Dinâmica do fósforo em solos derivados de materiais vulcânicos

• Autor(a) principal: Lopes, Rui Nelson Bajouco da Silva
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10348/7673
• topic: Eutrofização; Fósforo; Matéria orgânica; Fósforo orgânico; Andossolos; Fosfatase ácida

Os solos derivados de materiais vulcânicos, representando 0,84% da área de solos no mundo, são caracterizados por acumularem grandes quantidades de matéria orgânica (MO), cerca de 5,0 % de carbono global, e pelo elevado teor de fósforo (P) retido pelos abundantes compostos de alumínio (Al) e ferro (Fe), existentes nestes solos. A retenção de P referida é a principal limitação à absorção de P pelas plantas e ao rendimento das culturas, devido ao baixo teor biodisponível de P na solução do solo. Assim, torna-se necessário o recurso à adubação fosfatada, por forma a suprir as necessidades das culturas. Na ilha do Pico, arquipélago dos Açores, cerca de 40 % dos solos agrícolas são prados de pastagem, sendo praticada, portanto, a adubação P sem incorporação no solo, incluindo os solos de encostas mais declivosas. O trabalho agora apresentado, articulado em dois estudos e dedicado a solos derivados de materiais vulcânicos e recolhidos na ilha do Pico, teve os seguintes objetivos: (i) a avaliação do risco potencial de perdas de P para águas, (ii) o relacionamento das propriedades de Andossolos, nomeadamente os teores de Al e Fe extraíveis por oxalato de amónio (Alox e Feox) e das frações de P, com a atividade das exoenzimas fosfatase ácida (AP) e β-glucosidase (βG), bem como (iii) a avaliação do esforço microbiano na aquisição de P. A adubação mineral e a deposição de urinas e fezes dos animais em pastoreio são os responsáveis pela acumulação de P nas camadas superficiais dos solos, tendo-se observado, neste estudo, um teor médio de 3,7 g Pt kg-1, valor que pode ser considerado muito elevado e que sugere situações de sobrefertilização. Simultaneamente, a eutrofização de águas de superfície, devido a poluição difusa, é um problema real no arquipélago dos Açores, sendo os solos agrícolas a sua causa mais óbvia. Por outro lado, os compostos de Al e Fe, responsáveis pela intensa retenção de P, parecem estar também envolvidos na elevada acumulação de matéria orgânica nas camadas superficiais destes solos, reprimindo a atividade enzimática e microbiana, e/ou protegendo a matéria orgânica da mineralização. Os Andossolos Háplicos e Plácicos apresentaram teores de carbono orgânico (OC), Alox e Feox mais elevados que os Andossolos Vítricos. Em oposição ao OC e às diferentes frações de P, os teores de Alox e Feox aumentam com a profundidade dos solos. O P orgânico (Po) e inorgânico (Pi) representam 54 e 46 % do P total (Pt), observando-se um maior contributo de Po nos Andossolos Háplicos e Plácicos e de Pi nos Andossolos Vítricos. Os teores de Pi-Olsen, P-AL e P-CaCl2 encontram-se acima dos valores críticos agronómicos referidos na literatura. Contudo, o índice de saturação de fósforo (ISP) nos solos estudados são inferiores a 25 %, valor acima do qual os solos se encontram em risco de desadsorção de P. Em média, o grupo de três Andossolos Vítricos apresentaram valores de ISP mais elevados (14,1 %) que os restantes três Andossolos Háplicos e Plácicos (6,6 %). Em condições laboratoriais que pretendem antever os riscos de P relativos à drenagem interna de solos (1: 100), escorrimento superficial (1: 1000) e sedimentos sob massas de água estáticas (1: 10000), usando o 0,01 M CaCl2 como eletrólito, observa-se que os teores de P desadsorvido se encontravam abaixo dos limites críticos ambientais, respetivamente de 0,1, 0,05 e 0,02-0,03 mg P L-1. Deste modo, a eutrofização das massas de água, não deverá ter como fonte difusa o P desadsorvido dos Andossolos estudados. Uma vez que os adubos fosfatados são aplicados à superfície dos solos, sem incorporação, deve ser considerada a hipótese do direto escorrimento superficial dos mesmos durante episódios de precipitação, antes mesmo de ocorrer a completa solubilização do P aplicado e sua e interação com a matriz do solo. Assim, a aplicação localizada de fertilizantes, em profundidade com menor frequência, deverá ser considerada como uma alternativa à interditação do uso de adubos, mesmo nas áreas mais sensíveis e montanhosas das bacias hidrográficas das ilhas do Arquipélago dos Açores. Considerando a influência do material originário dos solos e o efeito da sua gestão no teor e distribuição vertical da MO e da atividade enzimática, verificou-se a acumulação de OC e de diferentes formas de Po nas camadas mais superficiais. Em simultâneo, ambos os parâmetros apresentam-se altamente correlacionados com os teores de Alox e Feox, em particular com Feox, e com o gradiente em profundidade da AP e βG. Ao contrário do referido na literatura, o elevado teor de Pi nos solos, resultado da fertilização mineral fosfatada, não parece promover, só por si, a inibição da atividade da AP. Considerando as 30 amostras de solo estudadas, observaram-se correlações significativas e diretamente proporcionais entre a AP e as diferentes formas de Pi, nomeadamente Pi total, Pi-Olsen e P-CaCl2. Observaram-se elevadas razões AP: βG, quando se avaliou a relação estequiométrica entre ambas as exoenzimas. Estes resultados indicam que a biodisponibilidade real de P é mais reduzida do que a disponibilidade sugerida pelos métodos de avaliação laboratorial que utilizam soluções químicas extrativas. Se na matriz do solo, o teor de Pi existir em quantidade suficiente para suprimir as necessidades microbianas para a manutenção da homeostasia e crescimento, a alocação energética para a produção de AP deverá diminuir. Contudo, devido à elevada retenção de Pi nos constituintes de Al e Fe, deverá ocorrer uma alocação energética suplementar para a produção da AP, no sentido da mineralização de Po, por forma a assegurarem a aquisição de P para a manutenção da homeostasia. No caso dos solos com elevados teores de Alox e Feox, os Andossolos Háplicos e Plácicos, a razão AP: βG variou entre 10,7 e 14,7, em oposição, os Andossolos Vítricos, com menores teores de Alox e Feox, que apresentaram uma razão AP: βG média de 5,6. Relativamente ao potencial de aquisição C:P (ln(βG)/ln(AP)), os Andossolos Háplicos e Plácicos apresentaram um valor médio de 0.78 e os Andossolos Vítricos 0.85. Sendo o valor de referência global 0.95, os potenciais de aquisição C:P determinados sugerem, mais uma vez, a reduzida biodisponibilidade de P nos solos estudados. Em ambos os casos, observa-se que o esforço para a aquisição de P e o potencial de aquisição C:P são afetados pela dimensão das diferentes frações de Pi e teores de Al e Fe presentes no solo. Por outro lado, o valor da razão molar C:P média dos solos estudados é de 115. Sendo 166 o valor de referência para solos de pastagem, valor acima do qual a literatura indica que se deverão verificar situações de carência de P, os resultados obtidos parecem indicar que este valor crítico deverá ser ajustado no caso dos Andossolos. Por último, os resultados obtidos não nos permitem avaliar, de um modo inequívoco, a razão sobre os elevados teores de OC nos solos derivados de materiais vulcânicos. Contudo, fica evidente o papel central e determinante dos minerais ativos de Al e Fe nessa acumulação, em virtude: (i) da capacidade dos minerais ativos de Al e Fe em se ligarem e protegerem as moléculas orgânicas da mineralização; (ii) da reduzida atividade da βG, atividade que parece ser reprimida pelos compostos de Al e Fe, afetando a taxa de mineralização de OC; e (iii) da alocação energética para a aquisição de P devido à retenção de Pi nestes solos, alterando as reações metabólicas celulares e limitando o crescimento do compartimento da biomassa microbiana do solo, responsável pela mineralização da matéria orgânica.