(2)origem dos problemas

Prevenção, Manejo e Recuperação dos Solos Afetados por Sais

PREVENÇÃO, MANEJO E RECUPERAÇÃO DOS SOLOS AFETADOS POR SAIS

1 INTRODUÇÃO

Estima-se que no mundo, cerca de 250 milhões de hectares sejam cultivados sob

irrigação, com sua maior parte localizada em regiões áridas e semi-áridas, pois nelas ocorre

déficit hídrico para as plantas em grande parte do ano e não há distribuição regular das

chuvas, inviabilizando a prática agrícola sob condições de chuva natural.

Todas as águas utilizadas na irrigação contêm sais, embora em quantidades

variáveis, que se acumulam no solo afetando o crescimento e o desenvolvimento das

plantas, dependendo das condições edafoclimáticas da região e das técnicas de manejo das

áreas.

Dentre os problemas causados pelo acúmulo de sais no solo, a diminuição da

disponibilidade de água para as plantas e o encharcamento do solo, são os que mais se

destacam. Ainda que não se disponha de dados exatos sobre a extensão desses problemas

no mundo, estimativas da FAO, segundo Szabolcs (1985) mostram que aproximadamente

metade da área irrigada apresenta problemas sérios de salinidade.

Os efeitos negativos da salinidade poderão ser observados no “stand”, no

crescimento e rendimento das plantas e, em casos extremos, na perda total da cultura.

Devido a esses problemas, cerca de 10 milhões de hectares são abandonados a cada ano

(Szabolcs, 1985). Portanto, o estudo de prevenção, o manejo e recuperação dos solos

afetados por sais são indispensáveis para o sucesso e sustentação da agricultura irrigada.

Para melhor compreensão do problema, apresentam-se, também, informações sucintas

referentes à origem, extensão e efeitos da salinidade.

1


2 ORIGEM DOS PROBLEMAS DE SALINIDADE

A origem dos problemas de salinidade se confunde com a própria formação do

solo, que é um produto da intemperização das rochas, envolvendo processos físicos,

químicos e biológicos, mediante a ação de fatores como clima, relevo, organismos vivos e o

tempo. Durante a intemperização, os diversos constituintes das rochas são liberados na

forma de compostos simples.

Observa-se, na Tabela 1, que o oxigênio, o silício e o alumínio, constituem mais de

80 % dos elementos existentes na crosta terrestre. O silício pode ser substituído de forma

isomorfa por alumínio e este por magnésio, dando origem às livres cargas elétricas

negativas das partículas de argila. Ainda em relação à Tabela 1, embora o sódio, cálcio,

magnésio, potássio, cloro, enxofre e o carbono estejam presentes em proporções

relativamente menores, poderão ser acumulados no solo em grandes quantidades, em

virtude desses elementos estarem retidos pela rocha com menores coeficientes de energia

(Tabela 2) e, conseqüentemente, apresentarem alta solubilidade e mobilidade em relação ao

silício, alumínio e ferro (FAO/UNESCO, 1973). Portanto, o acúmulo de elementos no solo

não depende somente do seu teor na rocha mas, também, do coeficiente de energia com que

é retido, da sua mobilidade e solubilidade. Deste modo, os sais solúveis acumulados no solo

são constituídos principalmente dos íons cloreto, cálcio, magnésio, sódio, sulfato e

bicarbonato e, às vezes, de potássio, carbonato e nitrato (Whitemore, 1975).

Os sais liberados durante o processo de intemperização das rochas, dependendo da

geomorfologia da região, podem ser carreados para horizontes inferiores mediante

percolação ou levados a lugares distantes por escoamento superficial, conforme as

condições de relevo, fluxo de água etc; no primeiro caso, os sais são depositados nas águas

sub-superficiais podendo, por capilaridade, acumular-se na superfície do solo a medida em

que a água for evaporada ou consumida pela planta, e o segundo fenômeno é responsável

pela deposição e acumulação de sais em rios, mares, açudes e lagoas. Em regiões úmidas e

por se tratar de zonas com precipitações elevadas, os sais são lixiviados até os lençóis

freáticos ou eliminados através das águas superficiais, com maior freqüência. Enquanto, em

regiões de clima árido e semi-árido, por apresentarem déficit hídrico na maior parte do ano

e, na maioria das vezes, os solos serem rasos ou apresentarem camadas impermeáveis, a

2


água, que contém sais, fica sujeita aos processos de evaporação ou evapotranspiração,

podendo atingir, com o tempo, níveis comprometedores para o crescimento e

desenvolvimento das plantas (Pizarro, 1978; Richards, 1970).

Tabela 1 Porcentagem dos elementos mais comuns na crosta terrestre (FAO/UNESCO,

1973)

Elementos Porcentagem (%)Oxigênio 49,13

Silício 26,00Alumínio 7,47

Ferro 4,20Cálcio 3,25

Magnésio 2,40Potássio 2,35

Hidrogênio 2,35Titânio 1,00

Carbono 0,61Cloro 0,35

Fósforo 0,20Enxofre 0,12

Manganês 0,10Outros (cerca de 70 elementos) 0,39

Tabela 2 Seqüência de liberação dos íons baseada em seus coeficientes de energia (Ce)

durante o processo de intemperização (FAO/UNESCO, 1973)

Seqüência de liberaçãoI II III IV

ÍON Ce ÍON Ce ÍON Ce ÍON Ce Cl- e Br- 0,23 Na- 0,45 SiO3

2- 2,75 Fe2+ 5,15NO3

- 0,18 K+ 0,36 Al3+ 4,25 SO4

2- 0,66 Ca2+ 1,75 CO3

2- 0,78 Mg2+ 2,10

2.1 Processo de salinização e sodificação

As cargas negativas das partículas coloidais de argila, originadas pela substituição

isomórfica e arestas expostas dos cristais, são neutralizadas pela adsorção de outros cátions

presentes na solução do solo. Assim, a composição dos sais solúveis na solução afeta a

proporção de cátions adsorvidos ou trocáveis na micela. Em solos de regiões úmidas,

devido à eliminação das bases (sais de Ca, Mg, Na e K) liberadas durante a intemperização

das rochas, o hidrogênio e o alumínio predominam no complexo. Por outro lado, em solos

3


de regiões áridas ou semi-áridas, quando se tem boa drenagem predominam, no complexo,

os cátions de cálcio e magnésio mas, quando se tem solos com drenagem inadequada ou o

lençol freático se encontra próximo à superfície, esses cátions, durante o processo de

concentração dos sais pela evaporação ou evapotranspiração, são precipitados na forma de

carbonato de cálcio e magnésio ou de sulfato de cálcio, visto serem os compostos de menor

solubilidade entre os acumulados (Tabela 3) aumentando, deste modo, a proporção relativa

de sódio solúvel na solução do solo. Quando o sódio solúvel atinge concentração relativa

superior a 50 % na solução, o mesmo passa a ser adsorvido pela micela em proporções

suficientes para promover a dispersão reduzindo, assim, a permeabilidade do solo.

Enquanto o fenômeno de acumulação de sais solúveis no solo é denominado salinização, ao

aumento gradual de sódio trocável se denomina sodificação; trata-se de um processo

posterior à salinização, porém pode ocorrer simultaneamente quando se tem, na solução do

solo, sais exclusivos ou predominantemente de sódio (difícil de ocorrer, pois a rocha em

geral contém um conjunto de compostos químicos).

Tabela 3 Solubilidade (g L-1) dos principais sais encontrados em solos afetados por sais

(Pizarro, 1977)

Solubilidade (g L-1)Na Mg Ca

CO3 2131 2,512 0,01312

SO4 1851 2622 2,043

Cl 318 353 427NO3 686 Muito Elevada4 Muito Elevada4

1 A uma temperatura de 20o C. Para as temperaturas de 0, 10 e 30o C, o Na2CO3 e o Na2SO4 apresentam solubilidade de 70-45, 122-90 e 371-373 g L-1, respectivamente

2 A solubilidade varia com a pressão parcial de CO2 ou pH3 A solubilidade aumenta na presença de NaCl. Em soluções de 10 e 100 g L -1 de NaCl a solubilidade do

CaSO4 é, respectivamente, 4,2 e 8,48 g L-1. Na presença de Na2SO4, CaCl2 e NaHCO3 diminui devido a formação de íon par ou formação de Ca(HCO3

-). Para 10 g L-1 de Na2SO4, CaCl2 e NaHCO3, a solubilidade do CaSO4 é 1,9, 1,5 e 0,9 g L-1, respectivamente

4 Composto altamente higroscópico

2.2 Principais fontes de sais que provocam a salinização

Embora a fonte principal e direta de todos os sais presentes no solo seja a

intemperização das rochas (Richards, 1954) são raros os exemplos em que esta fonte de sais

tenha provocado diretamente problemas relacionados com a salinidade do solo. A

salinização do solo por este fenômeno é denominada salinização primária.

4


Os problemas de salinidade têm sido associados à água utilizada na irrigação, à

drenagem deficiente e à presença de águas sub-superficiais, ricas em sais solúveis, a pouca

profundidade; nos casos em que a salinização resultante devida à ação antrópica a mesma é

conhecida como salinização secundária. Além disso, a salinização pode ser causada pela

ação dos ventos, das chuvas e das inundações marítimas.

2.2.1 Água utilizada na irrigação

Toda e qualquer água utilizada na irrigação contém sais, embora sua qualidade

possa variar de acordo com o tipo e a quantidade de sais presentes. Por exemplo, enquanto

a água do Rio São Francisco tem concentração salina equivalente a 64 mg L -1, uma água

proveniente de um poço localizado na região do Cariri ou no Sertão da Paraíba, poderá

conter teores de sais acima de 3200 mg L-1; uma água de chuva, dependendo do local e da

época do ano, poderá ter sua concentração salina entre 30 e 60 mg L-1.

Os sais presentes na água são incorporados ao solo, em função de sua

concentração ou condutividade elétrica. Observa-se que, quando se aplica uma lâmina de

100 mm, com teor de sais relativamente baixo, em torno de 320 mg L-1, são incorporados

ao solo 320 kg ha-1 de sais, sendo que a cada evento de irrigação ou lâmina adicional irá

aumentar gradativamente a quantidade desses sais no solo, caso não sejam lixiviados,

precipitados e retirados pelas plantas1.

Nem todos os sais incorporados pelas águas ficam no solo, mesmo em regiões

áridas ou semi-áridas, pois uma parte pode ser eliminada por percolação, por meio de

sucessivas lâminas de irrigação ou chuvas ou, ainda, tornar-se insolúvel mediante a

precipitação, quer por reações químicas ou por atingir limites de solubilidade na solução do

solo. Além disso, outra parte, embora em quantidade pequena, é absorvida pelas plantas

para atender às suas necessidades; contudo, o acúmulo de sais no solo em determinado

local, pode atingir um equilíbrio (Figura 1). Para que a agricultura irrigada seja sustentável,

o nível de concentração de sais no solo, nas condições de equilíbrio, deverá ser inferior ao

limite de tolerância das culturas à salinidade.

1 1 mg L-1 = 1 ppm. Uma lâmina de 100 mm equivale a 1000.000 L ha-1. Para uma concentração de sais de 320 mg L-1, a quantidade de sais incorporados ao solo será: (320 mg L-1) x (1000.000 L ha-1) = 320 kg ha-1

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Figura 1 Esquema da relação entre a acumulação de sais no solo de uma determinada

textura em função das lâminas de irrigação aplicadas ou tempo para águas de

diferentes concentrações salinas (o teor de sais da água 3 > água 2 > água 1)

2.2.2 Água do lençol freático

Freqüentemente, os problemas de salinidade na agricultura têm ocorrido devido à

elevação do nível do lençol freático. Neste caso, a água, em razão do movimento

ascendente por capilaridade, atinge a zona radicular e, a medida em que ela é evaporada ou

evapotranspirada, os sais ficam acumulados na superfície. Nas regiões áridas e nos trópicos

úmidos, a profundidade crítica do lençol sujeita a ascensão capilar, varia entre 2,0 a 2,5 m,

dependendo da textura do solo, do clima, da concentração de sais e do manejo da irrigação.

Salienta-se que em solos siltoso a água pode atingir a superfície do solo de uma

profundidade de 6 m mediante esse fenômeno. A Figura 2 mostra um perfil de salinidade

provocado por nível freático elevado. Esta forma de salinização é um processo rápido em

áreas irrigadas em clima quente, principalmente quando o solo permanece em repouso por

longos períodos. A Figura 3 indica a relação entre o fluxo capilar e a profundidade do nível

freático para solos de diferentes texturas.

6

* CEes = condutividade elétrica do extrato de saturação

CEes *

(dS.m-1)

CEes (dS m-1)


Figura 2 Perfil de salinidade com lençol freático elevado (Mohamed & Amer, 1972)

Figura 3 Relação entre a velocidade de fluxo capilar e a profundidade do nível freático para

solos de diferentes texturas (van Hoorn, 1979)

2.2.3 Inundações pelas águas do mar

7

m m dia-1


Os mares e oceanos se constituem em depósitos naturais de sais, que são carreados

pelas águas escoadas da superfície terrestre até os pontos mais baixos do relevo,

acumulando-se progressivamente. A Tabela 4 apresenta a composição química média da

água do mar. Por ser excessivamente salina (aproximadamente 30 g L-1 ou 3 %) é provável

que ela tenha sido a fonte principal de sais em solos provenientes de depósitos marinhos

que se assentaram em períodos antigos. As inundações periódicas pelas águas do mar,

devido ao fenômeno de marés altas, constituem a principal fonte de sais em áreas de cota

baixa; outra fonte de salinização pelas águas do mar são as pororocas, quando as águas do

mar invadem os leitos dos rios, às vezes até 20 - 30 km de distância, transbordando suas

margens. Quando as marés retrocedem, a água transbordada não acompanha a volta,

ficando depositada em depressões, aumentando a concentração salina em áreas localizadas

nas margens desses rios.

Tabela 4 Composição química média da água do mar

ÍonConcentração

meq L-1* mg L-1

Ca 20,9 418 Mg 109,4 1312,8 Na 479,8 11035K 10,8 421,2 Cl 559,6 19865,8

SO4 7,6 364,8 HCO3 2,5 152,5

Br 0,9 72Condutividade Elétrica (CE) 48 dS m-1 (a 25 o C) 36000 mg L-1

* Concentração em mg L-1 = meq L-1 x peso equivalente

2.2.4 Transporte de sais pelo vento

Em determinadas situações, a salinização do solo ocorre devido ao transporte de

partículas de sais pelos ventos que sopram das marés para os continentes. Quando as ondas

do mar se chocam com as barreiras ou rochas, parte da água pulveriza-se no ar, podendo ser

evaporada totalmente e, conseqüentemente as partículas de sais resultantes são

transportadas aos lugares mais distantes, dependendo da velocidade e direção do vento.

Este fato pode ser verificado quando se determina a quantidade de sais na água da chuva

8


em diferentes distâncias do mar. Desde que na região não existam muitas indústrias, o teor

de sais nas águas de chuva da região costeira é sempre maior que na região interiorana.

Na região de Mossoró, Rio Grande do Norte, ventos nordeste, em épocas de estiagens

prolongadas, podem contribuir para acumulação de sais na poeira que se precipita sobre

grande parte da área durante os meses de outubro e novembro, com maior intensidade. Esta

poeira pode conter quantidades apreciáveis de sais e causar problemas às plantas cultivadas

(Oliveira, 1997). Uma outra possibilidade de transporte de sais pelo vento reside nas áreas

que ficam perto das zonas de exploração de minérios.

3 EXTENSÃO DO PROBLEMA DE SALINIDADE

Solos afetados por sais ocupam extensas áreas em várias partes do mundo (Figura

4). Observa-se que a maior extensão dessas áreas está localizada em regiões áridas e semi-

áridas, tais como: Oeste dos Estados Unidos; Altiplanos do México; Sul do Peru e Chile;

Nordeste do Brasil; Norte da África; Sudoeste da África; Ásia e Oriente Médio; no entanto,

nas regiões úmidas há pequenas extensões, principalmente na Hungria, Romênia, Canadá e

nos países mediterrâneos.

Figura 4 Distribuição geográfica das áreas afetadas por sais no mundo (Szabolcs, 1985)

9


A Tabela 5, por sua vez, apresenta a situação do avanço da salinidade no mundo,

no final da década de setenta. Verifica-se que 954 milhões de hectares de terras no mundo

são afetados por sais e que aproximadamente 4,5 milhões dessas terras estão localizados no

Brasil, sendo que as regiões da Austrália, Ásia Central e América do Sul lideram em termos

de área, com solos afetados por sais. Considerando-se a área do globo terrestre como sendo

de 14,63 bilhões de hectares (Shantz, 1956) estima-se que o problema de salinidade afeta

aproximadamente 6,5 % da superfície. Estima-se, ainda, que cerca de 1000 000 de ha de

terras são perdidos anualmente, em conseqüência da salinização secundária devido,

sobretudo, às atividades antrópicas relacionadas à agricultura irrigada.

As áreas salinizadas vêm aumentando anualmente, em função tanto da influência

climática quanto do manejo inadequado da irrigação.

No Brasil, estas áreas estão localizadas sobretudo no semi-árido nordestino, cujos

solos apresentam reação alcalinas. A Tabela 6 mostra a extensão das áreas, com solos

afetados por sais em vários estados do Nordeste. A diferença em extensão de salinidade,

nesse estudo e no anterior (Kovda, 1977) talvez seja devido à escala de elaboração dos

mapas, bem como à época de realização do estudo.

Um estudo de levantamento de solos afetados por sais, realizado pelo

Departamento de Engenharia Agrícola da UFPB, utilizando as imagens do “Landsat”

mostrou que na parte Noroeste do estado da Paraíba, abrangendo o Perímetro Irrigado de

São Gonçalo, aproximadamente 18 % da área têm problemas de salinidade (Santos, 1986).

Embora não se tenha levantamentos detalhados nos diversos perímetros irrigados do

Nordeste, cerca de 25 a 30 % das áreas irrigadas apresentam problemas de salinidade

(Goes, 1978). Uma avaliação no Perímetro Irrigado de São Gonçalo, PB, revela que 40 %

da área são afetados por sais (Figura 5) (Cordeiro et al., 1988).com severas restrições ao

desenvolvimento das plantas, já no Perímetro Irrigado de Sumé, PB, a avaliação indica que

26 % das áreas irrigadas são afetados por sais (Figura 6) (Gheyi, 1983).

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Tabela 5 Extensão das áreas afetadas por sais no mundo no final da década de 70 (Kovda,

1977)

Regiões PaísesÁrea Afetada (x 103 ha)

América do Norte15.755

Canadá 7.238Estados Unidos 8.517

México e América Central1.965

Cuba 316México 1.649

América do Sul

129.163Argentina 85.612Bolívia 5.949Brasil 4.503Chile 8.642Colômbia 907Equador 387Paraguai 21.902Peru 21Venezuela 1.240

África

80.538Etiópia 11.033Chade 8.267Egito 7.360Nigéria 6.502Botswana 5.769Somália 5.602Kênia 4.858Sudão 4.874Tanzânia 3.537Argélia 3.150

Ásia do Sul

84.838Iran 27.085Índia 23.769Paquistão 10.456Iraque 6.726Arábia Saudita 6.002Afeganistão 3.101Bangladesh 3.017

Ásia Central e Norte

211.686União Soviética 170.720China 36.658Mongólia 4.007

Ásia Sudeste 19.938Austrália 357.340Europa 50.804

Total 954.832

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Tabela 6 Extensão das áreas, em km2, de solos afetados por sais em vários estados da região

Nordeste (Pereira, 1983)

SoloEstados

CE RN PB PE AL SE BA TotalPlanossolo Sódico 12.708 3.690 944 5.165 3.370 2.098 30.516 58.491Solonetez Solodizado 8.436 4.064 2.769 2.654 393 1.013 5.161 24.490Solonchack 450 837 - - - - - 1.287Solonético Holomófico 18 - - - - - - 18Outros 1.645 - - - - - - 1.645Total 23.257 8.951 3.713 7.819 3.763 3.111 35.677 85.931Porcentagem (%) 27 10 4,3 9,1 4,4 3,6 41,5 100

Figura 5 Áreas salinizadas do Perímetro Irrigado de São Gonçalo, PB

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Figura 6 Áreas salinizadas do Perímetro Irrigado de Sumé, PB

Tem-se, na Tabela 7, a situação de áreas afetadas por sais em diversos perímetros

irrigados administrados pelo DNOCS (Departamento Nacional de Obras Contra a Seca no

Nordeste).

Nos Perímetros Irrigados do Vale do São Francisco, embora não se disponha de

dados de levantamentos de todo o vale, estudos realizados por Almeida (1994) revelam que

30 % das áreas da Ilha de Assunção, PE, estão afetados por sais; convém lembrar que,

devido ao fato da salinização ser um processo dinâmico, os estudos de levantamento das

áreas devem ser realizados freqüentemente.

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Tabela 7 Extensão das áreas afetadas por sais em Perímetros Irrigados do Nordeste (DNOCS, 1991)

Diretoria Regional (DR)(Unidade/Federação/Perímetro)

Superfície Agrícola Útil (ha)

Superfície Desativada (ha)

Superfície Salinizada

Extensão (ha) PercentualTotal 26377 3268 2054 7,81a DR/PI 3064 260 92 3,0

Caldeirão 388 30 7,7Fidalgo 308 121 20 6,5Lagoas do Piauí 469 82 42 9,0Gurgéia 1899 57 - -

2a DR/CE 10938 1773 564 5,2Morada Nova 3611 625 274 7,6Quixabinha 113 - 3 2,7Iço/Lima Campos 2712 397 122 4,5Curu-Paraipaba 2033 25Curu (Recup.) 1068 134 66 6,2Vázea do Boi 326 20 30 9,2Forquilha 218 58 20 9,2Ayres de Souza 615 469 32 5,2Jaguarema 200 45 15 7,5Ema 42 - 2 5,0

REG. 3a DIR. 8723 675 1059 12,03a DR/PB 2934 158 627 21,4

Sumé 272 62 82 30,1Eng. Arco-Verde 281 79 22 7,8São Gonçalo 2381 17 523 22,0

3a DR/RN 1215 403 61 5,0Cruzeta 138 - 9 6,5Itans-Sabuji 490 96 25 5,1Pau dos Ferros 587 307 27 4,6

3a DR/PE 4574 114 371 8,1Boa Vista 86 - 2 2,3Custódia 263 48 22 8,4Moxotó 3939 47 328 8,3Cachoeira II 239 19 19 7,9

4a DR/BA 3652 560 339 9,3Vaza Barris 1052 542 309 29,4Jucurici 130 18 30 23,1Brumado 2470 - - -

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EXERCÍCIO 1

“ORIGEM E EXTENSÃO DO PROBLEMA DOS SOLOS AFETADOS POR SAIS”

a) Qual a origem dos sais da água e do solo?

b) Definir:

b.1) Salinidade

b.2) Sodicidade

b.3) Salinização primária e secundária

c) Cite os principais sais presentes nos solos e nas águas de irrigação

d) Quais os problemas que a salinidade pode trazer para a agricultura e o futuro da

humanidade?

e) Quais as conseqüências do processo de salinização do ponto de vista ecológico e social?

f) Por que os solos das regiões áridas e semi-áridas são mais propensos ao processo de

salinização?

g) Uma área é irrigada com água contendo 100 g de sais/m3. Se forem aplicados

anualmente 10.000 m3 ha-1 desta água, qual a quantidade de sais adicionada ao solo?

Explique por quê nem todos os sais incorporados pela água permanecem no solo.

h) Com base naa solubilidade dos diferentes sais, estime a composição de uma água que

contém: 5 g L-1 de NaCl, 10 g L-1 de MgSO4, 0,005 g L-1 de CaCO3, após concentrar-se,

devido à evaporação, em 2, 5 e 10 vezes.

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(2)origem dos problemas

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