UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AQUICULTURA
João Lucas Oliveira Rocha
Caracterização do solo de viveiros de cultivo intensivo e extensivo de Litopenaeus
vannamei (BOONE, 1931): um estudo de caso no nordeste do Brasil
Florianópolis, SC 2020
João Lucas Oliveira Rocha
Caracterização do solo de viveiros de cultivo intensivo e extensivo de Litopenaeus
vannamei (BOONE, 1931): um estudo de caso no nordeste do Brasil
Dissertação submetida ao Programa de Pós-graduação em Aquicultura da Universidade Federal de Santa Catarina para a obtenção do título de mestre em Aquicultura.
Orientador: Prof. Luis Alejandro Vinatea Arana, Dr. Coorientador: Prof. Arcângelo Loss, Dr.
Florianópolis, SC 2020
Caracterização do solo de viveiros de cultivo intensivo e extensivo de Litopenaeus
vannamei (BOONE, 1931): um estudo de caso no nordeste do Brasil
João Lucas Oliveira Rocha
O presente trabalho em nível de mestrado foi avaliado e aprovado por banca examinadora composta pelos seguintes membros:
Prof. Luis Alejandro Vinatea Arana, Dr. Universidade Federal de Santa Catarina
Prof. José Luiz Pedreira Mouriño, Dr. Universidade Federal de Santa Catarina
Prof. Cledimar Rogério Lourenzi, Dr. Universidade Federal de Santa Catarina
Certificamos que esta é a versão original e final do trabalho de conclusão que foi julgado adequado para obtenção do título de mestre em Aquicultura.
__________________________________________________ Profa. Leila Hayashi, Dra.
Coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Aquicultura
_____________________________________ Prof. Luis Alejandro Vinatea Arana, Dr.
Orientador
Florianópolis, SC 2020
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao Programa de Pós-Graduação em Aquicultura juntamente à Coordenação de Aperfeiçoamento Pessoal de Nível Superior (CAPES/PROEX), pela oportunidade de realizar o curso com excelência através da disponibilização de recursos para pesquisa e bolsa de estudos.
À minha família pelo amor, carinho, apoio e compreensão, em especial minha mãe (Valéria) pelas orações.
Ao meu orientador Luis Vinatea e coorientador Arcângelo Loss pelos ensinamentos, oportunidades, confiança, disponibilidade e amizade.
À Nohé Fernandez, Elizeu Barbosa, Neto Menezes, Fábio Nascimento, João Augusto, André Jansen e Enox Maia que acreditaram, me acolheram e tornaram possível a execução deste trabalho através de indicações e/ou me receberam nas propriedades durante a fase de coleta de amostras.
Ao professor Cledimar, responsável pelo Laboratório de Análises de Solos, Água e Vegetais da UFSC/CCA, que permitiu e supervisionou a execução de análises físicas e químicas.
Agradeço também aos amigos do NEPEA-SC, em especial Gildean, Daniel, Juliana, Thiago, Lucas, Guilherme, Andria, Thalita, Flora e Matheus que me ensinaram, me ajudaram e tornaram prazerosa e descontraída a rotina de análises.
À ajuda de Néa e Ana, sempre presentes com um sorriso no rosto enquanto trabalhavam, sem elas, eu duvido que as análises tivessem terminado à tempo.
Ao Felipe Nascimento e a Claúdia Machado que cederam a estrutura e os equipamentos do Laboratório de Camarões Marinhos (UFSC/CCA) para que as análises fossem concluídas e ao Professor Gustavo Brunetto da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) pelas leituras em equipamento de espectrometria de massa.
Agradeço de coração à minha família Sonia’s House (71): Thayná, Juliana, Thiago, Paulo, Vanessa, Jonathas e Maria Paula por todos os momentos juntos e aos demais amigos do LCM, LAPMAR, LMM, LAPOM, LAPAD e LABnutri, sempre presentes em meu coração.
RESUMO
O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade do solo dos viveiros de cultivo intensivo e extensivo de Litopenaeus vannamei, através da caracterização física e química em determinadas zonas da superfície e a descrição da correlação entre os nutrientes. Em que, após esvaziados e os camarões despescados, amostras de solo (n = 150) foram coletadas em três viveiros de duas fazendas de cultivo de camarões (intensivo e extensivo). Os viveiros foram divididos em cinco zonas: entrada de água (EA), saída de água (SA), platô (P), vala (V) e comedouros (C), sendo que de cada zona foram coletadas cinco amostras. Realizaram-se análises de textura do solo, pH e a concentração e deposição relativa de nutrientes e cátions trocáveis. Todas as variáveis analisadas foram submetidas ao teste de Kolmogorov-Smirnov e Levene para verificar a normalidade e homocedasticidade, respectivamente. As variáveis dos tratamentos que cumpriram estes requisitos foram comparadas através de ANOVA e teste Tukey. As concentrações dos nutrientes foram correlacionadas através de regressão polinomial nos dois sistemas de cultivo estudados. O solo dos viveiros da fazenda de cultivo intensivo e extensivo foram classificados como franco arenosos e arenosos, respectivamente. Constataram-se baixos valores de carbono orgânico e potássio, e altos valores de fósforo nas duas fazendas. O solo dos viveiros de cultivo em sistema intensivo apresentaram altos valores de deposição relativa para carbono total (CT), carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (NT) e fósforo disponível (FD) nas zonas C e SA, indicando que necessitam de maiores frequências de tratamento de sedimentos do que as outras zonas estudadas (EA, P e V). No solo dos viveiros da fazenda de cultivo extensivo foram encontrados altos valores de deposição relativa para CT, COT, NT e FD nas zonas EA, V e C. Isto pode indicar que estas zonas merecem intervenções diferenciadas, com maiores frequências de manejo de sedimentos em relação ao P e SA. Os resultados também sugerem que o fósforo é o nutriente que apresenta maior propensão ao acúmulo no solo devido ao seu potencial adsortivo, ocorrendo em maiores quantidades em zonas de decomposição da matéria orgânica em ambos os sistemas de cultivo estudados.
Palavras-chave: Aquicultura. Solos de viveiros. Deposição de nutrientes. Qualidade de sedimentos. Interação química entre nutrientes.
ABSTRACT
The objective of this work was to study the soil quality in culture ponds intensive and extensive
Litopenaeus vannamei, across physic and chemical characterization in the pond zones and
description of correlation between nutrients. After emptied and the shrimps were fishing, soil samples (n = 150) were collected in three ponds of two shrimp farms (intensive and extensive). The ponds divided into 5 zones: water inlet (WI), water outlet (WO), plateau (P), ditch (D) and feeders (F), from which five samples collected from each zone. Analyzes of soil texture, pH, concentration and deposition of nutrients and exchangeable cations were performed. All variables submitted to the Kolmogorov-Smirnov and Levene test to verify normality and homoscedasticity, respectively. The variables that comply requirements were compared by ANOVA and Tukey test, and the nutrient concentrations correlated by polynomial regression in the two studied farms. The pond soil of the intensive and extensive farms classified as sandy loam and sandy, respectively. Organic carbon and potassium deficiency was founded, and phosphorus excess in the soil of both farms. Pond soils of intensive system presented high values of relative composition for Total Carbon (TC), Total Organic Carbon (TOC), Total Nitrogen (TN) and Available Phosphorus (AP) in the F and WO zones, that’s suppose higher sediment treatment frequencies than other studied zones (WI, P and D). While, in pond soils on a farm with extensive system, high values of relative composition for TC, TOC, TN and AP founded in the zones of WI, D and F. This may indicate that these zones are more dangerous than the differences, with higher frequencies of sediment management in relation to WO and P. The results also suggested that either phosphorus is a nutrient, which are more likely to accumulate in the pond soil due to its adsorbed potential, occur in greater quantities in areas of decomposition of organic materials, in both systems studied.
Keywords: Aquaculture. Pond soils. Nutrient deposition. Sediment quality. Chemical interaction between nutrients.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Desenho esquemático das zonas de coleta de solo e do posicionamento dos aeradores nos viveiros da fazenda de cultivo intensivo de L. vannamei. ... 27 Figura 2. Desenho esquemático das zonas de coleta de solo nos viveiros da fazenda de cultivo
extensivo de L. vannamei. ... 28 Figura 3. Correlação entre os nutrientes do solo de viveiros de cultivo intensivo de L.
vannamei. ... 32
Figura 4. Correlação entre os nutrientes do solos dos viveiros de cultivo extensivo de L.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Média geral e médias dos parâmetros químicos determinados no solo de viveiros de cultivo intensivo e extensivo de L. vannamei. ... 30 Tabela 2. Médias da granulometria e classificação da textura do solo dos viveiros da fazenda
de cultivo intensivo de L. vannamei. ... 30 Tabela 3. Médias ± desvio padrão da deposição relativa (%) dos nutrientes nas zonas dos
viveiros de cultivo intensivo de L. vannamei. ... 31 Tabela 4. Médias ± desvio padrão da distribuição relativa (%) dos cátions trocáveis e pH nas
zonas dos viveiros de cultivo intensivo de L. vannamei. ... 31 Tabela 5. Médias da granulometria e classificação da textura do solo dos viveiros da fazenda
de cultivo extensivo de L. vannamei. ... 33 Tabela 6. Médias ± desvio padrão da deposição relativa (%) dos nutrientes nas zonas dos
viveiros de cultivo extensivo de L. vannamei. ... 33 Tabela 7. Médias ± desvio padrão da distribuição relativa (%) dos cátions trocáveis e pH nas
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
GAA – Global Aquaculture Alliance
UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina CCA – Centro de Ciências Agrárias
LCM – Laboratório de Camarões Marinhos
NEPEA – Núcleo de Ensino, Pesquisa e Extensão em Agroecologia LABCEN - Laboratório de Pesquisa em Biotransformações de C e N kg – Quilograma
g – Grama L - Litro
cmolc – Centimol de carga
mm – Milímetro m - Metros m² - Metros quadrados ha – hectare HP – Horse Power P – Probabilidade de significância
ATP – Adenosina Trifosfato
UFC – Unidades Formadoras de Colônias pH – potencial Hidrogeniônico
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO GERAL ... 13 1.1 SOLOS ... 13 1.2 SOLOS EM AQUICULTURA ... 13 1.2.1 Textura do Solo ... 14 1.2.2 Nutrientes ... 15 1.2.3 pH do Solo ... 16 1.3 SEDIMENTOS EM CARCINICULTURA ... 17 1.4 OBJETIVOS ... 19 1.4.1 Objetivo Geral ... 19 1.4.2 Objetivos Específicos ... 19 ARTIGO CIENTÍFICO ... 20 RESUMO ... 21 ABSTRACT ... 22 2 INTRODUÇÃO ... 23 3 MATERIAL E MÉTODOS ... 25 3.1 ÁREA DE ESTUDO ... 25
3.1.1 Fazenda de Cultivo Intensivo ... 25
3.1.2 Fazenda de Cultivo Extensivo ... 26
3.2 AMOSTRAGEM DE SOLO DOS VIVEIROS ... 26
3.3 ANÁLISES Físicas e químicas ... 28
3.3.1 Textura do Solo ... 28
3.3.2 Nutrientes, Cátions Trocáveis e pH ... 28
3.4 ESTATÍSTICA ... 29
4 RESULTADOS ... 29
4.1 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS GERAIS ... 29
4.2 FAZENDA DE CULTIVO INTENSIVO ... 30
4.2.1 Textura do Solo ... 30
4.2.2 Deposição dos Nutrientes, Cátions Trocáveis e pH ... 30
4.2.3 Correlação entre os nutrientes ... 31
4.3 FAZENDA DE CULTIVO EXTENSIVO ... 32
4.3.1 Textura do Solo ... 32
4.3.3 Correlação entre os nutrientes ... 34
5 DISCUSSÃO ... 35
5.1 CARACTERISTICAS QUÍMICAS GERAIS DO SOLO ... 35
5.2 FAZENDA DE CULTIVO INTENSIVO ... 37
5.2.1 Textura do Solo ... 37
5.2.2 Deposição de nutrientes, Cátions Trocáveis e pH ... 37
5.2.3 Correlação entre os nutrientes ... 38
5.3 FAZENDA DE CULTIVO EXTENSIVO ... 39
5.3.1 Textura do Solo ... 39
5.3.2 Deposição de nutrientes, Cátions Trocáveis e pH ... 39
5.3.3 Correlação entre os nutrientes ... 40
6 CONCLUSÃO ... 40
REFERÊNCIAS ... 41
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1 INTRODUÇÃO GERAL 1.1 SOLOS
O solo é o produto da transformação de substâncias orgânicas e minerais encontradas na superfície da crosta terrestre, assim como o meio de crescimento para as plantas e a base da vida para os animais e seres humanos (HATFIELD et al., 2017; SHANG et al., 2018). É um elemento químico, físico e biológico fundamental para a manutenção da vida, porque fornece condições de suporte e nutrição para o desenvolvimento em equilíbrio do ecossistema (TOMÉ, 2002).
É constituído quimicamente de maneira genérica por 45% de elementos minerais, 25% de ar, 23% de água e 7% de matéria orgânica (REETZ, 2017). Fisicamente é composto por partículas sólidas de variados tamanhos, que permitem a formação de espaços porosos interconectados (HANKS; ASHCROFT, 1980). Portanto, em um solo completamente seco, todos os poros estão preenchidos com ar. Já em um solo completamente saturado, a água (solução do solo) ocupa todo o espaço (HANKS; ASHCROFT, 1980).
O solo atua na dinâmica da água, na ciclagem de nutrientes e na promoção da biodiversidade e habitat, abrigando inúmeros microrganismos, animais microscópicos, minhocas e cupins, que decompõem os resíduos orgânicos, assim como mineralizam e fixam nutrientes essenciais (HATFIELD et al., 2017; REETZ, 2017; STEWART, 1990).
1.2 SOLOS EM AQUICULTURA
Durante a construção de um viveiro, a superfície do solo é removida e parte dela utilizada para compor os diques e taludes. O fundo do viveiro recém acabado normalmente apresenta baixas concentrações de matéria orgânica e nutrientes (exceto em organossolos) (BOYD et al., 2002). O processo de construção do solo do viveiro, inicia-se quando ocorre o primeiro abastecimento com água, em que continuamente as partículas orgânicas e minerais serão suspensas e sedimentadas de acordo com seus respectivos tamanhos, formando as camadas do solo (BOYD et al., 2002). A areia e o cascalho (≥ 0,054 mm) sedimentarão primeiro, seguido pelo silte (0,002-0,054 mm) e posteriormente a argila e a matéria orgânica (≤ 0,002 mm) (BOYD et al., 2002; YUVANATEMIYA; BOYD, 2006). Para Munsiri et al. (1995), dentre as camadas resultantes desta sedimentação, as duas superficiais são as mais importantes na aquicultura (camada de floculação e de mistura), porque interagem física e quimicamente com a água.
A camada mais superficial do horizonte é a de floculação (F), que abriga grandes quantidades de água e altas concentrações de partículas orgânicas e minerais. Esta camada
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geralmente apresenta a presença de oxigênio devido a troca gasosa que ocorre com a água (BOYD et al., 2002). Já a camada de mistura (S) encontra-se logo abaixo da camada “F” e pode ser dividida em SO e SR, em que a diferença é a presença de oxigênio na primeira e a ausência
na segunda (BOYD, 1995). Esta camada possui grande quantidade de água e matéria orgânica, que pode ser decomposta e/ou erodida por agentes físicos e biológicos (BOYD et al., 2002).
Portanto, é importante conhecer as propriedades físicas e químicas do solo dos viveiros, principalmente nas camadas F e S, porque elas interagem constantemente com a água e influenciam diretamente o bem-estar e o desempenho dos animais cultivados (AVNIMELECH; RITVO, 2003; BOYD, 1995; MUNSIRI et al., 1995; MUSTAFA et al., 2017).
Dentre as propriedades físicas e químicas das camadas do solo dos viveiros, as mais discutidas e mais importantes são: textura do solo, concentração de nutrientes (principalmente carbono, nitrogênio, fósforo) e pH (ALONG, 1999; BOYD et al., 2002; MASUDA; BOYD, 1994; MUNSIRI et al., 1996; RITVO et al., 1999; SONNENHOLZNER; BOYD, 2000).
1.2.1 Textura do Solo
O termo textura do solo refere-se à proporção relativa das frações granulométricas das partículas sólidas minerais (areia, silte e argila) classificadas de acordo com a distribuição quantitativa (BOYD et al., 2002; HANKS; ASHCROFT, 1980; HAZELTON; MURPHY, 2007). Os solos de viveiros podem ser classificados através da utilização do triângulo textural do solo (BOYD et al., 2002). Esta textura influencia a capacidade de interação física e química entre as partículas orgânicas e minerais, na retenção da água, na aeração do solo e na decomposição da matéria orgânica (BOYD et al., 2002; HATFIELD et al., 2017).
Solos classificados como arenosos (com mais de 90% de areia), são considerados “impróprios” ou “não ideais” para a aquicultura, devido principalmente à baixa capacidade de interação física e química das partículas e à alta permeabilidade (alta taxa de infiltração) (BOYD et al., 1999; GAA, 2007; WANG, 1984). No entanto, solos muito argilosos (com mais de 40% de argila) também são considerados impróprios, porque são difíceis de se trabalhar durante a construção e manejo dos viveiros (BOYD et al., 2002). Por isso, solos que apresentem teores de argila entre 5 e 10% e quantidades balanceadas de areia e silte, são preferíveis para a construção e manejo dos viveiros para aquicultura (MCCARTY, 1998).
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1.2.2 Nutrientes
Os nutrientes são elementos orgânicos e inorgânicos essenciais para os sistemas vivos, porque eles compõem e permitem o funcionamento dos organismos (MADIGAN et al., 2016). Dentre os principais elementos na composição de células e no metabolismo temos: carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo, potássio, ferro, cálcio e enxofre, que podem apresentar-se sob forma orgânica ou inorgânica (NELSON; COX, 2014).
O balanço de nutrientes presentes no solo, principalmente C, N e P, é importante para o equilíbrio do ecossistema dos viveiros (BOYD et al., 2002), pois o excesso de um ou mais destes nutrientes pode ocasionar aumento da demanda bioquímica de oxigênio, doenças (principalmente bacterioses), “blooms” de fitoplâncton, diminuição de crescimento dos animais e mortalidade gerada por gases tóxicos (principalmente H2S e NH3) (AVNIMELECH; RITVO,
2003; MORIARTY, 1998; RITVO et al., 2000).
O carbono é o elemento encontrado em maior proporção no solo dos viveiros (BOYD et al., 2002). Ele é oriundo de fezes, resíduos de alimentos balanceados não consumidos, animais mortos, restos de vegetais e da erosão de rochas marinhas (AVNIMELECH et al., 2004; AVNIMELECH; RITVO, 2003). Ele exerce um papel importante na composição estrutural e no metabolismo de todas as células vivas (KOSOBUCKI; BUSZEWSKI, 2011), apresentando-se como um dos principais elementos da matéria orgânica (45 a 57%), compondo a estrutura química de proteínas, carboidratos e lipídeos, atuando nas quatro fases da respiração celular e sendo precursor da fotossíntese, necessária para a manutenção da teia trófica de ecossistemas (BOYD, 1995; BOYD et al., 2002; NELSON; COX, 2014).
Outro elemento importante é o nitrogênio, que pode ser oriundo de organismos planctônicos, fezes de animais e resíduos de alimentos balanceados não consumidos (BOYD, 1995). Ele está presente principalmente em compostos com ligações de grupos amina, essenciais na formação de proteínas (NELSON; COX, 2014). O nitrogênio orgânico geralmente permanece retido no fundo dos viveiros (BOYD et al., 1999; BOYD et al., 2001) ou dependendo da atividade biológica do solo e da disponibilidade de oxigênio, pode ser mineralizado e apresentar-se na forma inorgânica como amônia ionizada (NH4+) ou nitrato (NO3-) (produto da
oxidação da amônia) (AVNIMELECH; RITVO, 2003). Estes compostos são liberados na solução solo, e posteriormente dissolvidos na água dos viveiros (BOYD et al., 2002), podendo ser absorvidos pelo fitoplâncton e eventualmente convertidos em nitrogênio orgânico nos animais cultivados através da teia alimentar (CRAB et al., 2007; EBELING et al., 2006).
Também pode ocorrer a transferência da amônia gasosa (NH3) para a atmosfera (SÁ,
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de troca catiônica do solo (BOYD et al., 2002). Em outro caso, o nitrato poderá ser utilizado no processo de desnitrificação por microrganismos anaeróbicos no sedimento e o gás nitrogênio (N2) formado pode difundir-se do sedimento para a água e depois para a atmosfera (BOYD,
1995; EBELING et al., 2006; ISOLDI et al., 2005).
Por fim, o fósforo é proveniente de fertilizantes (orgânicos e inorgânicos), resíduos de alimentos balanceados não consumidos, animais mortos, vegetais e fezes (BOYD et al., 2002). Ele é utilizado pelas células durante a síntese de ácidos nucleicos e fosfolipídios, assim como na cadeia respiratória para formação de compostos energéticos (principalmente ATP) (MADIGAN et al., 2016; NELSON; COX, 2014). O fósforo ofertado é rapidamente adsorvido pelo solo e uma pequena fração é dissolvido na água (BOYD et al., 1995). Boyd et al. (1994) e Smith (1996) afirmam que 70-80% do fósforo que entra nos viveiros através da alimentação e adubação acumula-se no solo. Adicionalmente, o fósforo adsorvido apresenta-se sob forma altamente insolúvel (BOYD; MUNSIRI, 1996).
Geralmente, o fósforo é encontrado em forma de ânions fosfatos (PO43-, HPO42- e
H2PO4-), comandados pelo pH e atraídos por partículas de argila e pelos cátions presentes no
solo, principalmente H+, Al3+, Ca2+ e Fe2+ (BOYD; MUNSIRI, 1996). Solos que apresentam o
pH próximo à neutralidade têm menos capacidade de adsorver fósforo e uma maior tendência a liberar do que solos ácidos ou alcalinos (BOYD, 1995).
1.2.3 pH do Solo
Este parâmetro é importante na aquicultura porque influencia no funcionamento fisiológico dos animais aquáticos (LEMONNIER et al., 2004), no equilíbrio das substâncias dissolvidas e em variadas reações químicas que ocorrem na água e na solução do solo (BOYD, 1995; VINATEA, 1997). Por exemplo, a maioria dos microrganismos, especialmente as bactérias, desenvolvem-se melhor em pH próximo a neutralidade (6,5 a 7,5) (MADIGAN et al., 2016).
Geralmente a fonte de acidez do solo dos viveiros é o alumínio (BOYD et al., 2002). Quando os íons alumínio são liberados das ligações com partículas de argila e matéria orgânica na solução solo (BOYD, 1995), ocorrerá a hidrólise deste cátion (reação abaixo) em hidróxido de alumínio, gerando três íons hidrogênio (SWADDLE et al., 1994). Quanto maior a proporção de alumínio trocável, maior será a acidez.
Al3++ 3H2O → Al(OH)3+ 3H+
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No entanto, este cátion pode ser neutralizado através da aplicação de calcários, em que os íons cálcio e/ou magnésio substituem os íons de alumínio dos locais de troca catiônica e fazem o solo menos ácido na reação (BOYD et al., 2002). Viveiros que apresentam solos ácidos têm tipicamente baixas concentrações de bicarbonato, carbonato, cálcio e magnésio (BOYD; PIPPOPINYO, 1994 APUD AVNIMELECH; RITVO, 2003). Nestes casos, a aplicação de calcário dolomítico aumenta o pH do solo, a alcalinidade total e a dureza total na água, a disponibilidade de carbono inorgânico para a fotossíntese e evita amplas variações no pH (BOYD et al., 2002).
1.3 SEDIMENTOS EM CARCINICULTURA
Durante o cultivo de camarões existe uma tendência ao acúmulo de nutrientes e resíduos orgânicos (sedimentos) no fundo dos viveiros, isto poderá causar a deterioração da água e do solo ao longo do tempo (LEMONNIER et al., 2004) por meio do aumento da demanda bioquímica de oxigênio e o desenvolvimento de condições anaeróbias (AVNIMELECH; RITVO, 2003; PETERSON, 1999).
A concentração de sedimentos depositados no fundo dos viveiros é superior à encontrada normalmente em ambientes naturais (ABRAHAM et al., 2004). A espessura destes sedimentos será proporcional ao tempo de utilização dos viveiros e este acúmulo não ocorre de maneira uniforme ao longo da superfície (LEMONNIER et al., 2002; STEEBY et al., 2004). Após estudar o solo de viveiros de cultivo de camarões na Austrália, Smith (1996) afirmou que novos sedimentos são depositados em somente 5 a 36% da área total dos viveiros. Sonnenholzner e Boyd (2000), ao estudarem o solo de viveiros de cultivo de camarões no Equador, complementaram sugerindo que o acúmulo de sedimentos ocorre geralmente em valas de drenagem e outras áreas mais profundas.
Nestas zonas a concentração poderá ser mil vezes maior que na coluna d’água, o que propicia um ambiente adequado para o crescimento bacteriano (ABRAHAM et al., 2004; AVNIMELECH; RITVO, 2003). Contudo, a atividade microbiana no solo poderá ser afetada pela concentração de fatores de crescimento (principalmente relação C/N) e elementos essenciais necessários em pequenas quantidades (P, Ca, S, entre outros), enquanto os receptores de elétrons e o metabolismo microbiano serão comandados pelo potencial redox (BOYD, 1995; CHIEN, 1989; MEIJER; AVNIMELECH, 1999).
De acordo com Hazelton e Murphy (2007), relações de C/N entre 15 e 25 promovem a decomposição da matéria orgânica em taxa máxima. Esta decomposição poderá acontecer por duas vias, aeróbia e anaeróbia, através de reações de oxidação e redução (LEHMANN;
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VINATEA, 2008). A via aeróbia utiliza o oxigênio como elemento oxidante (receptor de elétrons); entretanto, a via anaeróbia pode iniciar ainda na presença do oxigênio, onde outros receptores de elétrons (NO3-, SO2- por exemplo) aparecem para mediar a decomposição da
matéria orgânica (AVNIMELECH; RITVO, 2003; BOYD, 1995; LEHMANN; VINATEA, 2008).
Durante a decomposição anaeróbia, certas substâncias se reduzem e produzem elementos tóxicos, tais como o gás sulfídrico (H2S) e metano (CH4) ou potencialmente tóxicas
como o amônio (NH4+) (LAHAV et al., 2004; LEMONNIER et al., 2004; RITVO et al., 2000).
O amônio só apresentará toxicidade após a dissociação de um íon H+ e apresentar-se sob a
forma gasosa de amônia tóxica (NH3), essa dissociação será incrementada pelo aumento do pH
e da temperatura ou pela diminuição da salinidade (SÁ, 2012).
Para prevenir mortalidades atribuídas a substâncias geradas em condições anaeróbias, deve-se buscar a sustentabilidade dos viveiros através do manejo de sedimentos (AVNIMELECH; RITVO, 2003). Alguns autores recomendam o incremento de oxigênio, a regionalização do sedimento através do uso de aeradores e a remoção física (drenagem ou raspagem) e/ou biológica dos sedimentos (biorremediação) (AVNIMELECH; RITVO, 2003; DELGADO et al., 2003; HOPKINS et al., 1991; MCINTOSH, 2000; WU et al., 2016; YUVANATEMIYA; BOYD, 2006).
O incremento de oxigênio através da aeração mecânica, poderá melhorar a decomposição da matéria orgânica e promover a ciclagem de nutrientes através de imobilização ou até a mineralização de compostos potencialmente tóxicos (HOPKINS et al., 1991; EBELING et al., 2006).
Outra prática é a utilização de aeradores de pás ou semelhantes com o objetivo de formar correntes para a regionalização do sedimento (DELGADO et al., 2003). As correntes induzidas pelos aeradores podem ser direcionadas para a zona denominada vala (depressões cavadas no viveiros para capturar o sedimento), como também poderão ser criados fluxos radiais para a localização e drenagem dos sedimentos no centro dos viveiros (AVNIMELECH; RITVO, 2003; PETERSON, 2000; PETERSON et al., 2001). Além da drenagem, poderá ser realizada a remoção física dos sedimentos, sendo sua utilização relatada em viveiros de cultivo de camarões na Ásia ao fim de cada ciclo de cultivo (BOYD et al., 1994). Dentre os benefícios da remoção de sedimentos destacam-se o aumento da profundidade e volume dos viveiros, a eliminação dos sedimentos reduzidos, a diminuição da fertilidade do solo e a diminuição de microrganismos potencialmente patogênicos (BOYD, 1995; YUVANATEMIYA; BOYD, 2006).
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Outra alternativa é o tratamento biológico do solo, através do processo de aceleração da decomposição de compostos indesejáveis ou remoção biológica de poluentes chamada de “biorremediação” (VEZZULLI et al., 2004; WU et al., 2016). A biorremediação poderá ser realizada através da inoculação de microrganismos decompositores exógenos no ambiente, acompanhados ou não de seus metabólitos (VERSCHUERE et al., 2000), chamados na aquicultura de probióticos (MORIARTY 1998; VARGAS-ALBORES et al., 2017). Como também através do incremento de nutrientes no ambiente com o intuito de aumentar a capacidade de decomposição da comunidade microbiana, buscando assim evitar limitações metabólicas (ABED et al., 2014; TACCARI et al., 2012).
Diversos estudos sobre biorremediação foram realizados buscando o tratamento de efluentes (LU et al., 2012), da água (GHOSH et al., 2008; JANEO et al., 2009) e do solo (LOPES et al., 2011; JUNG; LOVITT, 2011), assegurando-se que as cepas utilizadas possuem a característica de produzirem exoenzimas, que decompõem resíduos orgânicos e utilizam nutrientes como fonte de energia (WU et al., 2016).
Portanto, consideramos que através da caracterização física e química do solo nas zonas dos viveiros e a descrição da correlação entre os nutrientes, será possível entender a dinâmica da deposição e os processos químicos envolvidos. Estas informações podem ser úteis para a elaboração de protocolos de manejo específicos para cada zona dos viveiros de cultivo de Litopenaeus vannamei em sistemas intensivos e extensivos.
1.4 OBJETIVOS 1.4.1 Objetivo Geral
Contribuir com o desenvolvimento da carcinicultura através da caracterização do solo de viveiros de cultivo intensivo e extensivo de Litopenaeus vannamei.
1.4.2 Objetivos Específicos
Caracterizar os parâmetros físicos e químicos do solo de viveiros de cultivo de
Litopenaeus vannamei em sistema intensivo e extensivo;
Avaliar a deposição de nutrientes, cátions trocáveis e o pH em diferentes zonas dos viveiros de cultivo de Litopenaeus vannamei.
Correlacionar a concentração de nutrientes no solo dos viveiros de cultivo de
Litopenaeus vannamei em sistema intensivo e extensivo.
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ARTIGO CIENTÍFICO
Caracterização do solo de viveiros de cultivo intensivo e extensivo de Litopenaeus vannamei (BOONE, 1931): um estudo de caso no nordeste do Brasil
João Lucas Oliveira Rochaa, Ana Carolina da Silveira Pereiraa, Alcinéa Malzete Correiaa,
Arcângelo Lossb, Lucas Dupont Giumbellib, Gustavo Brunettoc, Luis Alejandro Vinatea Aranaa aLCM – Laboratório de Camarões Marinhos, Departamento de Aquicultura, Universidade
Federal de Santa Catarina (CCA, UFSC), Servidão dos Coroas, 503, 88040-900, Barra da Lagoa, Florianópolis, SC, Brasil.
bNEPEA – Núcleo de Ensino, Pesquisa e Extensão em Agroecologia, Departamento de
Engenharia Rural, Laboratório de Análise de Solo, Água e Plantas, Universidade Federal de Santa Catarina (CCA, UFSC), Rodovia Admar Gonzaga 1346, 88040-900, Itacorubi, Florianópolis, SC, Brasil.
cLABCEN – Laboratório de Pesquisa em Biotransformações de C e N, Centro de Ciências
Rurais, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Avenida Roraima, 1000, 97105-900 Camobi, Santa Maria, RS, Brasil.
O artigo foi formatado segundo as normas da revista Aquaculture (ISSN: 0044-8486). Classificação Qualis CAPES A1 na área Zootecnia/Recursos Pesqueiros com fator de impacto de 3,022.
*Corresponding author. Tel: +55 87 99809-9509 E-mail address: jlucasr17@gmail.com
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RESUMO
O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade do solo dos viveiros de cultivo intensivo e extensivo de Litopenaeus vannamei, através da caracterização física e química em determinadas zonas da superfície e a descrição da correlação entre os nutrientes. Em que, após esvaziados e os camarões despescados, amostras de solo (n = 150) foram coletadas em três viveiros de duas fazendas de cultivo de camarões (intensivo e extensivo). Os viveiros foram divididos em cinco zonas: entrada de água (EA), saída de água (SA), platô (P), vala (V) e comedouros (C), sendo que de cada zona foram coletadas cinco amostras. Realizaram-se análises de textura do solo, pH e a concentração e deposição relativa de nutrientes e cátions trocáveis. Todas as variáveis analisadas foram submetidas ao teste de Kolmogorov-Smirnov e Levene para verificar a normalidade e homocedasticidade, respectivamente. As variáveis dos tratamentos que cumpriram estes requisitos foram comparadas através de ANOVA e teste Tukey. As concentrações dos nutrientes foram correlacionadas através de regressão polinomial nos dois sistemas de cultivo estudados. O solo dos viveiros da fazenda de cultivo intensivo e extensivo foram classificados como franco arenosos e arenosos, respectivamente. Constataram-se baixos valores de carbono orgânico e potássio, e altos valores de fósforo nas duas fazendas. O solo dos viveiros de cultivo em sistema intensivo apresentaram altos valores de deposição relativa para carbono total (CT), carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (NT) e fósforo disponível (FD) nas zonas C e SA, indicando que necessitam de maiores frequências de tratamento de sedimentos do que as outras zonas estudadas (EA, P e V). No solo dos viveiros da fazenda de cultivo extensivo foram encontrados altos valores de deposição relativa para CT, COT, NT e FD nas zonas EA, V e C. Isto pode indicar que estas zonas merecem intervenções diferenciadas, com maiores frequências de manejo de sedimentos em relação ao P e SA. Os resultados também sugerem que o fósforo é o nutriente que apresenta maior propensão ao acúmulo no solo devido ao seu potencial adsortivo, ocorrendo em maiores quantidades em zonas de decomposição da matéria orgânica em ambos os sistemas de cultivo estudados.
Palavras-chave: Solos de viveiros. Deposição de nutrientes. Qualidade de sedimentos. Interação química entre nutrientes.
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ABSTRACT
The objective of this work was to study the soil quality in culture ponds intensive and extensive Litopenaeus vannamei, across physic and chemical characterization in the pond zones and description of correlation between nutrients. After emptied and the shrimps were fishing, soil samples (n = 150) were collected in three ponds of two shrimp farms (intensive and extensive). The ponds divided into 5 zones: water inlet (WI), water outlet (WO), plateau (P), ditch (D) and feeders (F), from which five samples collected from each zone. Analyzes of soil texture, pH, concentration and deposition of nutrients and exchangeable cations were performed. All variables submitted to the Kolmogorov-Smirnov and Levene test to verify normality and homoscedasticity, respectively. The variables that comply requirements were compared by ANOVA and Tukey test, and the nutrient concentrations correlated by polynomial regression in the two studied farms. The pond soil of the intensive and extensive farms classified as sandy loam and sandy, respectively. Organic carbon and potassium deficiency was founded, and phosphorus excess in the soil of both farms. Pond soils of intensive system presented high values of relative composition for Total Carbon (TC), Total Organic Carbon (TOC), Total Nitrogen (TN) and Available Phosphorus (AP) in the F and WO zones, that’s suppose higher sediment treatment frequencies than other studied zones (WI, P and D). While, in pond soils on a farm with extensive system, high values of relative composition for TC, TOC, TN and AP founded in the zones of WI, D and F. This may indicate that these zones are more dangerous than the differences, with higher frequencies of sediment management in relation to WO and P. The results also suggested that either phosphorus is a nutrient, which are more likely to accumulate in the pond soil due to its adsorbed potential, occur in greater quantities in areas of decomposition of organic materials, in both systems studied.
Keywords: Pond soils. Nutrient deposition. Sediment quality. Chemical interaction between nutrients.
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2 INTRODUÇÃO
O solo é o produto da transformação de substâncias orgânicas e minerais encontradas na superfície terrestre (Hatfield et al., 2017; Shang et al., 2018). É um elemento fundamental para a manutenção da vida, porque fornece condições de suporte e nutrição para o desenvolvimento em equilíbrio do ecossistema (Tomé, 2002).
No processo contínuo da construção do solo dos viveiros, ocorre a sedimentação de partículas orgânicas e minerais e a formação de camadas ao longo do perfil do solo (Boyd et al., 2002a). Na aquicultura apenas as duas camadas superficiais (F e S) são as mais importantes, porque interagem física e quimicamente com a água (Munsiri et al., 1995; Boyd et al., 2002a). A camada de floculação (F) é a mais superficial, ela abriga grandes quantidades de água, é aeróbia e contém altas concentrações de partículas orgânicas e minerais (Boyd et al., 2002a). Enquanto a camada de mistura (S), é dividida em SO e SR (aeróbia e anaeróbia) e
encontra-se logo abaixo da camada “F”. Esta camada possui grande quantidade de água e matéria orgânica, que pode ser decomposta e/ou erodida por agentes físicos e biológicos (Boyd, 1995; Boyd et al., 2002a).
Durante os cultivos, existe uma tendência à deposição e acúmulo excessivo de nutrientes e resíduos orgânicos (sedimentos) de modo desuniforme ao longo da superfície do fundo dos viveiros, independente do sistema de cultivo (Lemonnier et al., 2002). Smith (1996) afirma, que novos sedimentos são depositados somente em 5 a 36% da área total dos viveiros. Isto poderá causar a deterioração da água e do solo (Steeby et al., 2001; Lemonnier et al., 2004), através do aumento da demanda bioquímica de oxigênio e o desenvolvimento de condições anaeróbias (Peterson, 1999; Avnimelech & Ritvo, 2003). Estas zonas apresentam-se como um ambiente propicio para o crescimento bacteriano (Abraham et al., 2004).
Contudo, a atividade microbiana no solo poderá ser afetada e/ou limitada pela relação entre os nutrientes (principalmente carbono, nitrogênio e fósforo) ou pela ausência de um ou mais elementos necessários em pequenas quantidades (P, Ca, S, entre outros) (Hazelton & Murphy, 2007; Madigan et al., 2016). Em adição, receptores de elétrons e o metabolismo microbiano, serão comandados pelo potencial redox (Chien, 1989; Boyd, 1995; Meijer & Avnimelech, 1999), em que a degradação da matéria orgânica poderá acontecer pela via aeróbia e/ou anaeróbia, através de reações de oxidação e redução (Lehmann & Vinatea, 2008).
A via aeróbia utiliza o oxigênio como elemento oxidante (receptor de elétrons) (Lehmann & Vinatea, 2008), entretanto a via anaeróbia pode iniciar ainda na presença do oxigênio (Boyd, 1995), onde outros receptores de elétrons aparecem para mediar a decomposição (Avnimelech & Ritvo, 2003).
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Durante a decomposição anaeróbia, certas substâncias se reduzem e produzem elementos potencialmente tóxicos, tais como o gás sulfídrico (H2S), metano (CH4) e amônio
(NH4+) (Ritvo et al., 2000; Lahav et al., 2004; Lemonnier et al., 2004).
Esta interação entre as camadas do solo e a água, influenciará diretamente o bem-estar e o desempenho dos camarões cultivados (Avnimelech & Ritvo, 2003), fazendo-se necessário o estudo das propriedades físicas e químicas do solo dos viveiros, principalmente nas camadas F e S (Boyd, 1995; Munsiri et al., 1995; Mustafa et al., 2017).
Dentre as propriedades do solo dos viveiros, as mais discutidas e mais importantes são: textura do solo, nutrientes (principalmente carbono, nitrogênio e fósforo) e o pH (Masuda & Boyd, 1994; Munsiri et al., 1996; Along, 1999; Ritvo et al., 1999; Sonnenholzner & Boyd, 2000; Boyd et al., 2002a).
A textura do solo refere-se a classificação de acordo com a distribuição quantitativa das partículas sólidas minerais (Hanks & Ashcroft, 1980; Boyd et al., 2002a; Hazelton & Murphy, 2007). Os viveiros poderão ser classificados através da utilização do triângulo textural do solo (Boyd et al., 2002a) e o resultado influenciará na capacidade de interação física e química entre as partículas, na retenção da água, na aeração do solo e na degradação da matéria orgânica (Hatfield et at., 2017).
Ao passo que, os nutrientes são elementos orgânicos ou inorgânicos essenciais para os sistemas vivos, porque eles compõem e permitem o funcionamento dos organismos (Madigan et al., 2016). São oriundo de fezes, resíduos de alimento balanceado não consumidos, animais mortos, restos de vegetais e da erosão de rochas marinhas (Avnimelech & Ritvo, 2003; Avnimelech et al., 2004).
O balanço de nutrientes, principalmente C, N e P é importante para o equilíbrio do ecossistema dos viveiros (Boyd et al., 2002a), porque o excesso de um ou mais destes principais nutrientes, pode ocasionar: aumento da demanda bioquímica de oxigênio, doenças (principalmente bacterioses), “blooms” de fitoplâncton, diminuição de crescimento dos animais e mortalidades geradas por gases tóxicos (principalmente H2S e NH3) (Moriarty, 1998; Ritvo
et al., 2000; Avnimelech & Ritvo, 2003).
O carbono é o nutriente mais abundante no solo dos viveiros (Boyd et al., 2002a), ele exerce um papel importante na composição estrutural e no metabolismo de todas as células vivas e é necessário para a manutenção de ecossistemas (Kosobucki & Buszewski, 2011). Já o nitrogênio está presente principalmente em compostos que apresentem ligações de grupos amina, essenciais na formação de proteínas e no metabolismo dos organismos (Boyd, 1995; Nelson & Cox, 2014; Madigan et al., 2016). Enquanto o fósforo, é utilizado pelas células
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durante a síntese de ácidos nucleicos e fosfolipídios, assim como também, na cadeia respiratória durante formação de compostos energéticos (ex.: ATP) (Nelson & Cox, 2014; Madigan et al., 2016). Boyd (1994) e Smith (1996) afirmam que 70-80% do fósforo que entra nos viveiros através da alimentação e adubação, acumula-se no solo. Em adição, solos que apresentam o pH próximo à neutralidade têm menos capacidade de adsorver fósforo e uma maior tendência a liberar, do que solos ácidos ou alcalinos (Boyd, 1995).
Por fim, o pH é um parâmetro importante na aquicultura, porque influencia no funcionamento fisiológico dos animais aquáticos (Lemonnier et al., 2004), no equilíbrio das substâncias dissolvidas e em variadas reações químicas que ocorrem na água e na solução do solo (Boyd, 1995; Vinatea, 1997; Boyd & Tucker, 1998).
Geralmente a fonte de acidez do solo dos viveiros é o alumínio (BOYD et al., 2002). Quando os íons alumínio são liberados das ligações com partículas de argila e matéria orgânica na solução solo (BOYD, 1995), ocorrerá a hidrólise deste cátion em hidróxido de alumínio, gerando três íons hidrogênio (SWADDLE et al., 1994). Quanto maior a proporção de alumínio trocável, maior será a acidez.
Portanto, o objetivo deste trabalho foi estudar a qualidade do solo dos viveiros de cultivo intensivo e extensivo de Litopenaeus vannamei, através da caracterização física e química em determinadas zonas do fundo dos viveiros e a descrição da correlação entre os nutrientes. Com isso será possível entender a dinâmica da deposição dos nutrientes e os processos envolvidos.
3 MATERIAL E MÉTODOS 3.1 ÁREA DE ESTUDO
3.1.1 Fazenda de Cultivo Intensivo
A fazenda União está localizada no município de Mogeiro - PB, Brasil (UTM: 221727,00 m E; 9189133,00 m S), possui 28 viveiros de engorda com área média de 2.000 m² cada, profundidade média de 1,6 m, captação de água subterrânea, salinidade 5 g L-1. Utiliza
sistema bifásico, intensivo (60-180 camarões m-2).
Antes de cada cultivo, os viveiros estudados foram preparados com aplicação de calcário dolomítico (CaCO3•MgCO3) e o solo revolvido através de arado e trator.
Durante todo o cultivo foram realizadas drenagens de fundo através da comporta de saída de água (quatro vezes ao dia), aeradores de pás (15 a 20 HP ha-1) foram posicionados em
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bactérias (Bacillus spp. 1 x 109 UFC g-1), enzimas e carboidratos inertes. Estes cultivos tiveram
duração de 72 (viveiro 1), 75 (viveiro 2) e 77 (viveiro 3) dias.
3.1.2 Fazenda de Cultivo Extensivo
A fazenda Potiguar está localizada no município de Caiçara do Norte - RN, Brasil (UTM: 168870,00 m E; 9439723,00 m S), possui 29 viveiros de engorda, área média de 4 ha, profundidade média de 1,8 m, totalizando 110 ha em viveiros com captação de água oceânica (salinidade de 34,8 g L-1). Adota o sistema bifásico, extensivo (5-7 camarões m-2).
Antes do cultivo, os viveiros foram expostos ao sol (cinco dias), abastecidos quatro dias antes do povoamento e fertilizados com adubo orgânico (esterco de aves), 500 kg ha-1. Foi
oferecida ração comercial (35 e 32% de proteína bruta) à lanço (80 %) e (20 %) em 10 comedouros estrategicamente posicionados. Durante os cultivos não foram utilizados aeradores, nem probióticos e tiveram duração de 81 (viveiro 1), 83 (viveiro 2) e 88 (viveiro 3) dias.
3.2 AMOSTRAGEM DE SOLO DOS VIVEIROS
A coleta de amostras de solo foi realizada no período de novembro à dezembro de 2018 e seguiu metodologia descrita por Masuda & Boyd (1994), Boyd et al. (2002a) e Vinatea et al. (2006).
As duas fazendas foram avaliadas logo após os viveiros serem drenados e os camarões despescados. Foram analisados três viveiros em cada fazenda, sendo divididos em cinco zonas: entrada de água (EA), saída de água (SA), valas de drenagem (V), arredores dos comedouros (C) e platô (P) (Figura 1 e 2). Foram tomadas 5 amostras (100 g) em cada zona, perfazendo 150 amostras no total (2 fazendas * 3 viveiros * 5 zonas * 5 réplicas).
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Figura 1. Desenho esquemático das zonas de coleta de solo e do posicionamento dos aeradores nos viveiros da fazenda de cultivo intensivo de L. vannamei.
Letras indicam as zonas de coleta das amostras do Platô (P) e dos comedouros (C), enquanto que, “x” indica as amostras nas zonas: Entrada de Água (EA), Saída de Água (SA) e Vala de drenagem (V).
Para composição de cada amostra (100 g) foram tomadas 5 sub-amostras (100 g cada uma), à uma profundidade de 5 cm, misturadas em balde de plástico, e retirado 300 mL, que foi espalhada em folha de plástico e seca ao ar por 24 horas.
Depois de secas, as amostras foram moídas em almofariz com pistilo e peneirada através de tela (1 mm). Amostras que apresentaram coloides orgânicos foram novamente moídas e secas por mais 24 horas antes de serem peneiradas e armazenadas em sacos plásticos bem fechados e livres de ar.
As análises foram realizadas no Laboratório de Análise de Solos, Água e Tecidos Vegetais e no Laboratório de Camarões Marinhos, ambos da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Centro de Ciências Agrárias (CCA), Florianópolis, SC, Brasil.
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Figura 2. Desenho esquemático das zonas de coleta de solo nos viveiros da fazenda de cultivo extensivo de L. vannamei.
Letras indicam as zonas de coleta das amostras do Platô (P) e dos comedouros (C), enquanto que, “x” indica as amostras nas zonas de Entrada de Água (EA), Saída de Água (SA) e Vala de drenagem (V). 3.3 ANÁLISES FÍSICAS E QUÍMICAS
3.3.1 Textura do Solo
Para a análise granulométrica utilizou-se o método da pipeta, descrito por Donagemma et al. (2017) e foram utilizadas 15 amostras por viveiro (três amostras de cada zona), enquanto que a classificação da textura do solo baseou-se no triângulo textural apresentado por Boyd et al. (2002a).
3.3.2 Nutrientes, Cátions Trocáveis e pH
Os nutrientes avaliados foram: Carbono Total (CT), Carbono Orgânico Total (COT), Nitrogênio Total (NT), Fósforo Total (FT) e Fósforo Disponível (FD).
O CT foi determinado através de Analisador Elementar (Flash EA1112, Thermo Electron Corporation, Milan, Italy), o COT pelo método de oxidação do carbono pela adição de K2Cr2O7 em meio ácido baseando-se em Tedesco et al. (1995), Boyd et al. (2002a) e Fontana
& Campos (2017), considerando 100% de digestão. O NT foi determinado pelo método de Kjeldahl (digestão e destilação) descrito por Tedesco et al. (1995). A extração do FT deu-se através do método de digestão ácida em meio salino (Brookes & Powlson, 1981) e a determinação foi realizada seguindo método azul de molibdênio de Murphy & Riley (1962). Para extração do FD foi utilizado o método de Mehlich I ou duplo ácido, descrito por Tedesco et al. (1995) e a determinação foi realizada seguindo método de azul de molibdênio proposto por Murphy & Riley (1962).
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Os cátions trocáveis analisados foram: Al3+, Ca2+, Mg2+ e K+. A determinação de
alumínio trocável foi obtida através de extração em KCl 1 M e titulação com NaOH 0,025 M (Tedesco et al., 1995), o cálcio e o magnésio foram obtidos através de extração em KCl 1 M e titulação por complexação (APHA, 2017) e o potássio com extração em Mehlich I ou duplo ácido (Tedesco et al., 1995) e subsequente leitura em espectrofotômetro (λ = 490 nm) utilizando o método do Tetrafenilborato de Sódio (Fries & Getrost, 1977). O pH foi avaliado seguindo metodologia descrita por Boyd et al. (2002a), utilizando relação 1:1 (H2O: solo).
3.4 ESTATÍSTICA
As análises estatísticas seguiram os métodos descritos por Zar (2010), em que todas as variáveis analisadas foram submetidas ao teste de Kolmogorov-Smirnov e Levene para verificar a normalidade e homocedasticidade, respectivamente. As variáveis que cumpriram estes requisitos, foram comparados através de ANOVA e teste Tukey (P ≤ 0,05). Após isso, as concentrações de COT, NT, FT, FD e a Relação COT/NT obtidas nas amostras de solo de cada fazenda, foram correlacionadas através de regressão polinomial (P ≤ 0,05).
4 RESULTADOS
4.1 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS GERAIS
As médias das variáveis químicas (COT, CT, NT, COT/NT, FT, FD, Al3+, Ca2+, Mg2+,
K+ e pH) do solo de viveiros de cultivo intensivo, extensivo e a média geral são apresentadas
na Tabela 1. Observa-se que os viveiros apresentaram valores médios (n = 150) de COT: 5,34 ± 1,85 g kg-1; CT: 12,53 ± 5,88 g kg-1; NT: 0,64 ± 0,47 g kg-1; COT/NT: 9,74 ± 2,74; FT: 673
± 192 mg kg-1; FD: 148 ± 138 mg kg-1; Al3+: 0,15 ± 0,10 cmol
c kg-1; Ca2+: 6,39 ± 2,12 cmolc kg -1; Mg2+: 11,89 ± 3,65 cmol
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Tabela 1. Média geral e médias dos parâmetros químicos determinados no solo de viveiros de cultivo intensivo e extensivo de L. vannamei.
Variáveis Média (n = 150) Intensivo (n = 75) Extensivo (n = 75)
Carbono Orgânico Total 5,34 ± 1,85 6,11 ± 2,15 4,56 ± 1,03
Carbono Total 12,53 ± 5,88 11,46 ± 4,51 13,60 ± 6,86 Nitrogênio Total 0,64 ± 0,47 0,86 ± 0,56 0,41 ± 0,12 COT/NT 9,74 ± 2,74 8,07 ± 2,34 11,41 ± 1,99 Fósforo Total 673 ± 192 747 ± 214 599 ± 132 Fósforo Disponível 148 ± 138 214 ± 161 81 ± 53 Al3+ 0,15 ± 0,10 0,14 ± 0,10 0,16 ± 0,09 Ca2+ 6,39 ± 2,12 7,88 ± 1,83 4,09 ± 1,10 Mg2+ 11,89 ± 3,65 13,11 ± 4,16 10,66 ± 2,56 K+ 0,71 ± 0,93 0,64 ± 1,21 0,77 ± 0,54 pH 7,59 ± 0,61 7,06 ± 0,33 8,12 ± 0,26 COT, CT, NT (g kg-1); FT e FD (mg kg-1); Al3+, Ca2+, Mg2+, K+ (cmol c kg-1).
4.2 FAZENDA DE CULTIVO INTENSIVO 4.2.1 Textura do Solo
As médias das análises granulométricas e a classificação do solo estão apresentadas na Tabela 2. Os viveiros apresentaram média de 68,51 ± 0,41% de areia; 15,88 ± 1,08% de silte e 15,61 ± 1,43% de argila, cuja característica corresponde ao solo franco arenoso (Boyd et al., 2002a).
Tabela 2. Médias da granulometria e classificação da textura do solo dos viveiros da fazenda de cultivo intensivo de L. vannamei.
Viveiros Areia (%) Silte (%) Argila (%) CLASSIFICAÇÃO
1 68,78 17,06 14,16 Franco Arenoso 2 68,71 15,64 15,65 3 68,04 14,94 17,02 Média 68,51 15,88 15,61 Desvio Padrão ±0,41 ±1,08 ±1,43
Teores de areia, silte e argila determinados segundo metodologia descrita por Donagemma et al. (2017) e classificação determinada segundo Boyd et al. (2002a).
4.2.2 Deposição dos Nutrientes, Cátions Trocáveis e pH
As médias da deposição dos nutrientes nos viveiros são apresentadas na Tabela 3. Observa-se que não houve diferença significativa entre os tratamentos na deposição de COT e na relação COT/NT.
A deposição de CT foi maior na saída de água, porém não houve diferença significativa quando comparada a entrada de água e a vala. NT e FT apresentaram resultados superiores na
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saída de água, contudo não houve diferença significativa quando comparada aos comedouros e a entrada de água. Em adição, a deposição de FD foi maior nos comedouros, no entanto não houve diferença significativa comparado a saída de água.
Tabela 3. Médias ± desvio padrão da deposição relativa (%) dos nutrientes nas zonas dos viveiros de cultivo intensivo de L. vannamei.
Variáveis Entrada de água Platô Comedouros Valas Saída de Água P
COT 21,83 ± 2,80 18,59 ± 2,92 20,73 ± 3,06 17,69 ± 2,77 21,16 ± 3,68 0,11* CT 21,78 ± 2,16ab 16,23 ± 2,59c 18,67 ± 2,20bc 20,24 ± 2,27ab 23,08 ± 2,19a 0,00 NT 20,42 ± 3,52ab 16,65 ± 3,44b 22,86 ± 3,14a 16,67 ± 3,03b 23,40 ± 2,71a 0,02 COT/NT 8,2 ± 2,0 9,1 ± 2,1 7,6 ± 2,2 8,3 ± 1,7 7,1 ± 2,3 0,20* FT 19,04 ± 2,14ab 18,09 ± 1,57b 22,39 ± 1,77a 17,69 ± 1,55b 22,79 ± 2,02a 0,01 FD 12,49 ± 5,02c 16,09 ± 5,62bc 34,03 ± 5,07a 13,32 ± 4,00c 24,07 ± 5,42ab 0,01 Médias das amostras acompanhadas por diferentes letras indicam diferença significativa por teste tukey (P ≤
0,05), enquanto “*” indica que não houve diferença significativa por teste F (P ≤ 0,05).
As médias da deposição dos cátions trocáveis e o pH estão apresentados na Tabela 4. Observa-se que não houve diferença significativa entre os tratamentos quando avaliados os parâmetros de pH e deposição de Al3+ e Mg2+.
A deposição do Ca2+ foi superior no platô, no entanto não houve diferença significativa
da saída e entrada de água. A deposição de K+ foi superior na saída de água, mas não apresentou
diferença significativa dos comedouros.
Tabela 4. Médias ± desvio padrão da distribuição relativa (%) dos cátions trocáveis e pH nas zonas dos viveiros de cultivo intensivo de L. vannamei.
Variáveis Entrada de água Platô Comedouros Valas Saída de Água P
Al3+ 23,02 ± 7,80 24,01 ± 7,51 21,14 ± 7,40 12,62 ± 7,08 19,21 ± 7,79 0,07*
Ca2+ 20,01 ± 2,18ab 22,73 ± 1,63a 17,83 ± 1,81b 18,52 ± 1,64b 20,91 ± 1,72ab 0,00
Mg2+ 21,16 ± 2,62 20,92 ± 2,31 18,94 ± 2,55 17,53 ± 2,14 21,45 ± 2,80 0,23*
K+ 21,88 ± 5,27bc 12,26 ± 5,54cd 23,51 ± 5,81ab 9,70 ± 5,91d 32,65 ± 5,50a 0,00
pH 7,1 ± 0,3 7,2 ± 0,3 7,0 ± 0,4 7,1 ± 0,3 7,0 ± 0,3 0,78*
Médias das amostras acompanhadas por diferentes letras indicam diferença significativa por teste tukey (P ≤ 0,05), enquanto “*” indica que não houve diferença significativa por teste F (P ≤ 0,05).
4.2.3 Correlação entre os nutrientes
A relação entre COT, NT, COT/NT, FT e FD no solo dos viveiros de cultivo intensivo estão apresentadas na Figura 3. Os resultados foram significativos (P ≤ 0,05) entre todas as
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variáveis estudadas. As correlações entre NT e FD (Fig. 3A), COT/NT e FD (Fig. 3C) foram de R² = 0,281 (P = 7 x10-6); 0,198 (P = 0,00), respectivamente. Já as correlações entre NT e FT
(Fig. 3B) e entre COT e NT (Fig. 3D), os valores de R² foram 0,514 (P = 0,00) e 0,768 (P = 3,6 x10-4), respectivamente.
Figura 3. Correlação entre os nutrientes do solo de viveiros de cultivo intensivo de L.
vannamei.
A) Correlação entre NT e FD, B) Correlação entre NT e FT, C) Correlação entre a Relação COT/NT e FD, D) Correlação entre o COT e NT.
4.3 FAZENDA DE CULTIVO EXTENSIVO 4.3.1 Textura do Solo
As médias das análises granulométricas e a classificação do solo estão apresentadas na Tabela 5. Os viveiros tiveram médias de: 94,24 ± 1,71% de areia; 6,45 ± 1,80% de silte e 2,31 ± 0,18% de argila. Segundo estas características, o solo pode ser classificado como arenoso (Boyd et al., 2002a).
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Tabela 5. Médias da granulometria e classificação da textura do solo dos viveiros da fazenda de cultivo extensivo de L. vannamei.
Viveiros Areia (%) Silte (%) Argila (%) CLASSIFICAÇÃO
1 91,74 5,74 2,52 Arenoso 2 92,64 5,11 2,25 3 89,33 8,50 2,17 Média 91,24 6,45 2,31 Desvio Padrão ±1,71 ±1,80 ±0,18
Teores de areia, silte e argila determinados segundo metodologia descrita por Donagemma et al. (2017) e classificação determinada segundo Boyd et al. (2002a).
4.3.2 Deposição dos nutrientes, Cátions Trocáveis e pH
As médias da deposição dos nutrientes nos viveiros estão apresentados na Tabela 6. Observa-se que não houve diferença significativa entre os tratamentos na deposição quando avaliados os parâmetros de COT e relação COT/NT.
A deposição de CT foi superior na entrada de água, mas não ocorreu diferença significativa da vala. NT e FT apresentaram valores maiores na vala, porém não houve diferença significativa quando comparada à zona dos comedouros e à entrada e saída de água. A deposição de FD foi significativamente maior nos comedouros, mas não apresentou diferença significativa da saída de água e da vala.
Tabela 6. Médias ± desvio padrão da deposição relativa (%) dos nutrientes nas zonas dos viveiros de cultivo extensivo de L. vannamei.
Variáveis Entrada de água Platô Comedouros Valas Saída de Água P
COT 20,37 ± 2,45 17,93 ± 2,64 20,43 ± 2,23 22,41 ± 2,94 18,87 ± 2,36 0,06* CT 24,19 ± 2,12a 19,75 ± 2,23bc 18,30 ± 2,17bc 22,15 ± 2,86ab 15,61 ± 2,30c 0,01 NT 20,86 ± 4,51ab 16,54 ± 3,59b 21,18 ± 4,55a 23,46 ± 4,84a 17,95 ± 3,13ab 0,01 COT/NT 12,2 ± 1,9 13,0 ± 2,2 11,7 ± 2,1 11,4 ± 1,6 10,6 ± 1,9 0,20* FT 20,09 ± 2,03ab 17,84 ± 1,44b 21,08 ± 1,96a 21,51 ± 1,66a 19,48 ± 1,12ab 0,04 FD 13,14 ± 5,51b 13,29 ± 5,31b 26,18 ± 6,94a 22,22 ± 5,35a 25,17 ± 5,84a 0,01 Médias das amostras acompanhadas por diferentes letras indicam diferença significativa por teste tukey (P ≤
0,05), enquanto “*” indica que não houve diferença significativa por teste F (P ≤ 0,05).
As médias da deposição dos cátions trocáveis e o pH no solo das diferentes zonas dos viveiros estão apresentados na Tabela 7. Observa-se que não houve diferença significativa entre os tratamentos quando avaliados os parâmetros de Al3+, Mg2+ e pH.
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A deposição de Ca2+ foi superior na vala, no entanto não houve diferença significativa
da entrada e saída de água e da zona dos comedouros. A deposição relativa de K+ foi superior
nos comedouros, mas não apresentou diferença significativa da saída de água e do platô.
Tabela 7. Médias ± desvio padrão da distribuição relativa (%) dos cátions trocáveis e pH nas zonas dos viveiros de cultivo extensivo de L. vannamei.
Variáveis Entrada de água Platô Comedouros Valas Saída de Água P
Al3+ 21,65 ± 6,35 19,05 ± 6,87 21,01 ± 6,18 19,74 ± 8,62 18,54 ± 6,09 0,05*
Ca2+ 20,61 ± 1,34ab 18,15 ± 1,60b 19,81 ± 1,26ab 21,57 ± 1,43a 19,86 ± 1,73ab 0,02
Mg2+ 21,31 ± 2,86 17,10 ± 2,46 21,02 ± 2,79 21,63 ± 2,18 18,93 ± 1,95 0,32*
K+ 16,92 ± 2,98b 20,79 ± 2,43ab 22,28 ± 2,76a 17,62 ± 2,47b 22,07 ± 2,66a 0,01
pH 8,1 ± 0,2 8,1 ± 0,2 8,2 ± 0,3 8,0 ± 0,3 8,1 ± 0,2 0,70* Médias das amostras acompanhadas por diferentes letras indicam diferença significativa por teste tukey (P ≤
0,05), enquanto “*” indica que não houve diferença significativa por teste F (P ≤ 0,05). 4.3.3 Correlação entre os nutrientes
A relação entre COT, NT, COT/NT, FT e FD no solo dos viveiros de cultivo extensivo são apresentadas na Figura 4. As correlações encontradas entre NT e FD (Fig. 4A), COT/NT e FD (Fig. 3C), não foram significativas apresentando R² = 0,036 (P = 0,27) e 0,0024 (P = 0,92), respectivamente. Enquanto que, uma correlação significativa foi encontrada entre NT e FT (Fig. 3B) e entre COT e NT (Fig. 3D), apresentando os valores de R² = 0,145 (P = 3,56 x10-6); 0,451
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Figura 4. Correlação entre os nutrientes do solo dos viveiros de cultivo extensivo de L.
vannamei.
A) Correlação entre NT e FD, B) Correlação entre NT e FT, C) Correlação entre a Relação COT/NT e FD, D) Correlação entre o COT e NT.
5 DISCUSSÃO
5.1 CARACTERISTICAS QUÍMICAS GERAIS DO SOLO
A concentração média de COT observada nos viveiros estudados corresponde a solos minerais (< 10 g kg-1) (Boyd et al., 2002a). Esta baixa concentração de carbono orgânico na
fazenda de cultivo extensivo pode ser atribuída à baixa densidade de estocagem e pouca oferta de alimento balanceado (Vinatea et al., 2006). No caso da fazenda de cultivo intensivo, a baixa concentração de carbono orgânico poderá ser devido ao manejo da matéria orgânica através da regionalização da matéria orgânica pelos aeradores, à drenagem diária e à utilização de probióticos (McIntosh, 2000; Avnimelech & Ritvo, 2003).
O teor de carbono orgânico no solo dos viveiros é limitante para a produtividade natural, pois a partir da decomposição da matéria orgânica os nutrientes são disponibilizados para o desenvolvimento do fitoplâncton e dos organismos bentônicos (Boyd, 1995). Um solo considerado ideal para aquicultura necessita de moderada quantidade de carbono orgânico, preferencialmente entre 10 e 30 g kg-1 (Boyd et al., 2002a).
A concentração média de nitrogênio total observada nos viveiros estudados encontrou-se entre a faixa recomendada (0,4 - 2 g kg-1) (Boyd, 1995). No entanto, a relação C/N esteve
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abaixo do descrito como ideal (entre 15 e 25) para a taxa máxima de degradação da matéria orgânica no solo (Hazelton & Murphy, 2007). Altos teores de nitrogênio total, acompanhadas de baixa relação C/N, poderão causar prejuízos ao aquicultor, pois, segundo Boyd et al. (2000), a decomposição do nitrogênio no fundo dos viveiros geralmente não é significativa, e somente uma pequena quantidade de amônia ionizada (NH4+) poderá ser adsorvida em locais de troca
catiônica do solo. Portanto, o nitrogênio do solo proveniente da matéria orgânica será mineralizado em amônio (NH4+), parte dissociada em amônia (NH3) e dissolvida na água dos
viveiros, podendo causar mortalidades dependendo do pH, temperatura e salinidade (Avnimelech, 1999; Sá, 2012).
A concentração de fósforo total e disponível encontrada neste estudo foi semelhante ao relatado por Munsiri et al. (1996) (FT: 554-906 mg L-1; FD: 31-256 mg L-1) e Ritvo et al.
(1999) (FD: 71-286 mg L-1), sugerindo que este nutriente geralmente encontra-se em
abundância no solo dos viveiros. O fósforo, após liberado através de decomposição da matéria orgânica, é rapidamente adsorvido pelo solo e uma pequena fração dele ficará na água (Masuda & Boyd, 1994; Boyd & Munsiri, 1996; Boyd et al., 2002a). O excesso de fósforo dissolvido na água poderá favorecer o processo de eutrofização, causando amplas oscilações diárias de pH, oxigênio e toxicidade de amônia (Vinatea, 1997; Sá, 2012).
Dentre os cátions avaliados neste estudo foi observada menor saturação de potássio (3,05%) e maior saturação de magnésio (51,22%). Os valores de saturação de potássio concordam com os valores encontrados por Ritvo et al. (1999) (1,94%) e Sonnenholzer & Boyd (2000) (3,80%) ao estudarem solos de viveiros de cultivo de camarões em sistema semintensivo e extensivo; no entanto, estes autores encontraram maior saturação de cálcio (62,86%) e de sódio (47,43%), respectivamente. A maior saturação de magnésio encontrada neste trabalho pode ser atribuída a utilização de calcário dolomítico (CaCO3•MgCO3) durante as calagens que
antecederam cada ciclo de cultivo enquanto que, a baixa saturação de potássio nos solos dos viveiros pode ser devido ao fato dele ser um potencial promotor da decomposição anaeróbica (Li et al., 2018).
O pH do solo dos viveiros estudados apresentaram valores neutros e levemente alcalinos, pouco superior ao encontrado por Boyd & Munsiri (1996) (pH: 6,73-7,49) e Vinatea et al. (2006) (pH: 6,73 ± 0,49), sugerindo a presença de carbonatos e bicarbonatos (tampões), principalmente na fazenda de cultivo extensivo, que dispõe de abastecimento de água oceânica. Estes valores de pH podem ser atribuídos também a pouca concentração de carbono orgânico e a textura do solo franco arenosa ou arenosa, que proporciona boa aeração e maior taxa de
