Ramos, T.B.1*, Horta, A.2, Gonçalves, M.C.3, Pires, F.P.3, Martins, J.C.3
1 MARETEC, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa
.
*tiagobramos@tecnico.ulisboa.pt
2 Charles Sturt University, PO Box 789, Albury NSW 2640, Austrália.
3 Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária, Av. República, Quinta do Marquês, 2780-157 Oeiras.
Resumo
Portugal tem realizado, desde o início da década de 1950, diversos estudos de cartografia e de caracterização de solos. No entanto, a maior parte da informação produzida tem estado apenas disponível em relatórios de divulgação limitada e, por vezes, de difícil acesso. Há, portanto, a necessidade de desenvolver um sistema moderno de informação dos solos, capaz de armazenar os dados produzidos ao longo dos anos e contribuir para uma gestão sustentável do solo. A IN- FOSOLO é uma base de dados georreferenciados que inclui, actualmente, a informação analítica relativa a 9960 horizon- tes/camadas, que constituem 3740 perfis de solo, caracterizados por diversas instituições, entre 1966 e 2014. A base de dados está dividida em quatro tabelas simples e intuitivas: SOLO, que contém a informação relativa à localização e classi- ficação dos perfis de solo, bem como as suas referências bibliográficas; PROPRIEDADES, que inclui as propriedades físicas e químicas dos horizontes/camadas; MÉTODOS, que contém as metodologias utilizadas nas determinações analí- ticas; e DESCRIÇÃO, que basicamente fornece os metadados da base de dados. A informação compilada foi sujeita a diversos testes e procedimentos, de modo avaliar a qualidade dos dados analíticos e garantir a sua harmonização. As classificações dos perfis de solo foram também harmonizadas. A INFOSOLO deverá constituir um primeiro passo no desenvolvimento de um sistema de informação de solos no país e contribuir para o aumento da consciência nacional sobre a importância do recurso solo para a vida humana.
Palavras-chave: Base de dados, Dados históricos, Metadados, Processos de harmonização, Propriedades físicas e químicas.
Abstract
Portugal has been conducting soil survey studies since the early 1950’s. However, most of the soil information produced has been only available in reports with limited disclosure, which sometimes have been difficult to access. There is thus the need for developing a modern soil information system capable of storing all data produced in Portugal throughout the years and give it a better use. INFOSOLO is a legacy georeferenced database, which currently includes analytical data deter- mined in 9961 horizons/layers of 3740 soil profiles studied across the country from 1966 to 2014. The database is divided into four simple and intuitive tables: SOIL, which holds the information related to the location and classification of the soil profiles, as well as their references; PROPERTIES, which includes the physical and chemical properties of each hori- zon/layer; METHODS, which stores the methodologies used in analytical determinations; and DESCRIPTION, which basically provides the metadata for the database. A series of check-up tests and harmonization procedures were imple- mented in order to access and improve the quality of the analytical data. Soil classifications have also been harmonized into a single soil classification system. This database should provide the basis for improving soil information in the country and for raising national awareness of the importance of soil resources to human life.
70 Introdução
O reconhecimento dos solos em Portugal teve início na década de 1950. Desde en- tão, foram realizados diversos estudos um pouco por todo o país, destacando-se os executados a sul do país pelo antigo Servi- ço Nacional de Reconhecimento Agrário e os efectuados nas regiões de, Trás-os- Montes, Entre-Douro e Minho e Alto Douro e Beira Interior por diversas instituições pú- blicas e privadas. Paralelamente, vários projectos de investigação na área da ciência do solo têm produzido, ao longo das últimas décadas, informação relevante sobre as características físicas e químicas dos solos em Portugal. No entanto, toda essa infor- mação encontra-se actualmente dispersa por diversas instituições, tendo muita dela sido publicada em relatórios de divulgação limitada e, por vezes, de difícil acesso. Há, portanto, necessidade de desenvolver um sistema moderno de informação dos solos [1], capaz de organizar e facilitar o acesso à informação pedológica existente. Tal siste- ma permitirá identificar mais facilmente as lacunas de conhecimento sobre os solos do país e aumentará a capacidade de resposta das instituições públicas face aos compro- missos nacionais e internacionais na área da protecção dos solos.
Este trabalho apresenta a base de dados INFOSOLO que reúne parte significativa da informação pedológica produzida em Portu- gal ao longo das últimas décadas. Apresen- tam-se também os diversos testes e proce- dimentos realizados de modo a avaliar a qualidade dos dados analíticos existentes e garantir a sua harmonização.
Estrutura e conteúdo da INFOSOLO
A base de dados INFOSOLO reúne, actu- almente, a informação analítica relativa a 9960 horizontes/camadas de 3740 perfis de solos. (Figura 1). Toda a informação foi ex- traída de relatórios técnicos, artigos científi- cos ou teses académicas publicadas, por várias instituições nacionais e internacio- nais, entre 1966 e 2014 (Quadro 1).
A INFOSOLO foi desenvolvida para o sis- tema MYSQL. A sua estrutura é formada por 4 tabelas relacionais (Figura 2). A tabela SOLO inclui a identificação de cada perfil de
solo (profile_id), a sua localização geográfi- ca (longitude, latitude, altitude), a indicação se essa localização é realmente conhecida ou se teve de ser estimada a partir da in- formação disponível (coordinates), o ano de amostragem (year_), a classificação pedo- lógica do perfil (soil, qualifiers), o material originário (parent_material), o uso do solo (land_use), a instituição responsável pelos dados (institution) e a respectiva referên-cia bibliográfica (reference).
Figura 1 – Localização dos perfis de solo.
Quadro 1 – Número de perfis disponíveis por instituição.
Instituição Perfis
Dir. Geral de Agricultura e do Desenv. Rural 740 Dir. Reg. de Agricultura e Pescas do Norte 1233 Inst. Conser. da Natureza e das Florestas 103 Inst. Nac. Investigação Agrária e Veterinária 625
Instituto Superior de Agronomia 79
Joint Research Centre 465
Sociedade Portuguesa da Ciência do Solo 3
Universidade de Évora 30
Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro 192
A tabela PROPRIEDADES inclui os limites de cada horizonte/camada (hor_top, hor_bot), o seu símbolo (hor_name) e os
respectivos dados analíticos (Quadro 2), nomeadamente, os elementos grosseiros (coarse), a areia grossa (CS), a areia fina (FS), o limo (Si), a argila (C), a massa volú- mica aparente (BD), o carbono orgânico (OC), o azoto total (N), o fósforo e potássio extraíveis (P, K), o pH, os carbonatos (Ca- CO3), os catiões de troca (Ca_ex, Mg_ex,
K_ex, Na_ex), a capacidade de troca catió- nica (CEC), o grau de saturação em bases (V) e os teores de água do solo à capacida- de de campo (θFC, Theta_FC) e do coefici-
ente de emurchecimento permanente (θWP,
Theta_WP).
Figura 2 – Estrutura da INFOSOLO (os atributos que termi-
nam com _M constituem chaves estrangeiras (fk) e relacio- nam os dados analíticos com as respectivas metodologias).
A tabela MÉTODOS descreve as metodolo- gias (method, reference_method) usadas na determinação de cada parâmetro (parame- ter). A tabela DESCRIÇÃO fornece os me- tadados da base de dados, nomeadamente, o nome de cada atributo (attribute), a indi- cação da tabela correspondente (table_id), o seu significado (description) e a unidade de medida (units).
Qualidade e harmonização dos dados
Foram realizados diversos testes para ga- rantir a qualidade dos dados incluídos na INFOSOLO. Os limites das partículas de solo foram definidos de acordo com a esca- la de Atterberg. Os dados publicados se-
gundo outros limites foram convertidos para aquela escala através da interpolação dos valores conhecidos, resultando num erro médio quadrático entre 0.6-5.2%, depen- dendo do conjunto de dados.
A soma dos lotes texturais (<2000 µm) foi confirmada para um resultado de 100%, tendo os dados sido corrigidos caso essa soma se situasse dentro do intervalo 97- 103%, ou eliminados no caso de não satis- fazerem esse critério.
A informação sobre BD foi considerada quando determinada em amostras no esta- do natural. Foram apenas incluídos os valo- res de BD entre 0.90-1.95 g cm-3.
Quadro 2 – Dados analíticos disponíveis na Infosolo (N,
número de observações).
Propriedade N Min. Max.
Elementos grosseiros (%) 8360 0.0 87.7
Areia grossa (%) 9961 0.0 99.0
Areia fina (%) 9961 0.3 87.4
Limo (%) 9961 0.0 68.6
Argila (%) 9961 0.0 85.5
Massa vol. aparente (g cm-
3) 1521 0.91 1.94 Carbono orgânico (%) 8085 0.00 24.19 N (g kg-1) 6400 0.00 13.18 P (mg kg-1) 5888 0.00 2816.0 K (mg kg-1) 5909 0.00 1019.4 pH (-) 9751 3.4 9.9 CaCO3 (%) 9684 0.0 97.6 Ca2+ de troca (cmol c kg-1) 8325 0.00 55.87 Mg2+ de troca (cmol c kg-1) 8328 0.00 42.45 K+ de troca (cmol c kg-1) 8273 0.00 2.62 Na+ de troca (cmolc kg-1) 8354 0.00 27.30 CEC (cmolc kg-1) 8901 0.10 65.30 V (%) 8269 0.0 100.0 θFC (cm3 cm-3) 9961 0.057 0.475 θWP (cm3 cm-3) 9961 0.014 0.334
Quando necessário, a matéria orgânica (OM) foi convertida em OC, através da rela- ção OM=1.724×OC; o P2O5 foi convertido
em P, utilizando a relação P2O5=0.4364×P;
enquanto o K2O foi convertido em K, usando
a relação K2O=0.8301×K. Os extremos dos
valores de OC, N, P e K foram verificados. A razão C/N foi corrigida para 7 (mínimo), através do ajustamento do C ou N, quando algum destes valores foi considerado irrea- lista.
Os valores do pH foram verificados, tendo sido removidos quando pH<3. Os valores de CaCO3 foram também analisados para o
intervalo 0-100% e para confirmar que quando o teor de CaCO3 era superior a 0 e
10%, os valores de pH eram pelo menos superiores a 6 e 8, respectivamente. ID1 pk Profile_ID Longitude Latitude Z Coordinates Year_ Soil Qualifier1 Qualifier2 Qualifier3 WRB_M fk Parent_material Land_use Institution Reference Soil ID2 pk ID1 fk Hor_top Hor_bot Hor_name Coarse CS FS Si C Texture_M fk BD BD_M fk OC OC_M fk N N_M fk P Properties P_M fk K K_M fk pH pH_M fk CaCO3 CaCO3_M fk Ca_ex Mg_ex K_ex Na_ex Cations_M fk CEC CEC_M fk V Theta_FC Theta_WP Theta_M fk ID3 pk Method Reference_Method Parameter ID4 pk Attribute Table_ID description units Description Methods 1:n 1:n 1:n
72
Os extremos dos valores da CEC e bases de troca foram também verificados. Os valo- res de V foram ainda confirmados para o intervalo possível (0-100%). Nos solos cal- cários, V foi corrigido, quando necessário, através da redução da concentração de Ca2+ ou Mg2+, frequen-temente sobrestima-
das quando o método do acetato de amónio é usado em solos calcários, até V perfazer 100%. Nos solos salinos, V foi corrigido, também quando necessário, mantendo-se a proporção entre os catiões de troca, mas reduzindo-se a concentração destes ele- mentos até V perfazer 100%. Nestes casos, os catiões extraíveis são, muitas vezes, indevidamente apresentados como catiões de troca.
Os valores de θFC e θWP foram estimados
indirectamente a partir da textura do solo, com recurso a funções de pedotransfer- rência [2], tendo a distribuição dos valores sido verificada. A estimativa destes valores deveu-se ao facto da maior parte dos dados relativos a θFC provenientes dos estudos de
reconhecimento de solos estarem hoje obso- letos por terem sido determinados em amos- tras perturbadas. Para além disso, toda a informação relevante sobre as propriedades hidráulicas dos solos existente em Portugal está já reunida na PROPSOLO [3]
O processo de harmonização da classifica- ção dos solos resultou do facto de terem sido utilizados diversos sistemas de classifi- cação dos solos, desde 1966, pelo que to- dos os perfis de solo foram reclassificados segundo a WRB 2006 [4]. A actualização das classificações dos perfis incluídos na base de dados para novas versões da WRB poderá estar assim facilitada.
Desenvolvimentos futuros
Os próximos desenvolvimentos na base de dados INFOSOLO passam pela sua
publicação num servidor Web para que fique facilmente acessível a todos os inte- ressados no recurso solo em Portugal. Pretende-se, também, desenvolver novos mapas, em formato raster (células de 1 km), com as características físicas e quí- micas (areia, limo, argila, teor de carbono orgânico, pH e capacidade de troca catió- nica) mais relevantes dos horizon- tes/camadas superficiais dos solos. Espe- ra-se, assim, superar alguns dos cons- trangimentos (falta de informação analíti- ca) que limitam a aplicação da cartografia digital existente, em diversas áreas.
Agradecimentos
Este estudo foi financiado pelo programa COMPETE e pela Fundação para a Ciên- cia e Tecnologia (FCT) (Projecto UID/EEA/50009/2013). T.B. Ramos foi financiado no âmbito da bolsa FCT SFRH/BPD/110655/2015.
Referências bibliográficas
[1] Alexandre, C, Gonçalves, M, Monteiro, F, Ribeiro, R, Ramos, TB, 2015. Ano Internacional dos Solos 2015: oportunidade para promover uma administração dos solos em Portugal? In: Abreu, MM, Fangueiro, D, Santos, ES (Eds.), O solo na investigação científica em Portugal. ISA Press, Lisboa, pp. 1-4.
[2] Ramos, TB, Horta, A, Gonçalves, MC, Martins, JC, Pereira, LS, 2014. Development of ternary diagrams for estimating water retention properties using geo- statistical approaches. GEODERMA 230-231: 229- 242.
[3] Gonçalves, MC, Ramos, TB, Pires, F, 2011. Base de dados georreferenciada das propriedades do solo. In: PS Coelho, P Reis (Eds.), Agrorrural. Contributos Ci- entíficos. Instituto Nacional dos Recursos Biológicos, I.P. e Imprensa Nacional – Casa da Moeda, S.A., Portugal, pp. 564-574.
[4] IUSS Working Group, 2006. World reference base for soil resources 2006. A framework for international classification, correlation and communication. World Soil Reources Reports 103. Food and Agriculture Or- ganization of the United Nations, Rome, Italy.