III Simpósio Brasileiro de Recursos Naturais do Semiárido – SBRNS “Manejo de bacias hidrográficas em regiões semiáridas: potencialização da produção de água” Fortaleza - Ceará, Brasil 20 a 22 de junho de 2017

doi: 10.18068/IIISBRNS2017.mbhs758

ISSN: 2359-2028

ANÁLISE DE NUTRIENTES EM SEDIMENTOS DE FUNDO EM RESERVATÓRIO DO SEMIÁRIDO: CASO DO AÇUDE CAXITORÉ Aldênia Mendes Mascena de Almeida1, Eunice Maia de Andrade2, Fernando Bezerra Lopes3, Cicero Lima de Almeida4 1

Tecn. em Recursos Hídricos/Irrigação, Doutora, Dept.. Ciência do Solo/Universidade Federal do Ceará/UFC, Bolsista PNPD/CAPES/Dept. Engenharia Agrícola/UFC, Fortaleza – Ce, Fone: (0XX85) 3366.9757 e-mail: [email protected] 2 Enga. Agrônoma, PhD. Profa. Dept.de Engenharia Agrícola, CCA/UFC, [email protected]. 3Tecn. em Recursos Hídricos/Irrigação, Doutor. Profº, Dept. Engenharia Agrícola/UFC, e-mail: [email protected] 4 Tecn. em Recursos Hídricos/Irrigação, Doutor, Dept. de Engenharia Agrícola/ UFC/ Bolsista da Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos/FUNCEME, e-mail: [email protected]

RESUMO: Objetivou-se com o estudo quantificar o aporte de carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (NT) e fósforo assimilável (P) em sedimentos de fundo do reservatório Caxitoré, Ceará. As amostras de sedimento foram coletadas em uma trincheira no leito do rio Caxitoré, na bacia hidráulica do reservatório. Observou-se que o COT, NT e P apresentaram a mesma distribuição em profundidade, porém há um aporte maior de COT (69,0 g kg-1), NT (1,40 g kg-1) e P (35,69 kg-1) na camada superficial em relação às inferiores. Não foi observada nenhuma relação das variáveis com as frações granulométricas (silte, argila e areia). Conclui-se que o material orgânico depositado nos sedimentos é a principal fonte de aporte de nitrogênio total e fósforo assimilável. PALAVRAS–CHAVE: carbono orgânico total, nitrogênio total, fósforo assimilável.

ANALYSIS OF NUTRIENTS IN BOTTOM SEDIMENTS IN THE SEMI-ARID RESERVOIR: CASE OF THE CAXITORÉ RESERVOIR ABSTRACT: The aim of this study was to quantify the contribution of total organic carbon (TOC), total nitrogen (NT) and assimilable phosphorus (P) in the bottom sediments of the Caxitoré reservoir, Ceará. The sediment samples were collected in a trench in the riverbed of the Caxitoré, in the hydraulic basin of the reservoir. It was observed that TOC, NT and P presented the same in depth distribution, however there was a greater contribution of TOC (69.0 g kg -1), NT (1.40 g kg -1) and P (35.69 Kg-1) in the superficial layer in relation to the inferior ones. There no relation of the variables with the granulometric fractions (silt, clay and sand) was observed. It's concluded that the organic material deposited in the sediments is the main source of total nitrogen and assimilable phosphorus. KEYWORDS: total organic carbon, total nitrogen, assimilable phosphorus

INTRODUÇÃO Os sedimentos são componentes importantes para avaliar a história da natureza e os impactos ambientais gerados nos corpos hídricos, pois a vida útil dos reservatórios depende principalmente do uso e ocupação do solo à sua montante. As atividades antrópicas intensivas como desmatamento, queimadas e superpastejo tendem a aumentar as cargas de sedimentos e nutrientes nos reservatórios (SANTOS et al., 2016; SHOULIANG HUO et al., 2014). Além disso, outros fatores contribuem para o aporte de sedimentos, entre os quais pode-se citar: tipo de solos, relevo, clima e a ausência de praticas conservacionista dos solos no entorno dos corpos hídricos (BABOSA et al., 2012). Os sedimentos apresentam importante função na regulação dos processos de eutrofização (enriquecimento de nutrientes), principalmente nos reservatórios sob clima semiárido (SIYUE et al., 2017). Esses reservatórios são sujeitos à períodos irregulares de precipitação e de altas taxas de evaporação de suas águas, o que resulta em um incremento nas concentrações de nutrientes. Sabe-se que no longo período de estiagem não ocorre à renovação de suas águas (SANTOS et al., 2017), promovendo o aumento nos níveis de eutrofização dos mananciais. De acordo com Batista et al. (2014) durante o período de estiagem as águas apresentaram um nível de trofia mais intensa em decorrência dos menores volumes armazenados. Portanto, o estudo das concentrações de nutrientes e material orgânico nos sedimentos depositados nos reservatórios de regiões de clima semiáridos apresenta papel relevante na geração de informações que possam ampliar o conhecimento cientifico em sistemas hídricos artificias e regiões semiáridas tropicais. Em virtude da importância da problemática abordada, objetivou-se analisar o aporte de carbono orgânico total, nitrogênio total e fósforo assimilável em sedimentos de fundo em reservatório artificial de região semiárida, caso do açude Caxitoré.

MATERIAL E MÉTODOS

A área de pesquisa corresponde o açude Caxitoré (Figura 1), projetado e construído pelo Departamento Nacional de Obras Contra a Seca (DNOCS) entre 1958 e 1962 sobre o leito do rio Caxitoré, localizado entre os municípios de Pentecoste e Umirim, Ceará (CEARÁ, 2011). O açude Caxitoré apresenta uma capacidade de armazenamento de água entorno de 202,0 hm3 com uma vazão de 150 L s-¹, estando inserida na bacia hidrográfica do Curu. Os

solos da região de maior predominância são Argissolos, Luvissolos e Neossolos (COGERH, 2011).

Figura 1. Localização do açude Caxitoré e da trincheira A partir de procedimentos de campo foram coletadas amostras de sedimentos de fundo no açude Caxitoré. As coletas dos sedimentos foram realizadas a partir da abertura de trincheira no leito do rio Caxitoré inserida bacia hidráulica do açude (Figura 1). A trincheira foi situada a uma distância de 500 m à montante da linha do espelho d’água no dia 15 de nov. 2016. Os critérios de amostragem dos sedimentos seguiram o adotado por Lima et al. (2011), sendo aberta a trincheira no caminho preferencial dos rios ao entrar no reservatório, que é facilmente observado devido à topografia do terreno. A amostragem foi realizada por camadas, que foram delimitadas de acordo com as características morfológicas externas (cor e textura), até alcançarem a camada do leito do rio, caracterizada pela presença de um material arenoso. Em seguida os sedimentos foram acondicionados em sacos plásticos fechados, identificados e levados ao laboratório de Manejo do solo da Universidade Federal do Ceará para realização das análises de nitrogênio total (método de semi-micro-Kjeldahl (EMBRAPA, 2011), fósforo assimilável (EMBRAPA, 2011) e carbono orgânico total (Walkley-Blac modificado por Yeomans e Bremner (1988)). As frações granulométricas foram estimadas pelo o método da proveta descrito no manual de análises química e física do solo

(EMBRAPA, 2011). As determinações analíticas foram realizadas em amostras de terra fina seca ao ar (TFSA), destorroadas e passadas em peneiras de 20 cm de diâmetro e malha de 2 mm de abertura.

RESULTADOS E DISCUSSÃO Nas Figuras 2A; 2B e 2C estão apresentados os valores de carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (NT) e fósforo assimilável (P) quantificados no perfil 1 no açude Caxitoré. Observou-se que o COT, NT e P apresentaram a mesma tendência de distribuição com pouca variação nas camadas do perfil 1 (Figuras 2A, B e C), porém observa-se um aporte maior de COT (69,0 g kg-1), NT (1,40 g kg-1) e P (35,69 kg-1) na camada superficial C1, em comparação com as demais. COT (g kg-1 )

2A 0

20

40

60

80

0

Profundidade (cm)

25

NT (g kg-1 )

2B 0

1C - siltosa

50

2

25

1C - siltosa

50

3C - argilosa

Perfil 1 - Açude Caxitoré

20

30

40

50

25

1C - siltosa

2C - siltosa

75 3C - argilosa

100

4C - arenosa

4C - arenosa 150

10

50

125

125

0

2C - siltosa 75

75

3 0

2C - siltosa

100

1

0

P (mg kg-1 )

2C

150

100 125 150

Perfil 1 - Açude Caxitoré

3C - argilosa

4C - arenosa

Perfil 1- Açude Caxitoré

Figura 2. Carbono orgânico total (COT), Nitrogênio total (NT) e Fósforo assimilável (P) em sedimentos de fundo aportados no reservatório Caxitoré, Pentecoste-Ceará A redução no aporte de nutrientes nas camadas de sedimentos inferiores está relacionada principalmente às condições físicas e químicas (potência oxi-redução) do ambiente (SIQUEIRA; APRILE, 2013). Os próprios autores explicam que COT e NT são componentes da matéria orgânica, sendo que o conteúdo de Corgânico presente nos sedimentos depende da taxa de degradação microbiana, da produtividade da coluna de água e do material alóctone proveniente dos solos adjacentes.

Em relação aos sedimentos de fundo coletados no reservatório observa-se a presença de frações granulométricas finas (siltosa e argilosa) e grossa (arenosa), porém as mesmas não apresentaram uma correlação positivas com o aporte de COT e nutrientes (NT e P) no perfil. Outro fato interessante a ser destacado é que esses sedimentos de fundo analisados podem apresentam a capacidade de reter ou liberar íons por meio de adsorção (retidos na superfície de sólidos) e dessorção (liberação). Porém essa fixação ou liberação de COT e dos nutrientes (NT e P) dependerá das características físico-químicas do sedimento e do meio aquoso em que se encontra. A produção de sedimentos está relacionada principalmente com o uso e ocupação do solo pela população presente no entorno reservatório. De acordo com Perran et al. (2010) as atividades antropogênicas tendem a modificar as quantidades de sedimentos e nutrientes exportados da bacia hidrográfica. Luo et al. (2016) afirmam que os processos de transporte e deposição de resíduos orgânicos são afetados por fatores físicos, químicos e biológicos. Entre esses fatores estão a textura, pH, potencial redox, presença de alumínio e temperatura. CONCLUSÕES O material orgânico depositado nos sedimentos é a principal fonte de aporte de nitrogênio total e fósforo assimilável no perfil, visto que as frações granulométricas não apresentaram correlação.

REFERÊNCIAS BATISTA, A. A.; MEIRELES, A. C. M.; ANDRADE, E. M. DE; IZIDIO, N. S. DE C.; LOPES, F. B. Sazonalidade e variação espacial do índice de estado trófico do açude Orós, Ceará, Brasil. Revista Agro@mbiente On-line, v. 8, n. 1, p. 39-48, 2014. BARBOSA, J. E. L.; Medeiros, E. S. F.; Brasil, J.; Cordeiro, R. da S.; Crispim, M. C. B.; Silva, G. H. G. da. Aquatic Systems in Semi-arid Brazil: limnology and management. Acta Limnologica Brasiliensia, v.24, p.103-118, 2012. COMPANHIA DE GESTÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS – COGERH. Inventário ambiental do açude Caxitoré. Volume único, Fortaleza – Ceará; 2011. EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA (EMBRAPA) CENTRO NACIONAL DE PESQUISAS DE SOLOS. Manual de métodos de análises de solo. 2011, 225 p. LIMA, P. C. Y.; LIMA NETO, E. I.; ARAÚJO, J. C. de. Análise do assoreamento e da eficiência de retenção de pequeno reservatório no semiárido brasileiro. In: LIMA, J. E. F.

W; LOPES, W. T. A. Engenharia de sedimentos na busca de soluções para problemas de erosão e assoreamento, Brasilía. 2011. p. 283-307. LUO, Z.; JI-MING, M.; SHUANG-LING, Z.; CHUN-ZI, N. Different hydrodynamic conditions on the deposition of organic carbon in sediment of two reservoirs. Hydrobiologia, v. 765, p.15-26, 2016. DOI 10.1007/s10750-015-2410-2. MOURA, R. S. T; VALENTI, W. C.; HENRY-SILVA, G. G. Sustainability of Nile tilapia net-cage culture in a reservoir in a semi-arid region. Ecological Indicator, v. 66, p.574 -582, 2016. PERRAN, L. M.; COOK, K. T.; ALDRIDGE, S.; LAMONTAGNE, J. D. Brookes Retention of nitrogen, phosphorus and silicon in a large semi-arid riverine lake system. Biogeochemistry, v. 99, p.49-63, 2010. DOI 10.1007/s10533-009-9389-6 SANTOS, J.A.; MARINS, R.V.; GUIAR, J. E. A.; CHALAR, G.; SILVA, F. A.T.F.; LACERDA, L.D. Hydrochemistry and trophic state change in a large reservoir in the Brazilian northeast region under intense drought conditions. Journal Limnol, v. 76, p.41-. DOI: 10.4081/jlimnol.2016.1433 SHOULIANG, H.; JINGTIAN, Z.; KEVIN, M.; YEAGER, B. X.; JIAN, W.; ZHUOSHI, H.; FENGCHANG, W. High-resolution profiles of dissolved reactive phosphorus in overlying water and porewater of Lake Taihu, China. Environ Sci Pollut Res, v.21, p.12989 – 12999, 2014.DOI 10.1007/s11356-014-3217-9. SIYUE, L.; RICHARD,T. B.; RONG, M.; LIHUA X.; CHEN Y. Extreme drought causes distinct water acidification and eutrophication in the Lower Lakes (Lakes Alexandrina and Albert), Australia. Journal of Hydrology, v. 544, p.133-146, 2017. SIQUEIRA, G. W.; APRILE, F. Avaliação de risco ambiental por contaminação metálica e material orgânico em sedimentos da bacia do Rio Aurá, Região Metropolitana de Belém – PA. Acta Amazonica, v. 43, n.1, p.51 – 62, 2013. YEOMANS, J. C.; BREMNER, J. M. A rapid and precise method for routine determination of organic carbon insoil. Commun. Soil Science. Plant Anal. v.19, p.1467-1476, 1988.