PROPRIEDADES QUÍMICAS COMO INDICADORES AMBIENTAIS EM ORGANOSSOLOS DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO

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1 EBELING, A.G., et al. 1 PROPRIEDADES QUÍMICAS COMO INDICADORES AMBIENTAIS EM ORGANOSSOLOS DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO ADIERSON GILVANI EBELING 1.3 ADEMAR ESPINDULA JR 1.3 GUSTAVO SOUZA VALLADARES 2.4 LÚCIA HELENA CUNHA DOS ANJOS 3 MARCOS GERVASIO PEREIRA 3 1- Graduando em Agronomia, bolsista CNPq/PIBIC/UFRuralRJ. adiersonufrrj2000@yahoo.com.br; 2- Doutorando Curso de Pós-Graduação em Agronomia Ciência do Solo, UFRRJ; 3- Departamento de Solos, UFRRJ Seropédica, RJ; 4- Embrapa Monitoramento por Satélite, Av. Dr. Júlio Soares de Arruda, 803, Parque São Quirino, Campinas, SP. RESUMO: EBELING, A.G.; ESPINDULA Jr, A.; VALLADARES, G.S.; ANJOS, L.H.C. dos; PEREIRA, M.G. Propiedades quimicas como indicadores ambientais em organossolos do Estado do Rio de Janeiro. Revista Universidade Rural: Série Ciências da Vida, Seropédica, RJ: EDUR, v.24, n.1, p. 1-6, jan.- jun., Os Organossolos ocorrem em pequenas extensões no Brasil, mas com intenso uso sobretudo para culturas anuais. O objetivo deste trabalho foi identificar propriedades químicas, relevantes para o manejo agrícola ou em unidades de conservação, que possam ser indicadores ambientais para estes solos. Os 7 perfis coletados no RJ foram analisados quanto ao complexo sortivo, frações orgânicas e relação C/N. Os dados mostram que o ph em KCl é um bom indicador de mudanças no complexo sortivo, enquanto o teor de Corg., N, C/N e a distribuição das frações húmicas melhor avaliam a dinâmica da matéria orgânica e o manejo. Palavras-chave: relação C/N, frações orgânicas, alumínio, hidrogênio, ph. ABSTRACT: EBELING, A.G.; ESPINDULA Jr, A.; VALLADARES, G.S.; ANJOS, L.H.C. dos; PEREIRA, M.G. Propiedades quimicas como indicadores ambientais em organossolos do Estado do Rio de Janeiro. Revista Universidade Rural: Série Ciências da Vida, Seropédica, RJ: EDUR, v.24, n.1, p. 1-6, jan.- jun., Organic soils in Brazil occur in small extensions, but with intense use, mainly for annual crops. The objective of this study was to identify chemical properties of Organic soils relevant for agriculture or conservation areas, useful as environmental indicators. The 7 profiles collected in RJ were analyzed for distribution of extractable cations organic fractions and C/N ratio were analyzed. Results showed KCl ph as a good indicator of changes in cation distribution and rates. Levels of C, N, and C/N ratio, and organic matter fractions distribution, better evaluated the dynamics of organic matter in soil and effect of soil management. Key words: C/N ratio, organic, matter fractions, aluminun, hidrogen, ph. INTRODUÇÃO Os Organossolos ocorrem em pequenas extensões territoriais no Brasil, o que implica em um pequeno v olume de informações sobre o manejo desses solos. Todavia é intensa a sua utilização agrícola, em geral com altas produtividades, sobretudo para culturas anuais. Exceção feita aos ambientes onde os depósitos de turfa estão associados à influência das marés, cujos solos têm caráter tiomórfico ou salinos. Estes Organossolos são extremamente limitantes ao uso agrícola, além de problemas geotécnicos como a corrosão de estruturas e construções. De uma forma geral, os Organossolos em ambiente de hidromorfismo apresentam alto risco de contaminação ambiental, pela posição na paisagem, que favorece o acúmulo de poluentes. A drenagem desses solos pode levar a sua degradação, pela subsidência (diminuição do volume), causada pela contração, pela mineralização, combustão e a erosão eólica do material orgânico. Já os Organossolos formados em

2 2 Propiedades quimicas... ambientes de altitude, com boa drenagem, costumam estar relacionados à ocorrência de espécies endêmicas, e o principal impacto do seu uso seria a perda da biodiversidade. No Estado do Rio de Janeiro, ocorrem em Macaé, Rezende, Campos dos Goytacazes e no município do Rio de Janeiro, na região de Santa Cruz. Neste último ocupam uma área de 43 km², o que representa apenas 3,41% dos solos, segundo levantamento semidetalhado dos solos do município realizado pela EMBRAPA (EMBRAPA, 1980). O objetivo deste trabalho foi identificar propriedades químicas de Organossolos, relevantes para o manejo agrícola ou em unidades de conservação e que possam ser indicadores ambientais para estes solos. MATERIAL E MÉTODOS Foram coletados 7 perf is de Organossolos, em áreas com diferentes usos e coberturas vegetais no Estado do Rio de Janeiro. Os perfis coletados estão em áreas sob cobertura de: 1) plantio de coco e mandioca, artificialmente drenada, em Santa Cruz (RJ6 e RJ7, respectivamente), na zona rural do Rio de Janeiro; 2) terra recém cultivada com milho, drenada a cerca de cinco anos, em São José da Boa Morte (RJ3), região serrana do Estado; 3) dois perfis, um sob floresta secundária altimontana e outro sob vegetação secundária de gramíneas e utilizada para camping, situados no Parque Nacional de Itatiaia, com boa drenagem (RJ1 e RJ2); 4) com pastagem de Brachiária no Município de Nova Friburgo (RJ4), também região serrana. Em cada uma das áreas, foram abertas trincheiras para descrição morfológica, coleta e caracterização dos perfis, de acordo com as normas da Sociedade Brasileira de Ciência do Solo e Embrapa. Após a coleta, os materiais foram caracterizados quanto às propriedades químicas segundo o Manual de Métodos de Análises de Solos (EMBRAPA, 1997). RESULTADOS E DISCUSSÃO O ph é uma medida da atividade dos íons H + na solução do solo. Normalmente é medida numa suspensão solo-água devido às dificuldades práticas para a obtenção da solução do solo. A concentração de sais na solução do solo ou na água afeta o ph, principalmente em Organossolos formados em regiões de várzea com influência das marés. Conforme Volkweiss (1989), quanto maior a concentração de sais no solo menor será o seu ph em água, porque os sais deslocam o H +, principalmente o trocável, aumentando a concentração destes íons na solução do solo. Além disso, aumentam a hidrólise de compostos de Fe e Al, o que também contribui para aumentar a concentração de H + na solução. A elevada acidez dos Organossolos está associada a fatores tais como: Al hidrolisável, drenagem e ácidos orgânicos livres e ao método de determinação. Os v alores de acidez f oram predominantemente altos. O ph em água variou de 2,7, no horizonte Hj2 do perfil RJ6, a 5,9 em H2, H3, Cg1, Cg2 do perfil RJ4. Os valores de ph em cloreto de potássio variaram de 1,8 em Ho1 do perfil RJ5 a 5,1 em O1, O2 e O4 do perfil RJ1. Para os teores de ph em cloreto de cálcio os valores de acidez encontrados não diferiram muito em relação aos medidos com KCl, variando de 3,0 em Hd do perfil RJ5 a 4,9 em H2 do perfil RJ4. Embora os valores de ph tenham variado em função dos extratores, água, KCl 1mol/L e CaCl 2 0,01mol/L, as diferenças não foram significativas. Como, a priori, os métodos estimam o ph da solução (sendo todos aproximações) qualquer um deles pode ser utilizado. Os valores de ph em KCl (r=-0,50**, negativa e significativa a 1%) tiveram melhor correlação com o conteúdo de carbono em Organossolos do que os valores de ph em água (r=-0,09) (Figuras 1 e 2), indicando ser o ph em KCl mais eficiente para indicar e avaliar o efeito de práticas de manejo da fertilidade desses solos que o ph em água.

3 EBELING, A.G., et al. 3 ph KCl 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 r = - 0,50**; n = 50 2, C (g kg -1 ) Figura 1. Correlação entre o ph em KCl e o teor de carbono orgânico. ph água 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 r = -0,09; n = 95 3, C (g kg -1 ) Figura 2. Correlação do ph em água com o teor de carbono. Na Tabela 1 são apresentados os coeficientes de correlação do ph em água e do ph em KCl, com propriedades do complexo sortivo. Tabela 1. Correlação dos valores de ph com algumas propriedades químicas dos solos. ph em água ph em KCl Valor T -0.29* -0.45** Valor S 0.35** 0.45** Valor V% 0.54** 0.68** Al trocável -0.37** -0.57** H trocável -0.42** -0.62** * significativo a 5% de probabilidade; ** significativo a 1% de probabilidade. Observou-se que as correlações das propriedades Valor T, Valor S, Valor V%, alumínio e hidrogênio trocáveis com o ph em KCl, indicou mais uma vez ser o ph em KCl uma característica melhor do que o ph em água para caracterizar os Organossolos, auxiliando na indicação de práticas de manejo conservacionista destes solos, evitando assim a formação de horizontes sulfúricos e diminuindo os processos de subsidência, principalmente em solos de várzea drenados como os perfis RJ6 e RJ7. O ph em KCl pode servir como indicador da acidez excessiva em áreas de uso agrícola e em unidades de conservação. Foi observ ada nos perf is de Organossolos uma variação muito grande, tanto entre horizontes, quanto em profundidade, no conteúdo de cátions trocáveis e extraíveis, quando comparado com solos minerais devido às condições as quais são formados. Em todos os perfis, percebe-se que o hidrogênio (H + ) domina o complexo sortivo, com valores entre 3,47 cmolc kg -1, do horizonte E do perfil RJ5, a 50 cmolc kg -1, no horizonte Hj 2 do perfil RJ7. Os teores de Al +3 variaram de 0,0 nos perfis RJ2, RJ4, RJ5 a 19,9 cmolc kg -1 no horizonte Hj 3 do perfil RJ7. Os valores de Al +3 nos perfis RJ6 e RJ7 apresentaram comportamento similar, aumentando em profundidade até o horizonte Hj 2, nos horizontes Hj 3 o teor de Al +3 decresce, o que está relacionado ao aumento dos teores de Ca +2 e Mg +2 e redução nos valores de H +. Nos perfis RJ3, RJ4, RJ6, RJ7, foram observados elevados teores de Ca +2 e Mg +2, os quais decrescem em profundidade. Nestes perfis os altos valores são devido às práticas de calagem realizadas para a implantação e/ou condução das culturas ali existentes. Para os perfis RJ1, RJ2, RJ5, observase valores muito baixos de Ca +2 e baixos de Mg +2, indicando nestas áreas de altitude (RJ1 e RJ2) uma alta ciclagem de nutrientes facilitada pela boa drenagem existente e pela cobertura vegetal ali presente. Para RJ5 os teores de Mg +2 são devidos ao acúmulo de sais provocado por inundação por águas marinhas.

4 4 Propiedades quimicas... Estes resultados discordam de Dolman e Buol (1967). Segundo estes autores, nos solos orgânicos os teores de outros cátions, além do H + e Al +3 são geralmente baixos, com Ca +2 e Mg +2 menores que 2 cmolc kg -1. Para Lucas (1982), o Ca +2 e o Mg +2 nos solos orgânicos são fortemente absorvidos às partículas orgânicas e, portanto, alto teor de Ca +2 não é indicativo de alta disponibilidade do elemento para as plantas. Segundo Kiehl (1985), as turfas geralmente são deficientes em Ca +2 em ph menor que 5, o que pode ser observado na maioria dos perfis estudados. Além disto, altos teores de Ca +2 juntamente com ferro e alumínio, podem contribuir para a fixação de fósforo (P). A relação Ca/Mg apresentou valores menores que 1, comprovando uma maior presença de Mg +2, na maioria dos perfis estudados, A relação Ca/Mg influência na disponibilidade destes elementos às plantas. Para Andriesse (1988), pode haver deficiência destes elementos mesmo quando esta relação é menor que 0,5. Baixos teores de potássio (K + ) foram verificados em todos os perfis estudados, o que é comum nestes solos (LUCAS e DAVIS, 1961; KIEL, 1985; BACHA, 1986). Segundo Dolman e Buol (1967), os teores de K + são geralmente menores que 0,4 cmolc kg -1, o que é explicado pelo fato de que, embora os solos orgânicos tenham alta CTC, eles retêm muito fracamente cátions monovalentes como K + e Na +. Por isso, o K + se perde mais facilmente (BACHA, 1986). Os teores de Na + apresentaram-se baixos em todos os perfis. Segundo Andriesse (1988), para solos orgânicos os teores de Na + podem apresentar variações de 0,87 a 217,4 cmolc kg -1, com valores médios de 0,43 a 2,17 cmolc kg -1. A disponibilidade de cátions trocáveis em solos orgânicos é difícil de ser avaliada, pois diferentes cátions são complexados em vários graus pela matéria orgânica. Os teores de fósforo apresentaram-se altos nos horizontes superficiais para a maioria dos perfis estudados. Para os perfis RJ4, RJ6 e RJ7 estes altos valores são devidos à adubação. Foi avaliada a correlação entre o valor T e a acidez extraível, que se apresentou altamente significativa. Observa-se que a variação do valor T acompanha a variação da acidez extraível. Nos perfis RJ6 e RJ7, as práticas de adubação e calagem contribuem para a elevação do valor T. O Valor T variou de 5,2 no horizonte E do perfil RJ5 a 100,8 cmolc kg -1, no horizonte Ho1 do mesmo perfil (Figura 3). Valor T y = 1,54 12x + 2,368 2 R 2 = 0, Hidrogê mio n trocável Figura 3. Correlação do valor T com o hidrogênio dos Organossolos. Da mesma forma foi observada uma correlação positiva e altamente significativa entre o valor T e o teor de carbono orgânico (Figura 4). H+ (cmolc Kg - 1 ) 45 y = 0,0215x + 16, R 2 = 0, K Carbono g kg -1 Figura 4. Correlação entre o hidrogênio e o carbono nos Organossolos. Os teores de carbono orgânico pelo método do CHN (Tabela 2) variaram de 38,0 a 339,8 g kg -1, nos horizontes O2 do perfil RJ1 e H1 do perfil RJ3, respectivamente. Percebe-se uma redução dos teores de carbono em profundidade, provavelmente n

5 EBELING, A.G., et al. 5 n devido a maior influência dos horizontes minerais. Nos perfis RJ1 e RJ4 tem-se uma maior participação do material mineral no solo. No horizonte H2 do perfil RJ4, o pequeno aumento no teor de carbono é explicado pelo revolvimento do solo para o cultivo agrícola. Com relação ao nitrogênio (Tabela 2), observa-se uma diminuição em profundidade nos teores de N. O perfil RJ1 variou de 2,3 g kg -1, no horizonte O2, a 4,1 g kg -1, no horizonte O1. Para o RJ3 pode-se observar teores bem mais elevados de N, variando de 17,8 g kg -1, no horizonte H4, a 23,3 g kg - 1, no horizonte H2. No RJ4 são observadas variações desde 1,4 a 5,2 g kg -1 nos horizontes H4 e H1, respectivamente. Estes resultados mostram que a redução dos teores de nitrogênio em profundidade acompanha a diminuição dos teores de matéria orgânica. A relação carbono/nitrogênio (Tabela 2) apresentou valores desde 14, no H2 do perfil RJ3, até 32, no H4 do perfil RJ4. Nota-se ainda um aumento da C/N em profundidade no RJ1 e RJ4. O RJ3 apresentou comportamento irregular na relação C/N, provavelmente influenciada pelo material de origem e distintas fases de adição de material orgânico ao longo do tempo. Tabela 2. Resultado das análises de CHN (g kg -1 ). Perfil C. CHN N. CHN C:N RJ1 O1 63,5 4,1 15 RJ1 O2 38,0 2,3 17 RJ1 O3 49,9 3,0 17 RJ1 O4 55,3 2,5 22 RJ3 H1 339,8 21,6 16 RJ3 H2 314,9 23,3 14 RJ3 H3 332,3 18,5 18 RJ3 H4 288,5 17,8 16 RJ4 H1 91,7 5,2 18 RJ4 H2 99,5 4,1 24 RJ4 H3 69,8 2,4 29 RJ4 H4 44,8 1,4 32 Analisando a Tabela 3 pode-se perceber dentre as frações orgânicas: ácido fúlvico (FAF), ácido húmico (FAH) e humina (FHUM), a maior participação da fração humina, sugerindo a predominância dos processos de humificação nestes solos. Estes resultados podem ainda ser explicados pela presença de humina hereditária, formada anteriormente e preservada em ambientes desfavoráveis à atividade microbiana, como o das turfas e de solos alagados (DUCHAFOUR, 1977). Tabela 3. Distribuição das frações orgânicas dos horizontes ricos em matéria orgânica. Perfil Horiz C org. humificado g kg -1 FAH FAF AH:AF FHUM RJ1 O1 9,92 21,41 2,16 27,54 O2 6,43 12,80 1,99 53,64 O3 9,27 17,78 1,92 54,34 O4 10,50 28,21 2,69 30,95 RJ3 H1 35,52 115,29 3,25 131,77 H2 42,55 121,24 2,85 139,23 H3 51,04 104,85 2,05 99,71 H4 23,99 95,24 3,97 184,38 RJ4 H1 15,63 30,55 1,95 20,93 H2 17,18 34,17 1,99 8,88 H3 12,72 22,37 1,76 3,53 H4 11,05 22,12 2,00 5,97 Quanto a FAH, o menor teor foi observado no horizonte O2 do perfil RJ1 e o maior no horizonte H3 do perfil RJ3. Neste último, o teor de FAH é explicado pela má drenagem do perfil, sem interferência para o uso agrícola. Para a FAF os teores variaram de 12,80 a 121,24 g kg -1, nos horizontes O2 do perf il RJ1 e H2 do perf il RJ3, respectivamente. A relação AH:AF variou de 1,76 g kg -1, no horizonte H3 do perfil RJ4, a 3,97 g kg -1, no horizonte H4 do perfil RJ3. A relação AH:AF indica a qualidade do material humificado, podendo fornecer informações sobre a dinâmica deste material no solo. Alguns autores sugerem que a relação AH:AF próxima a 1,0 caracterize material de qualidade ótima, que permitiria o estabelecimento de propriedades físicas e químicas favoráveis ao desenvolvimento de plantas (CANELLAS, 1999). Nenhum dos horizontes avaliados apresentou este valor, sendo a relação em geral próxima a 2,0.

6 6 Propiedades quimicas... CONCLUSÕES O ph em água se apresentou inadequado para a avaliação dos efeitos de práticas de manejo dos Organossolos, não refletindo as reais condições nas quais estas áreas se encontram, pois solos de várzea são muito mais sensíveis a variação de ph, necessitando de práticas de manejo adequadas para sua conservação. O ph em KCl apresentou boa correlação com os demais atributos químicos, podendo ser usado como indicador de mudanças no complexo sortivo. Os Organossolos possuem uma alta capacidade de troca de cátions, mas são muito ácidos podendo apresentar problemas de tiomorfismo em várzeas litorâneas, como na região de Santa Cruz, RJ, apresentando altos valores de Al trocável e H +, dificultando o manejo agrícola e necessitando de práticas conserv acionistas para sua manutenção. Os teores de C, N total e a relação C/N, a partir do método CHN, mostraram-se interessantes para avaliar a dinâmica da matéria orgânica e do N nos solos orgânicos. A distribuição dos teores das frações húmicas da matéria orgânica permitiu estabelecer relações com o uso atual dos solos e com a natureza do material vegetal original, sendo marcante nos solos estudados o processo de humificação. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDRIESSE, J. Nature and management of tropical peat soils. FAO. Food and agriculture Organization of the united Nations. Rome: FAO p. (Bulletins Soils. 59). BACHA, R. E. Solos Orgânicos: necessidades de pesquisa. Brasília. jun/ p.(mimeografado). CANELLAS, L.P. Av aliação de características físico-químicas de ácidos húmicos. Seropédica: UFRRJ, p. (Tese de Doutorado) DOLMAN, J. D.; BUOL. S. W. A study of organic soils (histosols): In the tidewater region of North Carolina. North Carolina agricultural experiment station. Tech. Bul. n dez/ p. DUCHAFOUR, P. H. Dynamique de la matiére orgânique. In: Pedologie 1. Pédogenèse et classification. Masson, Paris, 1977.P EMBRAPA / Serv iço Nacional de Levantamento d Conservação de Solos. Levantamento semidetalhado do município do Rio de Janeiro. RJ. Rio de Janeiro: EMBRAPA / SNLCS p. (Boletim técnico. 66). EMBRAPA / Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de métodos de análises de solos. Rio de Janeiro: EMBRAPA / CNPS p. 2 a edição. KIEHL, E. J. Aproveitamento da turfa na agricultura caracterização e influência nas propriedades do solo. São Paulo: CESP (Companhia Energética de São Paulo). In Seminário Sobre Turfas Prospecção e Usos p. LUCAS, R. E. & DAVIS. J. F. Relationships between ph values of organic soils and availabilities of 12 plant nutrients. Michigan State University p LUCAS, R. E. Organic soil (Histosols): formation, distribution, physical and chemical properties and management for crop production. Research Report. Farm Science. Michigan State University. N p. jun/1982. VOLKWEISS, S. J. Química da acidez dos solos. In: Anais do II Seminário Sobre Corretivos do Solo. Santa Maria. RS p.