salinização do solo: causas e processos de controle · por água rica em sais e à insuficiência...

SalinizaSalinizaçção do Solo: Causas e ão do Solo: Causas e Processos de ControleProcessos de Controle

Maria da ConceiMaria da Conceiçção Gonão GonççalvesalvesTiago Brito RamosTiago Brito RamosJosJoséé Casimiro Martins Casimiro Martins

Instituto Nacional de Recursos BiolInstituto Nacional de Recursos Biolóógicos, I. P.gicos, I. P.LL--INIA, INIA, Unidade de Ambiente e Recursos NaturaisUnidade de Ambiente e Recursos Naturais, Oeiras, OeirasEx. EstaEx. Estaçção Agronão Agronóómica Nacionalmica NacionalAv. Republica, 2784Av. Republica, 2784--505 Oeiras, PORTUGAL505 Oeiras, PORTUGALEmail: [email protected]: [email protected]

OO Solo Solo éé um sistema vivo que presta servium sistema vivo que presta serviçços os essenciais para a sobrevivência da sociedade e dos essenciais para a sobrevivência da sociedade e dos ecossistemasecossistemas

As 8 principais ameaAs 8 principais ameaçças ao Solo (processos de as ao Solo (processos de degradadegradaçção) indicadas na Estratão) indicadas na Estratéégia Temgia Temáática para tica para a Proteca Protecçção do Solo são:ão do Solo são:

-- ErosãoErosão-- DeclDeclíínio da matnio da matééria orgânicaria orgânica-- ContaminaContaminaççãoão-- ImpermeabilizaImpermeabilizaççãoão-- CompactaCompactaççãoão-- DeclDeclíínio da biodiversidadenio da biodiversidade-- SalinizaSalinizaççãoão-- Deslizamento de terrasDeslizamento de terras

Zonas Zonas ááridas, ridas, semisemi--ááridas e ridas e subsub--hhúúmidas midas secas secas (P/ET0 entre 0.05 (P/ET0 entre 0.05 e 0.65e 0.65

DesertificaDesertificaççãoão

INTRODUÇÃOINTRODUINTRODUÇÇÃOÃO

Salinização é um processo que conduz ao aumento da concentração da solução do solo em sais solúveis ( Na+, Ca2+, Mg2+, 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

Salinização/sodização do solo

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.

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.

Principais causas da Salinização do Solo

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

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.

Mede a capacidade do solo para trocar sódio

Mede a capacidade da solução do solo e da água de percolação trocarem sódio com o solo

Indicadores dos riscos de Salinização/ Sodização

Condutividade eléctrica, EC

Relacionada com a totalidade dos sais existentes no solo ou na solução do solo

2)(

)(22

MgCaNaSAR

100)(

CECNaESP

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 mmolc L-1)

SOLOS SÓDICOS: solos com Na de troca >15% (ou Na+Mg >50%)

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+, Ca2+, Mg2+)

• do ESP do solo,

• da relação SAR/ESP (propriedades do solo)

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

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.

http://www.pc-progress.com/en/Default.aspx

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+, Ca2+, Mg2+)- Salinidade (Condutividade eléctrica – CE)- Razão de adsorção de sódio (SAR)- Percentagem de sódio de troca (ESP)

Caso Estudado:Caso Estudado:

Calibração / Validação em:Caso I - lísimetrosCaso II - ensaios de rega

Caso I Caso I –– Lisimetros de soloLisimetros de solo

•• 3 lisimetros constru3 lisimetros construíídos num Fluvissolo (1.2 mdos num Fluvissolo (1.2 m22 x 1 m) x 1 m) •• Drenagem livreDrenagem livre•• VegetaVegetaçção espontâneaão espontânea•• de Maio 2001 a Setembro 2004de Maio 2001 a Setembro 2004•• 4 ciclos de rega e 3 ciclos e lavagem pela chuva4 ciclos de rega e 3 ciclos e lavagem pela chuva•• Profundidades de monitorizaProfundidades de monitorizaççãoão –– 10, 30, 50 and 70 cm10, 30, 50 and 70 cm•• Rega manual Rega manual •• Qualidade da Qualidade da áágua de rega:gua de rega:

-- EC de 0.3 a 3.2 dS mEC de 0.3 a 3.2 dS m--11-- Na+ de 1 a 17 meq LNa+ de 1 a 17 meq L--11-- Ca2+ de 1 a 5.1 meq LCa2+ de 1 a 5.1 meq L--11-- Mg2+ de 1 a 10.2 meq LMg2+ de 1 a 10.2 meq L--11

Caso II Caso II –– ProduProduçção de Milho com ão de Milho com áágua salinagua salina

•• 2 campos experimentais num Fluvissolo e num Antrossolo 2 campos experimentais num Fluvissolo e num Antrossolo •• Drenagem livreDrenagem livre•• Cultura de milho grãoCultura de milho grão•• De Junho 2004 a Fevereiro 2007De Junho 2004 a Fevereiro 2007•• 3 ciclos de rega e 3 ciclos de lavagem pela chuva3 ciclos de rega e 3 ciclos de lavagem pela chuva•• Profundidades de monitorizaProfundidades de monitorizaçção ão -- 20, 40 and 60 cm20, 40 and 60 cm•• Rega gota a gotaRega gota a gota•• Qualidade da Qualidade da áágua de rega:gua de rega:

-- CE de 0.3 a 10 dS mCE de 0.3 a 10 dS m--11

-- NaNa++ de 1 a 100 meq Lde 1 a 100 meq L--11

Final view of the experimental Final view of the experimental fieldfield

Monitorização dos ciclos de rega e de lavagem• Teor de água no solo com TDR• 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)

2)(

)(22

MgCaNaSAR

100)(

xCECNaESP

Dados de entradaDados de entradanecessnecessáários rios àà modelamodelaççãoão

•• Limites das camadas de solo Limites das camadas de solo

•• Coeficientes de troca de GaponCoeficientes de troca de Gapon

•• CondiCondiçções de fronteiraões de fronteira Fronteira superior: Fluxos de água Fronteira inferior: Drenagem livre

•• PerPerííodo de tempo da simulaodo de tempo da simulaçção ão

•• Parâmetros de transporte de solutosParâmetros de transporte de solutos•• Propriedades hidrPropriedades hidrááulicas do soloulicas do solo

•• DistribuiDistribuiçção radicalão radical•• ConcentraConcentraçção ião ióónica das nica das ááguas de regaguas de rega

•• CondiCondiçções iniciais do soloões iniciais do solo

Dados de entradaDados de entrada

SurfaceSurfaceSuperfSuperfíície do solo cie do solo (condi(condiçção fronteira superior)ão fronteira superior)

•• PrecipitaPrecipitaçção (dião (diáária) / ria) / ÁÁgua de regagua de rega

•• ETET0 0 didiáária (Penmanria (Penman--Monteith)Monteith)

•• ETETcc = ET= ET0 0 KKcc

•• TranspiraTranspiraçção das plantas (T) = ETão das plantas (T) = ETcc Cobertura Cobertura

do solodo solo em funem funçção do LAIão do LAI

•• EvaporaEvaporaçção do solo (E) = ETão do solo (E) = ETcc -- TT

CondiCondiçções iniciais do soloões iniciais do solo

•• Teor de Teor de áágua do solo, TDRgua do solo, TDR

•• Densidade aparenteDensidade aparente

•• Catiões solCatiões solúúveis do extracto de saturaveis do extracto de saturaççãoão

NaNa++, Ca, Ca2+2+, Mg, Mg2+2+, K, K++

•• Catiões de trocaCatiões de troca

NaNa++, Ca, Ca2+2+, Mg, Mg2+2+, K, K++

•• Capacidade de troca catiCapacidade de troca catióónica (CTC)nica (CTC)

Propriedades hidrPropriedades hidrááulicas do soloulicas do solo

•• Medidas no laboratMedidas no laboratóóriorio-- Mesas de sucMesas de sucççãoão-- Panelas de pressãoPanelas de pressão-- MMéétodo da evaporatodo da evaporaççãoão-- MMéétodo da crostatodo da crosta-- MMéétodo do ar quentetodo do ar quente

•• ParametrizaParametrizaçção das curvas com o modelo de ão das curvas com o modelo de MualemMualem--van Genuchten (RETC)van Genuchten (RETC)

Parâmetros de transporte de solutosParâmetros de transporte de solutos

-- Curvas de breakthrough usando Curvas de breakthrough usando cloretos com tracloretos com traççadorador

-- CXTFIT 2.1 (STANMOD)CXTFIT 2.1 (STANMOD)

PROPSOLOPROPSOLO -- Base de Dados de Propriedades do SoloBase de Dados de Propriedades do SoloRamos et al. ( 2010)

PROPSOLOPROPSOLO -- Base de Dados de Base de Dados de Propriedades do SoloPropriedades 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

FunFunçções de Pedotransferênciaões de Pedotransferência

Propriedades hidrPropriedades hidrááulicasulicas

Parâmetros de transporte de solutosParâmetros de transporte de solutos

r = 0.33 - 0.0016 S + 0.0071OM - 0.20 b

s = 1.00 - 0.00052 FS + 0.040 GPD - 0.35 b

ln

= -6.84 + 0.63ln CS - 0.45 ln S - 0.65 ln GPD - 0.74 ln b + 1.38 ln pH

n = 1.14 + 0.0025 FS + 0.74 GPD + 0.00037 GSD - 0.020 pH

l = 1.62 - 0.11 S - 0.29 C + 0.043 GSD + 0.39 OM - 0.43 pH

log10 Ks = 4.82 - 0.95log10 FS - 1.61 log10 S + 1.18 log10 OM + 0.27 log10 Z

logD = 2.524 - 0.389OM + 1.005logKsat,m – 2.005r + 0.895log

R = -0.134 + 0.051FS + 3.38GPD + 0.0018GSD - 0.269OM - 1.075b +0.133pH - 0.004Ksat,m - 1.89

+ 0.0039Ks )

= -5.65 + 0.0021GSD - 0.1104OM + 1.41b - 0.047pH + 0.061 - 3.13r - 4.05s + 4.42 +2.097n - 0.048

log= - 11.37 - 0.0199S - 0.2126C + 0.0324GSD + 0.7136pH - 0.778logKsat,m - 2.239log

+ 4.27n + 1.988logKs

Gonçalves, et al. (1999)

Gonçalves, et al. (2001)

Coeficientes de troca de GaponCoeficientes de troca de Gapon

)( = 2/12

2

Na/Ca

CaNa

NaCa

K

1

zM

T ii

c = c

•• Determinados a partir das condiDeterminados a partir das condiçções iniciais ões iniciais do solo (Catiões soldo solo (Catiões solúúveis e de troca)veis e de troca)

DistribuiDistribuiçção radicalão radical

• Monitorização com minirizotrão com câmara de vídeo digital

Exemplos deExemplos deResultadosResultados

ObtidosObtidos

SimulaSimulaçção do teor de ão do teor de áágua nos mongua nos monóólitoslitos

10 cm

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Wat

er c

onte

nt (c

m3 c

m-3

)

70 cm

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 200 400 600 800 1000 1200 1400Time (d)

Wat

er c

onte

nt (c

m3 c

m-3)

MeasuredSimulated

I I II R R R

Condutividade elCondutividade elééctricactrica

GI A - HYDRUSGI A - MeasuredGIV C - HYDRUSGIV C - Measured

Measured ASimulated AMeasured BSimulated BMeasured CSimulated C


ProduProduçção de milhoão de milho

LLíísimetrossimetros

ConcentaConcentaçção de são de sóódio Nadio Na++




ProduProduçção de milhoão de milho

LLíísimetrossimetros

SimulaSimulaçção da concentraão da concentraçção de Caão de Ca2+2+


Ensaio de regaEnsaio de rega

MonMonóólitoslitos



SimulaSimulaçção da concentraão da concentraçção de Mgão de Mg2+2+




Ensaio de regaEnsaio de rega


Razão de AdsorRazão de Adsorçção de São de Sóódio (SAR)dio (SAR)




Percentagem de SPercentagem de Sóódio de Troca (ESP)dio de Troca (ESP)

Medidos ASimulados AMedidos BSimulados BMedidos CSimulados C

Setembro 2001

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20%

Prof

. (cm

)

Maio 2002

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20%

Prof

. (cm

)

Março 2004

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20%

Prof

. (cm

)

Setembro 2004

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 16 20%

Prof

. (cm

)

•• Os riscos de salinizaOs riscos de salinizaçção/sodizaão/sodizaçção dependem ão dependem das condidas condiçções climões climááticas, da qualidade da ticas, da qualidade da áágua gua de rega e das propriedades do solo.de rega e das propriedades do solo.

•• O seu controlo necessita de estudos integrados O seu controlo necessita de estudos integrados incluindo o das reacincluindo o das reacçções de troca catiões de troca catióónica nica (S(Sóódio, Cdio, Cáálcio e Magnlcio e Magnéésio).sio).

•• A modelaA modelaçção mostrou ser capaz de simular a ão mostrou ser capaz de simular a dinâmica dos solutos, sendo uma ferramenta dinâmica dos solutos, sendo uma ferramenta essencial para a gestão da essencial para a gestão da áágua no solo e para gua no solo e para o controlo da salinizao controlo da salinizaçção/sodizaão/sodizaçção do solo.ão do solo.

ConclusõesConclusões

•• O modelo HYDRUSO modelo HYDRUS--1D simulou, com sucesso, o 1D simulou, com sucesso, o movimento da movimento da áágua no solo e o efeito da gua no solo e o efeito da aplicaaplicaçção de diferentes qualidades de ão de diferentes qualidades de áágua de gua de rega na geoqurega na geoquíímica dos solos estudados.mica dos solos estudados.

•• Embora sejam necessEmbora sejam necessáários muitos parâmetros, rios muitos parâmetros, o modelo o modelo éé mais sensmais sensíível vel ààs condis condiçções ões climclimááticas, ticas, ààs propriedades hidrs propriedades hidrááulicas do solo, ulicas do solo, aos parâmetros de transporte de solutos e aos parâmetros de transporte de solutos e coeficientes de troca de Gapon.coeficientes de troca de Gapon.


•• Este modelo Este modelo éé uma ferramenta de grande valia uma ferramenta de grande valia na avaliana avaliaçção das prão das prááticas agrticas agríícolas e na colas e na previsão do efeito da qualidade das previsão do efeito da qualidade das ááguas de guas de rega no solo e nos aqurega no solo e nos aquííferos .feros .

•• Modelos, como o HYDRUSModelos, como o HYDRUS--1D, devem ser 1D, devem ser usados para estabelecer prusados para estabelecer prááticas de regadio ticas de regadio sustentsustentááveis com vista veis com vista àà minimizaminimizaçção dos ão dos riscos ambientais.riscos ambientais.


Muito obrigada pela vossa atenção

salinização do solo: causas e processos de controle · por água rica em sais e à insuficiência...

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