ATRIBUTOS FÍSICOS E QUÍMICOS DE SOLOS EM ÁREAS DE MATA NATIVA E PASTAGEM DA REGIÃO DO LAGO DA USINA HIDRELÉTRICA DE TUCURUÍ - PARÁ

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Ambiental

Autores

Pavão,, M.F.U. (CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE TUCURUÍ/ UFPA) ; Ramos, J.P.R. (PEBGA - PÓS-GRADUAÇÃO EM BARRAGEM / UFPA) ; Nunes, C.S. (CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE TUCURUÍ/ UFPA) ; Cardoso, F.J.B. (PPGQ - PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA/ UFPA) ; Bonfim, F.P. (CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE TUCURUÍ/ UFPA) ; Vilhena, K.S.S. (CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE TUCURUÍ/ UFPA)

Resumo

A Usina Hidrelétrica de Tucuruí está localizada no estado do Pará, sua construção e de seu reservatório resultou na criação de ilhas artificiais e outras áreas: urbana, mata nativa, cultivo e pastagem, que ao longo do tempo sofreram mudanças com relação ao uso e ocupação do solo por diferentes comunidades. Os estudos dos atributos químicos e físicos do solo ao longo do tempo permitem quantificar a magnitude e duração das alterações provocadas por diferentes modelos de ambiente. Aplicando a técnica de análise multivariada é possível explicar o máximo de correlação entre as variáveis analisadas e descobrir quais delas contribuem mais para a caracterização e, ou alteração do solo. O objetivo deste estudo foi determinar os atributos físicos e químicos do solo sob diferentes usos.

Palavras chaves

Solos; Atributos Químicos; Análise Multivariada

Introdução

No Brasil são construídas diversas usinas hidrelétricas, localizadas nas principais bacias hidrográficas, com o intuito de geração de energia hidráulica, sendo esta a principal fonte de energia elétrica no país (SOUZA e GALVANI, 2008). A matriz energética brasileira se baseia principalmente na energia hidrelétrica, em virtude do país possuir aproximadamente 12% da água doce superficial do mundo e esta ser considerada uma matriz renovável (BALEEIRO et al., 2016). No entanto, a construção de barragens e de reservatórios cada vez maiores para o abastecimento de água, transporte fluvial, produção agrícola e, principalmente, para a produção de energia elétrica, acarreta em impactos ambientais provenientes da intervenção humana em áreas inundadas para a criação destas Usinas Hidrelétricas – UHE’s (BALEEIRO et al., 2016). A UHE – Tucuruí está situada na região do baixo rio Tocantins, no estado do Pará. O barramento completo do rio ocorreu em 06 de setembro de 1985, totalizando seis meses. O lago formado, situado na cota 72 metros, inundou uma área de 2.875 km2, da qual 25% correspondem às áreas anteriormente ocupadas pelo rio Tocantins e seus principais afluentes. Nessa cota o reservatório apresenta um perímetro de 7.700 km e possui aproximadamente 1.600 ilhas, formadas pelas terras mais elevadas que não foram inundadas (SANCHES; FISCH, 2005). A cidade de Tucuruí, distante da capital do estado (Belém) cerca de 400 km, exerce a função de polo regional e possui a maior população da região, 89.264 habitantes, 27% da população da região, e a maior densidade demográfica com 42,79 habitantes por quilômetro quadrado (PLANO DE DESENVOLVIMENTO REGIONAL SUSTENTÁVEL DO LAGO DE TUCURUÍ, 2010). A construção da Usina Hidrelétrica de Tucuruí (UHE – Tucuruí) e de seu reservatório resultou na criação de ilhas artificiais e outras áreas: urbana, extrativista, cultivo e pastagem, que ao longo do tempo têm sofrido mudanças com relação ao uso e ocupação do solo por diferentes comunidades (VERAS et al., 2016). O solo sendo um dos elementos primordiais do ecossistema terrestre é o substrato principal empregado pelas plantas para o seu crescimento e disseminação, fornecendo água, ar e nutrientes, e exerce, também, multiplicidade de funções como regulação da distribuição, escoamento e infiltração da água da chuva e de irrigação, armazenamento e ciclagem de nutrientes para as plantas e outros elementos, ação filtrante e protetora da qualidade da água e do ar (LIMA, LIMA E MELO, 2007). Sabe-se que o solo é um recurso natural lentamente renovável, encontrado em diferentes locais na paisagem. Sua origem resulta da alteração de rochas e sedimentos pela ação das variações climáticas (intensidade de chuvas e variação de temperatura) e dos organismos vivos (fauna e flora), nas mais diversas situações da paisagem ao longo do tempo (KEMERICH et al., 2012). O solo apresenta grande importância ambiental, uma vez que está ligado com as várias esferas que afetam a vida humana. Além disso, é o substrato principal de produção de alimentos e uma das principais fontes dos nutrientes e sedimentos que são carregados aos rios e mares (KEMERICH et al., 2012). Em seu estado natural o solo apresenta variabilidade nos atributos físicos, químicos e biológicos em virtude dos processos de formação ocorridos. Em solos onde predomina a ação antrópica (humana), esses atributos apresentam algumas fontes adicionais de heterogeneidade (CARVALHO et al., 2003). Os estudos dos atributos químicos e físicos do solo ao longo do tempo permitem quantificar a magnitude e duração das alterações provocadas por diferentes modelos de ambiente. O solo é considerado um sistema complexo resultante da interação de fatores geológicos, topográficos, e climáticos, entre outros que juntos formam indicadores que o caracterizam. Aplicando a técnica de análise multivariada é possível explicar o máximo de correlação entre as variáveis analisadas e descobrir quais delas contribuem mais para a caracterização e/ou alteração do solo (PRAGANA et al., 2012). Diversas pesquisas têm aplicado à técnica multivariada para análise de dados de solos dentre elas temos: FREITAS e colaboradores (2014) sobre a análise multivariada na avaliação de atributos de solos com diferentes texturas cultivados com cana de açúcar; e NETO e colaboradores (2017) a cerca dos atributos químicos da agricultura tradicional e da caatinga manejados em diferentes profundidades. As características dos atributos dos solos foram avaliadas em áreas amostrais adjacentes e homogêneas, tais como: área de mata nativa de floresta sem intervenção humana e área de pastagem, onde predomina a vegetação típica de pasto alto. Foram determinados os atributos físicos e químicos do solo sob diferentes usos na região da UHE – Tucuruí e aplicar técnicas de análise multivariada como Análise de Componentes Principais (Principal Component Analysis – PCA) e Análise de Agrupamento Hierárquico (Hierarchical Cluster Analysis – HCA) para correlacionar os dados.

Material e métodos

Área De Estudo: A área de estudo escolhida para realização deste trabalho está situada no município de Tucuruí – Pará, a uma altitude de 42m nas coordenadas geográficas principais (3º43’ e 5º15’S; 49º12’ e 50º00’W) (CASTRO, 2014). A coleta foi realizada na ilha Morada Nova localizada na Comunidade Água Fria na região dos Lagos do município. Coleta e Acondicionamento da Amostra de Solo: As amostras foram retiradas com auxílio de um trado manual do tipo caneco, às distâncias dos pontos referentes às sub-amostras foram medidas com trena (com distâncias máximas de 5m) e as coordenadas geográficas de cada ponto amostral foram capturadas com uso de GPS (modelo Garmin etrex 20). As amostras de solo foram acondicionadas em sacos plásticos, identificadas, processadas e conduzidas ao Laboratório de Química do Campus Universitário de Tucuruí. As amostras de solos foram coletadas no dia 06 de Fevereiro de 2018, das 08h00min as 13h00min da manhã. Para a realização das análises físicas e químicas foram coletadas amostras do tipo deformadas (extraídas por escavação, em cada subárea, nas camadas de 0 – 10 cm e de 10 – 20 cm). As amostras principais foram compostas de 12 sub-amostras que foram coletadas e adicionadas em recipiente plástico e homogeneizadas. Após a homogeneização, ainda em campo, as amostras foram acomodadas em recipientes apropriados (sacos plásticos específicos para armazenamento de solo, transportados em embalagem impermeável e vedados, até o laboratório onde foram realizadas as análises). Todas as amostras foram identificadas e, em seguida, enviadas ao Laboratório. Ensaios Químicos As amostras de solo foram submetidas a análises químicas de acordo com a metodologia (EMBRAPA, 2011) para as seguintes determinações: Potencial Hidrogeniônico – pH: Os ensaios de determinação do pH das amostras de solo foram realizados nos seguintes meios: água destilada, KCl e CaCl2. Carbono Orgânico e Matéria Orgânica: Para a oxidação da matéria orgânica usou-se o principio via dicromato de potássio em meio sulfúrico; após isto, titulou-se a amostra com solução padrão de sulfato ferroso amoniacal. Capacidade de troca de cátions: Para o experimento, a técnica de extração utilizada foi o método que utiliza solução de KCl 1 mol.L-1. E foi realizada para Alumínio, Cálcio e Magnésio trocável. Acidez do solo: A determinação da mesma se deu através de titulação com solução de NaOH (0,1 mol.L-1) em presença de fenolftaleína como indicador. Ferro no extrato sulfúrico e ataque sulfúrico: A determinação do teor de ferro foi realizada através de determinação por complexométrica com EDTA a partir do extrato sulfúrico (EMBRAPA, 2011). Ensaios Físicos: Os ensaios físicos foram realizados observando-se os procedimentos descritos, respectivamente, pelas normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT (ABNT/NBR 6457).

Resultado e discussão

Atributos Químicos: As análises de pH (Tabela 2) confirmam o caráter mais alcalino do solo, pois no ensaio de pH em H2O os valores resultantes das duas profundidades variaram em média de 6,63 a 7,68 para área de pastagem e 8,06 a 7,48 para a área de mata nativa. Esta é uma característica típica de um fenômeno chamado saturação hídrica (onde ocorre a redução da quantidade de hidrogênio H+ tornando assim o pH do solo mais elevado), isto é devido à área do município apresentar um longo período chuvoso e assim manter elevado o nível do lago e deixando o solo bastante úmido. De acordo com a literatura (BRAGA, 2012), alguns ácidos fracos contidos no solo são difíceis de determinar através da medida do pH em água, além disso, como as amostras de solo chegam úmidas ao laboratório, a concentração de sais pode aumentar. Por esse motivo optou-se por verificar o pH também KCl e CaCl2. O pH do solo determinado por esses dois métodos apresentou valores inferiores àqueles medidos em água.Thomé Jr. (1997) apud Braga (2012) apresentou uma classificação de leitura de pH do solo para ambos métodos, de acordo com a Figura 1 onde pode se confirmar que o solo em água possui caráter mais alcalino e em CaCl2 (e KCl) uma acidez baixa. Fazendo a classificação do pH em H2O e CaCl2 do resultados dos ensaios da Tabela 2 e comparando com a Figura 1, na área de pastagem (profundidade 0-10 cm), observou-se acidez fraca em água (pH = 6,63), já na profundidade de 10-20 cm possui alcalinidade fraca em água (pH = 7,68). E para as áreas de pastagem e mata nativa nas duas profundidades a classificação do pH em CaCl2 foi a mesma, possuindo acidez muito baixa (variando em média de 6,2000 a 6,5833). Em relação à quantidade de matéria orgânica do solo (Tabela 3) na área de pastagem observou-se que na parte mais superficial (0-10 cm) o teor foi mais elevado (25,3474 gMO.kg-1) quando comparado com a profundidade de 10-20 cm (15,7191 gMO.kg-1) e, comparando-se também com a área de mata nativa, nas duas profundidades, onde os teores observados foram de 15,7191 a 14,4562 gMO.kg-1, respectivamente, as quantidades foram menores. Observou-se que na área de pastagem mais superficial o teor de MO foi maior e que isso pode ser explicado devido o uso de fogo nesta área que promoveu o processo de decomposição da matéria orgânica do solo, proporcionando um aumento significativo na quantidade da mesma depositada. Quanto mais ácido é um solo maior será o teor de alumínio trocável e menor os teores de bases e assim os prejuízos para as plantas serão significativos, sendo necessário à calagem no solo, pois, o alumínio em altos teores é toxico e impede o desenvolvimento das plantas em superfície e em profundidade. De acordo com a Tabela 4, nota-se que a área de mata nativa na profundidade 10-20 cm apresenta o teor de Al3+ mais elevado que os das bases trocáveis (Ca2++, Mg2+), este resultado é um indicativo de pobreza de nutrientes no solo e que pode ser uma consequência do teor de matéria orgânica observada (Tabela 3). Já na área de pastagem para as duas profundidades e mata nativa profundidade 0-10 cm, os teores das bases trocáveis Ca2++ Mg2+ são maiores que o teor de Al3+ trocável, o que indica solos de melhor qualidade em nutrientes. Alguns fatores importantes para a disponibilidade de Fe no solo são o pH, a presença de matéria orgânica e também de fósforo os quais podem impactar a disponibilidade do mesmo. Baixos teores de ferro no solo acarretam uma baixa produção de clorofila para as plantas, podendo ocasionar em grandes perdas na produtividade (BRAGA, 2010). De acordo com a Tabela 5 observam-se maiores teores de Fe na área de mata nativa e também na profundidade de 10-20 cm da área de pastagem. O menor teor de Fe foi observado na área de pastagem na profundidade de 0-10 cm, o que pode estar relacionado à elevada quantidade de matéria orgânica (Tabela 3) e o baixo pH (Tabela 2). Atributos Físicos:Nas Tabelas 6 e 7 são mostrados os resultados dos ensaios físicos das amostras de solo analisadas; e a partir desses dados observou-se que o teor de umidade não apresentou diferença considerável entre as amostras. Entretanto, na área mais superficial de pastagem, profundidade 0-10 cm, a umidade observada foi menor e pode estar associado ao processo de queima, para o manejo do pasto, realizado antes do período da coleta na parte superficial desta área, o que acabou por influenciar no percentual de umidade desta área. A área de mata nativa, por sua vez, teve um comportamento esperado devido à coleta ter sido realizada em período chuvoso, e, além disso, as camadas mais superiores apresentam os maiores teores de umidade. Observou-se que após a secagem em estufa muita água foi perdida e, além disso, os valores tiveram um comportamento adequado se comparando com as profundidades. Vale ressaltar que na área de pastagem não se notou o mesmo comportamento para as duas profundidades, devido o processo de queima que já foi abordado anteriormente. Em relação aos limites de liquidez e plasticidade, os mesmos estão relacionados com o teor de umidade. Observa-se nas Tabelas 6 e 7 que não houve diferenças significativas entre esses índices nas áreas e nas profundidades estudadas. O índice de plasticidade (IP) foi obtido através da diferença numérica entre os limites de liquidez e plasticidade, ele é expresso em percentagem e pode ser interpretado, em função da massa de uma amostra, como a quantidade máxima de água que pode lhe ser adicionada, a partir de seu limite de plasticidade, de modo que o solo mantenha a sua consistência plástica. Este índice determina o caráter de plasticidade de um solo, assim, quanto maior o IP, mais plástico será o solo. De acordo com literatura (ALVES, 2010) e com os resultados da Tabela 6 o solo de mata nativa pode ser classificado como altamente plásticos e o solo de pastagem medianamente plástico (Tabela 7). Análise Multivariada: No Gráfico 1 é mostrado o resultado obtido pela análise estatística de componentes principais (PCA) onde é demonstrada a influência na separação das áreas por meio dos atributos físicos e químicos analisados, ou seja, por meio das variáveis. É possível observar que os teores de carbono orgânico, matéria orgânica, Ca2+, Mg2+ e Ca2++ Mg2+ foram determinantes para separar e caracterizar as áreas. No Gráfico 2 de PCA é demonstrada a separação pelas características das áreas. A área de pastagem com profundidade de 0-10 cm apresentou características peculiares, essa separação pode ser explicada especialmente pelos altos teores de CO e MO, que são específicos e diferenciados, pois o uso do fogo alterou significativamente esses atributos na superfície da área de pastagem. As tendências observadas através da análise de componente principais (PCA) foram confirmadas através do dendrograma obtido pelo HCA mostrado no Gráfico 3. No Dendrograma organizaram-se os atributos analisados no eixo x e o índice de similaridade no eixo y. Os principais agrupamentos com alta similaridade (maior que 90%) entre as variáveis: cluster A (CO e MO), cluster B (Ca + Mg e Ca) e cluster C (pH (H2O) e LP). O Gráfico 4, demonstra a similaridade entre as áreas analisadas. As áreas de mata nativa foram as mais semelhantes (42,13%) entre si nas duas profundidades, e também se assemelharam à área de pastagem, na profundidade de 10-20 cm. Os dendrogramas de similaridades construídos serviram como complemento para o PCA e auxiliaram na melhor visualização e caracterização das áreas estudadas.

A figura demonstra os resultados obtidos para os atributos físicos e químicos dos solos de mata-nativa e pastagem estudados.


Gráficos demonstrando os resultados da análise estatística multivariada, dendrogramas, scores e loadings.

Conclusões

A partir deste trabalho, pode-se concluir que as técnicas aplicadas para as análises dos atributos químicos e físicos permitiram verificar as características dos solos analisados e seus resultados foram satisfatórios. Observou-se que dentre os atributos químicos, os teores de matéria orgânica e carbono orgânico sofreram influência direta do uso de fogo na área de pastagem mais superficial. Em relação ao pH, as diferentes técnicas aplicadas ajudaram a entender a influência do método na análise desse parâmetro. A área de pastagem demonstrou características levemente ácidas na região mais superficial, enquanto que, na área de mata nativa o comportamento foi mais alcalino. Em relação ao teor de Fe, as quantidades mais elevadas foram observadas na região de mata nativa. O menor teor foi identificado na área de pastagem mais superficial o que pode estar relacionado ao uso do fogo e ao pH. As técnicas de análises multivariadas (HCA e PCA) foram aplicadas ao conjunto de dados formados por 14 variáveis medidas em 4 amostras dos solos obtidas de áreas de pastagem e mata nativa. As análises estatísticas deram suporte para visualização, entendimento e comparação das características e similaridades das áreas estudadas nas diferentes profundidades. A partir dessas análises foi possível determinar que a área de pastagem seja a que mais se diferencia das demais, quando se considera todos os atributos analisados.

Agradecimentos

À professora Drª. Karyme Vilhena, ao Dr. Fábio J. B. Cardoso, ao Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica – PIBIC (UFPA), pela bolsa concedida, e à UFPA/ Campus Universitário de Tucuruí - CAMTUC.

Referências

ABNT: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6457: Amostras de solo – Preparação para ensaios de compactação e ensaios de ensaios de caracterização. Rio de Janeiro, 2016.

ABNT: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6458: Grãos de pedregulho retidos na peneira de abertura 4,8 mm - Determinação da massa específica, da massa específica aparente e da absorção de água. Rio de Janeiro, 2016.

ABNT: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6459: Solo – Determinação do limite de liquidez. Rio de Janeiro, 2016.

ABNT: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7180: Determinação do limite de plasticidade. Rio de Janeiro, 2016.

ABNT: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7181: Solo – Análise granulométrica. Rio de Janeiro, 2016.

BALEEIRO, C. B. R. LUZ, M. P. NASCIMENTO, R. O. MASCARENHA, M. M. A. SALES, M. M. Erodibilidade de Solos Situados nas Margens do Reservatório da UHE – Furnas. XVIII Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica O Futuro Sustentável do Brasil passa por Minas. COBRAMSEG 2016 –– 19-22 Outubro, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasil, 2016.

BRAGA, G. N. M. A Acidez do Solo - Ativa e Potencial – Assuntos sobre Agronomia. Na sala com Gismonti, 2010. http:// agronomiacomgismonti.blogspot.com/2010/04/acidez-do-solo-ativa-e-potencial.html.

BRAGA, G. N. M. O pH na Análise do Solo – Assuntos sobre Agronomia. Na sala com Gismonti, 2012. http:// agronomiacomgismonti.blogspot.com/2012/06/o-ph-na-analise-do-solo.html.
CARVALHO, M. P.; TAKEDA, E. Y.; FREDDI, O. S. Variabilidade espacial de atributos de um solo sob videira em Vitória – Brasil (SP). Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 27, 2003.

CASTRO, A. A. Q. Mapas da Cidade. Cidade de Tucuruí, 2014.
EMBRAPA. Manual de Métodos de Análise de Solo. Embrapa Solos. 2ª ed. Rio de Janeiro. 2011. 230p.

FREITAS et al. Análises Multivariadas de Atributos Químicos do Solo para
Caracterização de Ambientes. Revista Agro@mbiente On-line, v. 8, n. 2, p. 155-164, maio-agosto, 2014.

KEMERICH. P. D. C.; MARTINS, S. R.; KOBIYAMA, M.; BURIOL, G. A.; RIZZARDI, A. S.; SILVA, R. L.; BORBA, W. F. Caracterização Física E Química Do Solo Sob Diferentes Usos Em Bacia Hidrográfica. Revista do Departamento de Geografia, v. 24, p. 92-107, 2012.

LIMA, Valmiqui Costa; LIMA, Marcelo Ricardo de; MELO, Vander de Freitas (Eds.)O solo no meio ambiente: abordagem para professores do ensino fundamental e médio e alunos do ensino médio. Curitiba: Universidade Federal do Paraná, Departamento de Solos e Engenharia Agrícola, 2007. 130 p.

Plano de Desenvolvimento Regional Sustentável do Lago de Tucuruí (2010). Instrumento de Planejamento e operacionalização que visa integrar as ações do Governo Federal, Estadual e municipal. Recuperado em 06 março 2018, de www.integracao.gov.br/c/document_library.

PRAGANA, R. B.; RIBEIRO, M. R.; NÓBREGA, J. C. A.; RIBEIRO FILHO, M. R.; COSTA, J. A. Qualidade física de Latossolos Amarelos sob plantio direto na região do cerrado Piauiense. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.36, n.5, p.1591-1600, 2012.

SANCHES, F. FISCH, G. As Possíveis Alterações Microclimáticas Devido A Formação Do Lago Artificial Da Hidrelétrica De Tucuruí – PA. Acta Amaz. Vol.35, Nº 1, Manaus, 2005.

SOUZA, M. B. GALVANI, E. Formação De Lagos Artificiais E Influências Em Microclimas: Revisão Bibliográfica. Fflch – Universidade de São Paulo, 2008.

VERAS, C. L.; SILVA, S. A. S.; CAMPOS, Y. O. Determinação Dos Atributos Químicos Do Solo De Ilhas Do Lago Da Usina Hidrelétrica De Tucuruí – PA. Enciclopédia Biosfera, v. 13, n. 23, p. 458 – 469 2016.