Salinização do Solo: Causas e Processos de Controle

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1 Salinização do Solo: Causas e Processos de Controle Maria da Conceição Gonçalves Tiago Brito Ramos José Casimiro Martins Instituto Nacional de Recursos Biológicos, I. P. L-INIA, Unidade de Ambiente e Recursos Naturais,, Oeiras Ex. Estação Agronómica Nacional Av. Republica, Oeiras, PORTUGAL [email protected]

2 INTRODUÇÃO O Solo é um sistema vivo que presta serviços essenciais para a sobrevivência da sociedade e dos ecossistemas As 8 principais ameaças as ao Solo (processos de degradação) indicadas na Estratégia Temática para a Protecção do Solo são: - Erosão - Declínio da matéria orgânica - Contaminação - Impermeabilização - Compactação - Declínio da biodiversidade - Salinização - Deslizamento de terras Zonas áridas, semi-áridas e sub-húmidas secas (P/ET0 entre 0.05 e 0.65 Desertificação

3 Salinização/sodização do solo Salinização é um processo que conduz ao aumento da concentração da solução do solo em sais solúveis ( Na +,Ca 2+, Mg 2+, K + ) para níveis prejudiciais às plantas. Sodização é o processo pelo qual o ião Na +, ganha preponderância no complexo de troca do solo, podendo causar a perda de uma ou mais funções do solo. A sodização é a maior ameaça da salinização. Muitas vezes é erradamente considerada como um sinónimo de salinização

4 O Sódio tem um efeito negativo nas propriedades do solo e no crescimento das plantas. (por exemplo: a dispersão das argilas destrói a estrutura do solo diminuindo a infiltração, a condutividade hidráulica e a retenção da água no solo, conduzindo a um aumento da erosão) A dinâmica do Sódio está associada à dinâmica dos outros catiões, nomeadamente do Cálcio e do Magnésio.

5 Principais causas da Salinização do Solo A acumulação de sais no solo está ligada à existência de uma fonte de sais, a uma evapotranspiração alimentada por água rica em sais e à insuficiência de precipitação e/ou de drenagem que permitam a lixiviação dos sais. Algumas das causas são naturais mas outras resultam da intervenção humana Causas naturais mais comuns de Salinização (Salinização Primária): Presença de toalhas de água de origem marinha e/ou acção directa das marés em regiões costeiras; Presença de toalhas freáticas ricas em sais provenientes da meteorização das rochas

6 Causas mais comuns de salinização induzidas pelo homem (Salinização Secundária): Uso de solos impróprios ou mal adaptados para a prática do regadio (com cinética lenta e sem sistema de drenagem); Rega com água rica em sais; Má condução da rega (dotações de rega desadequadas, distribuição desigual da água); Subida da toalha freática (redução da evapotranspiração por modificação da vegetação, excesso de rega ou infiltração de água a partir de reservatórios/canais de rega); Uso intensivo de fertilizantes ou correctivos, particularmente em condições de limitada lixiviação; Contaminação do solo com águas residuais ou produtos salinos de origem industrial.

7 Indicadores dos riscos de Salinização/ Sodização Condutividade eléctrica, EC SAR ( Ca ( Na 2 ) Mg 2 2 ) Relacionada com a totalidade dos sais existentes no solo ou na solução do solo Mede a capacidade da solução do solo e da água de percolação trocarem sódio com o solo ESP Na ( CEC) 100 Mede a capacidade do solo para trocar sódio

8 Os processos de salinização e sodização dão origem principalmente a dois tipos de solos: SOLOS SALINOS: solos com condutividade eléctrica da pasta saturada >4 ds m -1 (~40 mmol c L -1 ) SOLOS SÓDICOS: solos com Na de troca >15% (ou Na+Mg >50%)

9 A taxa de salinização depende: do conteúdo total de sais da água de rega, da taxa de evaporação/evapotranspiração, do total de precipitação durante o ano, da dinâmica da água no solo. A taxa de sodização depende: do SAR da água de rega (Na +, Ca 2+, Mg 2+ ) do ESP do solo, da relação SAR/ESP (propriedades do solo)

10 Processos de controlo da salinização/sodização Têm de ser baseados no conhecimento: da dinâmica da água no solo das relações entre as concentrações de sais solúveis e adsorvidos no solo Utilizar como ferramenta a modelação Avaliar a gestão da rega Prever os efeitos da qualidade da água de rega no solo e nas águas subterrâneas

11 Modelação efectuada com o modelo HYDRUS Equação de Richards para os fluxos de água no solo, Equação de Convecção-Dispersão para o transporte de solutos, Equações para a dinâmica do ESP SAR.

12 Caso Estudado: Estudo da influência da qualidade da água de rega na salinização e na sodicização do solo Avaliação da capacidade do HYDRUS-1D na simulação: - Teor e fluxos de água no solo - Concentrações dos catiões individuais (Na +, Ca 2+, Mg 2+ ) - Salinidade (Condutividade eléctrica CE) - Razão de adsorção de sódio (SAR) - Percentagem de sódio de troca (ESP) Calibração / Validação em: Caso I - lísimetros Caso II - ensaios de rega

13 Caso I Lisimetros de solo 3 lisimetros construídos num Fluvissolo (1.2 m 2 x 1 m) Drenagem livre Vegetação espontânea de Maio 2001 a Setembro ciclos de rega e 3 ciclos e lavagem pela chuva Profundidades de monitorização 10, 30, 50 and 70 cm Rega manual Qualidade da água de rega: - EC de 0.3 a 3.2 ds m-1m - Na+ de 1 a 17 meq L-1L - Ca2+ de 1 a 5.1 meq L-1L - Mg2+ de 1 a 10.2 meq L-1L

14 Caso II Produção de Milho com água salina 2 campos experimentais num Fluvissolo e num Antrossolo Drenagem livre Cultura de milho grão De Junho 2004 a Fevereiro ciclos de rega e 3 ciclos de lavagem pela chuva Profundidades de monitorização - 20, 40 and 60 cm Rega gota a gota Qualidade da água de rega: - CE de 0.3 a 10 ds m-1 - Na+ de 1 a 100 meq L-1

15 Final view of the experimental Monitorização dos ciclos de rega e de lavagem Teor de água no solo com TDR field Condutividade eléctrica da solução do solo Catiões solúveis da solução do solo Amostragem antes e depois de cada ciclo de rega Condutividade eléctrica da pasta de saturação Catiões solúveis na pasta de saturação Catiões de troca Capacidade de troca catiónica Razão de adsorção de sódio (SAR) Percentagem de sódio de troca (ESP) SAR ( Ca ( Na ) Mg ) Na ESP x100 ( CEC)

16 Dados de entrada necessários à modelação

17 Dados de entrada Limites das camadas de solo Período de tempo da simulação Condições de fronteira Fronteira superior: Fluxos de água Fronteira inferior: Drenagem livre Condições iniciais do solo Propriedades hidráulicas do solo Parâmetros de transporte de solutos Coeficientes de troca de Gapon Concentração iónica i das águas de rega Distribuição radical

18 Superfície Surface do solo (condição fronteira superior) Precipitação (diária) / Água de rega ET 0 diária (Penman-Monteith) ET c = ET 0 K c Transpiração das plantas (T) = ET c Cobertura do solo em função do LAI Evaporação do solo (E) = ET c - T

19 Condições iniciais do solo Teor de água do solo, TDR Densidade aparente Catiões solúveis do extracto de saturação Na +, Ca 2+, Mg 2+, K + Catiões de troca Na +, Ca 2+, Mg 2+, K + Capacidade de troca catiónica (CTC)

20 Propriedades hidráulicas do solo Medidas no laboratório rio - Mesas de sucção - Panelas de pressão - Método da evaporação - Método da crosta - Método do ar quente Parametrização das curvas com o modelo de Mualem-van Genuchten (RETC)

21 Parâmetros de transporte de solutos - Curvas de breakthrough usando cloretos com traçador ador - CXTFIT 2.1 (STANMOD)

22 PROPSOLO - Base de Dados de Propriedades do Solo Ramos et al. ( 2010)

23 PROPSOLO - Base de Dados de Propriedades do Solo Solos correspondentes a 10 Grupos de Referência FAO Representadas 56 famílias de solos, Classificação Portuguesa 261 perfis de solo 713 horizontes/camadas de solo 585 curvas de retenção 263 curvas de condutividade hidráulica 28 BTC

24 Funções de Pedotransferência Propriedades hidráulicas r = S OM b s = FS GPD b ln = ln CS ln S ln GPD ln b ln ph n = FS GPD GSD ph l = S C GSD OM ph log10 Ks = log10 FS log10 S log10 OM log10 Z Gonçalves, et al. (1999) Parâmetros de transporte de solutos logd = OM logK sat,m r log R = FS GPD GSD OM b pH K sat,m K s ) = GSD OM b pH r s n log = S C GSD pH logKsat,m log n logKs Gonçalves, et al. (2001)

25 Coeficientes de troca de Gapon Determinados a partir das condições iniciais do solo (Catiões solúveis e de troca) K Ca / Na Ca Na 2 ( Ca 2 = 1/ 2 Na ) c = T M z i 1 c i

26 Distribuição radical Monitorização com minirizotrão com câmara de vídeo digital

27 Exemplos de Resultados Obtidos

28 Simulação do teor de água nos monólitos Water content (cm 3 cm -3 ) cm cm Water content (cm 3 cm -3 ) I R I R I R I Measured Simulated Time (d)

29 Condutividade eléctrica Lísimetros Measured A Simulated A Measured B Simulated B Measured C Simulated C Produção de milho GI A - HYDRUS GI A - Measured GIV C - HYDRUS GIV C - Measured

30 Concentação de sódio s Na + Lísimetros Measured A Simulated A Measured B Simulated B Measured C Simulated C Produção de milho GI A - HYDRUS GI A - Measured GIV C - HYDRUS GIV C - Measured

31 Simulação da concentração de Ca 2+ Monólitos Measured A Simulated A Measured B Simulated B Measured C Simulated C Ensaio de rega GI A - HYDRUS GI A - Measured GIV C - HYDRUS GIV C - Measured

32 Simulação da concentração de Mg 2+ Monólitos Measured A Simulated A Measured B Simulated B Measured C Simulated C Ensaio de rega GI A - HYDRUS GI A - Measured GIV C - HYDRUS GIV C - Measured

33 Razão de Adsorção de Sódio S (SAR) Monólitos Measured A Simulated A Measured B Simulated B Measured C Simulated C

34 Percentagem de Sódio S de Troca (ESP) 0 Setembro 2001 % Maio 2002 % Prof. (cm) Prof. (cm) Medidos A Simulados A Medidos B Simulados B Medidos C Simulados C Prof. (cm) Março 2004 % Prof. (cm) Setembro 2004 %

35 Conclusões Os riscos de salinização/sodiza ão/sodização dependem das condições climáticas, da qualidade da água de rega e das propriedades do solo. O seu controlo necessita de estudos integrados incluindo o das reacções de troca catiónica (Sódio, Cálcio C e Magnésio). A modelação mostrou ser capaz de simular a dinâmica dos solutos, sendo uma ferramenta essencial para a gestão da água no solo e para o controlo da salinização/sodiza ão/sodização do solo.

36 Conclusões O modelo HYDRUS-1D simulou, com sucesso, o movimento da água no solo e o efeito da aplicação de diferentes qualidades de água de rega na geoquímica dos solos estudados. Embora sejam necessários muitos parâmetros, o modelo é mais sensível às s condições climáticas, às s propriedades hidráulicas do solo, aos parâmetros de transporte de solutos e coeficientes de troca de Gapon.

37 Conclusões Este modelo é uma ferramenta de grande valia na avaliação das práticas agrícolas e na previsão do efeito da qualidade das águas de rega no solo e nos aquíferos. Modelos, como o HYDRUS-1D, devem ser usados para estabelecer práticas de regadio sustentáveis com vista à minimização dos riscos ambientais.

38 Muito obrigada pela vossa atenção

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