Acidificação do solo - Soil acidification

A acidificação do solo é o acúmulo de cátions de hidrogênio , o que reduz o pH do solo . Quimicamente, isso acontece quando um doador de prótons é adicionado ao solo. O doador pode ser um ácido , como ácido nítrico , ácido sulfúrico ou ácido carbônico . Também pode ser um composto como o sulfato de alumínio , que reage no solo para liberar prótons. A acidificação também ocorre quando cátions básicos como cálcio , magnésio , potássio e sódio são lixiviados do solo.

A acidificação do solo ocorre naturalmente à medida que líquenes e algas começam a quebrar as superfícies das rochas. Os ácidos continuam com esta dissolução à medida que o solo se desenvolve. Com o tempo e o clima, os solos se tornam mais ácidos nos ecossistemas naturais. As taxas de acidificação do solo podem variar e aumentar com certos fatores, como chuva ácida , agricultura e poluição.

Causas

Chuva ácida

A precipitação é naturalmente ácida devido à formação de ácido carbônico a partir do dióxido de carbono na atmosfera. Este composto faz com que o pH da chuva fique em torno de 5,0-5,5. Quando a chuva tem um pH mais baixo do que os níveis naturais, pode causar uma rápida acidificação do solo. O dióxido de enxofre e os óxidos de nitrogênio são precursores de ácidos mais fortes que podem levar à produção de chuva ácida quando reagem com a água na atmosfera. Esses gases podem estar presentes na atmosfera devido a fontes naturais, como raios e erupções vulcânicas, ou por emissões antrópicas . Os cátions básicos como o cálcio são lixiviados do solo à medida que a chuva ácida flui, o que permite que os níveis de alumínio e próton aumentem.

Os ácidos nítrico e sulfúrico na chuva ácida e na neve podem ter efeitos diferentes na acidificação dos solos florestais, particularmente sazonalmente em regiões onde um pacote de neve pode se acumular durante o inverno. A neve tende a conter mais ácido nítrico do que ácido sulfúrico e, como resultado, um pulso de água do derretimento da neve rica em ácido nítrico pode lixiviar através de solos florestais de alta altitude durante um curto período na primavera. Esse volume de água pode representar até 50% da precipitação anual. A descarga de ácido nítrico da água de degelo pode causar uma diminuição acentuada e de curto prazo no pH da água de drenagem que entra nas águas subterrâneas e superficiais. A diminuição do pH pode solubilizar o Al 3+, que é tóxico para os peixes, especialmente alevinos recém-eclodidos com sistemas branquiais imaturos, através dos quais passam grandes volumes de água para obter O 2 para a respiração. À medida que a neve derrete a descarga passa, a temperatura da água aumenta e os lagos e riachos produzem mais matéria orgânica dissolvida; a concentração de Al na água de drenagem diminui e se liga aos ácidos orgânicos, tornando-o menos tóxico para os peixes. Na chuva, a proporção de ácidos nítrico para sulfúrico diminui para aproximadamente 1: 2. O maior teor de ácido sulfúrico da chuva também pode não liberar tanto Al 3+ dos solos quanto o ácido nítrico, em parte devido à retenção (adsorção) de SO 4 2- pelos solos. Este processo libera OH - na solução do solo e amortece a diminuição do pH causada pelo H + adicionado de ambos os ácidos. Os horizontes (camadas) do solo orgânico do solo da floresta que são ricos em matéria orgânica também tamponam o pH e diminuem a carga de H + que subsequentemente lixivia através dos horizontes minerais subjacentes.

Intemperismo biológico

As raízes das plantas acidificam o solo ao liberar prótons e ácidos orgânicos de modo a intemperizar quimicamente os minerais do solo. Restos em decomposição de plantas mortas no solo também podem formar ácidos orgânicos que contribuem para a acidificação do solo. A acidificação da serapilheira no horizonte O é mais pronunciada sob árvores coníferas , como pinheiros , abetos e abetos , que devolvem menos cátions básicos ao solo, em vez de sob árvores decíduas ; no entanto, as diferenças de pH do solo atribuídas à vegetação frequentemente existiam antes dessa vegetação e ajudam a selecionar espécies que as toleram. O acúmulo de cálcio na biomassa existente também afeta fortemente o pH do solo - um fator que pode variar de espécie para espécie.

Materiais parentais

Certos materiais originais também contribuem para a acidificação do solo. Os granitos e suas rochas ígneas relacionadas são chamados de "ácidos" porque possuem uma grande quantidade de quartzo livre , que produz ácido silícico no intemperismo. Além disso, eles têm quantidades relativamente baixas de cálcio e magnésio. Algumas rochas sedimentares , como xisto e carvão, são ricas em sulfetos , que, quando hidratados e oxidados, produzem ácido sulfúrico, muito mais forte do que o ácido silícico. Muitos solos de carvão são ácidos demais para suportar o crescimento vigoroso das plantas, e o carvão emite fortes precursores para a chuva ácida quando é queimado. Marinhos argilas são também sulfeto-rico em muitos casos, e tais argilas se tornar muito ácido, se eles são drenados para um estado de oxidação.

Correcções de solo

Corretivos de solo , como fertilizantes e estrume, podem causar acidificação do solo. Os fertilizantes à base de enxofre podem ser altamente acidificantes. Os exemplos incluem enxofre elementar e sulfato de ferro, enquanto outros, como o sulfato de potássio , não têm efeito significativo no pH do solo . Embora a maioria dos fertilizantes de nitrogênio tenha um efeito acidificante, os fertilizantes de nitrogênio à base de amônio são mais acidificantes do que outras fontes de nitrogênio. Os fertilizantes de nitrogênio à base de amônia incluem sulfato de amônio , fosfato de diamônio , fosfato de monoamônio e nitrato de amônio . Fontes de nitrogênio orgânico, como uréia e composto , são menos acidificantes. As fontes de nitrato com pouco ou nenhum amônio, como nitrato de cálcio , nitrato de magnésio , nitrato de potássio e nitrato de sódio , não são acidificantes.

Poluição

A acidificação também pode ocorrer a partir das emissões de nitrogênio para a atmosfera, pois o nitrogênio pode acabar sendo depositado no solo. A pecuária é responsável por quase 65% das emissões de amônia produzida pelo homem .

Fontes antropogênicas de dióxido de enxofre e óxidos de nitrogênio desempenham um papel importante no aumento da produção de chuva ácida. O uso de combustíveis fósseis e exaustão de motores são os maiores contribuintes antropogênicos para gases sulfúricos e óxidos de nitrogênio, respectivamente.

O alumínio é um dos poucos elementos capazes de tornar o solo mais ácido. Isso é obtido quando o alumínio retira os íons hidróxido da água, deixando para trás os íons de hidrogênio. Como resultado, o solo é mais ácido, o que o torna inviável para muitas plantas. Outra consequência do alumínio nos solos é a toxicidade do alumínio, que inibe o crescimento das raízes.

Práticas de gestão agrícola

Abordagens de manejo agrícola, como monocultura e fertilização química, geralmente levam a problemas de solo, como acidificação e degradação do solo, e doenças transmitidas pelo solo, que, em última análise, têm um impacto negativo na produtividade e sustentabilidade agrícola.

Efeitos

A acidificação do solo pode causar danos às plantas e organismos do solo. Nas plantas, a acidificação do solo resulta em raízes menores e menos duráveis. Solos ácidos às vezes danificam as pontas das raízes, reduzindo o crescimento futuro. A altura das plantas é prejudicada e a germinação das sementes também diminui. A acidificação do solo afeta a saúde da planta, resultando em cobertura reduzida e menor densidade da planta. No geral, o crescimento atrofiado é visto nas plantas. A acidificação do solo está diretamente ligada ao declínio das espécies de plantas ameaçadas de extinção.

No solo, a acidificação reduz a diversidade microbiana e macrofaunística . Isso pode reduzir o declínio da estrutura do solo, o que o torna mais sensível à erosão. Há menos nutrientes disponíveis no solo, maior impacto de elementos tóxicos para as plantas e consequências para as funções biológicas do solo (como a fixação de nitrogênio ). Um estudo recente mostrou que a monocultura da cana-de-açúcar induz a acidez do solo, reduz a fertilidade do solo, altera a estrutura microbiana e reduz sua atividade. Além disso, a maioria dos gêneros de bactérias benéficas diminuiu significativamente devido à monocultura da cana-de-açúcar, enquanto os gêneros de fungos benéficos mostraram uma tendência inversa. Portanto, mitigar a acidez do solo, melhorar a fertilidade do solo e as atividades enzimáticas do solo, incluindo a melhoria da estrutura microbiana com serviços benéficos às plantas e ao solo, pode ser uma medida eficaz para desenvolver um sistema de cultivo de cana-de-açúcar sustentável.

Em maior escala, a acidificação do solo está associada a perdas na produtividade agrícola devido a esses efeitos.

Os impactos da água ácida e da acidificação do solo nas plantas podem ser menores ou, na maioria dos casos, maiores. Em casos menores que não resultam em fatalidade de plantas incluem; plantas menos sensíveis a condições ácidas e ou chuva ácida menos potente. Também em casos menores, a planta acabará morrendo devido à redução do pH natural da água pela água ácida. Água ácida entra na planta e faz com que importantes minerais da planta se dissolvam e sejam levados embora; o que acaba fazendo com que a planta morra por falta de minerais para nutrição. Em casos importantes, que são mais extremos; o mesmo processo de dano ocorre como em casos menores, que é a remoção de minerais essenciais, mas em um ritmo muito mais rápido. Da mesma forma, a chuva ácida que cai no solo e nas folhas das plantas causa o ressecamento da cutícula cerosa da folha; o que acaba causando uma rápida perda de água da planta para a atmosfera externa e resulta na morte da planta. Para ver se uma planta está sendo afetada pela acidificação do solo, pode-se observar de perto as folhas da planta. Se as folhas são verdes e parecem saudáveis, o pH do solo é normal e aceitável para a vida das plantas. Mas se as folhas da planta apresentarem amarelecimento entre as nervuras de suas folhas, isso significa que a planta está sofrendo de acidificação e não é saudável. Além disso, uma planta que sofre de acidificação do solo não pode fotossintetizar. A secagem da planta devido à água ácida destrói organelas do cloroplasto. Sem ser capaz de fotossintetizar, uma planta não pode criar nutrientes para sua própria sobrevivência ou oxigênio para a sobrevivência de organismos aeróbicos; que afeta a maioria das espécies da Terra e, em última análise, acaba com o propósito da existência das plantas.

Prevenção e gestão

A acidificação do solo é um problema comum na produção de safras de longo prazo, que pode ser reduzida com calcário, aditivos orgânicos (por exemplo, palha e esterco) e aplicação de biochar . Em safras de cana-de-açúcar, soja e milho cultivadas em solos ácidos, a aplicação de calcário resultou na restauração de nutrientes, aumento no pH do solo, aumento na biomassa radicular e melhor saúde das plantas.

Diferentes estratégias de manejo também podem ser aplicadas para evitar mais acidificação: usando fertilizantes menos acidificantes, considerando a quantidade de fertilizante e o tempo de aplicação para reduzir a lixiviação de nitrato-nitrogênio, bom manejo de irrigação com água neutralizante de ácido e considerando a proporção de nutrientes básicos para nitrogênio na colheita cultivo. Os fertilizantes de enxofre só devem ser usados ​​em culturas responsivas, com uma alta taxa de recuperação da cultura.

Por meio da redução de fontes antropogênicas de dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio e com medidas de controle da poluição do ar, vamos tentar reduzir a chuva ácida e a acidificação do solo em todo o mundo.

Veja também

Referências

Leitura adicional

  • Fenn, ME; Huntington, TG; McLaughlin, SB; Eagar, C .; Gomez, A .; Cook, RB (2006). "Status da acidificação do solo na América do Norte" (PDF) . Journal of Forest Science . 52: 3–13. Arquivado do original (PDF) em 20/10/2011 . Obtido em 2013-01-13 . A depleção de Ca é um mecanismo primário de efeitos de deposição de ácido no leste da América do Norte