REVISTA DE BIOLOGIA E CIÊNCIAS DA TERRA
ISSN 1519-5228
Volume 7- Número 1 - 1º Semestre 2007
Alterações nos atributos físicos e químicos de dois solos submetidos à irrigação com água salina Eriberto Vagner Souza Freitas1; Josimar Gurgel Fernandes1; Milton César Costa Campos1; Maria Betânia Galvão dos Santos Freire2;
RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da água salina de irrigação no comportamento de dois solos do Estado de Pernambuco. O experimento foi realizado em casa de vegetação da Universidade Federal Rural de Pernambuco em Recife, PE, em vasos de plástico com capacidade para 3 L utilizando a camada superficial de um Latossolo Amarelo Distrófico e de um Espodossolo Cárbico Hidromórfico. O delineamento experimental foi em blocos casualizado com os tratamentos distribuídos em arranjo fatorial com cinco níveis de salinidade (CE 0,0; 175; 500; 1500; e 2750 µS cm-1) e dois solos (Latossolo Amarelo Distrófico e Espodossolo Cárbico Hidromórfico), com quatro repetições. Foram determinadas textura, densidade do solo, densidade de partícula, condutividade hidráulica saturada, argila dispersa em água, pH em água e em KCl, cálcio, magnésio, potássio, sódio e alumínio trocáveis, condutividade elétrica, razão de adsorção de sódio (RAS), percentagem de sódio trocável (PST). As características químicas dos dois solos foram afetadas pela salinidade da água de modo similar, com aumento nos teores de sódio, na razão de adsorção de sódio e na percentagem de sódio trocável provocados pelos crescentes níveis de salinidade da água de irrigação. Palavras Chave: salinidade, condutividade elétrica, solos, sodicidade.
Physical and chemical alterations two soil submitted the irrigation with saline water ABSTRACT The objective of this work was to evaluate the physical and chemical alterations two soil submitted the irrigation with saline water the Pernambuco State. The experiment was carried out in a greenhouse of the Universidade Federal Rural de Pernambuco in Recife, PE, in plastic pots with 3 l capacity used the superficial layer of a Latosol Yellow Distrofic and Espodosol Carbic Hidromorfic. It was used a randomized block design with the treatments distributed in factorial arrangement with five levels of salinity (CE 0,0; 175; 500; 1500; e 2750 µS cm-1) and two soil (Latosol Yellow Distrofic and Espodosol Carbic Hidromorfic), with four replications. Texture, bulk density, particle density, saturated hydraulic conductivity, clay dispersion in water, pH in water and KCl, Ca, Mg, K, Na, Al, electrical conductivity, Sodium Adsorption Ratio (SAR), exchangeable sodium percentage (ESP). The chemical characteristics of two soils had been affected by the salinity of the water in similar, with increase in sodium tenor, the sodium adsorption ratio and in the exchangeable sodium percentage provoked by the increasing levels of salinity of the irrigation water. Keys works: salinity, electrical conductivity, soil, sodicity.
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1 INTRODUÇÃO
2 MATERIAL E MÉTODOS
Os problemas de salinidade do solo são decorrentes principalmente das altas taxas de evaporação e da baixa precipitação pluviométrica, aliados ao manejo inadequado da água de irrigação (Oliveira et al., 2002). Segundo Ayers & Westcot (1999) o fato que mais agravou os problemas de salinidade dos solos pela água de irrigação foi o uso indiscriminado das fontes de água, sem levar em consideração a qualidade da água que estava sendo usada. De acordo com Silva Filho et al. (2000) e D'Almeida et al. (2005) a salinização do solo está ligada também às características físicoquímicas do solo em seu estado natural e das técnicas de manejo a ele aplicado, visto que é comum o surgimento da salinidade em áreas irrigadas cujas técnicas de manejo não visam a conservação da capacidade produtiva dos solos, bem como onde há uso excessivo de fertilizantes. Por outro lado, o uso de água salina na irrigação em algumas regiões, mais notadamente no Nordeste, é uma alternativa importante para incremento da área irrigada e das produções das culturas (Ferreira Neto et al., 2002). No entanto estas águas podem representar risco para a produção agrícola das culturas já que em certos casos, essas águas promovem alterações nas condições físicoquímicas iniciais do solo (Alencar et al., 2003; Viana et al., 2001; Amorim et al. 2002) e Dias et al., (2003) afirmam que o excesso de sais no solo reduz a disponibilidade de água para as plantas, além de trazer problemas como o efeito de íons tóxicos específicos sobre a fisiologia vegetal, a tal ponto de afetar seu rendimento e a qualidade de sua produção. Diante da necessidade da utilização de irrigação na agricultura, da quantidade e das características de qualidade da água para a irrigação, da concentração de sais solúveis para desenvolvimento de algumas culturas (Santana et al., 2003), o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da água salina de irrigação no comportamento de dois solos do Estado de Pernambuco.
O experimento foi realizado em casa de vegetação da Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE), em Recife, Pernambuco, conduzido em vasos de plástico com capacidade para 3 L usando a camada superficial dos solos, classificados conforme Embrapa (1999) como Latossolo Amarelo Distrófico e Espodossolo Cárbico Hidromórfico. Após destorroado, homogeneizado, posto para secar ao ar e à sombra, o solo foi passado em uma peneira de 2 mm de malha. As características dos solos encontram-se no Tabela 1. O delineamento experimental foi em blocos casualizado com os tratamentos distribuídos em arranjo fatorial formado por cinco níveis de salinidade da água de irrigação (CE: 0,0; 175; 500; 1500; e 2750 µS cm-1) e dois tipos de solos Latossolo Amarelo Distrófico e Espodossolo Cárbico Hidromórfico, com quatro repetições. Os vasos eram perfurados e providos de um sistema de drenagem em sua parte inferior, com uma camada de brita fina de 20 mm de espessura e telas de nylon de malha 2 mm entre o substrato e a brita, para evitar perda de solo. A umidade do solo foi mantida na capacidade de pote, determinada através da pesagem d os vasos e aplicado uma lâmina de irrigação de 15 % a mais da CC para a lixiviação. As irrigações foram feitas, diariamente, com cada tipo de solução salina. A análise granulométrica foi realizada pelo método do densímetro, utilizando uma solução de NaOH 0,1 N como dispersante químico e agitação mecânica em aparato de alta rotação. A densidade global foi determinada pelo método do volume conhecido, a densidade de partícula, pelo método do balão volumétrico e a condutividade hidráulica do solo saturado de acordo com a metodologia proposta pela Embrapa (1997).
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Tabela 1. Caracterização física e química do Latossolo Amarelo Distrófico e Espodossolo Cárbico Hidromórfico na profundidade 0,25 cm Variáveis Latossolo Espodossolo Amarelo Cárbico Distrófico Hidromórfico Atributos Físicos Areia (g kg-1) 664 743 Silte (g kg-1) 88,8 95 Argila (g kg-1) 246,4 162 Dg (g cm-3) 1,61 1,50 Dp (g cm-3) 2,60 2,59 *CHS (cm h-1) 5,18 0,06 Atributos Químicos pH (H2O) 6,10 5,20 pH KCl 4,20 3,90 ∆ pH -1,90 -1,30 CE (dS/m) 0,6 0,5 Ca2+ (cmolc/dm3) 0,21 0,18 RAS =
Na
1
(Ca + Mg ) 2
A percentagem de sódio trocável (PST) da pasta de saturação do solo foi determinada Na através da equação: PST = ( ) × 100 2 T Foram realizadas transformações log10 para as variáveis pH em água, Ca, Mg, Ca+Mg e RAS (Razão de Adsorção por Sódio) e transformação raiz quadrada para as variáveis CE, K e Na. Após as transformações foram realizadas análise de variância. Os diferentes solos foram comparados pelo teste de Tukey a 5 % de probabilidade, enquanto os níveis de salinidade da solução foram estudados por análise de regressão. A análise foi conduzida através do programa estatístico SAEG 9.0. Para a apresentação dos resultados foi realizada a transformação dos dados de volta a escala original. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO De acordo com a análise de variância, apresentada no Tabela 2, houve efeito significativo da salinidade da água de irrigação (N) nas variáveis pH em água, condutividade elétrica, sódio, RAS, PST, alumínio trocável e soma de bases. Por outro lado tanto os solos (S) e a interação não apresentaram resultados significativamente diferentes, concordando com os resultados encontrados por Cavalcante et al. (2005), que estudou o comportamento de duas
K+(cmolc/dm3) 1,99 4,98 Mg2+(cmolc/dm3) 0,11 0,17 Na+(cmolc/dm3) 0,53 0,20 Al3+(cmolc/dm3) 0,015 0,015 SB (cmolc/dm3) 2,84 5,52 1,03 0,38 RAS (cmolc/dm3) PST (%) 18,64 3,57 *CHS = condutividade hidráulica do solo saturado
O pH foi determinado utilizando-se relação 1:2,5 de solo: em agua e KCl. Cálcio, magnésio, potássio, sódio e alumínio trocáveis foram determinados pelo extrator Mehlich 1, segundo Embrapa (1997). A condutividade elétrica da pasta de saturação de acordo com a Embrapa (1997), e a razão de adsorção de sódio (RAS) com base na equação: variedades de algodão em função de diferentes níveis salinos da água de irrigação. Os coeficientes de variação das variáveis estudadas oscilaram entre 2,57 e 55,69 %, sendo que os menores valores de CV foram para o pH em água e em KCl, 2,57 e 4,57 % respectivamente, já os maiores CV foram para a soma de bases e para a RAS (46,20 e 55,69 %). O pH em água, durante o período de condução do experimento, diminuiu com níveis crescentes de salinidade da água de irrigação, e ajustou significativamente ao modelo quadrático (r2 = 0,80) como indicado na Figura 1. O valor máximo de pH em água de 5,6 correspondeu a água com 0,0 dSm-1de nível salino, concordando com os resultados encontrados por Gomes et al. (2000) estudando comportamento do solo em cultivo de arroz sob inundação. Como no trabalho foi utilizado apenas solução de NaCl para a salinização do solo, não foi possível observar a tendência dos valores de pH serem mais altos quando ocorre a presença de bicarbonatos na água (Hermes & Silva, 2002). Por outro lado elevados teores de carbonato e bicarbonato na água, quando utilizada para irrigação, podem promover a precipitação de cálcio, na forma de carbonato de cálcio, facilitando um suposto processo de sodificação do solo (Ayers & Westcot, 1985).
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Figura 1. Relação entre a salinidade da água de irrigação e as variáveis pH em água, Al3+, Na+, SB, RAS (cmolc dm-3), CE (dS m-1), PST (%) e CHS (m h-1) do solo.
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A RAS e o Na, apresentaram comportamento semelhante, com os valores maiores nos maiores níveis de condutividade elétrica da água de irrigação. Os dados de ambas as variáveis apresentaram um melhor ajuste dos dados ao modelo quadrático em função dos níveis salinos, sendo que coeficiente de determinação para ambas as variáveis foi de 0,99 (Figura 1). Macedo e Santos (1992), estudando o efeito da aplicação da água salina sobre solos irrigados de Sumé-PB, encontraram valores de RAS e do teor de Sódio trocável similares aos deste trabalho, com variação em função da época do ano. Marschner (1995) ressalta que o sódio exerce prejuízos ao ambiente celular, uma vez que exerce uma série de efeitos tóxicos, por meio da inibição de reações enzimáticas. Uma inadequada compartimentalização desse elemento, entre citoplasma e vacúolo, leva a uma desidratação e conseqüente diminuição da turgescência da célula, o que pode provocar morte celular em folhas e ramos. Uma outra conseqüência destacada por Grattan & Grieve (1993) é que a deficiência de magnésio pode ser induzida, em plantas estressadas por sais, o que reduz o crescimento da planta, por alteração da razão cálcio/magnésio, acarretando queda da razão de fotossíntese e declínio na eficiência do uso de água. A condutividade elétrica do solo apresentou tendência crescente com o aumento da salinidade da água de irrigação, sendo que o melhor ajuste dos dados foi ao modelo quadrático em função dos níveis salinos, com coeficiente de determinação para em torno de 0,99 (Figura 1), concordando com aqueles encontrados por Alencar et al., (2003) que estudaram o crescimento de cultivares de melão amarelo irrigadas com água salina. O comportamento da soma de bases foi crescente em função da salinidade da água de irrigação, e, conforme pode ser observado na Figura 1, o melhor ajuste dos dados foi ao modelo quadrático, com coeficiente de determinação de 0,90. A percentagem de saturação por sódio apresentou comportamento semelhante à soma de base, crescente com o aumento nos níveis de salinidade, concordando com os resultados encontrados por Amorim et al. (2002) que estudaram niveis de salinidade na cultura do alho, apenas diferindo o coeficiente
de determinação que foi de 0,98. Os teores de alumínio trocável tenderam a diminuir com o aumento da salinidade, fato que provavelmente se deve principalmente ao aumento dos teores de sódio trocável na solução do solo, para o alumínio o melhor ajuste dos dados foi o modelo quadrático, com coeficiente de determinação de 0,75 (Figura 1).
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Tabela 2. Resultados da análise de variância (quadrado médio) referente ao pH em água, pH em KCl, CE (dS m-1), Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Al3+, SB (cmolc d-3), RAS (cmolc d-3), PST (%) nos Latossolos Amarelo Distrófico e Espodossolo Cárbico Hidromórfico submetidos a diferentes níveis de salinidade da água de irrigação. Quadrados médios pH em CE Ca2+ pH em Mg2+ K+ Na+ Al+H SB RAS PST Fonte de KCl H 2O variação 0,004 0,067 ns 21,31** 0,061 0,046 ns 0,359 5,577 0,004 * 37,70 3,78** 4809** Níveis de ns ns ** ** * sais (N) ns ns ns ns 0,056 0,53 0,000 0,690 0,125 0,108 0,001 ns 14,20 0,01 ns 10,62 Solos (S) 0,000 ns ns ns ns 7 ns ns ns ns ns ns ns 0,07 0,030 0,07 0,011 0,061 0,151 0,137 0,001 5,98 83,31 Interação 0,000 ns ns ns ns ns NxS 0,000 0,038 0,12 0,041 0,283 0,311 0,207 0,001 12,11 0,08 188,3 Resíduo 2,67 4,57 13,25 29,75 35,53 29,50 28,51 42,52 46,20 55,69 34,73 CV (%) NS = não significativo; ** significativo para p ≤ 0,01; * significativo para p ≤ 0,05
Como pode ser observado no Tabela 3, como apenas a condutividade hidráulica saturada foi significativamente (p < 0,05) afetada por teores crescentes de sais, esta foi a única característica física discutida. Então o comportamento da condutividade hidráulica do solo foi crescente em função da salinidade da água de irrigação, conforme pode ser observado na Figura 1, o melhor ajuste dos dados segui-se com o modelo quadrático, com coeficiente de determinação de
0,90. A explicação para esse comportamento está relacionada ao fato de que quanto maior a salinidade da água, menor será o efeito dispersante do sódio, uma vez que os sais atuam no solo de maneira oposta ao sódio, ou seja, os sais presentes na solução do solo têm efeito floculante, aumentando a infiltração e reduzindo o risco de sodificação (Andrade Júnior et al., 2006).
Tabela 3. Resultados da análise de variância (quadrado médio) referente aos teores de Areia, Silte e Argila (g cm-3), Argila em H2O, Dg, Dp (g cm-3), CHS (m h-1) nos Latossolos Amarelo Distrófico e Espodossolo Cárbico Hidromórfico. Quadrados médios CHS Silte Argila Areia Argila H2O Dg Dp Fonte de variação 0,2158** 0,0025 ns 0,0046 ns 13,0875 ns 1,0287 ns 0,0135* 0,0030 ns Níveis de sais (N) 0,0157 ns 1,4011** 0,3744** 2155,00** 5,8752 ns 0,2338** 0,0185 ns Solos (S) ns ns ns ns ns 0,0500 0,0075 0,0022 15,8375 1,8227 0,0045 0,0050 ns Interação NxS 0,0116 0,0042 0,0040 14,3963 1,0067 0,0029 0,1122 Resíduo 6,63 6,26 6,23 4,91 38,54 3,88 3,94 CV (%) NS = não significativo; ** significativo para p ≤ 0,01; * significativo para p ≤ 0,05
As correlações entre as variáveis do solo são apresentadas na Figura 4. Observa-se que as maiores correlações positivas e altamente significativas foram Ca2++Mg2+ e o Ca2+; sódio e a razão de adsorção de sódio, com valores 0,92 e 0,98 respectivamente. Por outro lado as maiores correlações negativas e altamente significativas foram para a razão de adsorção de sódio e a soma de bases e entre o alumínio e a condutividade elétrica, com valores -0,73 e 0,44, respectivamente. Segundo Viana et al.
(2001) a salinização leva ao desbalanço nutricional, uma vez que o excesso de sais (Na e Cl) na solução do solo leva a um distúrbio na absorção de nutrientes, alterando as concentrações de nutrientes, como Ca, K, Mg e Na na planta. Essa desordem nutricional pode levar a um desenvolvimento abaixo do normal, o que é afetado, em grande parte, pelos processos metabólicos da planta.
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Tabela 4 Correlação entre as variáveis do solo pH em água, pH em KCl, CE (dS m-1), Ca, Mg, Ca+Mg, K, Na, Al, SB, RAS (cmolc dm-3) e PST (%). pH em Ca Mg Ca+Mg K Na Al SB RAS P CE pH em KCl S H 2O T CE -0,59** pH em H 2O 0,12NS 0,41** pH em KCl -0,33* 0,09NS -0,25NS Ca NS NS 0,05 0,07 -0,03NS 0,02NS Mg NS NS -0,09 0,92** 0,15NS -0,28* 0,01 Ca+Mg NS NS NS -0,29* 0,04 0,14 0,21 -0,11NS -0,18NS K NS = não significativo; ** significativo para p ≤ 0,01; * significativo para p ≤ 0,05
4 CONCLUSÕES Os diferentes solos responderam de forma similar ao aumento da salinidade da água de irrigação, com aumento nos teores de sódio, na razão de adsorção de sódio e na percentagem de sódio trocável e efeito significativo apenas para a condutividade hidráulica saturada. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALENCAR, R. D.;. PORTO FILHO, F. Q.; MEDEIROS, J. F.; HOLANDA, J. S. PORTO, V. C. N.; FERREIRA NETO, M. Crescimento de cultivares de melão amarelo irrigadas com água salina. Revista Brasileira Engenharia Agrícola Ambiental, Campina Grande, v.7, n.2, p.221-226, 2003. AMORIM, J. R. A.; FERNANDES, P. D.; GHEYI, H. R.; AZEVEDO, N. C. Efeito da salinidade e modo de aplicação da água de irrigação no crescimento e produção de alho. Pesquisa Agropecuária Brasileira. Brasília, v. 37, n. 2, p. 167-176, 2002. ANDRADE JÚNIOR, A.S., SILVA, E.F.F., BASTOS, E.A., MELO, F.B. & LEAL, C.M. Uso e qualidade da água subterrânea para irrigação no Semi-Árido piauiense. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v.10, n.4, p.873-880, 2006. AYERS, R. S.; WESTCOT, D. W. A qualidade da água na agricultura. 2a. edição. Campina Grande: DEAg/ CCT/UFPB. 1999. 153p. (Estudos FAO irrigação e drenagem, 29 revisado 1).
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