Vulnerabilidade do aquífero livre em leques aluviais do sul de Santa Catarina sob arroz irrigado

Abstract

Predominantemente o cultivo de arroz irrigado no extremo sul do estado de Santa Catarina é realizado sobre gleissolos e cambissolos desenvolvidos sobre leques aluviais. Segundo Driessen e Moormann (1985) os solos no ápice dos leques aluviais possuem textura grossa e condutividade hidráulica elevada. Os autores sugerem que estas características gradualmente se modificam para a base dos leques que possuem texturas mais finas e condutividade hidráulica mais baixa. Sendo esta constatação verdadeira e considerando que as características do solo influenciam diretamente na vulnerabilidade do aquífero, deveria ser possível estabelecer relações espaciais para as propriedades do solo e para a vulnerabilidade do aquífero. Com o objetivo de avaliar a variabilidade espacial dos atributos que interferem na infiltração de água no solo e na atenuação de poluentes, foram distribuídos quarenta e cinco pontos amostrais, nas áreas de cultivo de arroz da Bacia do rio São Bento, entre os municípios de Siderópolis, Nova Veneza e Forquilhinha (SC). Foram efetuadas medidas de resistência do solo à penetração, densidade aparente, porosidade total, granulometria, condutividade hidráulica, conteúdo de matéria orgânica, carbonatos e elementos trocáveis da solução do solo. Com auxílio de tensiômetros foi feito o acompanhamento semanal da tensão no solo durante a safra 2011/2012. De posse dos dados foram efetuadas análises estatísticas buscando a evidência de padrões espaciais e a possibilidade de produção de índices de vulnerabilidade baseados nas características analisadas. Foram encontrados coeficientes de correlação significativos (a=5%), mas de grau moderado, pelo critério de Calegari e Jacqques (2003) para a condutividade hidráulica, resistência do solo à penetração, diâmetro médio e mediana dos sedimentos. Não há correlação espacial significativa para a tensão no solo, conteúdo de matéria orgânica e carbonatos. Mapas de interpolação de dados mostram mais a formação de nichos de iguais características do que uma gradação do ápice para a base do leque, provavelmente resultantes do padrão entrelaçado dos canais e de diferentes tipos de depósitos que ocorrem na área de leques aluviais. Embora camadas compactadas reduzam o fluxo de água no perfil, a percolação de água das quadras de cultivo é detectada pelos tensiômetros. O aumento da densidade, relacionada à formação de camadas compactadas, implica em menor infiltração da água das quadras de arroz para o subsolo, o que eleva a tensão. Foram criados índices de potencial de redução da infiltração e potencial de atenuação de poluentescom base na somatória ponderada das distâncias euclidianas do ponto amostral em relação ao autovetor, em uma análise de principais componentes. O potencial de redução da infiltração assim produzido tem correlação de 51% com as coordenadas UTM Norte. O potencial de atenuação tem correlação de 98% com estas coordenadas. A soma destes potenciais cria um índice numérico de vulnerabilidade do aquífero baseado nas características do solo cujo mapa apresenta muitas semelhanças com o potencial de redução da infiltração, mas com baixa correlação espacial.<br>

Abstract : Predominantly irrigated rice cultivation in the southern end of Santa Catarina State is carried out on Gleysols and Cambisols developed on alluvial fans. According to Driessen and Moormann (1985) soil on the proximal fan areas have a coarse texture and high hydraulic conductivity. The authors suggest that these characteristics gradually change towards the distal fans that have finer textures and lower hydraulic conductivity. Considering that this finding is true and that soil characteristics contribute directly to the aquifer vulnerability, it should be possible to establish spatial relationships of the soil properties and of aquifer vulnerability. With the aim of evaluating spatial variability of the attributes that interfere with water infiltration into the soil and with mitigation of pollutants, forty-five sample points were distributed in the areas of rice cultivation of the São Bento basin, between the municipalities of Siderópolis, Nova Veneza and Forquilhinha in Santa Catarina State. Measurements of soil penetration resistance, bulk density, total soil porosity, particle size distribution, hydraulic conductivity, organic matter content, carbonates, and element concentration in soil solution were carried out. With the aid of tensiometers weekly monitoring of tension in the soil was done during the 2011/2012 crop season. With this data we proceeded to statistical analyses seeking evidence of spatial patterns and the possibility of building indices of vulnerability based on the analyzed characteristics. Significant correlation coefficients were found (a = 5%), but at a moderate level by the criterion of Callegari and Jacques (2003) for the hydraulic conductivity, soil penetration resistance, average mean diameter and median size. There is no significant spatial correlation for the tension in the soil, and organic matter content, and carbonates. Maps of data interpolation show more the formation of niches of the same features than a gradation from the proximal fan areas to the distal fan areas probably due to the braided channels and different types of deposits that occur in the alluvial fan area. Even though compacted layers reduce water flow on the profile, the percolation of water in paddy fields was detected by the tensiometers. The increased density, connected to the formation of compacted layers, implies less infiltration of water from rice paddies to the subsoil, which raises the tension. Indexes of potential for reduction of infiltration and for mitigation of pollutants were created based on the weighted sum of Euclidean distances of the sample point in relation to the eigenvector, in a principal component analysis. The potential for reduction of infiltration thus produced has a 51% correlation to the North UTM coordinates. The potential for mitigation has a 98% correlation tothese coordinates. The sum of these potentials creates a numerical index of the aquifer vulnerability based on soil characteristics whose map has many similarities with the potential for reduction of infiltration, but with low spatial correlation.