Fracionamento e quantificação de limites críticos de transferência de cobre e zinco para a solução de solos com diferentes teores de argila e matéria orgânica

Abstract

Solos em agroecossistemas naturalmente podem possuir excesso de metais pesados, como o cobre (Cu) e o zinco (Zn), assim como esses metais também podem ser derivados de ações antrópicas. Porém, não é suficientemente conhecido os limites críticos de transferência (LCT) destes dois metais para a solução do solo. Este pode ser um parâmetro para a regulação de concentrações máximas permitidas de Cu e Zn em solos, reduzindo o potencial de contaminação ambiental e toxidez às plantas. Aliado a isso, são escassos os estudos que apresentam de forma associada, resultados sobre a dinâmica de acúmulo e distribuição de frações de Cu e Zn, bem como as capacidades máximas de adsorção (CMA) destes dois metais, em solos argilosos e arenosos, cultivados com vinhedos em clima subtropical. O estudo objetivou estabelecer os LCT de Cu e Zn para a solução de solos com variações nos teores de argila e matéria orgânica (MO), e o acúmulo das frações desses dois elementos em solos de vinhedos. O trabalho foi estruturado em três estudos. No estudo 1, foram avaliados o acúmulo de frações e a CMA de Cu e Zn, em solos argilosos e arenosos de vinhedos com até 40 anos de cultivo, e com histórico de aplicações de fungicidas foliares, em clima subtropical. No estudo 2, desenvolvido em condições controladas, foram estimados os teores de Cu e Zn em solos com variações nos teores de argila e MO, a partir dos quais os dois elementos são transferidos para a solução do solo, representando aumento do potencial de contaminação ambiental. No estudo 3, desenvolvido em condições semelhantes ao estudo anterior, foram estabelecidos a CMA e os LCT de Cu e Zn, em solos com diferentes teores de argila e MO. No estudo 1, os maiores acúmulos de frações e a CMA de Cu e Zn foram observados na camada mais superficial dos vinhedos mais antigos, que possuíam maior histórico de aplicações de fungicidas. Nas camadas mais superficiais dos solos argilosos dos vinhedos, a maior parte do Cu foi distribuída na fração orgânica (CuMO). Porém, na camada mais profunda, a maior parte do Cu foi distribuída na fração mineral (CuMin). Enquanto que para o Zn os seus maiores teores foram observados na fração residual (ZnR) no solo das duas camadas avaliadas. Por outro lado, nas duas camadas dos solos arenosos de vinhedos, a maior parte do Cu e Zn foram distribuídos na fração mineral (CuMin e ZnMin). Os solos argilosos apresentaram maior CMA de Cu e Zn em relação aos solos arenosos, especialmente, por causa do maior teor de matéria orgânica. As CMA de Cu e Zn diminuíram com o aumento da idade dos vinhedos, sendo os maiores valores observados nas entre linhas dos vinhedos.No estudo 2, os LCT de Cu variaram de 118 a 187 mg Cu kg-1, sendo os menores valores observados em misturas de solos contendo menores teores de argila em combinação com maiores teores de MO. Os LCT de Zn variaram de 61 a 116 mg Zn kg-1, sendo os maiores valores observados em misturas de solos contendo os menores teores de argila em combinação com maiores teores de MO. No estudo 3,os valores indicativos de limite crítico de transferência de Cu (T-Cu) variaram de 81 mg Cu kg-1 até 588 mg Cu kg-1, nos solos contendo diferentes teores de argila (Oxisol). Os valores do T-Cu de Cu variaram de 97 mg Cu kg-1 até 522 mg Cu kg-1, nos solos contendo diferentes teores de MO (Inceptisol). Enquanto que, os valores do T-Zn de Zn variaram de 195 mg Zn kg-1 até 397 mg Zn kg-1, nos solos contendo diferentes teores de argila (Oxisol). Os valores de T-Zn de Zn variaram de 88 mg Zn kg-1 até 348 mg Zn kg-1, nos solos contendo diferentes teores de MO. O uso de equações: TCu (mg kg-1)= 75*(%CL0.34)*(%OM0.39) para a estimativa dos valores de T-Cu; TZn=2.7*(%CL)+126 e T-Zn= -9.3*(%OM)2+92.4*(%OM)+66 para estimativa dos valores de T-Zn podem ser utilizadas como balizadores seguros para órgãos de fiscalização, instituições de assistência técnica e agricultores, como indicadores para o monitoramento do potencial da contaminação ambiental. Os solos argilosos apresentaram maior CMA Cu/Zn, em relação aos solos arenosos, especialmente, por causa do maior teor de matéria orgânica.

Abstract: Soils in agroecosystems may naturally have an excess of heavy metals, such as copper (Cu) and zinc (Zn), just as these metals can also be derived from anthropic actions. However, the critical transfer limits (LCT) of these two metals for the soil solution are not sufficiently known. This can be a parameter for the regulation of maximum permitted concentrations of Cu and Zn in soils, reducing the potential for environmental contamination and toxicity to plants. Allied to this, there are few studies that present, in an associated way, results on the dynamics of accumulation and distribution of fractions of Cu and Zn, as well as the maximum adsorption capacities (CMA) of these two metals, in clayey and sandy soils, cultivated with vineyards in a subtropical climate. The study aimed to establish the Cu and Zn LCT for the solution of soils with variations in the contents of clay and organic matter (OM), and the accumulation of fractions of these two elements in vineyard soils. The work was structured in three studies. In study 1, the accumulation of fractions and the CMA of Cu and Zn were evaluated in clayey and sandy soils in vineyards with up to 40 years of cultivation, and with a history of foliar fungicide applications, in a subtropical climate. In study 2, developed under controlled conditions, the Cu and Zn contents in soils with variations in the clay and OM contents were estimated, from which the two elements are transferred to the soil solution, representing an increase in the potential for environmental contamination. In study 3, developed under conditions similar to the previous study, CMA and LCT of Cu and Zn were established in soils with different clay and OM contents. In study 1, the largest accumulations of fractions and the CMA of Cu and Zn were observed in the most superficial layer of the oldest vineyards, which had a greater history of fungicide applications. In the more superficial layers of the clayey soils of the vineyards, most of the Cu was distributed in the organic fraction (CuMO). However, in the deepest layer, most of the Cu was distributed in the mineral fraction (CuMin). While for Zn, its highest levels were observed in the residual fraction (ZnR) in the soil of the two layers evaluated. On the other hand, in the two layers of sandy soils in vineyards, most of Cu and Zn were distributed in the mineral fraction (CuMin and ZnMin). The clayey soils showed a higher CMA of Cu and Zn compared to sandy soils, especially because of the higher content of organic matter. The CMA of Cu and Zn decreased with the increase in the age of the vineyards, with the highest values observed in the inter-vineyard lines. In study 2, the LCT of Cu ranged from 118 to 187 mg Cu kg-1, the lowest values being observed in soil mixtures containing lower clay contents in combination with higher OM levels. The LCT of Zn varied from 61 to 116 mg Zn kg-1, with the highest values observed in soil mixtures containing the lowest clay content in combination with the highest OM content. In study 3, the indicative values for the critical Cu transfer limit (T-Cu) ranged from 81 mg Cu kg-1 to 588 mg Cu kg-1, in soils containing different clay contents (Oxisol). The T-Cu values ranged from 97 mg Cu kg-1 to 522 mg Cu kg-1, in soils containing different levels of OM (Inceptisol). Whereas, the values of T-Zn of Zn varied from 195 mg Zn kg-1 to 397 mg Zn kg1 , in soils containing different levels of clay (Oxisol). The T-Zn values of Zn ranged from 88 mg Zn kg-1 to 348 mg Zn kg-1, in soils containing different levels of OM. The use of equations: T-Cu (mg kg-1) = 75*(%CL0.34)*(% OM0.39) to estimate the T-Cu values; T-Zn = 2.7*(%CL)+126 and T-Zn = -9.3*(%OM)2+92.4*(%OM)+66 to estimate T-Zn values can be used as safe beacons for organs inspection agencies, technical assistance institutions and farmers, as indicators for monitoring the potential of environmental contamination. The clayey soils showed a higher CMA Cu/Zn, compared to sandy soils, especially because of the higher content of organic matter.