II-265 REUSO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS NO CULTIVO DE ARROZ

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1 22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 14 a 19 de Setembro Joinville - Santa Catarina II-265 REUSO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS NO CULTIVO DE ARROZ (Oryza sativa) Maria Gorete Pereira(1) Engenheira Civil, Mestre em Engenharia Química, Bolsista (DCR/CNPq) do PROSAB/RN Programa de Pesquisa em Saneamento Básico. Henio Normando de Souza Melo Engenheiro Químico, Doutor em Engenharia Ambiental, Professor da UFRN, Coordenador do PROSAB/RN. Cícero Onofre de Andrade Neto Engenheiro Civil, Mestre em Engenharia Civil com Concentração em Saneamento, Professor da UFRN, Membro do Grupo Coordenador do PROSAB Programa de Pesquisa em Saneamento Básico (FINEP/CNPq/CEF). Dinarte Aéda da Silva Engenheiro Civil, Mestre em Irrigação e Drenagem, Professor Adjunto do Departamento Agropecuário (CT/UFRN), pesquisador do PROSAB/RN. Fernando Kidelmar Dantas de Oliveira Engenheiro Agrônomo, Mestre em Produção Vegetal, Bolsista do PROSAB/RN.

2 Endereço(1): PROSAB-RN. Núcleo Tecnológico. Campus Universitário. Natal. RN. CEP: RESUMO O arroz (Oryza sativa) é importante fonte de calorias e proteínas na dieta alimentar do brasileiro, sendo cultivado em todos os Estados do Brasil, onde predomina como sistema de cultivo o de sequeiro, cujo suprimento hídrico fica na dependência das precipitações pluviométricas. Para atender a demanda do consumo de arroz e contemplar o crescimento acelerado da população, é necessário que se adotem medidas capazes de elevar a produção nacional e reduzir a instabilidade cíclica na produção deste cereal. Uma das alternativas é o cultivo de arroz mediante o uso de irrigação. Entretanto, o fator água é hoje o grande elo frágil na cadeia de produção. A situação é mais delicada nas regiões áridas e semi-áridas, nas quais a água tornou-se um fator limitante para o seu desenvolvimento urbano, industrial e agrícola. Entidades gestoras de recursos hídricos buscam incessantemente novas fontes de recursos para complementar a pequena capacidade hídrica ainda disponível nessas regiões. Dado seus inegáveis atrativos de ordem ecológica (reciclagem de nutrientes, controle de poluição) e econômica (economia de fertilizantes, fonte alternativa de água), a reutilização de águas residuárias na agricultura se apresenta como uma alternativa bastante interessante. Foi conduzido um experimento de campo para estudar os efeitos do aporte dos nutrientes contidos nas águas residuárias em plantas de arroz. O sistema experimental foi composto por dois módulos com área total de 35,0m² cada. A parcela experimental foi constituída por 21 linhas, medindo 3,0m de comprimento cada e espaçadas de 40cm. Foi utilizada a cultivar "Formoso", desenvolvida pela Embrapa Arroz e Feijão, indicada para cultivo sob irrigação por inundação contínua e recomendado para os Estados do Nordeste. Os tratamentos constaram da aplicação de águas residuárias tratadas (efluentes de um sistema de tratamento composto de tanque séptico seguido de filtros biológicos anaeróbios) e água de poço sem adição de nutrientes, de forma a permitir uma avaliação dos efeitos nutricionais do efluente aplicado em algumas características agronômicas da cultura, tais como: crescimento, produtividade e qualidade da produção. Nas condições do experimento, a produção de matéria verde e o número de perfilhos aumentaram com a aplicação dos esgotos, entretanto o aumento na altura das plantas favoreceu o acamamento, contribuindo para perdas na produtividade e na qualidade dos grãos. PALAVRAS-CHAVE: Disposição no solo; Reuso de águas residuárias; Cultivo de arroz.

3 INTRODUÇÃO O arroz (Oryza sativa) é importante fonte de calorias e proteínas na dieta alimentar do brasileiro, sendo cultivado em todos os Estados do Brasil, onde predomina como sistema de cultivo o de sequeiro, cujo suprimento hídrico fica na dependência das precipitações pluviométricas. Freqüentemente ocorrem estiagens que podem coincidir com o estádio crítico da cultura, o florescimento, podendo comprometer a produção e a qualidade do produto. Para se obter crescimento vigoroso e rendimento elevado, o arroz necessita de suprimento adequado de água durante todo o período de crescimento. O ciclo de sua cultura pode ser dividido em três fases: vegetativa, reprodutiva e maturação. A fase vegetativa estende-se desde a germinação até a iniciação do primórdio floral e é grandemente caracterizada pelo perfilhamento. A fase reprodutiva se estende desde a iniciação do primórdio floral até o florescimento, durante a qual ocorre o desenvolvimento da panícula. O amadurecimento ocorre do florescimento até a colheita. Para atender à demanda do consumo de arroz e contemplar o crescimento acelerado da população, é necessário que se adotem medidas capazes de elevar a produção nacional e reduzir a instabilidade cíclica na produção deste cereal. Uma das alternativas é o cultivo de arroz mediante o uso de irrigação. Entretanto, o fator água é hoje o grande elo frágil na cadeia de produção. O uso consuntivo de água para a agricultura no Brasil é de aproximadamente 70% do total consumido atualmente. Os 30% remanescentes destinam-se a usos doméstico e industrial. A situação é mais delicada nas regiões áridas e semi-áridas, nas quais a água tornou-se um fator limitante para o desenvolvimento urbano, industrial e agrícola. Entidades gestoras de recursos hídricos buscam incessantemente novas fontes de recursos para complementar a pequena capacidade hídrica ainda disponível nessas regiões. Torna-se evidente que a reversão desse cenário crítico, em termos de suprimento de água, não poderá ser administrado meramente pela atenuação de conflitos de uso, de estabelecimento de prioridade, ou de mecanismos de controle de oferta. Outros mecanismos de gestão deverão ser implantados para estabelecer o equilíbrio entre oferta e demanda de água. Nessas condições, o conceito de "substituição de fontes" mostra-se como a alternativa mais razoável para satisfazer a demandas menos restritivas, liberando as águas de melhor qualidade para usos mais nobres, como, por exemplo, o abastecimento doméstico. Dado seus inegáveis atrativos de ordem ecológica (reciclagem de nutrientes, controle de poluição) e econômica (economia de fertilizantes, fonte alternativa de água), a reutilização de águas residuárias na agricultura se apresenta como uma alternativa bastante interessante. Os esgotos domésticos por serem, via de regra, biodegradáveis, e por apresentarem, em níveis significativos, apenas contaminantes biológicos, mais susceptíveis aos sistemas de tratamento, apresentam melhores possibilidades de reuso. A qualidade da água a ser

4 utilizada e o objeto específico do reuso estabelecerão os níveis de tratamento recomendados e os critérios de segurança a serem adotados. A aplicação de esgotos no solo além de ser uma forma efetiva de controle da poluição é uma alternativa viável para aumentar a disponibilidade hídrica dessas regiões. Os maiores benefícios dessa forma de reuso são os associados aos aspectos econômicos, ambientais e de saúde pública. Os benefícios econômicos são auferidos graças ao aumento de área cultivada e da produtividade agrícola, os quais são mais significativos em áreas onde se depende apenas de irrigação natural, proporcionada pelas águas de chuvas. Neste trabalho apresentamos um estudo sobre reuso de águas residuárias tratadas no cultivo de arroz (Oryza sativa) com vistas ao seu reaproveitamento na produção agrícola. MATERIAIS E MÉTODOS O experimento foi conduzido no campo experimental piloto do PROSAB/UFRN, localizado na área da estação de tratamento de esgotos do Campus Central da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, no período de março a julho/2002. O sistema experimental foi constituído por dois módulos, medindo 10,00m de comprimento por 3,50m de largura, perfazendo uma área total de 35,00m² cada. Os módulos foram impermeabilizados com lona de PVC de 200 micra, e receberam uma camada de aterro, areia importada de rio, com espessura de 20cm, para simular solos rasos com base cristalina (impermeável) freqüentes no Nordeste do Brasil. Para a saída do efluente e tomada de amostras o módulo dispunha de dois drenos de fundo localizados, respectivamente, a 5,00m e 10,00m da cabeceira. A análise do solo (0 10cm de profundidade), no início do experimento (Tabela 1), indicou as seguintes características: Tabela 1 Características do solo da área experimental Módulo M.O. (%) Cond. (ms/cm) PH

5 KCl mg/l meq/100ml V (%) P Na K Al Ca Mg H S CTC T10 0, ,23 8,97 14,4 12,5 0,1 1,1

6 0,3 0,57 1,5 2,17 69,1 T11 0,76 46,6 6,24 5,25 14,1 13,1 0,1 1,2 0,7 0,55 2,0 2,65 75,5 O experimento constou de dois tratamentos: um dos módulos foi irrigado com o efluente de um sistema de tratamento composto de tanque séptico seguido de filtros biológicos anaeróbios; o outro módulo (testemunho) recebeu água de poço sem adição de nutrientes, de modo a permitir um termo comparativo dos efeitos nutricionais do efluente aplicado. Na tabela 2 apresentamos uma caracterização das águas utilizadas na irrigação dos módulos experimentais. Tabela 2 Características médias das águas de irrigação

7 Parâmetro Esgoto tratado (T10) Água de poço (T11) ph 6,2 6,8 4,3 5,2 Condutividade (ms/cm) 705,60 233,10 N-NH4+ (mg/l) 35,60 1,59 N-NO3 (mg/l) 3,385 12,795 NTK (mg/l) 55,6 14,70 P-HPO4 2 (mg/l) 2,37 - DQO total (mg/l) 96,4 -

8 O nitrogênio contido nas águas de irrigação tem o mesmo efeito para as plantas que o aplicado com os fertilizantes; portanto, a aplicação de quantidades excessivas com a irrigação pode aumentar o crescimento vegetativo, retardar a maturação ou provocar colheitas de baixa qualidade. O fósforo estimula o crescimento da raiz, perfilhamento e também, ajuda no conteúdo de amido e açúcar na planta, aumentando a tolerância da planta à submersão, em função do maior conteúdo de carboidratos. Em esgotos domésticos típicos o fósforo predomina na forma de ortofosfatos (P-HPO4 2) e são diretamente disponíveis para o metabolismo das plantas sem necessidade de conversões a formas mais simples. A parcela experimental foi constituída por 21 linhas, medindo 3,0m de comprimento cada e espaçadas de 40cm. Foi utilizada a cultivar "Formoso", desenvolvida pela Embrapa Arroz e Feijão, indicada para cultivo sob irrigação por inundação contínua e recomendado para os Estados do Nordeste. A semeadura foi feita manualmente, diretamente no campo de produção, em 12 de março de Foram semeadas 40 sementes por metro, o que corresponde a uma população aproximada de 72 plantas/m². Utilizou-se no plantio, sementes produzidas no experimento anterior, realizado no período de julho a novembro de 2001, no módulo irrigado com água de poço sem adição de nutrientes. Foram realizadas semanalmente medições de altura das plantas (média de três plantas por linha, escolhidas ao acaso), com as quais se fazia uma avaliação do desenvolvimento vegetativo da cultura em função dos tratamentos aplicados. A colheita, para efeito de avaliação da produtividade, foi realizada na área útil de cada parcela, constituída pelas 19 linhas centrais de plantas, eliminando-se como bordadura, as duas linhas externas e 50 cm nas extremidades de cada fileira central (área útil =15,20m²). Foram avaliadas as características que se seguem: Altura média das plantas determinou-se durante todo o ciclo da cultura, em três plantas por linha, escolhidas ao acaso, na área útil de cada parcela; Ciclo considerou-se o número de dias transcorridos entre a emergência das plantas até a colheita; Grau de acamamento obtido por meio de observações visuais na fase de maturação, utilizando-se a seguinte escala de notas: 0 = sem acamamento; 1 = até 5% de plantas acamadas; 2 = 6% a 25%; 3 = 26% a 50%; 4 = 51% a 75% e 5 = 76% a 100% de plantas acamadas;

9 Componentes de produção foram coletadas, na área útil de cada parcela, três amostras por linha, para determinação do número médio de panículas por metro quadrado (contagem das panículas coletadas, convertendo-se o valor em número de panículas por m²); peso de grãos (coleta ao acaso e pesagem de uma amostra por parcela); Produção de grãos todas as plantas da área útil de cada parcela foram colhidas e trilhadas manualmente (os grãos obtidos foram pesados e os dados transformados em g/m²); Grãos foram avaliadas algumas características dos grãos obtidos, tais como: comprimento, largura e espessura (média de 100 grãos com casca). Avaliamos, também, os efeitos do acamamento nos rendimentos da cultura. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias dos tratamentos, comparadas entre si pelo teste de Tukey, ao nível de 5% de probabilidade. RESULTADOS E DISCUSSÕES As sementes utilizadas apresentaram excelente potencial germinativo. Apesar dos problemas iniciais com pássaros na área experimental, contornados com bandeirolas reflexivas, o plantio resultou uniforme. As medidas de altura, registradas em intervalos semanais, durante o desenvolvimento da planta de arroz, objetivaram determinar as épocas nas quais ocorreram mudanças marcantes nesta característica. Apresentamos na Figura 1 um gráfico comparativo do desenvolvimento vegetativo do arroz ao longo do experimento, em função do tratamento aplicado: esgoto tratado (T10) e água de poço sem adição de nutrientes (T11). Figura 1 Resultados médios da altura de plantas Observa-se que nos primeiros 20 dias as plantas apresentaram igual desenvolvimento e que a partir daí as plantas irrigadas com esgoto tratado obtiveram melhor desempenho, atingindo alturas médias superiores ao do módulo testemunho (T11). Além do aspecto relacionado com altura, as plantas irrigadas com esgoto tratado apresentaram, também, grande quantidade de perfilho (excesso de Nitrogênio), conforme se pode observar na figura 2. T10 T11 Figura 2 Aspectos do perfilhamento do arroz aos 27 dias, contados da germinação

10 A emissão de panículas teve início aos 67 dias de idade nos dois módulos, porém foi mais acelerada no módulo T11 (testemunho). Num intervalo de sete dias o módulo T10 apresentava aproximadamente 12% de plantas com panículas enquanto o tabuleiro T11 apresentava cerca de 32%. Os resultados obtidos na avaliação das demais características do arroz estão apresentados na tabela 3. Tabela 3 Resultados estatísticos da cultura de arroz Parâmetro avaliado Médias CV (%) D.M.S. T10-Esgoto tratado T11-Água de poço Altura de planta, cm 119,67a 96,67b 11,25 2,34 Produção, g/m² 568,09b 814,14a 28,51 101,81 Peso total fresco, g/m² 784,54a 522,70b

11 34,57 122,05 Número de panículas/m² 61,71a 60,72a 25,06 10,23 Peso de panículas, g/m² 118,09b 148,03a 35,41 29,76 (*) Médias seguidas pela mesma letra minúscula nas linhas não diferem estatisticamente entre si, ao nível de 5% de probabilidade, pelo teste de Tukey; CV = coeficiente de variação; D.M.S. = diferença mínima significativa. Pelos dados contidos nesta tabela, referentes aos efeitos dos tratamentos nas diversas características agronômicas do arroz, verifica-se que o módulo irrigado com águas residuárias tratadas apresentou maior altura de plantas. Atribui-se tais resultados aos altos níveis de nitrogênio contidos nas águas residuárias, pois o nitrogênio para as plantas é, ao mesmo tempo, nutriente e estimulante do crescimento. O porte mais alto das plantas provocado pela quantidade de Nitrogênio no módulo "T10" favoreceu o acamamento (~42%), equivalente à 26% a 50% de plantas acamadas. Não ocorreu acamamento no "T11". No que se refere ao número de panículas/m², os dois tratamentos empregados foram equivalentes, indicando que apesar do maior número de perfilho no módulo irrigado com águas residuárias tratadas, caracterizado pelo maior peso total fresco (50% superior ao módulo testemunho), não houve correspondente incremento na produtividade de grãos.

12 Na tabela 4 estão apresentadas algumas características dos grãos produzidos nos módulos experimentais, em função dos tratamentos aplicados. Tabela 4 Valores médios das características dos grãos Características do grão T10 Esgoto tratado T11 Água de poço Comprimento do grão com casca, mm (média de 100 grãos) 9,8 10,0 Largura do grão com casca, mm (média de 100 grãos) 2,4 2,4 Espessura do grão com casca, mm (média de 100 grãos) 1,9 2,0 Relação comprimento/largura 4,08 4,17 Peso de grãos com casca, g 26,7 29,3 Perdas na qualidade do produto foram verificadas no módulo irrigado com águas residuárias tratadas; atribuímos isto ao elevado grau de acamamento na metade inicial do módulo, o que deu origem a um grande número de grãos chochos por panícula, indicativo de que o acamamento ocorreu antes do período de enchimento dos grãos, o que acarretou

13 perdas na qualidade e conseqüentemente na produtividade. De acordo com MALAVOLTA et ali (1989), a significativa deficiência de Fósforo do esgoto utilizado pode ter prejudicado o enchimento dos grãos. Na figura 3 apresentamos aspectos de qualidade dos grãos produzidos. T10 T11 Figura 3 Aspectos dos grãos produzidos O peso de sementes com casca foi menor no módulo T10 (26,7g) do que no módulo T11 testemunho (29,3g). Apesar disso, o módulo T10 apresentou peso inferior em apenas 2% ao peso médio obtido pela Embrapa para a cultivar "Formoso" que é da ordem de 27,2g. Na tabela 5 apresentamos os resultados da avaliação feita em amostras colhidas em 1 m² da área útil, localizada na metade final de cada parcela (linhas L16 e L17), área não afetada pelo acamamento. Tabela 5 Avaliação das características do arroz na área não afetada pelo acamamento Parâmetro avaliado T10-Esgoto tratado T11-Água de poço Peso fresco raiz, g Peso fresco parte aérea total (inclusive panículas), g Número de panículas/m² Peso fresco panículas, g

14 Peso fresco de grãos com casca, g Relação parte aérea total / raiz 4,0 1,2 Peso seco raiz, g Peso seco parte aérea, g Matéria seca total (%) 21,5 32,8 Os resultados obtidos nesta avaliação foram praticamente os mesmos da área útil total, entretanto, verificou-se que o número de panículas foi maior no módulo irrigado com esgoto tratado, apesar de ter apresentado um peso menor.também foi verificado que a aplicação de esgoto tratado provocou um incremento de 85% na produção de massa verde, devido ao maior número de perfilhos e maior altura das plantas. Chamamos a atenção para a relação parte aérea / raiz que no módulo irrigado com esgoto tratado foi da ordem de 4,0 enquanto no módulo testemunha (água de poço) essa relação foi de apenas 1,2. O maior desenvolvimento do sistema radicular propiciou plantas mais

15 resistentes, uma vez que a distribuição e a extensão do sistema radicular das culturas estão diretamente relacionadas com a capacidade de absorção de água e de nutrientes pela planta. CONCLUSÕES Com relação à cultura do arroz pudemos observar que, apesar do incremento significativo na altura da planta e na produção de perfilho com a aplicação de águas residuárias tratadas, não se logrou uma maior produtividade de sementes, devido, principalmente, a problemas como acamamento e maior ataque de pragas. A quantidade de grão chochos encontradas na colheita do modulo irrigado com esgoto tratado sofreu influencia do acamamento verificado mas pode também ter sentido as deficiências de Fósforo e Potássio da água residuária, comprometendo dessa forma a produtividade. Os resultados obtidos para altura de planta e produtividade mostram que a aplicação de águas residuárias ao solo tem propiciado um aumento no teor de nutrientes disponíveis, embora, em função de sua composição, este aumento nem sempre mantenha o equilíbrio adequado entre os diferentes nutrientes, de modo que, mesmo havendo aumento na disponibilidade de nutrientes, a planta poderá não responder em termos de aumento na produtividade. Observa-se que apesar de ter existido diferença significativa entre as produções, os resultados foram inversamente proporcionais em relação à produção de massa vegetal (peso total fresco). AGRADECIMENTOS: Esta pesquisa foi realizada no âmbito do PROSAB Programa de Pesquisa em Saneamento Básico, que é apoiado pela FINEP, CNPq e CAIXA. Os autores agradecem também as colaborações dos colegas da rede de pesquisas do PROSAB, Tema 2, Edital 3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS EMBRAPA. FORMOSO Cultivar de arroz irrigado para o Nordeste (alta produtividade e grãos de boa qualidade). Informações Embrapa, Folder. FERREIRA, C.M., org. Recomendações técnicas para a cultura do arroz irrigado no Nordeste. Goiânia: EMBRAPA-CNPAF, p. (EMBRAPA-CNPAF. Documento, 86). FERREIRA, P.V. Estatística experimental aplicada à Agronomia. 3 ed. Maceió: EDUFAL, p.

16 MANCUSO, P.C.S.; SANTOS, H.F. (editores). Reuso de água. Universidade de São Paulo. Faculdade de Saúde Pública. NISAM USP. Barueri, SP. Manole, MELLO, F.A.F.; BRASIL, SOBRINO, M.O.C.; ARZOLLA, S.; SILVEIRA, R.I.; COSTA NETTO, A.; KIEHL, J.C. Fertilidade do Solo. São Paulo: Nobel, p. HESPANHOL, I. Potencial de reuso de água no Brasil: agricultura, indústria, município e recarga de aqüífero. In Reuso de água. Universidade de São Paulo. Faculdade de Saúde Publica. NISAM USP. Barueri, SP. Manole, pp MALAVOLTA et al. Avaliação do estado nutricional das plantas: princípios e aplicações. Piracicaba: Associação Brasileira para Pesquisa da Potassa e do Fosfato, 1989, 201 p.: il.