Ciência do Solo Ciência do Solo
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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DO SOLO
DISCIPLINA: SEMINÁRIOS III
PROFª: MÁRIO DE ANDRADE LIRA JÚNIOR
ALTERAÇÕES DE PROPRIEDADES DO SOLO E
MESTRANDO: Eng. Agr. JOÃO PAULO SIQUEIRA DA SILVA
ORIENTADOR: Dr. CLÍSTENES WILLIAMS ARAÚJO DO NASCIMENTO CO-ORIENTADORES: Dra. KARINA PATRÍCIA VIEIRA DA CUNHA
Dr. DAVI JOSÉ SILVA
RECIFE, DEZEMBRO DE 2009
ALTERAÇÕES DE PROPRIEDADES DO SOLO E TEORES DE METAIS PESADOS EM CULTIVOS DE
MANGUEIRA NO VALE DO SÃO FRANCISCO
AGRICULTURA BRASILEIRA
FRUTICULTURA
25% (Produção Agrícola Nacional)
Lacerda et al., 2004
Vale do São Francisco 100 mil ha
Áreas privadas e Codevasf 9 mil ha/ano
Mangueira (Mangifera indica L.) Classe: Dicotiledônea
Família: Anacardiaceae
Gênero Mangifera 60 espécies
M. indica (+ importante)
Santos, 2005
Origem da Índia
Características da mangueira:
Árvore frondosa
Porte médio a grande
Copa simétrica (forma arredondada baixa a piramidal alta, variando de baixa e densa a ereta e aberta, e com folhas sempre verdes)
Sistema radicular
1 raiz pivotante
Raízes de superfície
Raízes finas e fibrosas Santos, 2005
MANGICULTURA
SÃO PAULO
NORDESTE
Vale do São Francisco
Bahia, Pernambuco, Alagoas e Sergipe
Silva & Correia, 2004
Região semi-árida nordestina
Tipo exportação
Tommy Atkins Haden
Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br
Silva & Correia, 2004
Região semi-árida – Cenário nacional – Área cultivada e volume de produção – Rendimentos e Qualidade da manga
Mercado mundial – Produção de manga – Normas de segurança
Os novos requerimentos dos mercados – qualidade dos alimentos – preocupações dos consumidores com a forma como eles são produzidos e a exigência de critérios de certificação do produto – local de produção e os aspectos da ética ambiental e social
Silva & Correia, 2004
Elevadas produtividades
Irrigação Fertilização
Controle químico
Efeitos nocivos ao homem e ao meio ambiente:
Efeitos nocivos ao homem e ao meio ambiente:
Acúmulo de metais pesados – carreamento aos mananciais.
Agricultura econômica e ambientalmente sustentável
Práticas agrícolas Sustentabilidade
Dinâmicos
Abertos Heterogêneos
Revolvimento e incorporação de resíduos Revolvimento e incorporação de resíduos
MO, CTC, pH, dinâmica dos íons e agregação do solo
Estas modificações tornam-se mais evidentes conforme aumenta o tempo de uso da área (Falleiro et al, 2003).
Pouca pesquisa – longo prazo – propriedades do solo
Cultivo intensivo em longo prazo pode causar considerável mudança nessas propriedades, principalmente por adições de mudança nessas propriedades, principalmente por adições de agroquímicos (fertilizantes e pesticidas)
Degradação propriedades físicas – perda qualidade estrutural – aumento erosão hídrica
Bertol et al., 2001
SOLOS
Substâncias e elementos
Metais pesados
Densidade atômica > 6 g cm-3
Biogenético
Alloway, 1990 Aguiar et al., 2002
Fe, Mn, Ni, Zn, Cu e Mo Essenciais
Pb, Cd, Hg, e Cr Não-essenciais (efeitos deletérios concentrações)
Principal contaminante por metal pesado
pesado
Manufatura
Pesticidas Metais - frequentemente
A adição de metais nos solos agrícolas é causada pelo uso contínuo e excessivo de fertilizantes e pesticidas (Núñez et al, 2006).
Cobre (Cu)
• Área de manga – > acumulação – ação antropogênica – fungicidas cúpricos
• CETESB (2005) – 200 mg kg-1
Adubação
Orientações empíricas
Pesticidas
Orientações empíricas
Condições do solo e das plantas
Desequilíbrio nutricional Estresse às
plantas Produção e fruto
Contaminação dos solos
Tecchio et al., 2006
Cobre (Cu)
• Pouca mobilidade – camadas superficiais
• MO – compostos orgânicos (complexos solúveis e insolúveis)
• O Cu se fixa à MO – complexação – ácidos húmicos e fúlvicos
• O Cu se fixa à MO – complexação – ácidos húmicos e fúlvicos
• Seletividade da MO – adsorção específica
• [ ] Cu – imobilizado por ácidos húmicos – sítios de ligação – solubilizados pelos ácidos fúlvicos
Felix, 2005; McBride, 1989
Cobre (Cu)
• Interação – K, Zn, N e P
• P – mais importante – fosfato – precipitado
• O Cu está mais fortemente ligado à matéria orgânica que
• O Cu está mais fortemente ligado à matéria orgânica que outros cátions micronutrientes como o Zn2+ e o Mn2+
• Cu com pH – forte adsorção e precipitação
• [ ] Cu > 60 mg kg-1 – requer uma avaliação de risco ao meio ambiente e solos
Abreu et al., 2001; Camargo et al., 2001; CETESB, 2005
República Checa - Vinhedos
Komarék et al., 2008
a
a
a
a a
a
a
b a a
b
b
a
a
a
a 0
5 10 15 20 25 30 35 40
5 6 8 10 12 15 16 30
Cu (mg kg-1)
Tempo de cultivo (anos) (0 - 20 cm) Área Cultivada Caatinga
35 40
a a
a a
a
a
a
a
b b
a
a
a
a a a
0 5 10 15 20 25 30
5 6 8 10 12 15 16 30
Cu (mg kg-1)
Tempo de cultivo (anos) (20 - 40 cm) Área Cultivada Caatinga
Costa, 2009
Médias dos teores totais de cobre (CU) entre áreas cultivadas (AC) e caatinga (AR), os tempos de cultivo (TC) e as profundidades (0-20 e 20-40 cm).
Outros metais pesados
Pb
Baixa solubilidade e mobiidade
Camada superficial do solo
> Preocupação ambiental
Chumbo (Pb)
• CETESB (2005) – 180 mg kg-1
• São Paulo:
o Qualidade – 17 mg kg-1 o Prevenção – 72 mg kg-1 o Intervenção – 180 mg kg-1
Valores utilizados em outros estados do país
Monitoramento de metais pesados
Método químico eficiente
1º Elemento disponível
2º Extração sequencial
Montovani et al., 2004
Extratores: CaCl2 , EDTA, DTPA, Mehlich 1 e Mehlich 3
Esses extratores têm apresentado resultados controversos Baixas correlações – rizosfera – fitodisponibilidade
Não existe ainda uma padronização de protocolos para a extração seqüencial
extração seqüencial
Método proposto por Tessier et al., (1979) e Shuman (1985) Trocável, carbonato, óxidos de ferro, alumínio e manganês, ligados à matéria orgânica e a fração residual
Os resultados obtidos não podem ser comparados
Gonçalves Junior et al., 2006; Altafin, 2005
Fração Trocável
Frações MO, Óxidos e Residual
Disponibilidade e risco de contaminação
Imobilizado – baixa
disponibilidade e baixo risco de contaminação risco de contaminação
Extremamente útil no entendimento das alterações decorrentes das mudanças de formas químicas e das variações temporais na biodisponibilidade.
Galindo et al., 2005; Araújo & Nascimento, 2005
Objetivo geral
Analisar os teores de metais pesados em solos cultivados com mangueira, bem como as alterações nas propriedades químicas e físicas em áreas com diferentes anos de cultivo.
de cultivo.
Objetivos específicos
Determinar os teores totais, disponíveis e em diferentes frações do solo dos metais Cd, Cu, Ni, Pb, Zn e Mn em amostras de solos cultivados com mangueira;
Determinar a concentração de metais pesados e de nutrientes (N, P, K, Ca, Mg) em folhas de mangueira cultivada nas áreas em estudo;
K, Ca, Mg) em folhas de mangueira cultivada nas áreas em estudo;
Analisar as alterações nos atributos químicos e físicos do solo decorrentes do cultivo;
Correlacionar as frações de metais no solo, bem com seus teores por diferentes extratores do disponível, com os teores de metais nas plantas.
Material e Métodos
Local do Experimento
Solos e folhas de plantio de manga Petrolina-PE
Anos de cultivo
Levantamento de informações
Questionário
Material e Métodos
Coleta e acondicionamento das amostras
Solo
• Prof.: 0-20 e 20-40 cm
• Projeção da copa
• Três conjuntos (repetições) de 15 amostras simples
• Doze áreas com produção de manga
• Doze áreas com produção de manga
• Áreas vizinhas (preservação) - referência
Folha
• Quatro folhas por planta – pontos cardeais
• Três conjuntos (repetições) de 15 plantas (60 folhas)
• Amostragem – ramos normais e recém maduros – parte mediana do penúltimo fluxo do ramo ou do fluxo terminal
Amostragem
+ duas repetições
Material e Métodos
Análises químicas do solo
pH em água
K+ e Na+ - Mehlich-1 – fotometria
Ca2+ e Mg2+ - KCl – espectrofotômetro de absorção atômica Al3+ - KCl – titulação
H + Al – acetato de cálcio (0,5 mol L-1) – titulação H + Al – acetato de cálcio (0,5 mol L-1) – titulação P - Mehlich-1 – colorimetria
C orgânico – Walkley-Black modificado (Silva et al., 1999) SB, CTC potencial e efetiva, V e m.
Análises físicas
Granulometria – pipeta
Densidade do solo - proveta
Material e Métodos
Extração e fracionamento dos metais pesados no solo
Cd, Cu, Ni, Pb, Zn e Mn – teores disponíveis
CaCl2, DTPA, Mehlich-1 e ácido cítrico CaCl2, DTPA, Mehlich-1 e ácido cítrico
Relação de 1:10 – 5 minutos
Material e Métodos
Extração e fracionamento dos metais pesados no solo
Fracionamento – Shuman (1985)
Fração trocável Mg(NO3)2 1 mol L-1 Fração matéria orgânica NaClO 6 dag L-1
Fração matéria orgânica NaClO 6 dag L-1
Fração óxido de ferro cristalino
(NH4)2C2O4 0,2 mol L-1 + H2C2O4 0,2 mol L-1 + ácido ascórbico 0,01 mol L-1
Fração óxido de ferro
amorfo Chao & Zhou (1983) - NH2OH.HCl 0,25 mol L-1 + HCl 0,25 mol L-1
Teor total ácido nítrico e clorídrico – forno microondas
Material e Métodos
Análises de tecido vegetal
o Seco a 65 ºC em estufa – moinho de facas
o N total – digestão sulfúrica – destilação e titulação (Kjeldahl)
o Demais elementos – digestão nitro-perclórica
• P – colorimetria
• Na e K – fotometria de chama
• Ca, Mg, Cd, Cu, Ni, Pb, Zn e Mn – espectrofotometria de absorção atômica.
Material e Métodos
Análise estatística
o Análise de variância – teste de médias (Tukey)
o Coeficientes de correlação pelo método Pearson
o Relações entre as diferentes características do solo – análise de componentes principais
Considerações finais
Importância da cultura da mangueira
Altas produtividades – insumos e implementos – qualidade e produtividade
Fertilizantes e defensivos – solo e ambiente – sustentabilidade econômica e ambientais
econômica e ambientais
Principal problema – metais pesados adicionados – aplicação excessiva Conscientização e preocupação – agricultura econômica e ambientalmente sustentável
PIF (Produção Integrada de Frutos) e EUREPGAP – insumos – estudos científicos
