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Abstract and Figures

This study aims to evaluate the growth, production and extraction of salts by Atriplex grown on saline-sodic soil under water stress conditions and to compare soil properties before and after their cultivation. The experiment was carried out in a greenhouse during 134 days growing Atriplex nummularia in pots with 20 kg of saline sodic soil with four levels of soil moisture (35, 55, 75 and 95% of field capacity) with a control (soil without plant). The experiment was performed in a randomized block with eight replications. The high concentrations of Ca2+, Mg2+, K+, and especially Na+ and Cl- in leaves of Atriplex nummularia, associated with high dry matter production characterizes this species as phytoextraction of salts, extracting through leaf and stem: 644, 758, 1059 and 1182 kg ha-1 at 35, 55, 75 e 95% of field capacity, respectively. The variables of the exchangeable cations (Ca2+, Mg2+, K+, sum of bases) and total organic carbon remained stable between the beginning and end of the experiment in all treatments, while Na+ and exchangeable sodium percentage decreased after cultivation of the plant. The Atriplex responded to soil moisture with respect to biomass production and salts extraction.
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477Fitoextração de sais pela Atriplex nummularia lindl. sob estresse hídrico em solo salino sódico
R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, v.15, n.5, p.477–483, 2011.
Trabalho submetido e selecionado no primeiro Simpósio Brasileiro de Salinidade realizado de 12-15/10/2010 em Fortaleza, Ceará, Brasil
1 Trabalho extraído da Tese de Doutorado do primeiro autor apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo da Universidade
Federal Rural de Pernambuco
2 DEPA/UFRPE. R. Dom Manoel de Medeiros, s/n - Dois Irmãos, CEP 52171-900, Recife, PE. Fone: (81) 3320-6220. E-mail: edivan@depa.ufrpe.br;
betania@depa.ufrpe.br; cwnascimento@yahoo.com; f.freire@depa.ufrpe.br
3 DTR/UFRPE. Fone: (81) 3320-6220. E-mail: abelardo.montenegro@yahoo.com.br
4 Graduando em Agronomia/UFRPE. E-mail: biogo_cazuza@hotmail.com
Fitoextração de sais pela Atriplex nummularia lindl.
sob estresse hídrico em solo salino sódico1
Edivan R. de Souza2, Maria B. G. dos S. Freire 2, Clístenes W. A. do Nascimento2,
Abelardo A. de A. Montenegro3, Fernando J. Freire2 & Hidelblandi F. de Melo4
RESUMO
Objetivou-se avaliar a extração de sais pela Atriplex cultivada em solo salino sódico sob condições de
estresse hídrico e comparar propriedades do solo antes e após seu cultivo. O experimento foi
desenvolvido em casa de vegetação durante 134 dias, com cultivo em vasos com 20 kg de solo salino
sódico em quatro níveis de umidade (35, 55, 75 e 95% da capacidade de campo), com um tratamento
controle (sem cultivo), montado em blocos casualizados, com oito repetições. As altas concentrações de
Ca2+, Mg2+, K+ e, especialmente Na+ e Cl- nas folhas de Atriplex nummularia, associadas à elevada
produção de massa seca, caracterizam esta espécie como planta fitoextratora de sais, chegando a extrair,
nas folhas e caule, o equivalente a: 644,25; 757,81; 1.058,55 e 1.182,00 kg ha-1 desses elementos, para
35, 55, 75 e 95% da capacidade de campo, respectivamente. As variáveis do complexo sortivo do solo
(Ca2+, Mg2+, K+, soma de bases) e o carbono orgânico total, permaneceram estáveis entre o início e o
final do experimento, em todos os tratamentos, enquanto o Na+ e a percentagem de sódio trocável
diminuíram após o cultivo da planta. A Atriplex respondeu ao incremento de umidade do solo quando
se considera a produção de biomassa e a extração de sais.
Palavras-chave: fitorremediação, halófitas, solos afetados por sais
Phytoextraction of salts by Atriplex nummularia lindl.
under water stress in saline sodic soils
ABSTRACT
This study aims to evaluate the growth, production and extraction of salts by Atriplex grown on saline-sodic
soil under water stress conditions and to compare soil properties before and after their cultivation. The
experiment was carried out in a greenhouse during 134 days growing Atriplex nummularia in pots with 20
kg of saline sodic soil with four levels of soil moisture (35, 55, 75 and 95% of field capacity) with a control
(soil without plant). The experiment was performed in a randomized block with eight replications. The high
concentrations of Ca2+, Mg2+, K+, and especially Na+ and Cl- in leaves of Atriplex nummularia, associated
with high dry matter production characterizes this species as phytoextraction of salts, extracting through
leaf and stem: 644, 758, 1059 and 1182 kg ha-1 at 35, 55, 75 e 95% of field capacity, respectively. The
variables of the exchangeable cations (Ca2+, Mg2+, K+, sum of bases) and total organic carbon remained
stable between the beginning and end of the experiment in all treatments, while Na+ and exchangeable
sodium percentage decreased after cultivation of the plant. The Atriplex responded to soil moisture with
respect to biomass production and salts extraction.
Key words: phytoremediation, halophytes, salt affected soils
Revista Brasileira de
Engenharia Agrícola e Ambiental
v.15, n.5, p.477–483, 2011
Campina Grande, PB, UAEA/UFCG – http://www.agriambi.com.br
Protocolo 260.10 – 31/08/2010 • Aprovado em 10/01/2011
478 Edivan R. de Souza et al.
R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, v.15, n.5, p.477–483, 2011.
INTRODUÇÃO
A salinidade e a sodicidade do solo estão entre as principais
causas de degradação em ambiente semiárido, pois ocasionam
danos às propriedades do solo, ao desenvolvimento vegetal e
à sociedade, o que culmina em sério impacto ambiental e social
(Souza et al., 2008; Ashraf, 2009; Ashraf & Akram, 2009). Sendo
assim, formas de recuperação desses solos contribuem para a
melhoria da produtividade e sustentabilidade dos sistemas de
manejo do solo.
Qadir et al. (2007) salientam que práticas de recuperação e
de manejo eficientes devem ser adotadas, já que o uso desses
solos para a agricultura é valioso e não pode ser negligenciado.
Ravindran et al. (2007), fornecem alternativas para esta
recuperação, como o uso de vegetação halófita, aplicação de
corretivos químicos e orgânicos e remediação mecânica,
utilizando escavação e remoção do solo afetado por sais.
O uso de vegetação halófita fundamenta-se na fitoextração,
que é uma técnica de fitorremediação que utiliza espécies de
plantas que absorvem e acumulam o sódio na parte aérea, a
qual pode ser removida e usada para outros fins. Qadir et al.
(2007) afirmam que a fitoextração é uma estratégia eficiente de
recuperação de solos salino sódicos, com performance
comparável à utilização de corretivos químicos.
Para que o processo de fitoextração em solo salino sódico
seja eficiente, é recomendável que a espécie cultivada seja
hiperacumuladora de sais (especialmente NaCl) e produza
grande quantidade de biomassa para que a extração de sais
seja satisfatória. A Atriplex nummularia encaixa-se neste perfil,
haja vista a produção de biomassa e a afinidade na absorção
de Na+ e Cl- (Flowers & Colmer, 2008; Munns & Tester, 2008).
Pesquisas que abordam especificamente o uso de halófitas
com o objetivo de fitorremediação, ainda são incipientes na
literatura, podendo-se citar pesquisa desenvolvida em casa de
vegetação (Leal et al., 2008) e em campo (Ravindram et al.,
2007).
A espécie halófita Atriplex nummularia Lindl. tem sido
estudada principalmente no âmbito de tolerância à salinidade
do solo; no entanto, pela característica de adaptação a
ambientes de clima árido e semiárido, faz-se necessário avaliar,
também, o desempenho dessa espécie quanto à tolerância a
baixos teores de água no solo.
A umidade do solo é uma varvel chave para o
entendimento de uma série de processos hidrológicos e
climáticos em diferentes escalas espaço-temporal (Brocca et
al., 2009; Heathman et al., 2009). Do ponto de vista hidrológico,
a umidade do solo controla o escoamento superficial, infiltração,
armazenamento e drenagem, além de sua importância para a
necessidade de irrigação e previsão da produtividade.
Liu et al. (2008), enfatizam a tolerância das halófitas à
salinidade e comentam que a literatura ainda é escassa em
evidenciar o efeito conjunto da salinidade e do estresse hídrico
no crescimento dessas plantas, já que este efeito interativo e o
entendimento de algumas respostas ecofisiológicas,
contribuem para o desenvolvimento de um manejo eficiente
em ambientes salinos.
Jordan et al. (2009), relatam que a caracterização dos padrões
de crescimento e consumo de água em halófitas sob condição
de irrigação, especialmente em condições de salinidade, é um
assunto que deve ser explorado.
Diante disto, objetivou-se com este trabalho avaliar a
extração de Ca, Mg, Na, K e Cl pela Atriplex nummularia
cultivada em solo salino sódico sob condições de estresse
hídrico (35, 55, 75 e 95% da capacidade campo) e comparar os
teores desses elementos no solo antes e após o cultivo.
MATERIAL E MÉTODOS
Montagem do experimento
O experimento foi conduzido em casa de vegetação na
Universidade Federal Rural de Pernambuco, no período 01 de
outubro de 2008 a 13 de fevereiro de 2009. Foi utilizada uma
amostra de Neossolo Flúvico Sódico salino, classificado
conforme Corrêa & Ribeiro (2001), oriunda do município de
Pesqueira, PE, localizada entre as coordenadas 08º 34’ 17’de
Latitude Sul e 37º 01 20’’ de Longitude Oeste, e coletada na
profundidade de 0-30 cm. O solo foi secado ao ar, destorroado,
homogeneizado e passado em peneira de 4 mm para
preenchimento dos vasos. Para caracterização física e química
utilizaram-se subamostras passadas em malha de 2 mm (Tabelas
1 e 2).
Utilizaram-se vasos de polietileno com altura de 24 cm e
capacidade de 20 kg de solo seco. No momento do
preenchimento dos vasos foi retirada uma amostra de solo de
cada vaso para caracterização e comparação dos atributos
químicos com os resultados da segunda coleta do solo, ao
final do experimento.
Obtenção das mudas de Atriplex e composição dos tratamentos
Foram utilizadas mudas de Atriplex nummularia com 120
dias de idade, multiplicadas por estaquia a partir de uma única
planta matriz, para diminuir a variabilidade genética.
Tomando-se como referência a umidade na capacidade de
campo (0,152 g g-1), Tabela 1, foram definidos quatro níveis: 35,
55, 75 e 95% da umidade, a base de massa, na capacidade de
1 Densidade do solo (méto do do anel volumétrico)
2 Densidade das partículas (mé todo do balão volumétrico)
3 Argila dispersa em água
4 Índice de dispers ão
5 Índice de floculação. ID: AD A/Argila; IF: (1 – ID)
Tabela 1. Caracterização física do solo (n= 36 amostras) utilizado no experimento
Areia Umidade (atm)
Ds1 Dp2 Total Grossa Fina Silte Argila ADA3 ID4 IF5 0,1 0,33 15
kg dm-3 g kg-1 g g-1
1,40 2,67 590 229 361 330 80 60 0,75 0,25 0,21 0,15 0,05
479Fitoextração de sais pela Atriplex nummularia lindl. sob estresse hídrico em solo salino sódico
R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, v.15, n.5, p.477–483, 2011.
campo (CC), mais um tratamento controle sem cultivo de
Atriplex e mantido a 95% da capacidade de campo, durante
todo o período de cultivo da Atriplex nummularia. A irrigação
foi realizada diariamente ao final da tarde, momento em que
todos os vasos eram pesados e irrigados com água suficiente
para manter os níveis de umidade estabelecidos. A água utilizada
para irrigação foi preparada em laboratório, com sais de NaCl,
CaCl2 e MgCl2 (proporção equivalente a 7, 2, 1) a uma
condutividade elétrica (CE) de 750 µS cm-1, tomando-se como
referência o valor médio da CE encontrado nos cursos de água,
especialmente poços, próximos ao local de coleta do solo.
Condução do experimento
As mudas foram transplantadas para os vasos quando
apresentavam 32 cm de altura e foram monitoradas durante 134
dias; aos 134 DAT, a parte aérea das plantas foi coletada a 1 cm
da superfície do solo e fracionada em folha e caule, pesando-
se para obtenção da massa fresca de cada fração da planta; as
raízes também foram coletadas com o auxílio de água corrente
sobre peneira. Todas as frações (folha, caule e raiz) foram
colocadas em estufa de circulação forçada a 65 ºC, até
estabilização do peso para obtenção da massa seca.
Composição mineral das partes da planta
A massa seca de folha, caule e raiz foram moídas em moinho
tipo Willey e realizada a digestão nitroperclórica (Silva, 2009).
A determinação dos teores de sódio e potássio foi efetuada
por fotometria de emissão de chama; e os teores de cálcio,
magnésio, zinco e cobre, por espectrofotometria de emissão
ótica em plasma de argônio com acoplamento indutivo. O cloreto
foi determinado por extração em água e titulação com nitrato
de prata (Malavolta et al., 1989). Com os dados de produção de
matéria seca e dos teores dos elementos na folha, caule e raiz,
foram calculados os conteúdos extraídos pela planta.
Solo
Nas subamostras de solo coletadas ao final do experimento
foram realizadas as análises de: pH em água (EMBRAPA, 1997),
carbono orgânico total - COT (Yeomans & Bremner, 1988),
Ca2+, Mg2+, Na+ e K+ trocáveis extraídos por acetato de amônio
1 mol L-1 , além da medição da condutividade elétrica, bases
solúveis e cloreto no extrato de saturação do solo (Richards,
1954). As determinações de Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Cl- foram
realizadas pelos mesmos métodos descritos anteriormente para
a planta. Foram calculadas a soma de bases (SB) e a
percentagem de sódio trocável (PST).
Delineamento e análise estatística
Os tratamentos foram dispostos em delineamento
experimental de blocos ao acaso com quatro blocos e oito
repetições, duas por bloco. Os dados foram analisados por
meio de análise de variância e teste de Tukey (p < 0,05) através
do Programa SAEG 9.1 (UFV, 2007).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Composição mineral e extração de sais
Com os dados médios de concentração dos elementos
(n = 32 amostras) em folha, caule e raiz (Tabela 3), fica evidente
o potencial da Atriplex nummularia como planta fitoextratora
de sais do solo. . Observaram-se elevados teores dos elementos
avaliados nas folhas, especialmente Na e Cl, com valores bem
superiores aos de Ca, Mg e K, confirmando o elevado poder de
absorção dos mesmos pela Atriplex.
Tabela 2. Caracterização química do solo (n= 36 amostras) utilizado no experimento
1 Soma de bases
2 Percent agem de sódio t rocável
3 Carbono orgânico total (Yeomans & Bremmer, 1988)
4 Relação de adsorção de sódio; Metodolo gias: pH (1:2,5) (Silva, 2009); Cátions trocáveis (Extração Acetat o de Amônio 1 mol L-1); Cátions solúveis (Richards, 1954)
Tabela 3. Teores médios de cálcio, magnésio, sódio,
potássio, cloro, cobre e zinco em folha, caule e raiz de
Atriplex nummularia cultivada em solo salino sódico,
aos 134 dias após o transplantio
Em relação ao conteúdo de sódio nas partes fracionadas da
planta, as folhas mantiveram o mesmo padrão observado nas
concentrações, chegando a acumular 2,28 g planta-1, enquanto
em caule e raiz os valores máximos foram, respectivamente, de
0,32 e 0,34 g planta-1 (Figura 1). Houve efeito significativo dos
níveis de umidade aplicados apenas para o sódio nas folhas,
em que os tratamentos correspondentes a 75 e 95% da CC
foram estatisticamente superiores, retirando mais Na do que
aqueles com 35 e 55% da CC.
Complexo sortivo Extrato de saturação Relações (solúveis)
Variáveis Valores Variáveis Valores Variáveis Valores
pH (2,5:1) 8,66 CEes (dS m-1) 42,56 Na/Ca 28,39
Ca2+ (cmolc kg-1) 4,73 pHes 7,45 Na/Mg 19,81
Mg2+ (cmolc kg-1) 2,12 Ca2+ (mmolc L-1) 16,07 Na/K 122,30
Na+ (cmolc kg-1) 3,31 Mg2+ (mmolc L-1) 22,98 Na/Cl 1,11
K+ (cmolc kg-1) 0,36 Na+ (mmolc L-1) 456,19 Cl/Na 0,90
SB1 (cmolc kg-1) 10,52 K+ (mmolc L-1) 3,73 Cl/Ca 25,55
PST2 (%) 31,46 Cl- (mmolc L-1) 410,64 Cl/Mg 17,87
COT3 (dag kg-1) 0,55 RAS4 (mmol L-1)0,5 103,21 Cl/K 110,09
Elemento Unidade Folha Caule Raiz
Ca g kg-1 005,24 01,55 03,40
Mg g kg-1 006,13 01,13 02,50
Na g kg-1 124,73 13,01 15,29
K g kg-1 019,33 10,50 07,09
Cl g kg-1 149,45 26,52 19,96
Cu mg kg-1 001,03 00,35 07,84
Zn mg kg-1 040,81 03,74 15,42
480 Edivan R. de Souza et al.
R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, v.15, n.5, p.477–483, 2011.
1,24 B 1,37 B
1,94 A
2,28 A
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
Na folha (g pl-1)
0,24 A 0,25 A 0,27 A 0,25 A
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
K folha (g pl-1)
1,34 C 1,64 C
2,33 B
2,92 A
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
Cloro folha (g pl-1)
5,15 C 5,54 C
7,36 B 8,96 A
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
30 50 70 90 110
Relação Na:K Folha
Capacidade de campo (%)
0,20 A 0,22 A 0,32 A 0,2 4 A
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
Na Caule (g pl-1)
0,16 B 0,20 AB
0,27 A
0,18 B
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
K no caule (g pl-1)
0,36 B 0,47 AB 0,6 7 A 0,64 A
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
Cloro no caule (g pl-1)
1,24 A 1,10 A 1,08 A 1,31 A
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
30 50 70 90 110
Relação Na:K Caule
Capacidade de campo (%)
0,28 A 0,19 A 0,34 A 0,28 A
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
Na raiz (g pl-1)
0,11 A 0,10 A
0,16 A 0,13 A
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
K raiz (g pl-1)
A
0,26 B 0,31 B 0,55 A 0,37 A
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
Cl na raiz (g pl-1)
2,32 A 1,92 A 2,23 A 2,2 1 A
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
30 50 70 9 0 110
Relação Na:K raiz
Capacidade de campo (%)
0,0514 B 0,063 2 B
0,0879 A 0,0864 A
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Ca Folha (g pl-1)
0,0182 C0,0 295 BC 0,0420 A 0,0417 AB
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Ca Caule (g pl-1)
0,044 B 0,045 B
0,08 1 A
0,069 AB
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Ca Raiz ( g pl-1)
0,06 32 B
0,0725 B
0,099 3 A 0,0978 A
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Mg Folha (g pl-1)
0,0144 B
0,0215 AB 0,0 285 A 0,0283 A
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Mg caule ( g pl-1)
0,03 B 0,04 B
0,07 A
0,06 A
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Mg Raiz (g pl-1)
Figura 1. Conteúdos de Ca, Mg, Na, K, Cl e relação Na:K em folha, caule e raiz de Atriplex nummularia, em função dos
diferentes níveis de umidade do solo, aos 134 DAT
Os conteúdos de potássio foram similares nas três frações
da planta e não houve diferenças significativas entre os
tratamentos, exceto para o caule. O acúmulo de cloreto ocorreu
similarmente ao de sódio nas três frações analisadas, com os
maiores conteúdos na folha, alcançando 2,92 g planta-1 no
tratamento com 95% da CC. As maiores extrações de cálcio e
magnésio pelas partes da planta (folha, caule e raiz) foram
alcançadas no tratamento com 75% da capacidade de campo;
entretanto, não diferiram dos resultados com 95% da CC.
Para comparar a capacidade da planta em extrair sódio e
potássio, foram calculadas as relações Na:K nas partes da
planta, diferindo em função dos tratamentos apenas nas folhas,
parte da planta em que esta relação atingiu valores bem
superiores aos do caule e raiz. Este resultado também é positivo,
Folha Caule Raiz
Ca (g pl-1)
Ca (g pl-1)
Ca (g pl-1)
Mg (g pl-1)
Mg (g pl-1)
Mg (g pl-1)
Na (g pl-1)
Na (g pl-1)
Na (g pl-1)
K (g pl-1)
K (g pl-1)
K (g pl-1)
Cl (g pl-1)
Cl (g pl-1)
Cl (g pl-1)
Relação Na:K
Relação Na:K
Relação Na:K
481Fitoextração de sais pela Atriplex nummularia lindl. sob estresse hídrico em solo salino sódico
R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, v.15, n.5, p.477–483, 2011.
Quando se considera a remoção de Ca, Mg, Na, K e Cl, pela
folha + caule, encontram-se extrações na ordem de 644,25; 757,81;
1.058,55 e 1.182,00 kg ha-1 desses elementos para 35, 55, 75 e 95%
da capacidade de campo, respectivamente, comprovando a
capacidade da planta na retirada de sais do solo.
Análises de solo
Quando se comparam, através do teste de Tukey (p < 0,05),
o pH, as bases trocáveis, a soma de bases, a PST e o COT
antes e após o cultivo (Tabela 4), observa-se que não houve
diferença significativa para SB, COT e Ca2+ entre a
caracterização inicial e final para todos os tratamentos avaliados,
exceto para o Mg2+ na testemunha, K+ na testemunha e no
tratamento com 55% da CC e pH nos tratamentos com 55 e 75%
da CC. Observou-se, porém, comportamento diferenciado para
o Na+ e PST em todos os tratamentos, cujos resultados indicam
valores significativamente menores ao final do experimento,
exceto para o tratamento controle.
Ao se comparar os tratamentos dentro de cada amostragem,
observa-se que para a primeira coleta (caracterização inicial)
não houve diferença significativa; na segunda coleta (ao
final do experimento), as variáveis Mg2+, Na+, K+ e PST
apresentaram os maiores valores no tratamento controle, aquele
que não foi cultivado e que era mantido a 95% da CC, podendo-
se atribuir as diferenças, neste caso específico, a alguma ação
da planta nos demais tratamentos.
Não houve alteração no valor de carbono orgânico total do
solo com o cultivo da planta, nem entre as duas amostragens,
possivelmente, pelo tempo reduzido entre as duas coletas de
amostras não ter sido suficiente para que esta variável sofresse
alteração.
Embora com reduzido tempo de cultivo, foi possível
evidenciar a diminuição do sódio trocável no solo, em todos
os tratamentos com cultivo de planta, o que indica a eficiência
da Atriplex nummularia Lindl. na extração de sais e recuperação
do solo. Leal et al. (2008) avaliaram o potencial da Atriplex
nummularia na fitorremediação de solo salino sódico sob
irrigação com águas salinas (175, 500 e 1.500 S cm-1) e
verificaram o potencial do gesso como potencializador da
fitoextração de sódio (ausência e aplicação de 50% da dose
recomendada pela necessidade de gesso), em experimento de
casa de vegetação. As avaliações se deram até 130 dias após o
transplantio. Os autores afirmam que a Atriplex nummularia
Lindl. se comportou como planta hiperacumuladora de sódio,
possuindo potencial de uso na fitoextração deste elemento no
solo; no entanto, só se pôde detectar reduções significativas
de sódio no solo a partir de 100 dias após o transplantio.
Observa-se a necessidade de estudos a longo prazo, seja em
casa de vegetação ou no campo.
Um ponto que merece ser destacado e estudado em futuros
trabalhos é uma caracterização detalhada da solução do solo e
das entradas e/ou saídas de sais do sistema em que, no caso
do presente trabalho, não houve saída, pois o vaso não
apresentava drenagem. Outra observação importante que pôde
ser extraída dessa pesquisa é que, provavelmente, não houve
adsorção de sódio no solo, mesmo tendo sido irrigado com
água de CE: 0,75 dS m-1 durante todo o ciclo, sendo esta
preparada com predominância de sódio e cloro.
25,75 26,45 23,11 27,98
36,56 39,85 38,10 37,17
37,69 33,71 38,78 34,85
0
20
40
60
80
100
35 55 75 95
Alocação da Biomassa(%)
Capacidade de campo (%)
Raiz Caule Folha
72,28 77,02 74,46 81,28
11,41 12,49 12,29 8,70
16,31 10,50 13,25 10,02
0
20
40
60
80
100
35 55 75 95
Alocaçã o do sódio (%)
Capacidade de campo (%)
Figura 2. Alocação da biomassa e sódio na folha, caule e
raiz de plantas de Atriplex nummularia, em função dos
níveis da capacidade de campo
considerando-se que a planta extrai, proporcionalmente, mais
sódio que potássio do solo, reduzindo o desequilíbrio iônico
em solos sódicos, prejudicial ao crescimento da maioria das
culturas.
O conhecimento dos teores de Ca, Mg, Na, K e Cl na folha,
caule e raiz da Atriplex nummularia Lindl. fornece subsídios
para um programa de manejo em áreas salinas, cujos objetivos
sejam a extração de sais e/ou a utilização desta planta como
forrageira. Norman et al. (2008) encontraram valores de 7,0; 6,7;
52,5; 24,1 e 73,3 g kg-1 de Ca, Mg, Na, K e Cl na massa seca de
folhas e caule (< 3 mm de diâmetro) na Austrália. É importante
frisar que nessa caracterização as plantas foram cultivadas em
solo de textura arenosa com CEes de 3,2 dS m-1; já Leal et al.
(2008), cultivando a Atriplex em solo com CEes de 25,94 dS m-
1 obtiveram uma concentração de 109,7 g kg-1 de sódio na folha,
aos 130 DAT. Segundo esses autores, os teores foliares
encontrados indicam que esta halófita pode apresentar
característica de planta hiperacumuladora de sais.
Verifica-se que a planta alocou sua biomassa na seguinte
ordem: caule < folha ~ raiz (Figura 2); com relação ao acúmulo
de sódio, o resultado foi o inverso, concentrando-se nas folhas,
para todos os tratamentos.
Estima-se uma extração de sódio pela biomassa total das
plantas de Atriplex da ordem de 300,6; 311,0; 454,3 e 489,3 kg
ha-1 para 35, 55, 75 e 95% da CC, respectivamente. Desses
resultados, as folhas seriam responsáveis por 216,68; 239,40;
339,00 e 398,42 kg ha-1 aos 134 dias de cultivo das plantas. Leal
et al. (2008), trabalhando com fitorremediação com Atriplex no
mesmo tipo de solo, sob cultivo em casa de vegetação,
encontraram valores semelhantes de concentração e extração
de sódio nas folhas aos 130 DAT.
482 Edivan R. de Souza et al.
R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, v.15, n.5, p.477–483, 2011.
teor de Na+ e a percentagem de sódio trocável foram reduzidos
ao final do experimento, indicando um efeito benéfico da
Atriplex nummularia lindl. na extração de sódio.
2. As altas extrações de Ca, Mg e, principalmente, de Na, K
e Cl na planta, evidenciam a potencialidade do uso da Atriplex
nummularia lindl. em programas de fitoextração em solos
afetados por sais.
3. A Atriplex nummularia lindl. respondeu ao incremento
de umidade do solo quando se consideram o aumento de
produção de biomassa e a extração de sais.
LITERATURA CITADA
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Tabela 4. Valores médios de pH, Ca2+, Mg2+, Na+ e K+
trocáveis, soma de bases (SB), percentagem de sódio
trocável (PST) e carbono orgânico total (COT) no solo,
antes (AC) e depois do cultivo (DC) de Atriplex
nummularia, em função dos níveis de umidades adotadas
Tratamento AC DC
pH
35% da CC 8,68 aA 8,58 aA
55% da CC 8,70 aA 8,53 bA
75% da CC 8,66 aA 8,49 bA
95% da CC 8,59 aA 8,51 aA
Testemunha 8,70 aA 8,57 aA
Mg2+ (cmolc kg-1)
35% da CC 2,09 aA 2,14 aBb
55% da CC 2,22 aA 2,25 aAB
75% da CC 2,18 aA 2,25 aAB
95% da CC 2,23 bA 2,37 aAb
Testemunha 2,30 aA 2,40 aAb
K+ (cmolc kg-1)
35% da CC 0,34 aA 0,25 aBC
55% da CC 0,41 aA 0,37 bBC
75% da CC 0,37 aA 0,34 aCb
95% da CC 0,34 aA 0,40 aBb
Testemunha 0,33 bA 0,49 aAb
b
PST (%)
35% da CC 32,29 aA 25,67 bAB
55% da CC 30,68 aA 27,02 bAB
75% da CC 29,69 aA 23,93 bBb
95% da CC 32,06 aA 28,02 bAb
Testemunha 30,99 aA 29,07 aAb
Ca2+ (cmolc kg-1)
35% da CC 4,57 aA 4,75 aA
55% da CC 4,89 aA 4,78 aA
75% da CC 5,08 aA 4,99 aA
95% da CC 4,41 aA 4,66 aA
Testemunha 4,82 aA 4,92 aA
Na+ (cmolc kg-1)
35% da CC 3,35 aA 2,50 bAB
55% da CC 3,37 aA 2,74 bAB
75% da CC 3,22 aA 2,39 bBb
95% da CC 3,30 aA 2,88 bAB
Testemunha 3,39 aA 3,20 aAb
SB (cmolc kg-1)
35% da CC 10,35 aA 09,74 aA
55% da CC 10,82 aA 10,14 aA
75% da CC 10,84 aA 09,97 aA
95% da CC 10,28 aA 10,30 aA
Testemunha 10,83 aA 11,02 aA
COT (g kg-1)
35% da CC 10,35 aA 09,74 aA
55% da CC 10,82 aA 10,14 aA
75% da CC 10,84 aA 09,97 aA
95% da CC 10,28 aA 10,30 aA
Testemunha 10,83 aA 11,02 aA
* Testemunha: Sem cu ltivo de Atriplex nummularia e mant ido a 95% da capacidade de campo.
Médias seguidas de mesma letr a minúscula nas linha s (compara época de coleta) e maiúscula
nas colunas (compara tr atamentos den tro de casa coleta) não diferem estatisticamente ao nível
de 5% d e probabilidade pelo Teste de Tukey
CONCLUSÕES
1. Os teores de Ca2+, Mg2+ e K+, a soma de bases e o carbono
orgânico total do solo, permaneceram estáveis entre o início e
o final do experimento, em todos os tratamentos; entretanto, o
483Fitoextração de sais pela Atriplex nummularia lindl. sob estresse hídrico em solo salino sódico
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... The Atriplex nummularia Lindl plant is capable of improving soils affected by salts in semiarid environments due to its ability to extract high concentrations of Na + and Cl − ions in soil solution (Silva, Silva, Freire, Lopes, & Santos, 2016). Souza et al. (2011) also evaluated the performance of A. nummularia in the extraction of exchangeable cations in salinesodic soil. They observed that the Ca 2+ , Mg 2+ , and K + contents did not change during the culture of A. nummularia, but both Na + content and ESP reduced considerably. ...
... They observed that the Ca 2+ , Mg 2+ , and K + contents did not change during the culture of A. nummularia, but both Na + content and ESP reduced considerably. Therefore, phytoextraction studies (Silva et al., 2016;Souza et al., 2011), crop management suggestions (Souza, Freire, Melo, & Montenegro, 2014), and biomass production of A. nummularia (Souza et al., 2012) have been performed. However, changes in the chemical attributes of salt-affected soils with the use of phytoremediation compared with other saline-sodic soils recovery techniques are little studied. ...
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Semiarid regions’ soils have been degraded by salinization. The use of chemical conditioners makes this management very expensive. As an alternative, organic conditioners can be used with plants adapted to the salts and phytoremediation, such as Atriplex nummularia Lindl. This study aimed to evaluate the use of phytoremediation and chemical and organic conditioners in the recovery of chemical attributes of a saline‐sodic soil in Brazil Northeast. A study was carried out by testing A. nummularia with the application of chemical (gypsum and anionic polymer) and organic conditioners (bovine and sheep manure), and a control treatment. The experiment was conducted for 18 mo with soil sampling at 6, 12, and 18 mo. The treatments did not modify pH but were effective in reducing the electrical conductivity. All treatments reduced the sodium adsorption ratio and the exchangeable sodium percentage. The use of A. nummularia and organic conditioners were as efficient as the use of chemical conditioners to improve soil chemical attributes, suggesting the use of these techniques in the management of soil degradation by salinization. Our study also suggests that local seasonal patterns and physical characteristics of soils influence the effectiveness of Atriplex and conditioners on the extraction and dynamics of salts. Phytoremediation may be complementary to the use of organic conditioners produced on the farm, making management more sustainable.
... Under greenhouse conditions, the low concentrations of NaCl favored the presence of Na in the roots, translocating a small amount to the aerial part and that N and Ca were few significant in the absorption by the umbuzeiro with the increase of NaCl concentration. all the treatments used, indicating that Magnesium was the element most absorbed by Salicornia ramosissima [12]. observed that Na absorbed by Atriplex was higher than those of Ca, Mg and K when grown in greenhouse on saline-sodium soil [13]. in experiment with cassava, observed that, in the case of magnesium, the highest levels were also observed in the treatments that received saline water, which provided greater moisture in the soil, which facilitates the absorption of this ion. ...
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The study was conducted in a saline-sodic Inceptisol from the Cachoeira II Irrigation Perimeter, Serra Talhada (PE), with the objective of evaluating the dynamics of basic cations and anions in a saline-sodic soil subjected to phytoremediation with Atriplex nummularia and correction with application of gypsum. Samples were taken every six months, at four times (0, 6, 12 and 18 months). The experimental design was in randomized blocks, the four treatments evaluated were: control (without any management practice), chemical correction with gypsum (no crop) and two Atriplex nummularia cultivation (1 × 1 m and 2 × 2 m plant spacing), with four replications. The results of soil analysis revealed the contribution of gypsum application and especially the cultivation of Atriplex plants in reducing the levels of salts in the soil.
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The objective of this study was to evaluate the use of subsoiling, gypsum and organic matter associated with the cultivation of cotton, sunflower and cowpea in crop rotation, seeking the reclamation and use of a saline-sodic soil. The treatments were arranged in a randomized block design in split plots with four replications, during two crop cycles (2009/2010 and 2010/2011). The plots were formed by the treatments: T1. Subsoiling (S); T2. S + 20 Mg ha-1 of gypsum T3. S + 40 Mg ha-1 of organic matter; T4. S + 10 Mg ha-1 of gypsum + 20 Mg ha-1 of organic matter; T5. S + 20 Mg ha-1 of gypsum + 40 Mg ha-1 of organic matter and the sub-plots consisted of the cotton-cowpea (C/CP) and sunflower-cowpea (S/CP) crop rotation. The use of gypsum and organic matter contributed to decrease the soil salinity and sodicity. Cotton was not affected by the treatments, while the sunflower crop was favored by the application of amendments only in the second production cycle. Higher yields of cowpea in T5 treatment, during the 2009/2010 cycle, are indicative that higher doses of gypsum and organic matter applied in this treatment accelerate the reclamation process. For other treatments with amendment application there was a beneficial effect for this crop only in the second cycle, when the values of productivity were similar to T5.
Article
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Desenvolveu-se um experimento de campo com o intuito de verificar o efeito da irrigação por microaspersão, utilizando-se água de condutividade elétrica média de 1,42 dS m-1, sob as propriedades químicas de um Neossolo Flúvico cultivado com cenoura cv. Brasília. A área foi dividida em dois setores (S1 e S2), com 900 m2 cada um (30 x 30 m) e texturas contrastantes; no S2 adicionou-se cobertura morta aos 23 dias após a semeadura (DAS) e se adotou uma fração de lixiviação de 0,20 para os dois setores. Realizaram-se duas amostragens de solo, antes da semeadura e a 96 DAS, nas camadas de 0-20 e 20-40 cm, em 49 pontos no S1 e 52 pontos no S2, segundo uma malha de 5 x 5 m. No extrato da pasta saturada foram medidos o pH e a condutividade elétrica (CEes), e determinadas as bases solúveis; determinou-se, ainda, as bases trocáveis, calculando-se a relação de adsorção de sódio e a percentagem de sódio trocável. Os dados foram analisados por estatística descritiva e geoestatística. Considerando-se a camada de 0-40 cm, a área salina no S1, inicialmente de 7,98%, aumentou para 15,09% ao final do ciclo cultural. Para o S2, a área salina passou de 5,97 para 5,52%; verificou-se, assim, a influência decisiva da textura e da cobertura morta no controle da salinidade do solo.
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Old man saltbush (Atriplex nummularia) and river saltbush (A. amnicola) are widely used in commercial grazing systems on saline land in south-western Australia. Three hypotheses were tested during a 3-year study aimed at understanding the performance of weaner Merino sheep grazing saltbush-based pastures. The first hypothesis, that young Merino sheep grazing river saltbush would be better able to maintain live weight, body condition and would grow more wool than sheep grazing old man saltbush, was not supported by the data. Across the 3 years of the study, sheep grazing old man saltbush lost significantly less live weight and grew more wool (proportionately 0·06) than sheep grazing river saltbush. Differences in animal performance were considered to be associated with differences between the plant species in in vitro digestibility, concentrations of fibre, sulphur and crude protein in the herbage and the architecture of the Atriplex plants. The second and third hypotheses concerned supplementation strategies for sheep grazing saltbush. Three supplements were offered, namely barley grain, cereal straw or cereal hay, at a rate that approximated to one-third of the daily metabolizable energy requirements for maintenance of live weight. The performance of the sheep was higher when the grain supplement was offered but there was no effect of feeding roughage supplements compared to no supplementation. The findings suggested that the practice of feeding saltbush with adjacent crop stubbles is unlikely to be beneficial once any fallen grain has been consumed.
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Usually saline soils were reclamized by chemical or mechanical remediation, since the cost of leaching technique for saline soil reclamation is higher in India. In the present study an attempt has been made to investigate to identify the fast and luxuriantly growing halophytic herbs which are salt accumulators and to assess the feasibility of salt bioaccumulation. From the results it is concluded that among six species studied Suaeda maritima and Sesuvium portulacastrum exhibited greater accumulation of salts in their tissues as well as higher reduction of salts in the soil medium.
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Sodicity-induced soil degradation is a major environmental constraint with severe negative impacts on agricultural productivity and sustainability in arid and semiarid regions. As an important category of salt-affected soils, sodic soils are characterized by excess levels of sodium ions (Na+) in the soil solution phase as well as on the cation exchange complex, exhibiting unique structural problems as a result of certain physical processes (slaking, swelling, and dispersion of clay) and specific conditions (surface crusting and hardsetting). Saline-sodic soils, another category of salt-affected soils, are generally grouped with sodic soils because of several common properties and management approaches. Sodic and saline-sodic soils occur within the boundaries of at least 75 countries, and their extent has increased steadily in several major irrigation schemes throughout the world. The use of these soils for crop production is on the increase as they are a valuable resource that cannot be neglected, especially in areas where significant investments have already been made in irrigation infrastructure. It is imperative to find ways to improve sodic and saline-sodic soils to ensure that they are able to support highly productive land-use systems to meet the challenges of global food security. Nearly a century-old record reveals amelioration of sodic soils through the provision of a readily available source of calcium (Ca2+) to replace excess Na+ on the cation exchange complex; the displaced Na+ subject to leaching from the root zone through the application of excess irrigation water in the presence of a drainage system. Many sodic soils do contain inherent or precipitated sources of Ca2+, that is calcite (CaCO3), at varying depths within the soil profile. However, due to its negligible solubility, natural dissolution of calcite does not provide sufficient quantities of Ca2+ to affect soil amelioration with routine management practices. Consequently, amelioration of these soils has been predominantly achieved through the application of chemical amendments. However, amendment costs have increased prohibitively over the past two decades due to competing demands from industry and reductions in government subsidies for their agricultural use in several developing countries. In parallel, scientific research and farmers' feedback have demonstrated that sodic soils can be brought back to a highly productive state through a plant-assisted approach generically termed "phytoremediation." Typical plant-based strategies for contaminated soils, such as those containing elevated levels of metals and metalloids, work through the cultivation of specific plant species capable of hyperaccumulating target ionic species in their shoots, thereby removing them from the soil. In contrast, phytoremediation of sodic soils is achieved by the ability of plant roots to increase the dissolution rate of calcite, thereby resulting in enhanced levels of Ca2+ in soil solution to effectively replace Na+ from the cation exchange complex. Phytoremediation has shown to be advantageous in several aspects: (1) no financial outlay to purchase chemical amendments, (2) accrued financial or other benefits from crops grown during amelioration, (3) promotion of soil-aggregate stability and creation of macropores that improve soil hydraulic properties and root proliferation, (4) greater plant-nutrient availability in soil after phytoremediation, (5) more uniform and greater zone of amelioration in terms of soil depth, and (6) environmental considerations in terms of carbon sequestration in the postamelioration soil. Phytoremediation is particularly effective when used on moderately saline-sodic and sodic soils. It is a viable solution for resource-poor farmers through community-based management, which would help in strengthening the linkages among researchers, farm advisors, and farmers. These linkages will continue to be fostered as the use of sodic soils becomes more prevalent. The success of phytoremediation of sodic soils requires a greater understanding of the processes fostering phytoremediation, the potential of plant species to withstand ambient salinity and sodicity levels in soil and water, and also of the uses and markets for the agricultural products produced. Strategic research on such aspects would further elucidate the role of phytoremediation in the restoration of sodic soils for sustainable agriculture and conservation of environmental quality.
Article
A pot culture experiment with four levels of soil moisture (40, 55, 70, and 85% of field capacity) and five levels of sodium chloride (NaCl) concentration (0, 50, 100, 150, and 200 mM) in soil was conducted to examine the interactive effect of soil moisture and NaCl on the growth of halophyte Suaeda salsa. Results showed that growth was largest at 55% of field capacity, in the range of 50–100 mM NaCl. However, at 85% of field capacity, it can grow better at higher salinity levels; and at 40% of field capacity, the growth of S. salsa was increased greatly by moderate salinity. Contents of sodium (Na) and chloride (Cl) in plant tissues increased with the decrease of moisture levels of soil. Potassium (K) concentrations were also increased at low soil moisture. Drought tolerance was increased by moderate NaCl concentrations. It is thus considered that some amounts of Na and Cl are required to absorb water in this plant.
Article
The cultivation of Atriplex nummularia on saline-sodic soils is economically attractive because it can be used as a forage crop as well as in landscape projects. The potential of Atriplex nummularia for phytoextraction of Na+ from a saline-sodic soil irrigated with saline water was evaluated. Additionally, gypsum was tested for improving phytoremediation. The experiment was set up as a randomized block design, in a 2 x 3 factorial scheme. The treatments consisted of: no gypsum and 50 % of the regularly recommended gypsum dose, and three salinity levels of irrigation water: C1 = 175 μS cm-1; C2 = 500 μS cm-1; C3 = 1,500 μS cm-1. The Na concentration in plant tissues and soil were evaluated 40, 70, 100 and 130 days after A nummularia transplanting. The results showed that there was a 96 % increase in root dry matter as a result of gypsum application. Sodium accumulation in shoots increased significantly in the third (90.1 g kg-1) and fourth (109.7 g kg-1) sampling period. This effect was magnified by gypsum application. After 100 days, the soil Na+ content had decreased by 31 and 26 %, with and without gypsum addition, respectively. Our results indicate that A. Nummularia is a Na+ accumulator species. Gypsum was effective as a phytoextraction enhancer. A. nummularia irrigation aiming at Na phytoremediation is possible with saline water varying from 175 to 1,500 μS cm-1.
Article
A simple method for routine determination of organic carbon in soil by a modified Mebius procedure is described. It involves (a) digestion of the soil sample with an acidified dichromate (K2Cr2O7‐H2SO4) solution for 30 minutes in a Pyrex digestion tube in a 40‐tube block digester preheated to 170°C and (b) estimation of the unreacted dichromate by titration of the cooled digest with an acidified solution of ferrous ammonium sulfate with use ofN‐phenylanthranilic acid as an indicator. The method is more rapid and precise than the Mebius procedure commonly used for routine analysis of soils for organic carbon, and the only equipment required for its use is equipment now commonly used for routine Kjeldahl analysis of soils for total nitrogen.
Article
In this work we analyze the temporal stability of soil moisture at the field and watershed scales in the Little Washita River Experimental Watershed (LWREW), as part of the remote sensing Cloud and Land Surface Interaction Campaign (CLASIC07) during June 2007 in south-central Oklahoma. Temporal stability of surface and profile soil moisture data were investigated for 20 LWREW soil moisture measurement stations. In addition, daily surface and profile soil moisture measurements were obtained in four 800 m by 800 m fields (remote sensing footprint), including two rangeland sites and two winter wheat fields. The work aimed to analyze the temporal stability of soil moisture at the watershed and field scale and to identify stations within the watershed, as well as locations within each field, that were representative of the mean areal soil moisture content. We also determined the relationship between sites found to be temporally stable for surface soil moisture versus those determined stable for average profile soil moisture content. For the unusually wet experimental period, results at the watershed scale show that LWREW stations 133 and 134 provided stable underestimates, while stations 132 and 154 provided stable overestimates of the watershed mean at all depths. In addition, station 136 had very high non-zero temporal stability at the 25 cm and 45 cm depths indicating that it could be used as representative watershed site provided a constant offset value is used to acquire a watershed mean soil water content value. In general, the deeper depths exhibited higher soil moisture spatial variability, as indicated by the higher standard deviations. At the field scale, measured average profile soil moisture was higher in the winter wheat fields than the rangeland fields with the majority of the winter wheat depth intervals having high non-zero temporal stability. Field scale temporal stability analysis revealed that 4 of the 16 sampling sites in the rangeland fields and 3 of the 16 sampling sites in the winter wheat fields either under or overestimated the field means in the 0–5 and 0–60 cm depth intervals. Field sites considered temporally stable for the surface soil moisture were not stable for the profile soil moisture, except for the LW45 field where two sites were stable at both the surface and profile soil moisture. This finding is significant in terms of soil moisture ground-truth sampling for calibrating and validating airborne remotely sensed soil moisture products under extremely wet conditions. In addition, identification of temporally stable sites at the watershed and field scales in the LWREW provide insight in determining future measurement station locations and field scale ground sampling protocol, as well as providing data sets for hydrologic modeling.