Calagem e controle de acidez nos viveiros

Calagem e controle de acidez nos viveiros

(Parte 1 de 3)

Calagem e Controle da Acidez dos Viveiros de Aqüicultura

Introdução

Viveiros construídos em locais com solos ácidos freqüentemente apresentam água com valores baixos de pH e concentrações reduzidas de alcalinidade total e dureza total. Nesses casos, se não for feita a calagem dos viveiros, eles podem ser considerados inadequados para a prática da aqüicultura. Freqüentemente, problemas de acidez nos viveiros não resultam diretamente dos efeitos negativos do pH baixo sobre o crescimento, reprodução, ou sobrevivência, mas sim dos efeitos da baixa alcalinidade total e da presença de sedimentos ácidos no fundo dos viveiros, que interferem indiretamente na produção de plâncton e bentos. Esses efeitos resultam em baixa produção de peixes e de outras espécies cultivadas.

A calagem de viveiros de aqüicultura visa a melhoria da produtividade e dos índices de sustentabilidade ambiental, e tem como objetivos neutralizar a camada superficial de sedimentos do fundo dos viveiros e aumentar a alcalinidade total e a dureza total da água. A acidez do sedimento do fundo dos viveiros deve ser corrigida até atingir valores entre 7,0 e 8,0 e as concentrações da alcalinidade total e dureza total da água devem ser elevadas acima de 20 mg/ L (BOYD; TUCKER, 1998). A presença de sedimentos ácidos no fundo dos viveiros de aqüicultura é um problema bastante comum, que exige a utilização de grandes quantidades de calcário agrícola para sua correção. O pH da maioria dos viveiros de água doce varia entre 6,0 e 9,0, e no mesmo viveiro podem ocorrer variações diárias de uma a duas unidades de pH. Nos viveiros de água salobra essas variações diárias são menos evidentes e o pH geralmente oscila entre 8,0 e 9,0.

As variações diárias de pH resultam das alterações da taxa de fotossíntese pelo fitoplâncton ou outras plantas aquáticas em resposta ao fotoperíodo diário. Vários métodos para determinar as exigências para calagem já foram propostos em decorrência das diferenças na composição do solo e seus efeitos sobre o pH, e também sobre a alcalinidade total e a dureza total (BOYD, 1995). Os resultados obtidos em experiências anteriores realizadas por QUEIROZ et al., (2004c), sugerem que a calagem dos viveiros pode ser efetivamente realizada através da aplicação de calcário agrícola diretamente sobre a superfície da água dos viveiros. Esses resultados também demonstraram que a taxa e a profundidade de reação do calcário agrícola não dependem do método de aplicação, alcançando-se o máximo benefício entre 1 e 2 meses após a aplicação do calcário.

Os objetivos desta circular técnica são: fornecer informações sobre qualidade do solo e suas características limitantes para diversos tipos de viveiros de aqüicultura; discutir as relações entre a calagem, alcalinidade total e dureza total e seus efeitos sobre a qualidade da água dos viveiros; e recomendar métodos de calagem para corrigir a acidez dos sedimentos do fundo dos viveiros de aqüicultura.

Jaguariúna, SP Dezembro, 2006

14 ISSN 1516-4683

Autores

Julio Ferraz de Queiroz,

Oceanógrafo,

Doutor em Ciências

Agrárias, Embrapa Meio

Ambiente jqueiroz@cnpma.embrapa.br

Rita Carla Boeira,

Engenheira Agrônoma,

Doutora em Solos e Nutrição de Plantas,

Embrapa Meio Ambiente rcboeira@cnpma.embrapa.br

Acidez, Alcalinidade Total e Dureza Total Acidez

A acidez mineral da água é a medida dos ácidos totais presentes na água. É expressa em mg/L de carbonato de cálcio (CaCO3), e deve referir-se ao pH final da determinação. Representa a quantidade de carbonato de cálcio que precisa ser adicionada na água para torná-la alcalina.

O dióxido de carbono (CO2) dissolvido na água tem reação ácida, mas normalmente não pode reduzir o pH da água abaixo de 4,5 e, portanto, as águas que apresentarem pH abaixo desse valor contêm um ácido mineral forte, como o ácido sulfúrico, de forma que águas não alcalinas não são adequadas para a aqüicultura.

2Calagem e Controle da Acidez dos Viveiros de Aqüicultura

Alcalinidade Total

A alcalinidade total é a capacidade da água de neutralizar sua acidez, dada pela soma de bases tituláveis. É expressa em mg/L de carbonato de cálcio (CaCO3), Uma quantidade expressiva de bases, incluindo carbonatos, bicarbonatos, hidróxidos, silicatos, fosfatos, amônia e vários compostos orgânicos, ocorre na água. Entretanto, os bicarbonatos, carbonatos, e hidróxidos são considerados as bases predominantes nas águas naturais, e nos viveiros de aqüicultura os bicarbonatos e os carbonatos são encontrados em maiores concentrações do que as outras bases. Os carbonatos alcalinos terrestres como a calcita e a dolomita são as principais fontes de bases na água

A alcalinidade total da água é derivada principalmente da dissolução do calcário dos solos, de modo que a concentração da alcalinidade total é determinada principalmente pelas características do solo. Por exemplo, viveiros em áreas com solos arenosos freqüentemente apresentam uma alcalinidade total abaixo de 20 mg/L, enquanto os viveiros construídos em áreas com solos calcários podem apresentar uma alcalinidade total acima de 100 mg/L. Outros fatores como o clima também influenciam, como por exemplo, os viveiros localizados em regiões áridas possuem solos com maior alcalinidade total do que viveiros localizados em regiões úmidas.

Considerando que águas com pH acima de 4,5 podem conter bicarbonato, isso significa que amostras de água que se tornam amarelas em função da adição do indicador alaranjado de metila contêm alcalinidade.

Dureza Total

A soma das concentrações de cálcio e de magnésio expressas como equivalente de carbonato de cálcio (CaCO3) tradicionalmente tem sido considerada como a medida da dureza total. Outros íons metálicos bivalentes também contribuem para a dureza total, mas as suas concentrações são freqüentemente insignificantes em águas naturais. Como regra geral, a dureza, tal como a alcalinidade é derivada da dissolução do calcário, o qual quando dissolve produz quantidades iguais de alcalinidade e dureza.

Na maioria das águas as concentrações da dureza total e da alcalinidade total são aproximadamente iguais. Entretanto, algumas exceções significativas são encontradas. Em regiões áridas os carbonatos tendem a precipitar conforme a salinidade aumenta e isso faz com que a alcalinidade seja menor do que a dureza. Em águas muito ácidas, a dureza é geralmente maior do que a alcalinidade porque o bicarbonato é neutralizado pela acidez, mas os íons que determinam a dureza permanecem. Em algumas áreas costeiras, as águas de poço podem possuir alcalinidade muito maior do que a dureza devido a troca de sódio por cálcio nos aqüíferos. As águas de poço desse tipo são conhecidas por serem naturalmente leves. Quando esse tipo de água é utilizada para abastecer viveiros a fotossíntese pode causar um aumento do pH.

Efeitos da Calagem na Qualidade da Água

A dinâmica da matéria orgânica e a disponibilidade de nutrientes nos sedimentos do fundo são consideradas aspectos críticos para o manejo de viveiros. A decomposição da matéria orgânica afeta a disponibilidade de oxigênio dissolvido e o potencial de oxi-redução na interface sedimento-água, e também afeta diretamente o intercâmbio de nutrientes do sedimento para a coluna d’água. Conseqüentemente, esses fatores exercem uma influência sobre a quantidade de fertilizantes que deverão ser aplicados para aumentar a produtividade primária dos viveiros de produção.

Além disso, o crescimento de fitoplâncton e a produção de organismos aquáticos são limitados pelo suprimento inadequado de dióxido de carbono e de bicarbonato nos viveiros onde a concentração da alcalinidade total é baixa e o pH é ácido. A fertilidade natural das águas dos viveiros aumenta com o aumento da alcalinidade total até pelo menos 150 mg/L, entretanto, viveiros com alcalinidade total acima de 20 mg/L podem produzir em abundância peixes e outros organismos aquáticos. Se a alcalinidade for menor do que 20 mg/L é preciso fazer a calagem dos viveiros. O sedimento do fundo desse tipo de viveiro, em geral, é ácido e absorve quase todo o fósforo adicionado através dos fertilizantes, de forma que, para contornar esse problema é preciso fazer a calagem dos sedimentos do fundo desses viveiros. A calagem irá aumentar o pH do sedimento do fundo dos viveiros, tornando o fósforo mais disponível e aumentando a disponibilidade de carbono para a fotossíntese através da elevação da concentração do íon de bicarbonato na água (BOYD; SCARSBROOK, 1974).

O pH e a concentração de dióxido de carbono livre nas águas dos viveiros estão mais relacionados com a alcalinidade do que com a dureza. Alguns viveiros podem apresentar valores de dureza que são menores ou maiores que os valores da alcalinidade, e o uso dos dados referentes à dureza podem conduzir a conclusões errôneas com relação às exigências de calagem. Viveiros que apresentam valores de alcalinidade total acima de 20 mg/L, sem considerar a dureza, raramente respondem satisfatoriamente a calagem. Entretanto, quanto mais baixa for a concentração da alcalinidade total com relação ao limite de 20 mg/L, maior será a resposta à calagem. Nesse sentido, viveiros que apresentam valores de alcalinidade total entre 12 a 20 mg/L, não irão apresentar uma resposta à fertilização muito grande. Nesses casos, é preciso considerar se o objetivo é obter o máximo da produção de peixes, por exemplo. Se esse for o caso, é preciso verificar se os custos com a calagem, no caso de alguns de viveiros, serão compensatórios.

Experiências anteriormente realizadas indicam que viveiros de piscicultura com dureza total ou alcalinidade total abaixo de 20 mg/L de CaCO3 devem ter essas concentrações elevadas. Isso deve ser realizado através da calagem dos viveiros para que a fertilização inorgânica seja

3Calagem e Controle da Acidez dos Viveiros de Aqüicultura efetiva a fim de aumentar as produções de fitoplâncton e de peixes (THOMASTON; ZELLER, 1961; BOYD, 1976). A fertilização da água dos viveiros de aqüicultura tem como objetivo aumentar a produção de fitoplâncton. O aumento da biomassa de fitoplâncton nos viveiros vai provocar a remoção do CO2 da água durante o dia devido à fotossíntese, cujo processo resulta na elevação do pH e, conseqüentemente, pode implicar em um aumento significativo da toxidez da amônia. A amônia total existente em solução na água dos viveiros é composta de amônia não ionizada (NH3) e do íon de amônio (NH4-), os quais existem em equilíbrio em função da temperatura e do pH, sendo que a amônia não ionizada NH3 é tóxica em pequenas concentrações e aumenta de acordo com a elevação do pH. Destaca-se, ainda, que a amônia é formadora de acidez devido a nitrificação da amônia e do amônio em nitrato, o que ocorre devido a oxidação bacteriana, implicando em um consumo elevado de oxigênio, porque a nitrificação é um processo aeróbico. Em geral, durante dias de sol e na parte da tarde o pH da água nos viveiros fertilizados pode variar entre 8,0 e 9,5 o que significa que altas taxas de fertilização feitas com uréia e com fertilizantes a base de amônia podem causar grandes mortalidades em decorrência do aumento significativo da toxidez de amônia em função da elevação do pH.

Métodos para Determinar a Exigência de Calagem

A calagem dos viveiros de aqüicultura é uma prática que já está muito bem estabelecida, sendo que o termo “exigência de calagem de um viveiro” é definido como a quantidade estimada de material para calagem utilizado para neutralizar a acidez dos sedimentos do fundo e aumentar a dureza total e a alcalinidade total da água até valores acima de 20 mg/L.

Existem vários métodos para determinar as exigências de calagem dos sedimentos do fundo dos viveiros de aqüicultura e os mais comuns são: a) Método do Alabama (BOYD, 1974), desenvolvido para os solos dos viveiros do Estado do Alabama nos EUA (esse método é aplicável para a maioria dos solos do Sul dos EUA, e provavelmente também para outras regiões), b) Método Geral (PILLAI; BOYD, 1985) é adequado para determinar a calagem para qualquer solo com acidez trocável, e c) Método do Solo Ácido Sulfatado é usado somente para solos ácidos sulfatados ou potencialmente ácidos sulfatados.

Destaca-se que BOYD (1974) modificou o procedimento para determinar a exigência de calagem de solos agrícolas desenvolvido por (ADAMS; EVANS, 1962), com o objetivo de permitir que esse método pudesse ser utilizado para estudos com sedimentos do fundo de viveiros de aqüicultura.

Os três métodos citados acima para determinar as exigências de calagem dos sedimentos do fundo de viveiros de aqüicultura são constituídos de três etapas fundamentais:

coleta e preparação das amostras, determinação do pH da lama, e determinação do pH da solução tampão. Os procedimentos de coleta e preparação das amostras para as determinações do pH da lama e da solução tampão são descritos com detalhes para permitir ao aqüicultor efetuar essa etapa com precisão e qualidade. As determinações do pH da lama e da solução tampão propriamente ditos são apresentados de forma geral e resumida a fim de informar ao aqüicultor qual será o tratamento dado as amostras coletadas quando estas estiverem sendo analisadas nos laboratórios especializados.

Em seguida são apresentadas as etapas fundamentais comuns aos três métodos indicados para a determinar as exigências de calagem dos sedimentos do fundo dos viveiros de aqüicultura, e também a descrição das metodologias Método Geral e do Método do Solo Ácido Sulfatado, excluindo-se o Método do Alabama por não se aplicar às condições existentes no Brasil.

Coleta e Preparação das Amostras

As coletas das amostras de sedimento devem ser feitas com um tubo de PVC de aproximadamente 1,5 m de comprimento e 5,0 cm de diâmetro (QUEIROZ et al., 2004 a,b), o qual é operado manualmente. As amostragens devem ser limitadas a uma profundidade máxima de 1,0 m por questões operacionais e de segurança. Os tubos de PVC para amostragem devem ser introduzidos através da camada macia dos sedimentos do fundo dos viveiros, e também dos canais de abastecimento e drenagem de locais previamente selecionados, e deverão conter pelo menos 10 cm do solo original e não alterado dos viveiros e ou locais de amostragem. O solo original e não alterado dos viveiros de aqüicultura corresponde ao solo propriamente dito do fundo dos viveiros, o qual normalmente está recoberto por uma camada superficial formada pelo acúmulo de sedimentos e matéria orgânica oriundas, respectivamente, da erosão dos diques e da precipitação dos sólidos em suspensão na água e das fezes dos peixes e restos de ração não consumida.

As amostras de sedimentos contidas no interior dos tubos de PVC devem ser retiradas utilizando-se um êmbolo que exercerá uma pressão no sentido vertical. Na medida que o sedimento for saindo através da extremidade superior dos tubos de PVC, ele deverá ser cortado em pequenos segmentos com o auxílio de uma espátula larga e de um pequeno anel com as mesmas características dos tubos de PVC, porém com apenas 2,0 cm de altura de acordo com a metodologia descrita por Masuda e Boyd (1994), Munsiri et al. 1995 e Queiroz et al. (2004 a, b) (Figuras 1 a 3).

Os segmentos devem ser secos a 102 °C (amostras para as análises de umidade e densidade) e a 60 °C (amostras para as demais análises). No caso de não se dispor de uma estufa para secar as amostras no laboratório elas devem ser espalhadas em camadas finas sobre superfícies planas cobertas de plástico para secar ao ar livre. As amostras

4Calagem e Controle da Acidez dos Viveiros de Aqüicultura secas de lama devem então ser trituradas e, logo após essa etapa, esse material deve passar por uma tela de malha com abertura de 0,85 m. Para a obtenção de resultados mais precisos à quantidade de toda a amostra que passou pela tela deve ser estimada e usada para estabelecer a calagem.

As amostras podem ser compostas e formadas a partir da combinação de várias sub-amostras que normalmente devem ser coletadas em toda a extensão dos viveiros. Recomenda-se a coleta de pelo menos 10 sub-amostras por viveiro, as quais devem ser coletadas a partir de um ponto definido em uma das margens e a partir daí deve ser seguido um padrão de amostragem em toda a extensão do viveiro conforme descrito por Queiroz et al.(2004c) (Figura 4). Normalmente, são coletadas amostras com menos 60 cm de espessura, e todas as secções (segmentos) com espessura de 2,0 cm devem ser analisados até a camada correspondente a secção de 38-40 cm.

Determinação do pH da lama

Na realidade o pH da lama é uma medida do pH da água que está em torno das partículas de lama, ou seja, dos sedimentos acumulados no fundo dos viveiros de aqüicultura. A maioria dos procedimentos para medir o pH da lama envolve uma secagem da amostra, trituração do solo seco, mistura do solo seco com água destilada ou com uma solução eletrolítica, e a determinação do pH com um eletrodo de vidro. Em geral, deve-se pesar 20 g da lama seca (que passou em peneira com malha de 0,85 m) e colocar em um béquer de 100 ml, adicionar 20 ml de água destilada, e agitar intermitentemente por 1 hora (agitar aproximadamente durante 1 minuto a cada 15 minutos), com bastão de vidro, e logo após medir o pH da mistura lama-água com um eletrodo de vidro. O pH medido dessa maneira geralmente é 0,5 a 1,0 unidade de pH maior do que o pH real da lama do viveiro. Dessa forma, é melhor medir diretamente o pH da lama. Nesse caso é só coletar uma amostra com o coletor apropriado e colocá-la em um béquer de 50 ml, agitar a amostra vagarosamente com um bastão de vidro, inserir o eletrodo do pH-metro, e ler o valor do pH.

(Parte 1 de 3)

Comentários