Pode-se, genericamente, dividir a ocorrência dos solos do Vale em três zonas básicas, que estão ítimamente relacionadas com o clima, rocha matriz, vegetação e relevo.
Na zona compreendida entre as cabeceiras do São Francisco até Santa Maria da Boa Vista, pela margem esquerda, e Juazeiro, pela margem direita, há uma predominância absoluta de latossolos e podzólicos. Verifica-se, ainda, a ocorrência de areias quartzosas, cambissolos e litossolos, sendo estes dois últimos mais expressivos ao sul desta zona e nas áreas montanhosas do trecho mineiro. Os solos que apresentam boa aptidão agrícola são, apenas, os latossolos, os podzólicos e os cambissolos, estes quando profundos.
A partir daqueles limites até Porto Real do Colégio, verifica-se uma mudança brusca não só dos solos, como também do clima, vegetação e material geológico. Na margem esquerda, as manchas de solos são mais uniformes e apresentam menor número de grandes grupos, predominando os brunos não cálcicos, regossolos, litossolos, areias quartzosas e, somente após Paulo Afonso, grandes manchas de planossolos. Na margem direita, as manchas são entrecortadas entre si e menores, ocorrendo, principalmente, planossolos, areias quartzosas, brunos não cálcicos, litossolos, podzólicos, vertissolos, cambissolos e solonetz solodizados. É nesse trecho onde os recursos de solos são mais escassos, pois os brunos não cálcicos e os litossolos são pouco profundos e muito suscetíveis à erosão; as areias quartzosas e os regossolos apresentam textura muito grosseira com altas taxas de infiltração e baixa fertilidade; os planossolos e os solonetz solodizados contêm altos teores de sódio. Os solos irrigáveis são pouco extensos, sendo os vertissolos, podzólicos, latossolos e alguns cambissolos, os principais.
No curso inferior do Rio, tem-se nova fisiografia e diferentes potenciais em recursos de solos. Neste trecho predominam os podzólicos, latossolos, litossolos, areias quartzosas, podzólicos e os hidromórficos. Os solos agricultáveis desta zona são os latossolos, podzólicos e hidromórficos. Os latossolos e os podzólicos se situam em tabuleiros elevados, limitando a implantação da agricultura irrigada. Os hidromórficos, situados em várzeas inundáveis, se constituem no maior potencial agrícola do Baixo São Francisco, excetuando-se as unidades que apresentam problemas químicos.
Margeando todo o Rio e seus afluentes encontra-se a faixa de solos aluviais, cuja utilização agrícola requer estudos detalhados, pela possibilidade de inundação.
A porção semi-árida do Vale, localizada nas regiões do Médio, Submédio e parte do Baixo São Francisco apresenta risco de salinização, em graus variando de muito alto a médio. No Alto, o risco de salinização vai de nulo a baixo, em razão dos solos serem mais profundos, bem drenados e a precipitação pluviométrica ser mais elevada.
A maioria das áreas do Vale apresenta declividade inferior a 6%, havendo uma predominância de declividades inferiores a 2%. Esta situação reduz os riscos de erosão e é bastante favorável à irrigação.
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