Avaliação do tempo de infiltração com duas qualidades de água em diferentes tipos. de fertilização

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1 1 Avaliação do tempo de infiltração com duas qualidades de água em diferentes tipos de fertilização Mayra C. T. Caetano a*, João A. Galbiatti a, Daiane das N. Pereira b, Antonio C. N. Filho a, Fabio O. de Nobile a, Moniki C. Janegitz c a Departamento de Engenharia Rural (DER), Universidade Estadual Paulista, Jaboticabal, Brasil. mayracae@bol.com.br b Departamento de Biologia (DB), União das Instituições Educacionais do Estado de São Paulo, Taquaritinga, Brasil c Graduada em Engenharia Agronômica, pela Escola Superior de Agronomia de Paraguaçu Paulista, Rua Prefeito Jaime Monteiro, 791, CEP , Paraguaçu Paulista-SP. * mayracae@bol.com.br Palavras chave: infiltração, qualidade de água, fertilização. Título abreviado: Tempo de infiltração com diferentes fertilizações Abstract: The use of residues and domestic wastewaters in agriculture presents a lot of advantages, as: nutrients recycle and conservation of available waters. The present paper was carried out in Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Campus de Jaboticabal UNESP and studied the impacts of residues incorporation to a sandy soil, under application of domestic wastewaters in the quality of percolated water. The residues were incorporated in column soils of PVC

2 2 with 48 cm height and 30 cm diameter. The statistical design was the entirely at randomized blocks following factorial scheme with 2 irrigations x 5 treatments. The treatments were: control, mineral fertilization, residue of bauxite processing, biofertilizer and urban wastes composed, under application of water of irrigation and domestic wastewater. In all the treatments, with exception of the residue of bauxite processing, the biggest times of infiltration had happened with irrigation of water artesian well and the lesser taxes in the wastewater use. For residue of bauxite processing in both the cases, wastewater and artesian well, had trend of increase of the time of infiltration of the water. The weight of dry matter of root, in the chemical fertilizer use, it presented the biggest weight, with 118, 80 g vase -1. Resumo: Ao longo dos anos o consumo de água aumentou e seu uso indiscriminado faz com que sua qualidade na natureza diminua a cada instante. O presente trabalho foi realizado no Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Campus de Jaboticabal UNESP e teve como objetivo estudar o impacto da incorporação de resíduos a um solo de textura arenosa e da aplicação de água residuária na qualidade da água percolada. Os resíduos foram incorporados em colunas de PVC com 48 cm de altura e 30 cm de diâmetro, o delineamento experimental utilizado foi o blocos casualizados, seguindo esquema fatorial com 2 tipos de água x 5 tratamentos. Os tratamentos foram testemunha, adubação mineral, resíduo do processamento da bauxita, biofertilizante e composto de lixo urbano, sob aplicação de água de irrigação e água residuária doméstica. Em todos os tratamentos, com exceção do resíduo do processamento da bauxita, os maiores tempos de infiltração aconteceram com irrigações de água de poço artesiano e os menores tempos no uso de água residuária. Para resíduo do processamento da bauxita em ambos os casos, residuária ou poço artesiano, houve tendência de aumento do tempo de infiltração da água. O peso de

3 3 matéria seca de raiz, no uso de fertilizantes químicos, apresentou o maior peso, com 118, 80 g vaso -1. INTRODUÇÃO Pelo fato do uso indispensável da água ao homem, considera-se este elemento fundamental a vida, e durante anos, devido ao crescimento populacional, a sua utilização ocorreu de maneira desordenada causando grandes impactos ambientais. A disponibilidade da água existente na natureza vem diminuindo em qualidade, decorrente da expansão agrícola, à urbanização, industrialização e degradação do meio ambiente. Essas mudanças resultaram na escassez de água em várias regiões do mundo, complicando o entendimento aos múltiplos usos a que se destina. Sendo assim, uma das soluções para minimizar estes problemas em muitas regiões, tem sido considerar o uso de águas de qualidade inferior para os diversos setores da sociedade, como por exemplo, a utilização de água residuária para a agricultura e indústria. A água é um dos fatores limitantes da produção agrícola, considerando sua participação nos vários processos metabólicos da planta. Portanto, a água deve ser fornecida às plantas na quantidade necessária e no tempo certo, pois seu excesso ou sua falta pode causar danos expressivos na produtividade e desenvolvimento da mesma. O reuso de águas residuárias na agricultura é uma prática existente desde os tempos remotos, havendo relatos de sua utilização desde a Grécia Antiga, possuindo inúmeras vantagens, tais como: reciclagem de nutrientes, diminuição do emprego de

4 4 fertilizantes químicos, destinação aos resíduos e conservação das águas disponíveis, apresentando um contraponto como análises dos efeitos da aplicação por longos períodos, devido à sua composição química e a tolerância de plantas ao efluente. O uso racional da água servida, considerando suas limitações, é um importante instrumento para evitar a contaminação ambiental, doenças de veiculação hídrica, que representam 65% das internações hospitalares no Brasil, como também podem melhorar a qualidade de vida da população Sousa et al. (2004). Os resíduos sólidos constituem hoje um dos principais problemas enfrentados pela humanidade. O acentuado crescimento demográfico seguido do grande desenvolvimento tecnológico vem aumentando consideravelmente a quantidade de resíduos sólidos refugados pelo homem, problemática que assume proporções ainda maiores, na medida em que se verifica a redução da disponibilidade de áreas para deposição dos rejeitos e o seu alto potencial na contaminação do meio ambiente (Veras, 2004). A extração de alumina da bauxita é feita por um processo denominado Processo Bayer gerando um resíduo alcalino chamado lama vermelha ( red mud ). O montante desse resíduo causa preocupação, pois demanda grandes áreas e altos custos de armazenamento e monitoramento. SHYAM & LAL (1993) em experimentações com várias espécies de árvores no reflorestamento utilizando o resíduo da bauxita observaram, após um ano de experimento, melhoria nas propriedades químicas do solo. O composto orgânico é produzido a partir da compostagem do lixo urbano, possuindo alta quantidade de matéria orgânica e preservação de nutrientes minerais que auxiliam na melhoria das condições físico-químicas do solo, necessitando uma atenção especial para a existência de metais pesados e organismos patogênicos.

5 5 A utilização do biofertilizante tem sido cada vez mais freqüente por apresentar redução de custos e melhoria da qualidade de vida no planeta. Segundo Nobile (2009), a produção de biofertilizantes ocorre pela digestão anaeróbica ou aeróbia de material orgânico de origem animal ou vegetal em meio líquido, em um recipiente chamado biodigestor, que ao ser aplicado ao solo, pode contribuir para a melhoria de alguns atributos físicos do solo como velocidade de infiltração, aeração, armazenagem de água e aceleração da atividade microbiana edáfica. A utilização de resíduos na agricultura tem sido uma alternativa eficaz para minimizar os impactos ambientais causados por atividades antrópicas, trazendo o benefício de transformar esses resíduos em importantes insumos agrícolas, fornecendo matéria orgânica e nutrientes ao solo. Diante da importância do referido fato, o objetivo deste trabalho é realizar a avaliação do tempo de infiltração da água em colunas de solo com tratamentos sem adubação mineral, com adubação mineral e com incorporação de resíduo do processamento da bauxita, biofertilizante e composto de lixo urbano, sob aplicação de água proveniente de poço artesiano e residuária doméstica. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi instalado em casa de vegetação do Setor de Plasticultura do Departamento de Engenharia Rural, da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias Campus de Jaboticabal-SP, localizada a de latitude sul, de longitude oeste (IBGE, 1971) e a 575 m de altitude. O clima, segundo a classificação de Köeppen, é do tipo subtropical com inverno seco (Cwa), com

6 6 precipitação média anual de mm, temperatura média anual de 22 0 C e umidade relativa média do ar de 70%. Utilizaram-se amostras de solo oriundas de Argissolo Vermelho-Amarelo Distrófico, arenoso (Oliveira, 1999), retiradas na camada de 0 20 cm. A análise química foi realizada no Departamento de Solos e Adubos da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias Campus de Jaboticabal, conforme metodologia recomendada por Raij et al.(2001), como mostra a Tabela 1. Tabela 1. Dados da análise química do solo (macronutrientes) ph M.O. P K Ca Mg H+Al SB T V % CaCl 2 g dm -3 mg dm mmol c dm , , ,1 27,1 41 O resíduo do processamento da bauxita, em condições de ser empregado como condicionador de solo, foi obtido junto a Alcoa Alumínio S/A MG. Após a secagem do resíduo o mesmo foi moído e peneirado, sendo homogeneizado a uma fração do mesmo submetido à análise conforme metodologia previamente estabelecida para quantificação dos nutrientes descrita por Lanarv (1988), apresentada na Tabela 2. Tabela 2. Dados da análise química do resíduo do processamento da bauxita N P K Ca Mg S Fe Mn Cu Zn Na Pb Cd N i Cr g Kg mg dm ,001 11, , O composto de lixo urbano foi obtido na cidade de São José do Rio Preto SP, junto à empresa Constroeste Ambiental. Após a coleta, o lixo é processado, retirando o material orgânico para ser compostado e bioestabilizado. A umidade do composto teve variação de 20 a 35% e o ph de 6,8 a 7,5. Uma fração do mesmo foi submetida à análise, realizada no Departamento de Solos e Nutrição de Plantas da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz USP em Piracicaba, conforme metodologia de Lanarv (1988), como mostra a Tabela 3.

7 7 Tabela 3. Dados da análise química do composto de lixo N P K Ca Mg S Fe Mn Cu Zn Na Pb Cd N i Cr g Kg mg dm , O biofertilizante utilizado neste experimento foi obtido junto ao Departamento de Engenharia Rural, da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias Campus de Jaboticabal, SP. O mesmo foi analisado no Laboratório de Análises Químicas do Departamento de Solos e Nutrição de Plantas da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz USP em Piracicaba conforme metodologia do Lanarv (1988), cuja composição química esta apresentada na Tabela 4. Tabela 4. Dados da análise química do biofertilizante seco (umidade 95%) N P K Ca Mg S Fe Mn Cu Zn Pb Cd N i Cr g Kg mg dm ,3 5,6 7,3 22,1 3,7 4, ,5 235,5 7 0, Para a determinação da infiltração utilizou-se o método da inundação, onde foi adicionado um litro de água por vazo, e medido o tempo, em minutos, de infiltração da água. Para a instalação do experimento foram construídos recipientes de PVC com dimensões de 48 cm de altura com 30 cm de diâmetro totalizando um volume de ,20 cm 3. O volume de solo da camada de 0-20 cm foi calculado de acordo com a densidade do solo (1,251 Kg dm -3 ) e o volume do vaso para a camada em questão foi de 14,14 dm -3, fazendo-se relação volume do vaso e densidade do solo calculou-se a quantidade de solo necessário para a camada de 0-20 cm, estabelecendo 17,68 Kg de solo. Essa quantidade de solo calculada para a camada mencionada passou por um período de 90 dias de incubação para que os tratamentos que receberam calcários

8 8 (Adubação mineral, Composto de lixo urbano e Biofertilizante), ocorressem reações de neutralização da acidez do solo. De acordo com a análise do solo a quantidade de calcário dolomítico (MgO = 9%) com PRNT = 95%, calculada através do método de saturação por bases foi de 600 Kg ha -1, ou seja, 4,25 gramas de calcário por vaso. As quantidades do resíduo do processamento da bauxita (PRNT = 12) calculados através do método de saturação por bases foram de 4,3 t ha -1, ou seja, 30,33 gramas por vaso. Após o período de 90 dias de incubação, o solo tratado foi novamente seco e peneirado, onde foi feita a adição de resíduos (Composto de lixo e Biofertilizante) e do adubo mineral com base na análise química e de acordo com as recomendações de Raij et al. (1997). A quantidade de composto de lixo e biofertilizante necessário para a cultura implantada foram de 141,38 g e 282,75 g por vaso, respectivamente. Para os tratamentos que receberam fertilizantes minerais as quantidades exigidas pela cultura foram de 40 Kg ha -1 de nitrogênio (N), 150 Kg ha -1 de fósforo (P 2 O 5 ) e 140 Kg ha -1 de potássio (K 2 O), sendo as seguintes fontes de fertilizantes utilizadas: cloreto de potássio (60% de K 2 O), nitrato de cálcio (15,5% de N) e superfosfato simples (18% de P 2 O 5 ). As doses corresponderam a 1,70 g de cloreto de potássio, 1,95 g de nitrato de cálcio e 5,90 g de superfosfato simples por vaso. Com o auxilio de sacos plásticos foram misturados solo (17,68 Kg) com os resíduos (Composto de lixo e Biofertilizante) e fertilizantes. Antes do acondicionamento do solo em recipientes, foi acrescentado solo para a camada de cm, solo este que não recebeu nenhum tipo de resíduo, corretivo ou fertilizante mineral. A quantidade de solo levando em consideração a profundidade de 25 cm e a densidade do solo (1,251 Kg dm -3 ) foi de 22,11 Kg. Após acondicionamento no recipiente e preenchendo os

9 9 primeiros 25 cm foi colocado o restante do solo, preenchendo outros 20 cm, totalizando assim 45 cm de comprimento do recipiente. Os tratamentos estudados resultaram da associação de diferentes tipos de fertilização do solo: A) Sem adubação mineral (S/ Adub.); B) Adubação Mineral (Ad. Min.); C) Fertilização com resíduo do processamento da bauxita (Bauxita); D) Fertilização com Biofertilizante (Bio); E) Fertilização com Composto de lixo urbano (C.L.U.) e com dois tipos de água de irrigação, poço artesiano e residuária doméstica. Os tratamentos foram dispostos em blocos ao acaso com três repetições. Os resultados foram submetidos à análise de variância e de regressão entre os dias do mês que foi realizada a avaliação e o tempo de infiltração de água no solo, em minutos, de acordo com os procedimentos do Statistical Analysis System (1999). Posteriormente as avaliações dos tempos de infiltração, procederam-se a amostragem da raiz, onde as mesmas foram separadas do solo pela lavagem com jato d água, em peneirões com malha de 2,0 mm, segundo Böhm (1976), e levadas para secagem em estufa a 70 0 C, por 96 h. Em seguida, as raízes foram separadas das impurezas (solo e palha) e procedeu-se a pesagem, determinando assim a massa radicular seca. RESULTADOS E DISCUSSÕES Os resultados a seguir foram colocados em gráficos e serão discutidos de acordo com os resultados da análise de variância. Como mostra a Figura 1, houve uma diminuição do tempo de infiltração com o uso da água residuária, pelo fato da quantidade de matéria orgânica presente na água. A matéria orgânica uma vez presente na água residuária passaria a ser incorporada

10 Tempo de infiltração (min) 10 ao solo, que por sua vez tem característica de solo arenoso, transformaria os macroporos do solo em microporos, explicando assim a diminuição do tempo de infiltração (NOBILE, 2009). Kiehl (1985) estabelece os benefícios da incorporação de matéria orgânica no solo, sendo que um dos destaques seria o aumento de microporos no solo. 3,50 y = -0,0056x 2 + 0,1418x + 1,7513 R 2 = 0,4553 3,00 2,50 Poço Residuária 2,00 1,50 y = 0,0027x 2-0,0884x + 2,7997 R 2 = 0, Tempo (dias) Figura 1. Regressões entre tempo (dias do mês de maio) e tempo de infiltração de água no solo (minutos) para tratamento testemunha. De acordo com a Figura 2 o uso de água de poço artesiano em associação com fertilizantes minerais apresentaram tempos de infiltração maiores quando comparados com o tratamento testemunha (Figura 1), sendo o maior tempo, 4,37 minutos, ao 10 0 dia de irrigação. Este fato ocorre devido ao alto grau de salinidade dos fertilizantes minerais, que desagregam as partículas do solo, criando uma faixa compactada e impedindo a penetração de água do perfil do solo (Novais et al., 2007).

11 Tempo de infiltração (min) Tempo de infiltração (min) 11 4,50 4,00 y = -0,0233x 2 + 0,448x + 2,0367 R 2 = 0,8813 3,50 3,00 Poço Residuária 2,50 2,00 y = 0,0138x 2-0,2337x + 3,7999 R 2 = 0, Tempo (dias) Figura 2. Regressões entre tempo (dias do mês de maio) e tempo de infiltração de água no solo (minutos) para tratamento com fertilizantes minerais. De forma semelhante aos outros tempos de infiltrações, para o uso do composto de lixo foi observado o mesmo comportamento, ou seja, o uso de água residuária apresentou menores tempos de infiltrações quando comparado com o uso de água de poço (Figura 3). 5,00 4,50 4,00 3,50 y = -0,0026x 2 + 0,0977x + 3,2473 R 2 = 0,4419 y = 0,0056x 2-0,1004x + 4,3302 R 2 = 0,0674 Poço Resuduária 3, Tempo (dias) Figura 3. Regressões entre tempo (dias do mês de maio) e tempo de infiltração de água no solo (minutos) para tratamento com composto de lixo.

12 Tempo de infiltração (min) 12 Na Figura 4, deve-se notar que os efeitos dos tratamentos orgânicos como estimulam à melhoria na estrutura do solo e, aumento na retenção de água, onde há aplicação do biofertilizante, abaixou o tempo de infiltração de água no solo. 4,00 3,50 3,00 2,50 y = 0,0035x 2-0,0233x + 2,3821 R 2 = 0,6315 Poço Residuária 2,00 1,50 y = 0,0222x 2-0,46x + 4,1188 R 2 = 0, Tempo (dias) Figura 4. Regressões entre tempo (dias do mês de maio) e tempo de infiltração de água no solo (minutos) para tratamento com biofertilizante. A Figura 5 mostra que em ambos os casos, água de poço ou residuária, o avanço do tempo provocou aumento do tempo de infiltração, sendo maior a intensidade quando se irrigava com água residuária. Este fato esta relacionado com o alto teor de

13 Tempo de infiltração (min) 13 sódio no resíduo do processamento de bauxita, o que acarretaria desagregação no solo e conseqüentemente dificultaria a infiltração de água. 3,00 2,50 2,00 y = 0,0022x 2-0,008x + 2,31 R 2 = 0,1935 y = 0,0025x 2-0,0408x + 2,1122 R 2 = 0,0386 Poço Residuária 1, Tempo (dias) Figura 5. Regressões entre tempo (dias do mês de maio) e tempo de infiltração de água no solo (minutos) para tratamento com resíduo do processamento de bauxita. Já as diferentes fertilizações apresentaram pesos de raiz com diferenças significativas, como mostra a Tabela 5. Tabela 5. Dados do teste de Tukey para peso de raiz nos diferentes tratamentos Tratamentos Peso de raiz (g vaso -1 ) Adubação mineral 118,80 A Composto de lixo 114,27 B Biofertilizantes 74,76 C Resíduo de bauxita 86,41 D Testemunha 64,84 E D.M.S. = 3,5614 Médias seguidas da mesma letra, na coluna, não diferem estatisticamente pelo Teste de Tukey a 5%. DMS = Diferença mínima segnificativa. Como se pode constatar, o maior volume de raiz ocorreu com uso de fertilizantes minerais, e o menor peso no tratamento testemunha. Segundo Nobile (2009), o uso de fertilizantes minerais fornece nutrientes as plantas em quantidades suficientes e proporções adequadas, devido a isso, o uso de adubos minerais apresentou maior peso.

14 14 CONCLUSÃO Os tratamentos testemunha, adubação mineral, biofertilizante e composto de lixo apresentaram menores tempos de infiltração, ou seja, menores tempos de infiltração para uso de água residuária e maiores tempos para o uso de água de poço artesiano. O resíduo do processamento da bauxita mostrou tendência de aumentar o tempo de infiltração da água, independente da qualidade da água. O uso de adubos químicos mostrou-se mais eficiente no desenvolvimento radicular, tanto no uso de água residuária como no uso de água de poço artesiano. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Departamento de Cartografia. Carta do Brasil: Jabuticabal, Taiúva e Pitangueiras. São Paulo; Escala 1: Kiehl, E.J. Fertilizantes organicos. São Paulo: Editora Ceres, p. Nobile FO Irrigação com duas qualidades de água e tipos de fertilizações no solo e em de cana-de-açúcar. Tese Doutorado pela Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias. Jaboticabal, Brasil: 153 p. Novais, RF; Barros, NF; Fontes RL; Cantarutti, RB; Neves, JCL. Fertilidade do solo. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, p. Oliveira, J.B. Solos do Estado de São Paulo: descrição das classes registradas no mapa pedológico. Campinas: Instituto Agronômico de Campinas, 1999, 112p. (Boletim Científico, 45). RAIJ, B.van.; CANTARELLA, H.; QUAGGIO, J.A.; FURLANI, A.M.C. Recomendações de abubação e calagem para o Estado de São Paulo (Boletim Técnico 100). Campinas: Instituto Agronômico, p.

15 15 Raij, B van. et al. Análise química para avaliação da fertilidade de solos tropicais. Campinas: Instituto Agronômico de Campinas, p SAS INSTITUTE (Cary, Estados Unidos). SAS user s guide. Cary, p. SHYAM, L.; LAL, S. Rehabilitation of bauxite forestation: part II. Indian Forester, Jodhpur, v. 119, n. 9, p ; VERAS, L. R. V. A vermicompostagem do lodo de lagoas de tratamento de efluentes industriais consorciado com composto de lixo urbano. Engenharia Sanitária Ambiental, v. 9, n. 3, p , jul/ set

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