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EuPTCVAg0871-018X2010000100030

EuPTCVAg0871-018X2010000100030

National varietyEu
Country of publicationPT
SchoolLife Sciences
Great areaAgricultural Sciences
ISSN0871-018X
Year2010
Issue0001
Article number00030

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Previsão da qualidade do solo em áreas regadas com águas salinas

INTRODUÇÃO A salinização do solo é uma das principais preocupações em áreas de regadio Mediterrânicas em que, frequentemente, a água disponível para a rega apresenta conteúdos elevados em sais. Esta prática induz riscos acrescidos de acumulação de sais na zona das raízes das culturas, com consequentes decréscimos de produção e da fertilidade do solo (Läuchli & Epstein, 1990).

O excesso de Na+e pH muito elevado de águas de rega salinas conduz à salinização e sodicização do solo, promovendo a expansão e/ou a dispersão da argila, alterando a geometria dos poros do solo, a permeabilidade intrínseca do solo, a retenção e armazenamento de água e a sua produtividade (Keren, 2000). A dispersão da estrutura do solo origina a compactação superficial do solo e a destruição da sua estrutura, o bloqueio da porosidade e a redução da taxa de infiltração, aumentando o escorrimento e diminuindo a disponibilidade de água para as culturas.

Para avaliar o estado de sodicização de um solo são usados, entre outros, os parâmetros percentagem de sódio de troca (ESP)e razão de adsorção de sódio (SAR)(Levy, 2000). O primeiro descreve o nível de Na+adsorvido no solo, enquanto o segundo descreve o Na+presente na água de rega ou na solução do solo. De acordo com o U.S. Salinity Laboratory (Richards, 1954) e WRB (2006), um solo é considerado sódico quando as suas propriedades físicas são adversamente afectadas pelo sódio, apresentando um ESP> 15 ou o somatório de Na e Mg > 50 %. É, contudo, considerado salino quando apresenta a condutividade do extracto de saturação (CE) superior a 4 dSm-1. Os solos com CE > 4 dSm-1e ESP > 15 ou Na+Mg > 50 % são denominados de sódico-salinos.

A qualidade do solo é frequentemente definida como a capacidade de dado tipo específico de solo poder funcionar como ecossistema e sustentar as actividades humanas, animais, vegetais e, ainda, pro-mover a qualidade ambiental (Doran & Par-kin 1994, Karlen et al.1997 e Seybold et al.1998). No caso da salinização/sodicização, os parâmetros a usar como indicadores são de natureza química, tais como a CEeo SAR, e são também identificados por Andrews et al.

(2004) como importantes em regiões áridas.

Neste trabalho apresentam-se diversas equações de regressão múltipla para prever a qualidade do solo e da sua solução, avaliadas através dos indicadores de salinidade (CE) e sodicidade (SARe ESP), quer nos períodos após os ciclos de rega, quer após os períodos de lavagem do solo. As equações foram obtidas a partir de estudos realizados e de resultados por Santos et al.(2008) em que, através de um sistema de rega gota-a-gota em Fonte Tripla Linear, foram aplicadas ao solo várias combinações de água salina e fertilizante azotado.

MATERIAL E MÉTODOS Ao longo de três anos (2004 a 2006), foi estudado o comportamento de um Fluvissolo êutrico de textura mediana (Alvalade-Sado) e de um Antrossolo hórtico de textura ligeira(Mitra -Évora) quanto à aplicação de sais e fertilizante azotado na água de rega. Estes solos encontram-se caracterizados em Santos et al.(2008) e são aqui indicadas, apenas, algumas características relativas ao estado de salinidade/sodicidade no início dos ensaios. O Fluvissolo êutrico e o Antrossolo hórtico apresentavam, respectivamente, a condutividade eléctrica do extracto de saturação (CEe) de 0,42 e 0,48 dSm-1, o SAR de 3,25 e 0,38 (meq L-1)0,5e o ESP de 2,06 e 0,63 %.

O sistema de rega utilizado é denominado de Fonte Tripla Linear (Figura 1), sendo adaptado de Malach et al., 1995. Permite, numa área reduzida, a conjugação de diversas combinações de sal e de fertilizante azotado provenientes de 3 fontes de água: água salina(água de rega com NaCl dissolvido), água de rega(não salina) e água + fertilizante(água de rega com adição de NH4NO3). São assim obtidos dois gradientes cruzados, um com 3 níveis diferentes de salinidade (Modalidades A, B e C, decrescente ao longo da linha de cultura e nulo na modalidade C), e outro com 4 níveis de fertilização azotada (Grupos I a IV, decrescente do grupo I para o grupo IV, com aplicação nula).

Figura_1 'Esquema em Fonte Tripla Linear, onde se observa os gradientes de fertilizante e sal que originam as várias modalidades.

As 3 fontes de água provêm de três tuba-gens de rega instaladas ao longo de cada linha de cultura, em que os gradientes são impostos por variações no débito dos gotejadores em cada ponto de rega (Quadro 1). A dotação aplicada em cada ponto de rega mantém-se constante, debitando 18 Lh-1por metro linear de cultura de milho.

Quadro 1 'Esquema dos campos experimentais, podendo-se observar os 4 grupos e as 3 modalidades e os respectivos débitos em cada ponto de rega.

A água de rega usada nos campos experimentais foi classificada segundo o U.S.

Salinity Laboratory (Richards, 1954), como C3S1 em Alvalade e C2S1 na Mitra, significando um risco elevado e médio de salinidade, e baixo risco de sodicização. A qualidade destas águas foi posteriormente alterada com adição de sais (NaCl), e classificadas como C4S1, devido ao aumento do risco de salinização para muito elevado. As várias quantidades de sais (Na+) aplicados por modalidade nos 3 anos de ensaios encontram-se no Quadro 2, e correspondem aos TDS(Total de Sais Dissolvidos). A pluviosidade durante os 3 anos de ensaio foi inferior à média, em particular nos anos de 2004 e 2005, em que foram registados 200 e 400 mm, respectivamente. No ano de 2006, regressou aos valores médios da região, tendo sido registados cerca de 600 mm de precipitação.

Quadro 2 'Quantidade total de água de rega (R em mm), de sais na água de rega salina (Na+) e de fertilizante azotado (N) aplicados por modalidade, nos 3 anos de ensaio.

Os TDSobtidos experimentalmente foram convertidos em valores médios de CE, em cada ano e tratamento (Quadro 3), através da equação (Richards, 1954)

TDS(g L-1) 0,64 x CE(dSm-1)           (1)

Quadro 3 'Valores de Condutividade eléctrica média das águas de rega (CEw) aplicadas nos vários grupos e modalidades nos 3 anos de ensaio.

A evolução da condutividade eléctrica, CE,da solução do solo foi monitorizada durante os 3 ciclos de rega e na subsequente lavagem pela água da chuva durante o período Outono/Inverno. Foram usadas amostras recolhidas com cápsulas porosas ou lisímetros às profundidades de 20, 40 e 60 cm, nas modalidades A e C em todos os Grupos em Alvalade e nos grupos I, III e IV na Herdade da Mitra.

Para a obtenção de séries temporais da CEe, SARe ESPno extracto de saturação do solo, colheram-se amostras em todos os grupos e modalidades (a 3 profundidades: 0-20, 20-40, 40-60 cm) no início dos ensaios, após os 3 ciclos de rega (Setembro) e no fim dos períodos chuvosos (Abril/Maio do ano seguinte). Para o cálculo do ESPusou-se a capacidade de troca catiónica expressa em cmolc kg-1de solo a pH 7,0.

Foi realizada uma análise de regressão múltipla com stepwisepara avaliar a possibilidade de se prever a CEda solução do solo do Fluvissolo e Antrossolo ao longo do tempo, efectuada entre os valores de CE(variável dependente) da solução do solo obtidos com as cápsulas porosas e as quantidades de água (R), azoto (N) e sódio (Na+) aplicados em cada ano (variáveis independentes) para os dois locais de ensaio no seu conjunto. Os tipos de solo (Solo) e a profundidade foram também considerados.

Em relação ao solo, as relações causa­efeito entre os indicadores CEe, SARe ESPdo extracto de saturação do Fluvissolo e Antrossolo foram estudadas através de análise de regressão múltipla com stepwise. Estabeleceram-se várias regressões entre os valores de CEe, SARe ESP(variáveis dependentes) obtidos, com as quantidades de água de rega (R) e da precipitação ocorrida, da CEda água de rega (CEw) e azoto (N) aplicados em cada ano (variáveis independentes), para os dois locais separadamente e em dois eventos distintos: o final dos ciclos de rega e após a lavagem pela chuva. Os tipos de solo (Solo) e a profundidade foram também considerados.

As análises de regressão múltipla foram obtidas com o programa Statgraphics Plus 5.1. Os valores dos parâmetros monitorizados ao longo de três anos de ensaio, e que servem de base aos cálculos estatísticos apresentados, encontram- se descritos em Castanheira et al.(2007) e Santos et al.(2008).

RESULTADOS E DISCUSSÃO Solução do solo Os parâmetros da equação de regressão múltipla e os coeficientes de determinação da equação resultante são apresentados no Quadro 4.

Quadro 4 'Coeficientes de regressão, determinação e níveis de significância das equações obtidas para a CEda solução do solo nos dois locais.

A análise de variância revelou uma soma de quadrados da regressão (SSR) de 9436,31 e uma soma de quadrados do erro (SSE) de 3330,37 e relação linear significativa entre as variáveis critério e o con-junto das variáveis predictoras, F(11,1389) = 357,78, p<0,001. A capacidade explicativa desta regressão é dada pelo coeficiente de determinação de 0,74 (grau de significância de 99%).

Na Figura 2 apresenta-se a estimativa da CEda solução do solo aos 10 cm de profundidade, com diversas combinações de N e Na+na água de rega, para um ciclo de rega de 700 e 1000 mm.

Figura 2' Estimativa da CEda solução do solo com diversas concentrações de azoto e de sódio para o Fluvissolo e Antrossolo aos 10 cm, com rega de 700 mm.

Os valores mais elevados de CEna solução do solo foram verificados, como espectável, com os teores mais elevados de Na+aplicado na água de rega.

Verificou-se, ainda, que quando a água de rega apresentava um baixo teor de sais o N aplicado contribui para a salinidade da solução do solo. À medida que este teor em sais aumenta e a qualidade da água de rega diminui, o azoto contribuiu para diminuir a salinidade da solução do solo. Este efeito é mais importante com aplicação de maior quantidade de água de rega.

Extracto de saturação do solo Nos Quadros 5 e 6 são apresentados os coeficientes de regressão, de determinação e os respectivos níveis de significância para as equações obtidas.

As análises de variância indicam a existência de relação linear significativa entre as variáveis dependentes CEe, SARe ESPe algumas das variáveis independentes contempladas (Quadros 5 e 6).

Quadro 5 'Coeficientes de regressão, determinação e níveis de significância das equações ajustadas para a CEe, SARe ESPdo solo no final dos ciclos de rega nos dois locais.

Quadro 6 'Coeficientes de regressão, determinação e níveis de significância das equações ajustadas para a CEe, SARe ESPdo solo após a lavagem pela chuva nos dois locais.

Obtiveram-se coeficientes de determinação (R2) para o Antrossolo que variam entre 0,65 e 0,74, no final dos ciclos de rega (n=107 observações) e entre 0,64 e 0,87, após o período das chuvas (com n=71 observações). Para o Fluvissolo, os R2 variaram entre 0,72 e 0,82 no caso do fim do ciclo de rega e entre 0,60 e 0,86 após o ciclo chuvoso (n= 107 observações nos dois casos). para o final do período de lava-gem, com amostras de 72 observações, os valores de R2situaram-se entre 0,64 e 0,87 no Antrossolo (Mitra) e entre 0,60 e 0,86 no Fluvissolo (Alvalade).

A previsão menos conseguida, ocorreu para a CEe no Fluvissolo após o período das chuvas, com R2 de, apenas, 0,60. Não foram reconhecidas interacções estatisticamente significativas entre a CE e do solo e a quantidade de N aplicado na água de rega após o ciclo de rega e após a lavagem pelas chuvas, concluindo-se que o N não contribui positivamente para a salinização deste solo.

Interacções significativas foram observadas entre a CEe do solo e a CEw, após os períodos chuvosos dos 3 anos de ensaio. Esta estimativa da CEe é apresentada na Figura 3 para os 10 cm de profundidade, verificando-se que com o aumento da CEw aumenta também a CEe do solo, até ao valor máximo de CE de 3,28 dS m-1, a partir do qual aumentos da salinidade da água de rega não induzem mais acréscimos de salinidade no extracto de saturação do solo.

Figura 3 -Estimativa da CEe do Fluvissolo aos 10 cm, com diversas concentrações de sódio nos 3 anos de ensaio para os períodos chuvosos.

Na Figura 4 apresenta-se a previsão de evolução da CEe do Antrossolo para os 10 cm de profundidade, em que se observaram interacções significativas com a CEwea quantidade de N aplicada na água de rega para os 3 anos de ensaio. Verifica-se que, para teores reduzidos de salinidade da água de rega (< 1 dS m-1), o N aplicado contribui para o aumento da salinidade do extracto de saturação do solo. Para além de 2 dS m-1, a CEw contribui bastante para a salinidade do extracto de saturação do Antrossolo.

Figura 4 -Estimativa da CEe do Antrossolo aos 10 cm, com diversas concentrações de azoto e de sódio nos 3 anos de ensaio para os períodos chuvosos.

As previsões mais encorajadoras foram encontradas para o parâmetro SARs em Alvalade, com valores de R2de 0,82 e 0,86 (após a rega e a lavagem) e na Mitra, com 0,87 após a lavagem. Nas Figuras 5 e 6 apresentam-se estas estimativas do SAR para os dois solos aos 10 cm de profundidade e após os períodos chuvosos.

Figura 5 -Estimativa do SARdo solo aos 10 cm, com diversas concentrações de azoto e de sódio para o Fluvissolo nos 3 anos de ensaio para os períodos chuvosos.

Figura 6 -Estimativa do SARdo solo aos 10 cm, com diversas concentrações de azoto e de sódio para o Antrossolo nos 3 anos de ensaio para os períodos chuvosos.

A interacção da quantidade de N aplicado e da CEw revelou ser estatisticamente significativa para a previsão do SARs do Fluvissolo e do Antrossolo. Para o primeiro solo foi encontrada uma relação linear entre SARsea CEw e para o Antrossolo uma relação quadrática, em que em ambos os solos, com maior quantidade de N aplicado (14 e 21 g m-2) corresponde um SARs menor em todos os tratamentos de CEw induzidos.

Observou-se que o Fluvissolo apresenta um maior risco de sodicização que o Antrossolo, facto que não pode ser atribuído às características químicas do solo, que apresenta um SARinicial de 3,25, mas também à sua infiltrabilidade reduzida e tendência para a formação de crosta de superfície com as regas, o que propiciou acumulação de sódio nos 3 anos de ensaio. Estudos anteriores, efectuados por Gonçalves et al.(2006), referem que a aplicação de água de rega com 3,2 dS m-1num Fluvissolo induziu salinização/sodicização durante o ciclo de rega e que a precipitação ocorrida (445 e 587 mm) não terá sido suficiente para restaurar as condições iniciais de salinidade/sodicidade abaixo dos 40cm.

quanto ao Antrossolo, os valores mais elevados de SARs foram observados em 2004, ano em que a precipitação foi escassa (cerca de 200 mm), não tendo sido suficiente para promover a lavagem de sais no período Outono/Inverno. Nos anos seguintes, o SARs descresceu, indicando a capacidade de lavagem deste solo consequência da sua textura grosseira. Este comportamento foi também observado na previsão da CEe (Figura 5).

CONCLUSÕES Dos três anos de monitorização de um Fluvissolo êutrico e de um Antrossolo hórtico num ensaio em Fonte Tripla Linear foram observadas como estatisticamente significativas as relações entre as quantidades de N e Na+aplicadas na água de rega e a CE, SARe ESPdo solo. A previsão da qualidade do solo com estes indicadores de salinidade e sodicidade mostrou-se possível e estatisticamente representativa por análises de regressão múltipla com R2entre 0,60 e 0,87, simulando o comportamento destes solos quando regados com águas salinas (até 4 dS m-1) e com adição de N pela fertilização azotada (até 22 g m-2). Para a simulação da CEda solução do solo, a análise de regressão conjunta (Alvalade e Mitra) apresentou um R2de 0,74, confirmando que o Na+dissolvido na água de rega contribuiu para a salinização da solução do solo.

O Fluvissolo de textura mediana revelou alguma tendência para a sodicização, mesmo após os períodos chuvosos que, contudo, não se revelaram suficientes para efectuarem lavagem de sais do perfil. O Antrossolo de textura grosseira tem menor capacidade de retenção de água mas mostrou-se favorável à lixiviação do Na+após os ciclos de rega, facto mais evidente ainda após a estação das chuvas.

A rega com águas de qualidade alterou os indicadores da qualidade dos dois solos, em particular do Fluvissolo de Alvalade. Contudo, a rega com águas salinas torna-se possível principalmente quando suficiente água é fornecida ao solo para promover a lixiviação dos sais da zona radical das culturas, e outras práticas conservativas são complementarmente usadas.


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