é o esqueleto, cujo diâmetro esférico equivalente é igual ou maior que 2 mm.

Os códigos usados no FEBR para identificar as frações granulométricas minerais são:

• cascalho Material com diâmetro entre 2 mm e 19 mm
• calhau Material mineral com diâmetro entre 19 mm e 20 cm
• esqueleto Material mineral com diâmetro igual ou maior que 2 mm
• matacao Material mineral com diâmetro maior que 20 cm
• terrafina Material mineral com diâmetro menor que 2 mm

Métodos de determinação

Separação

A participação relativa de cada fração granulométrica na composição do solo inteiro pode ser determinada utilizando um método direto e um indireto. O método direto consiste no uso de jogos de peneiras e pode ser empregado no campo ou em laboratório. A precisão dos resultados pode ser aumentada quando o peneiramento é precedido pela lavagem do esqueleto do solo com água e um dispersante químico como o hidróxido de sódio (NaOH). O código usado no FEBR para representar esse método de separação das frações de tamanho é peneira.

A separação das frações granulométricas usando peneiras costuma ser usada para determinar a concentração das frações em unidades de massa. Isso significa quantificar a massa de cada fração em relação à massa do solo inteiro. Contudo, como mostra a próxima seção, o peneiramento também pode ser seguido da quantificação do volume de cada fração relativo ao volume total do solo.

O transporte de grandes volumes de solo para o laboratório a fim de determinar a concentração de cada fração granulométrica fica mais difícil à medida que a participação relativa das frações grossas aumenta. Nesses casos, a separação das frações pode ser realizada utilizando um método indireto baseado na captura de imagens. Essas imagens podem ser digitais ou mentais e o código de identificação do método no FEBR é imagem.

O método do imageamento digital utiliza imagens bidimensionais capturadas utilizando uma câmera digital ou scanner. Sua principal vantagem em relação ao método do peneiramento é a capacidade de lidar com um número maior de amostras num mesmo período de tempo. A imagem deve ser de boa qualidade de modo a aumentar a chance de sucesso do algoritmo de computador responsável pela identificação dos padrões.

Diferentes das imagens digitais, as imagens mentais são representações criadas na mente do analista a partir da vizualização e manipulação da seção do solo sob análise. Imagens mentais são comumente usadas para coleta rápida de dados no campo, como em descrições de perfis de solo em estudos de levantamento de solos.

Ambas as técnicas de imageamento do solo permitem determinar a concentração de cada fração em unidades de volume. O resultado obtido é a proporção do volume da fração pelo volume do solo inteiro. A próxima seção mostra como isso é feito.

Em resumo, os métodos de separação das frações granulométricas do solo são identificados no FEBR usando os seguintes códigos:

• imagem Separação por imageamento.
• peneira Separação por peneiramento.
• xxx Separação usando método não especificado ou não identificado.

Quantificação

A quantificação das frações granulométricas do solo separadas por peneiramento pode ser gravimétrica ou volumétrica. A quantificação gravimétrica utiliza balança e resulta na determinação da massa da fração. Já a quantificação volumétrica é feita por deslocamento de líquido com imersão em água ou outra substância inerte que não reaja com a amostra. Os códigos usados para representar esses métodos de quantificação são balanca e imersao.

A descrição do método de quantificação das frações granulométricas é omitida em muitos trabalhos. Quando isso ocorre, o tipo de quantificação (gravimétrica ou volumétrica) pode ser inferido a partir da unidade de medida usada. Se a concentração de uma fração estiver em unidades de massa, como g/kg ou equivalente, infere-se que a quantificação foi gravimétrica. Contudo, quando a concentração aparece em valor percentual, é preferível adotar o código identificador de que o método não foi especificado ou identificado (xxx).

A separação das frações granulométricas por imageamento pode ser seguida de dois métodos de quantificação. O primeiro deles consiste na estimativa visual, cujo código de identificação é olho. Esse método é comumente aplicado em operações realizadas no campo, como a análise física de perfis de solo. Ele se baseia na comparação dos padrões existentes na imagem mental do solo com uma imagem externa de referência. O resultado obtido é uma estimativa da área da seção do solo coberta pelo esqueleto do solo.

A figura abaixo apresenta duas imagens de referência para coberturas de 5% e 15% da área de uma seção do solo. Cada imagem traz quatro padrões diferentes de cobertura areal simulando a presença de frações de tamanhos distintos [4], [5]. A conversão da quantificação areal para volumétrica é feita assumindo-se que os padrões observados em duas dimensões se extendem de maneira aproximadamente idêntica para a terceira dimensão.

Sendo um método indireto e de baixa precisão, a estimativa visual aloca os valores da concentração volumétrica em classes ordinais. A tabela abaixo mostra as cinco classes de concentração volumétrica de nódulos e concentrações minerais no solo empregadas no Brasil [5], [6].

Na tabela acima, a coluna da direita apresenta os limites das classes de quantidade usando a unidade de medida m3/m3. Esses limites explicitam a natureza da quantidade medida (área ou volume) e a base de referência para sua expressão (área ou volume). Isso faz deles mais eficientes na comunicação do que os limites dados em termos percentuais, tanto em bases de dados, como em documentos de texto.

Quando a identificação é feita usando processamento digital de imagem, o código usado é pdi.

Os códigos usados no FEBR para identificar os métodos de quantificação das frações granulométricas são:

• balanca Quantificação gravimétrica (massa) utilizando balança.
• imersao Quantificação volumétrica (volume) por deslocamento de substância inerte.
• olho Quantificação utilizando estimativa visual.
• pdi Quantificação utilizando técnica de processamento digital de imagem.
• xxx Quantificação por método não especificado ou não identificado.

Compilação e curadoria

Dados faltantes

A falta ou ausência de dados da concentração do esqueleto e sua fração complementar, a terra fina, é observada em muitos trabalhos. Ela pode ser total ou parcial. A ausência total ocorre quando absolutamente nenhum dado de qualquer das frações está presente. Quando os dados de pelo menos uma fração estão presentes, dizemos que a ausência é parcial.

Os motivos para a ocorrência de dados faltantes das frações esqueleto e terra fina em estudos de solos são múltiplos. Alguns motivos são intencionais ou propositais, operados de maneira conciente e sistemática. Já outros casos são marcados por eventos não planejados, acidentais, frutos do acaso, mas que guardam alguma relação com o contexto em que se encontam. E alguns dados faltam por motivos completamente aleatórios. 

Falta total e intencional

O principal motivo para a ausência de dados em trabalhos o fato de a terra fina ser tomada como regra e o esqueleto como excessão. Assim, se o solo é constituído apenas por terra fina, alguns autores optam por não reportar qualquer dado sobre essas frações em seus trabalhos. A decisão de omitir os dados, tenham eles sido gerados ou não, parece ser uma de economia de recursos.

A image a seguir mostra um caso de ausência completa dos dados da concentração do esqueleto (cascalho e calhau) e terra fina. São dados da composição granulométrica de cinco horizontes do Perfil 01, Folha SC-23-XB, do volume 01 do Projeto RADAMBRASIL. Note que, como a presença da fração terra fina costuma ser considerada a regra, os autores até mesmo omitiram a coluna para registro de sua concentração.

A simples análise dos dados da composição granulométrica não permite tomar uma decisão sólida sobre como tratar os dados. Para isso, precisamos analisar a descrição ambiental e morfo-mecânica do perfil de solo. No exemplo em questão, temos que a classificação taxonômica é Latossolo Vermelho-Amarelo e a descrição morfo-mecânica não dá qualquer indício da presença de pedregosidade na superfície do solo ou fragmentos grossos ao longo do perfil. Logo, a ausência completa de dados da concentração de esqueleto pode ser tomada como um indicador de que o solo é constituído apenas por terra fina.

A inferência dos dados faltantes nos casos de ausência total e intencional é relativamente fácil. Isso porque a razão para a falta dos dados é sistemática e as regras de inferência de dados podem ser deduzidas a partir da análise dos dados daquele e dos demais perfis de solo contidos no trabalho. O modo correto de registro dos dados da concentração do esqueleto e terra fina são mostrados na imagem abaixo.

Falta total e acidental

A ausência total de dados também pode indicar que a concentração de esqueleto não foi determinada ou registrada no documento. Esse tipo de dado faltante geralmente ocorre de modo acidental, devido ao acaso. As amostras podem ter sido extraviadas ou serem em quantidade insuficiente para realizar as determinações. Os resultados analíticos obtidos podem ter sido considerados errôneos e portanto descartados, ou estavam corretos, mas o meio em que foram registrados foi extraviado. Talvez os recursos disponíveis eram insuficientes e os autores precisaram deixar algumas determinações de fora. Em qualquer desses casos, inferir os dados faltantes é bastante difícil.

Considere o exemplo abaixo. Ele mostra a composição granulométrica do Perfil 06 do volume 01 do Projeto RADAMBRASIL. Trata-se de um caso de ausência completa de dados da concentração do esqueleto, assim como observado no Perfil 01 discutido acima.

A principal diferença do Perfil 06 para o anterior é que ele foi classificado como Concrecionário Laterítico e possui sequência de horizontes Apcn-B1cn-B2cn-B3/Ccn, em que o sufixo cn indica a presença de acumulação de concreções ou nódulos duros. Além disso, a descrição morfo-mecânica é seguida da seguinte observação:

“Foi caracterizada estruturada somente no Ap; nos demais horizontes tornou-se dificil, devido à concentração de concreções ferruginosas.”

Concreções e nódulos podem ter diâmetro inferior a 2 mm e estarem contidos inteiramente na fração terra fina. Contudo, essa situação é rara e, portanto, pouco provável. Logo, é bastante provável que o solo em questão possua algum esqueleto, mas sem informações adicionais não conseguimos inferir se ocorrem a fração cascalho, calhau ou ambos. A solução razoável neste contexto é registrar que os dados de cascalho e calhau não estão disponíveis (#N/D), enquanto que a concentração de esqueleto é maior do que zero. Já a concentração de terra fina, por definição, seria menor do que 100%, como mostra a imagem abaixo.

Falta parcial e intencional

Os dados da concentração do esqueleto e terra fina também podem estar faltando de modo parcial. É o que mostra a imagem a seguir: a concentração de calhau nos oito horizontes do Perfil 01-Gurguéia do volume 01 do Projeto RADAMBRASIL é igual a zero, enquanto que para a fração cascalho está registrada a letra x, comumente usada para designar a concentração de um constituinte do solo não foi determinada. Isso significa que os autores quantificaram o calhau, mas não o cascalho.

O calhau é a fração granulométrica com diâmetro maior que 2 cm. Esse diâmetro permite identificar no campo, por meio de uma análise visual, se essa fração de tamanho está presente ou não. Já a presença da fração cascalho exige manuseio da amostra (análise tátil), o que também permite especificar se está ou não presente. No perfil de solo em questão, a escolha dos autores por indicar que a concentração de cascalho não foi determinada sugere que ela era maior do que zero.

A classificação taxonômica do Perfil 01-Gurguéia corrobora a hipótese da presença de algum cascalho no solo. Um solo classificado como Laterítico Bruno Avermelhado Eutrófico, hoje chamado Plintossolo, é caracterizado pela presença de plintita, material que pode endurecer de maneira irreversível e originar nódulos duros designados petroplintita. Um solo Laterítico (Plintossolo) geralmente possui alguma quantidade de petroplintita, mas em pequena quantidade – do contrário teríamos um Concrecionário Laterítico (Plintossolo Pétrico Concrecionário).

A análise dos dados do perfil de solo sugere que os autores do trabalho ignoraram, de maneira deliberada, a quantificação da fração cascalho (petroplintita) porque ela muito pequena, insuficiente para definir a classificação taxonômica do solo. Essa decisão parece incorreta se considerarmos as limitações impostas ao reuso dos dados na atualidade. Contudo, ela é razoável quando se toma em vista o objetivo original da coleta dos dados (classificação taxonômica e mapeamento de uma grande área). A imagem a seguir mostra a melhor estratégia para registrar os dados da concentração de cascalho (>0%) e terra fina (<100%) para o Perfil 01-Gurguéia.

Erros de tabulação

Erros sistemáticos

Perfil GSS (20A) do volume 01 do Projeto RADAMBRASIL. A soma das frações calhau e cascalho é igual à 100% em todos os quatro horizontes, o que significa que o solo em questão não possui terra fina. Isso não pode ser um fato verdadeiro por dois motivos. Primeiro, um material composto apenas de cascalho e calhau não é solo, e sim sedimento inconsolidado. Segundo, não é possível quantificar as frações com diâmetro < 2 mm (areia, silte e argila) num material que possui diâmetro > 2 mm.

A magnitude dos valores sugere que os dados registrados como concentração de calhau são, na verdade, dados da concentração de terra fina. Já os dados atribuídos à fração cascalho provavelmente estão alocados corretamente. Eles muito dificilmente seriam referentes à fração calhau pois solos com essa fração quase sempre possuem também a fração cascalho como resultado do intemperismo físico. O provável registro correto dos dados é mostrado abaixo.

Erros aleatórios

Codificação

Tabela 1. Identificação e descrição de dados das frações granulométricas. (Esta tabela é gerada de maneira automática usando os dados contidos no _FEBR Dicionário de Dados v2)

Contribuições

Wenceslau Geraldes Teixeira, pesquisador do Centro Nacional de Pesquisa de Solos da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária: discussão sobre tamanho de peneiras; revisão do texto.

Ademir Fontana, pesquisador do Centro Nacional de Pesquisa de Solos da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária: revisão do texto.

Literatura consultada

[1]        M. Pansu e J. Gautheyrou, Handbook of soil analysis. Mineralogical, organic and inorganic methods. Berlin: Springer, 2006, p. 993.

[2]        A. Fontana, J. H. M. Viana, e G. K. Donagemma, “Preparo de amostras e separação de terra fina, cascalho e calhaus”, em Manual de Métodos de Análise de Solo, 3o ed, B. G. de Almeida, J. C. de O. Correa, e E. M. de Oliveira, Orgs. Brasília, Distrito Federal, Brasil: EMBRAPA, 2017, p. 21–28 [Online]. Disponível em: https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/infoteca/handle/doc/1085209

[3]        E. Ribeiro, N. H. Batjes, e A. van Oostrum, “World  Soil Information Service (WoSIS)---Towards the standardization and harmonization of world soil profile data”, ISRIC - World Soil Information, Wageningen, GE, Procedures Manual 2020 2020/01, 2020 [Online]. Disponível em: https://www.isric.org/sites/default/files/WOSISprocedureManual_2020nov17web.pdf. [Acessado: 21 de dezembro de 2020]

[4]        P. J. Schoeneberger, D. A. Wysocki, E. C. Benham, e S. S. Staff, Field book for describing and sampling soils, 2o ed. Lincoln: Natural Resources Conservation Service - National Soil Survey Center, 2012 [Online]. Disponível em: https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detail/soils/ref/?cid=nrcs142p2_054184

[5]        IBGE, Manual Técnico de Pedologia, 3o ed. Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, 2015, p. 430 [Online]. Disponível em: https://biblioteca.ibge.gov.br/visualizacao/livros/liv95017.pdf

[6]        R. D. dos Santos, H. G. dos Santos, J. C. Ker, L. H. C. dos Anjos, e S. H. Shimizu, Manual de Descrição e Coleta de Solo no Campo, 7o ed. Viçosa, Minas Gerais, Brasil: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2015, p. 102 [Online]. Disponível em: https://www.sbcs.org.br/