PRODUÇÃO DE BIOMASSA E CICLAGEM DE NUTRIENTES EM PLANTAÇÕES FLORESTAIS TRATADAS COM BIOSSÓLIDOS

Transcrição

1 PRODUÇÃO DE BIOMASSA E CICLAGEM DE NUTRIENTES EM PLANTAÇÕES FLORESTAIS TRATADAS COM BIOSSÓLIDOS Fábio Poggiani Patrocínio ESALQ/USP - LCF IPEF - FEALQ SABESP FINEP-PROSAB FAPESP CAPES

2 EQUIPE EXECUTORA DA PESQUISA PROFESSORES DO LCF/ESALQ/USP FÁBIO POGGIANI (Coordenador) JOSÉ LEONARDO M. GONÇALVES JOSÉ LUIZ STAPE LUIZ CARLOS E. RODRIGUEZ FERNANDO SEIXAS JEAN PAUL LACLAU (CIRAD/FRANÇA)

3 EQUIPE EXECUTORA DA PESQUISA M. EMÍLIA MATTIAZZO-PREZOTTO (LCE/ESALQ/USP) ENG. RILDO MOREIRA E MOREIRA (E. E. ITATINGA) ENG. VANDERLEI BENEDETTI (IPEF/JEQUITIBÁ) ENG. PAULO HENRIQUE MÜLLER DA SILVA (IPEF)

4 EQUIPE EXECUTORA DA PESQUISA BOLSISTAS DO CNPQ E DA FEALQ FELIPE R. DEFAVARI GUSTAVO JOSÉ FERREIRA DE ALMEIDA ALINE GALDINO ALAN LOURENÇÃO GISELE MILARE DANIELA DA SILVA PEREIRA ANA LUIZA VIOLATO ESPADA RÔMULO CAMPOS LOPES DE SOUZA

5 EQUIPE EXECUTORA DA PESQUISA REDE EXPERIMENTAL REPRESENTANTES DE EMPRESAS FLORESTAIS JOSÉ LUIZ GAVA (CIA. SUZANO) OSMAR MENEGOL (INTERNATIONAL PAPER) RAUL CHAVES (DURATEX) VANDERSON TELLES (RIPASA) ANA G. M. CARVALHO (VOTORANTIM)

6 JUSTIFICATIVA DO PROJETO Ciclagem de nutrientes Produtividade Sustentabilidade

7 JUSTIFICATIVA DO PROJETO A aplicação do lodo de esgoto ao solo das plantações florestais contribui para: a - minimizar a descarga de poluentes nos rios b - gerar significativo incremento na produtividade das plantações florestais c - atenuar os impactos sobre o solo resultantes da aplicação do biossólido, considerando a grande capacidade de fitoremediação das árvores submetidas a ciclos de corte periódicos de 7 anos

8 VANTAGENS DA APLICAÇÃO DE BIOSSÓLIDO EM FLORESTAS Extensas áreas de florestas plantadas estão disponíveis As plantações florestais estão localizadas em solos de baixa fertilidade As culturas florestais não se destinam à cadeia alimentar humana

9 VANTAGENS DA APLICAÇÃO DE BIOSSÓLIDO EM FLORESTAS O sistema radicular tem grande capacidade de retirar nutrientes do solo Imobilização dos nutrientes, principalmente N, na biomassa lenhosa e seqüestro de CO 2 Facilidade de aplicação do biossólido nos talhões em qualquer época

10 HISTÓRICO DA PESQUISA DESENVOLVIDA NA E. EXP. DE ITATINGA ( ) a - Ensaio experimental com Eucalyptus grandis plantado em 1998 sobre Latossolo Vermelho Amarelo com doses crescentes de lodo tratado com cal b - Ensaio experimental com Eucalyptus grandis plantado em 1998 sobre Latossolo Vermelho Escuro com doses crescentes de lodo tratado com cal

11 Biossólido aplicado nas entrelinhas da parcela c/ 40 t./ha (1998) Concentração aproximada de 10% de Ca no biossólido Quantidade total de Ca aplicado em 10 toneladas = kg/ha Aplicação feita na entrelinha até 0,5m distante das plantas

12 HISTÓRICO DA PESQUISA DESENVOLVIDA NA E. EXP. DE ITATINGA ( ) c - Ensaio experimental com Eucalyptus grandis plantado em 2003 sobre Latossolo Vermelho Amarelo com doses crescentes de dois tipos de lodos tratados com polieletrólito (seco e úmido) d - Ensaio experimental com Eucalyptus citriodora plantado em 2005 sobre Latossolo Vermelho Amarelo com lodo tratado com polieletrólito para a produção de óleo essencial

13 Biossólidos seco e úmido aplicados na linha do plantio Concentração de 2% de Ca no biossólido tratado com polieletrólito Quantidade de Ca em 10 toneladas 200 kg/ha Torta Granulado

14 HISTÓRICO DA PESQUISA DESENVOLVIDA NA E. EXP. DE ITATINGA ( ) e Ensaio experimental com Eucalyptus grandis plantado em 2004 dentro do projeto cooperativo entre o IPEF e o CIRAD-França, visando estudar a dinâmica da água e dos nutrientes em plantações florestais f Ensaio experimental com Eucalyptus grandis plantado em 2005 com os lodos provenientes das ETEs de Barueri, Parque Novo Mundo e São Miguel, visando o estudo comparativo

15 RESULTADOS PRODUÇÃO DE MADEIRA NO ENSAIO DESENVOLVIDO COM APLICAÇÃO DE LODO PRODUZIDO NA E.E. DE BARUERI, TRATADO COM CAL (1998)

16 Volume (m 3 ha -1 ) BIOMASA LENHOSA DE EUCALIPTO NOS TRATAMENTOS TESTEMUNHA, FERTILIZAÇÃO MINERAL E APLICAÇÃO DE LODO TRATADO COM CAL ,5 bb 298,9 (45%) Aa 322,2 (57%) aa 0 Testemunha Fertilização Mineral 10 t + P + K Tratamentos

17 RESULTADOS PRODUÇÃO DE MADEIRA NO ENSAIO DESENVOLVIDO COM APLICAÇÃO DE LODO PRODUZIDO NA ETE DE BARUERI, TRATADO COM POLIELETRÓLITO (2003)

18 Aplicação de biossólido em eucalipto em diferentes idades Testemunha 10 t (úmido) Fertiliz. Mineral 5 t (úmido)+k+b 10 t (úmido)+k+b-sulco 10 t (úmido)+k+b 20 t (úmido)+k+b 30 t (úmido)+k+b 10 t (seco)+k+b 20 t (seco)+k+b 30 t (seco)+k+b Tratamentos 15 meses 19 meses 25 meses Produção de madeira com doses crescentes de biossólidos úmido e seco aos 15, 19 e 25 meses de idade Volume (m 3 /ha)

19 Produção de madeira Volume de madeira com doses de biossólidos (seco e úmido) (19 meses após plantio) Volume (m 3 ha -1 ) y = -0,069x 2 + 2,8981x + 23,369 R 2 = 0,8834 y = -0,0617x 2 + 2,6676x + 24,278 R 2 = 0, Azul = biossólido úmido Vermelho = biossólido seco Doses de biossólido (t ha -1 )

20 RESULTADOS CRESCIMENTO COMPARATIVO DOS EUCALIPTOS NO ENSAIO COM ADIÇÃO DOS BIOSSÓLIDOS DE BARUERI, P.N. MUNDO E SÃO MIGUEL PTA

21 Superfície de Copa D IC = H D 4 H Superfície de copa nas plantas com aplicação de 15 toneladas de biossólido/ha (P.N. Mundo, Barueri polieletrólito e São Miguel Paulista) D = (D1+D2)/2 Esquema de medição da área de formação da copa. Maiores concentrações de cálcio nos biossólidos do P.N. Mundo e S.Miguel Paulista

22 CRESCIMENTO COMPARATIVO DOS EUCALIPTOS NO ENSAIO COM ADIÇÃO DOS BIOSSÓLIDOS DE BARUERI, P.N. MUNDO E S. MIGUEL PTA TRATAMENTO Altura Tukey Diâmetro médio de copa Tukey Superfície de copa Tukey (m) 5% (m) 5% (m 2 ) 5% Testemunha 1,15 D 1,19 C 0,82 D Ad. Mineral 2,18 C 1,88 B 2,26 C Biossólido ETE Barueri 2,86 A 2,30 A 3,59 A Biossólido ETE São Miguel 2,10 C 1,89 B 2,22 C Biossólido ETE P. N. Mundo 2,32 B 1,92 B 2,48 B

23 Diferença de crescimento dos eucaliptos aos 3 meses de idade, com e sem aplicação de biossólido tratado com polieletrólito (10 t./ha) testemunha 10 t. biossólido/ha

24 RESULTADOS ALTURA DAS ÁRVORES, PRODUÇÃO DE BIOMASSA E DE ÓLEO ESSENCIAL EM E. CITRIODORA TRATADO COM BIOSSÓLIDO

25 Altura das árvores, produção de biomassa foliar e de óleo essencial em diferentes espaçamentos e fertilizações com aplicação de biossólido Biomassa Produção Espaçamento Fertilização Foliar total Óleo (m) (kg/ha) (L/ha) 1,0 x 1,0 biossólido + K e B ,68 1,0 x 1,0 adubação química ,47 3,0 x 1,0 biossólido + K e B ,08 3,0 x 1,0 adubação química ,95

26 RESULTADOS EFEITO SOBRE A FERTILIDADE DO SOLO

27 Efeito dos tratamentos sobre os teores de nutrientes lábeis (disponíveis/trocáveis) na camada de 0-10 cm do solo, cinco anos após a aplicação do biossólido tratado com cal TT N P Ca Mg S Mn Zn mg kg -1 tt 7,3 2,6 30,4 20,9 4,9 0,3 0,2 ad 8,4 1,9 34,2 20,6 0,9 0,4 0,3 10+KP 8,8 9,5 218,4 20,7 9,9 0,9 1,6 20+K 12,7 19,1 437,1 20,9 8,9 1,1 2,5

28 EXTRAÇÃO DE NITROGÊNIO PELOS EUCALIPTOS AOS 5 ANOS DE IDADE 200 Estimativa do estoque de N no biossólido adicionado, no lenho e na casca dos eucaliptos aos cinco anos de idade N (kg ha -1 ) N ADICIONADO VIA BIOSSÓLIDO lenho + casca lenho 50 casca 0 Tratamento 10+K+P

29 RESULTADOS EFEITO DA ADIÇÃO DE BIOSSÓLIDO TRATADO COM CAL NA CONCENTRAÇÃO DE METAIS PESADOS NO SOLO

30 METAIS PESADOS Teores totais de metais pesados aos 5 anos de idade Concentração (mg kg -1 ) Concentração de metais pesados na camada do solo entre 0 e 10 cm de profundidade no tratamento testemunha e com aplicação de 10 t. de biossólido/ha testemunha 10 t+k+p 0 Cd Cr Cu Ni Zn Metais pesados

31 METAIS PESADOS Tempo para alcançar a carga máxima acumulada de metais pesados no solo pela aplicação de biossólido da ETE de Barueri (cf. Norma CETESB (P 4.230), baseado em 10 t. biossólido/ha aplicado a cada 7 anos Concentração no Carga máxima Tempo para alcançar a Metal biossólido * acumulada permitida ** carga máxima *** (mg kg -1 ) (kg ha -1 ) (anos) Arsênio ND 41 - Cádmio 7, Cobre Chumbo Mercúrio ND 17 - Níquel Selênio ND Zinco * Média de 11 análises ao longo do ano de 1999 na ETE Barueri ** CETESB / P ago/99. *** considerando 10 t. biossólido/ha a cada 7 anos.

32 RESULTADOS CICLAGEM DE NUTRIENTES

33 Ciclagem de nutrientes Coleta de folhedo no ensaio com aplicação de lodo tratado com polieletrólito

34 Ciclagem de nutrientes via folhedo Ensaio com aplicação de lodo tratado com polieletrólito Folhedo produzido pelos eucaliptos (t/ha) ao longo de 18 meses nos diferentes tratamentos Estação outono inverno primavera verão outono inverno Total Test 0,30 1,05 0,67 1,75 0,89 1,15 5,81 b Ad. quim. 0,36 2,02 0,78 1,88 1,46 1,82 8,31 a 10 úmido 0,46 2,41 0,86 1,69 1,40 1,67 8,49 a 10 seco 0,56 2,69 0,70 1,63 1,43 1,68 8,68 a Valor de F 9,73 (*)

35 Ciclagem de nutrientes via folhedo Ensaio com aplicação de lodo tratado com polieletrólito Nitrogênio devolvido ao solo via folhedo (kg/ha) pelos eucaliptos ao longo de 18 meses nos diferentes tratamentos Tratamentos outono inverno primavera verão outono inverno Total Test 3,2 9,5 6,1 16,3 9,0 11,7 55,7 b Ad. Quim. 4,0 16,2 6,0 14,1 13,2 17,0 70,6 a b 10 úmido 5,3 22,9 7,4 13,0 12,6 15,0 76,2 a 10 seco 6,7 24,0 5,8 12,2 12,2 14,3 75,2 a Valor F 3,65 (10%)

36 Decomposição do folhedo, contido em bolsas deixadas junto à serapilheira acumulada sobre o solo das parcelas experimentais no ensaio com biossólido tratado com polieletrólito Quantidade decomposta (%) Testemunha Ad. Conv. 10 t/ha úmido 10 t/ha seco Tempo (dias)

37 INFLUÊNCIA SOBRE O SUB-BOSQUE O biossólido incrementa a biomassa e o estoque de nutrientes no sub-bosque aumentando a oferta de alimento e a nutrição para cadeia de herbívoros

38 INFLUÊNCIA SOBRE O SUB-BOSQUE 50,0 Estoque de nutrientes na biomassa do sub-bosque kg.ha-1 40,0 30,0 20,0 10,0 Testemunha Ad. mineral 10 t./ha 0,0 N P Ca Mg S

39 Metais pesados em planta do sub-bosque de eucalipto aos 5 anos de idade (Cenchrus ciliares) Tratamento Metais pesados Cr Cd Ni Pb mg kg Testemunha 2,7 a - 1,3 a 0,3 a Adubação 5,7 a - 3,3 a 0,7 a 20 t+k 4,7 a 0,3 2,7 a - Valor médio no solo ,0 30,0 A adubação mineral e biossólido aplicados ao solo não aumentaram de forma significativa a concentração de metais pesados nas folhas das plantas analisadas, que permaneceram dentro dos limites normais de variação indicados por Larcher (2000)

40 QUALIDADE DA MADEIRA Concentração média de macro e micronutrientes no lenho das árvores nos tratamentos com aplicação de biossólido tratado com cal aos 7 anos de idade TRAT N P K Ca Mg S B Cu Fe Mn Zn (g/kg) mg/kg) Test 1,39 a 0,02 a 0,47 b 0,13 c 0,08 ab 0,46 a 6,1 a 1,0 a 9,6 a 22,1 a 4,0 a Ad. quím 1,31 a 0,02 a 0,68 a 0,15 c 0,10 a 0,45 a 7,6 a 1,0 a 11,6 a 11,4 b 2,6 ab 10 t+k 1,31 a 0,02 a 0,62 ab 0,23 b 0,07 b 0,45 a 9,2 a 1,0 a 10,3 a 7,4 bcd 2,6 ab 10 t+k+p 1,30 a 0,04 a 0,65 ab 0,36 ab 0,08 ab 0,43 a 7,5 a 1,0 a 7,4 a 9,0 bc 2,0 b 20 t+k 1,22 a 0,04 a 0,76 a 0,46 a 0,09 ab 0,45 a 6,5 a 1,1 a 7,5 a 5,8 cd 2,9 ab 40 t+k 1,31 a 0,03 a 0,71 a 0,46 a 0,09 ab 0,47 a 7,7 a 1,1 a 9,8 a 3,0 d 3,4 ab * Valores seguidos da mesma letra não diferem significativamente pelo teste de Tukey (5%). As características relacionadas com a produção de celulose, tais como: rendimento bruto gravimétrico, teor de celulose, lignina e densidade da madeira, bem como o poder calorífico da madeira não foram afetadas pela adição de biossólido.