INFLUÊNCIA DA APLICAÇÃO DE VINHAÇA NA CAPACIDADE DE INFILTRAÇÃO DE UM SOLO DE TEXTURA FRANCO ARENOSA 1 RESUMO

Transcrição

1 344 ISSN INFLUÊNCIA DA APLICAÇÃO DE VINHAÇA NA CAPACIDADE DE INFILTRAÇÃO DE UM SOLO DE TEXTURA FRANCO ARENOSA Alexadre Barcellos Dalri ; Glauco Eduardo Pereira Cortez²; Luís Guilherme Searese Riul³; Jairo Augusto Campos Araújo 4, Raimudo Leite Cruz 5. Departameto de Ciêcias Agrárias, Cetro Uiversitário Moura Lacerda, Ribeirão Preto, SP, abdalri@uol.com.br Departameto de Ciêcias Exatas, Uiversidade Estadual Paulista, Campus de Jaboticabal, SP, glauco@fcav.uesp.br 3 CERP Cetrais Eergéticas de Ribeirão Preto, Ribeirão Preto, SP, lgriul@yahoo.com.br 4 Departameto de Egeharia Rural, Uiversidade Estadual Paulista, Campus de Jaboticabal, SP, jaca@fcav.uesp.br 5 Departameto de Egeharia Rural, Uiversidade Estadual Paulista, Campus de Botucatu, SP, cruz@fca.uesp.br RESUMO Este trabalho teve como objetivo estudar o efeito da aplicação de diferetes lâmias de vihaça a ifiltração de água o solo e verificar a adequação dos modelos de Horto e Kostiakov-Lewis a estimativa da taxa de ifiltração. Os tratametos correspoderam à aplicação de cico doses de vihaça (,, 5, 3 e 35 m 3.ha - ). A aplicação de vihaça propiciou uma redução da taxa de ifiltração básica do respectivo solo em estudo, causado efeito egativo para essa característica, pois, eleva o risco de erosão do solo e majora a possibilidade do escoameto superficial. O modelo de Horto propiciou o melhor ajuste sobre os dados observados, e o modelo de Kostiakov-Lewis superestimou os valores da taxa de ifiltração. UNITERMOS: vihaça, ifiltração, solo. DALRI, A.B.; CORTEZ, G.E.P.; RIUL, L.G.S.; ARAÚJO, J.A.C.; CRUZ, R.L. VINASSE APPLICATION INFLUENCE ON INFILTRATION CAPACITY OF SANDY LOAM SOIL ABSTRACT The objective of this study was to aalyze effects i differet depth i soil water ifiltratio ad to verify the Horto ad Kostiakov-Lewis models adequacy i ifiltratio rate estimate. The treatmets were five doses of viasse (,, 5, 3 ad 35 m³.ha¹). The viasse applicatio reduced the soil erosio risk icreasig the possibility of ruoff. The Horto model had the best adjustmet o the observed data, ad the Kostiakov-Lewis model overestimated the ifiltratio rate values. KEYWORDS: viasse, ifiltratio, soil. Recebido em 8/7/8 e aprovado para publicação em 6//

2 345 Dalri et.al. 3 INTRODUÇÃO A ifiltração é defiida como a passagem de água da superfície para o iterior do solo, costituido-se um dos mais importates processos que compõem o ciclo hidrológico por ser fator determiate da dispoibilização de água para as culturas, da recarga dos aqüíferos subterrâeos, da ocorrêcia e magitude do escoameto superficial e do maejo do solo e da água. O escoameto superficial é resposável por processos idesejáveis, como a erosão do solo e as iudações, logo a ifiltração determia o balaço de água a zoa radicular e, por isso, o cohecimeto desse processo e suas relações com as propriedades do solo é de fudametal importâcia para o eficiete maejo do solo e da água (Bradão et al., ). O cohecimeto do processo de ifiltração forece subsídios para o dimesioameto de reservatórios, estruturas de cotrole de erosão e de iudação, caais e sistemas de irrigação e dreagem (Bradão et al., ), e é essecial para o sucesso da modelagem hidrológica de bacias hidrográficas (Riguetto, 998). O processo de ifiltração de água o solo pode ser descrito por diversas equações ou modelos, algus desevolvidos a partir de cosiderações físicas, equato outros são de forma empírica. Um modelo empírico muito empregado em maejo de irrigação é a equação de Kostiakov-Lewis, ormalmete utilizadado para a estimativa da ifiltração acumulada, cujos parâmetros ão têm sigificado físico próprio e são estimados a partir de dados experimetais. O modelo de Horto, o qual também é um modelo empírico, porém cosiderado mais cosistete que o de Kostiakov-Lewis, é escrito a forma de uma fução expoecial. Segudo Prevedello (996), o modelo de Horto a redução de ifiltração com o tempo é fortemete cotrolada por fatores que agem a superfície do solo, tais como selameto superficial, feômeos de expasão e cotração do solo. Solos de textura grossa, ou seja, solos areosos possuem maior quatidade de macroporos do que solos de textura fia e, coseqüetemete apresetam maior codutividade hidráulica saturada e taxa de ifiltração. Por outro lado, solos argilosos bem estruturados, ou com estrutura estável, podem apresetar maiores taxas de ifiltração do que os solos com estrutura istável, que sofrem dispersão quado umedecidos ou submetidos a algum agete desagregador. A estabilidade dos agregados é determiada pelos chamados agetes cimetates, que são represetados pricipalmete pela matéria orgâica e pelos óxidos de ferro e alumíio. Dessa forma, a medida em que aumeta a preseça destes compostos o solo, maior é a possibilidade deste apresetar uma estrutura mais estável (Shaiberg & Levy, 995; Silva & Kato, 997). Em fução de sua composição físicoquímica, a vihaça comporta-se como agete cimetate do solo (Glória, 975). O processo clássico de produção de etaol derivado do caldo da caa-de-açúcar, bem como a produção de cachaça, gera como resíduo após a destilação, a vihaça. A grade preocupação com a vihaça advém basicamete da sua composição química que a tora um grade poluidor, em decorrêcia de suas características ácidas e corrosivas, se laçada sem tratameto apropriado aos meios hídricos. Copersucar (978) recomeda o emprego de vihaça como fertilizate, pois repõem ao solo parte dos utrietes que a plata dele retira, levado ao aumeto da produtividade agrícola, elevação do ph do solo, aumeto da dispoibilidade de algus utrietes e imobilização de outros, aumeto da população microbiaa, aumeto o poder de reteção de água e melhoria da estrutura física. A adição prologada de diferetes quatidades de vihaça em quatro diferetes tipos de solo Latossólico, por períodos de até aos ão resultou em qualquer efeito prejudicial ao solo, como acúmulo de sais; pelo cotrário, houve uma melhoria de suas propriedades

3 Ifluêcia da Aplicação de Vihaça 346 químicas, traduzidas pela redução da acidez e elevação dos teores de potássio, cálcio e magésio, além da soma de bases e da capacidade de troca catiôica efetiva do solo (Orlado Filho et al., 983). Segudo Silva et al. (7), a bibliografia acerca dos efeitos da vihaça o solo e as águas subterrâea aida é bastate limitada, e devido a essa deficiêcia, os resultados ecotrados são muito variáveis em razão da grade diversidade de solos e composição das vihaças. Este trabalho teve como objetivo estudar o efeito da aplicação de diferetes lâmias de vihaça a ifiltração de água o solo e verificar a adequação dos modelos de Horto e Kostiakov-Lewis a estimativa da taxa de ifiltração. 4 MATERIAL E MÉTODOS O trabalho foi coduzido o Campus do Cetro Uiversitário Moura Lacerda, em Ribeirão Preto, SP (latitude º48 S, logitude 47º48 W e altitude de 546 m). O solo ode foi realizado o esaio apreseta textura fraco areosa. A cultura presete o local ode foram realizados os testes é citrus, sedo que as etre lihas ode foram colocados os aéis predomia a brachiaria. A área experimetal possui declividade média de %. E o mesmo local foram coletadas amostras de solo, as quais foram submetidas às seguites determiações: desidade de partículas (dp), desidade do solo (ds), e textura. Os respectivos valores ecotram-se a Tabela. Tabela. Caracterização física do solo utilizado o presete estudo. Profudidade Areia Silte Argila Porosidade Ds Ds (cm) (%) (g.cm -3 ) ,6,76, ,56,65,73 A Tabela () apreseta as características físico-químicas da vihaça utilizada o experimeto. Tabela. Aálise físico-química da vihaça utilizada o experimeto. Nitrogêio Fósforo Potássio Sólidos totais amoiacal mg.l - ph (K total O) (%) 64,4 9, 3, 4,48,8 O experimeto cotou com cico tratametos,, 5, 3 e 35 m 3.ha - e quatro repetições. Para a determiação da taxa de ifiltração básica (TIB) de água o solo utilizou-se o método do ifiltrômetro de aéis cocêtricos. Adotou-se um itervalo de 48 horas etre as aplicações de vihaça. Fez-se o teste com a dose zero, 48 horas depois houve a primeira aplicação de vihaça, dose m 3.ha -, esperou-se um itervalo de 48 horas e fez-se o teste de ifiltração e assim sucessivamete até a dose 35 m 3.ha -. A vihaça foi aplicada maualmete com o auxílio de um recipiete plástico. O itervalo fixo etre os testes de ifiltração permite afirmar que o teor de água iicial o solo foi aproximadamete o mesmo.

4 347 Dalri et.al. Os valores de taxa de ifiltração foram obtidos pela relação etre lâmia ifiltrada e o tempo de ifiltração cosiderado. Com os dados da taxa de ifiltração média obtidos o campo, verificou-se a adequação dos modelos de Horto, Equação (), e Kostiakov-Lewis, Equação (), para a estimativa da taxa de ifiltração de água os diferetes maejos de aplicação de vihaça. Em que: i o = taxa de ifiltração iicial observada, cm.h - ; i f = taxa de ifiltração fial, cm.h - ; α, β e k = parâmetros estatísticos, e t = tempo de ifiltração, mi. i = i f + (i - i f ) e -βt () i = kαt (α-) + i f () Os parâmetros α, β, e k, foram estimados utilizado programa computacioal Microcal Origi versão 6.. A qualidade dos ajustes dos modelos foi avaliada por meio de regressões ão lieares etre os valores estimados e os valores médios observados em cada tratameto estudado, jutamete com os respectivos coeficietes de determiação. Nessa avaliação também foi utilizado os ídices estatísticos: coeficiete de massa residual (CMR), coeficiete de ajuste (CA) e eficiêcia (EF), represetados, respectivamete pelas Equações (3), (4) e (5). CMR= CA = Oi Oi ( Oi O) ( Pi O) Pi (3) (4) EF = ( Oi O) ( Oi P) ( Oi O) (5) Em que: Oi = valores observados; Pi = valores estimados; = úmeros de observações; O = média aritmética das observações, e

5 Ifluêcia da Aplicação de Vihaça 348 P = média aritmética dos valores estimados. 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO Nas codições aturais, sem aplicação de vihaça, o solo em estudo apresetou taxa de ifiltração básica (TIB) de, cm.h - (Figura ). Quado a lâmia de vihaça aplicada foi de 5 mm, a TIB reduziu para 4,8 cm.h - (Figura 3). Provavelmete, essa redução foi causada pelo selameto iicial da camada superficial do solo devido à aplicação de vihaça. Com as aplicações de doses de vihaça equivalete a 3 mm e 35 mm, a TIB ecotrada foi de 7, e 6, cm.h -, (Figuras 4 e 5). Observa-se que os valores foram iferiores à codição de solo sem aplicação de vihaça. De acordo com Camargo et al. (983), o alto teor de matéria-orgâica presete a vihaça propicia a mesma uma ação cimetate, agregado partículas pequeas em partículas maiores, elevado a TIB. Etretato, para o solo areoso estudado, a vihaça ão elevou a taxa ifiltração de água do solo. Em relação aos valores obtidos por meio do modelo de Kostiakov-Lewis, observa-se as Figuras a 5 que a partir dos dez primeiros miutos iiciais da aplicação de água, os valores simulados pela equação de Kostiakov-Lewis tedem a superestimar os valores ajustados. Resultado também ecotrado por (Alves Sobriho et al. 3). Taxa de ifiltração (cm.h - ) 4 3 Dados observados Kostiakov-Lewis (R² =,7656) Horto (R²=,998) Tempo (miutos) Figura. Taxas de ifiltração observada e ajustada com os modelos para dose (m 3.ha - de vihaça). Taxa de ifiltração (cm.h - ) Dados Observados Kostiakov-Lewis (R²=,7867) Horto (R²=,94) Tempo (miutos) Figura. Taxas de ifiltração observada e ajustada com os modelos para dose (m 3.ha - de vihaça).

6 349 Dalri et.al. Taxa de ifiltração (cm.h - ) Dados observados Kostiakov-Lewis (R²=,7935) Horto (R²=,9973) Tempo (miutos) Figura 3. Taxas de ifiltração observada e ajustada com os modelos para dose 5 (m 3.ha - de vihaça). Taxa de ifiltração (cm.h - ) Dados Observados Kostiakov-Lewis (R²=,69) Horto (R²=,9993) Tempo (miutos) Figura 4. Taxas de ifiltração observada e ajustada com os modelos para dose 3 (m 3.ha - de vihaça). Taxa de ifiltração (cm.h - ) Dados observados Kostiakov-Lewis (R²=,7988) Horto (R²=,9959) Tempo (miutos) Figura 5. Taxas de ifiltração observada e ajustada com os modelos para dose 35 (m 3.ha - de vihaça).

7 Ifluêcia da Aplicação de Vihaça 35 Observa-se as Figuras de a 5, que o modelo de Horto propiciou ótimo ajuste com os dados observados, sedo esta satisfatória. Tal afirmação se baseia a aálise dos coeficietes de determiação (r ) das regressões ão-lieares ajustadas em cada tratameto estudado, pois o modelo de Horto apresetou valores acima de,94. Pelos ajustes realizados pela equação de Kostiakov-Lewis, ão houve uma qualidade satisfatória, pois as aálises dos coeficietes de determiação (r ) das regressões ão-lieares ajustadas apresetaram valores etre,69 e,859, ou seja valores meores do que a equação proposta por Horto. A curva de Kostiakov-Lewis superestimou os dados da taxa de ifiltração básica (TIB) em todos os tratametos estudados, apresetado valores da TIB superiores aos valores dos dados observados o campo. Aalisado a ifiltração de água o solo em sistemas de platio direto e covecioal, Alves Sobriho et al. (3) também ecotraram melhor ajuste a equação de Horto, com valores do coeficiete de determiação (r ) acima de,9 ao passo que a equação de Kostiakov-Lewis, superestimou os valores ajustados. De acordo com Paixão et al. (4), o modelo apresetado por Horto também foi o que apresetou melhor desempeho a estimativa dos valores médios da taxa de ifiltração quado comparado com os demais modelos empíricos. A Tabela 3 apreseta os parâmetros estatísticos α, β, k, e os valores de ifiltração iicial e fial, i o e i f, respectivamete, para as Equações ( e ). A Tabela 4 apreseta a relação dos ídices estatísticos determiados pelas Equações (4, 5 e 6). Aalisado o coeficiete de massa residual (CMR), verifica-se que a equação de Horto estima com boa exatidão a taxa de ifiltração básica, pois os valores de (CMR) estão próximo ao ídice zero ou mesmo são iguais a zero os tratametos com doses de 5, 3 e 35 m 3.ha - de vihaça. Equato o modelo de Kostiakov-Lewis superestima os valores da TIB, comportameto idicado pelos valores egativos do ídice (CMR). Tabela 3. Parâmetros de ajuste dos modelos Tratametos Modelo de Horto β,499,56,446,3645,48 I 9,779 68, , ,439 55,458 I f,8949 4,895 4,895 7,56 6,947 Modelo de Kostiakov-Lewis α,6,69,69,3,74 k 684, ,3 446,3 3753,44 36,688 O coeficiete de ajuste (CA) e a eficiêcia (EF) foram também melhores a equação de Horto, para os cico tratametos. Os valores do ídice estatístico (CA), mais próximos da uidade, ratificam o modelo de Horto como o mais adequado para estimar a taxa de ifiltração do respectivo solo estudado. Resultado semelhate foi obtido por Alves Sobriho et al. (3). Os valores de (CA) obtidos com os valores simulados pelo modelo de Horto, estão mais próximos da uidade em todos os tratametos.

8 35 Dalri et.al. Tabela 4. Ídices estatísticos calculados Ídices Tratametos Modelo de Kostiakov-Lewis CMR -,3 -,558 -,76 -,46 -,55 CA,977,68,759,754,6544 EF,5,4,5,5,38 Modelo de Horto CMR,78 -,7,,, CA,997,9,,,3 EF,6,43,7,54,4 6 CONCLUSÕES A vihaça propiciou redução da taxa de ifiltração (TIB) do solo causado efeito egativo para essa característica. O modelo de Horto propiciou o melhor ajuste sobre os dados observados, e o modelo de Kostiakov-Lewis superestimou os valores da TIB. 7 REFERÊNCIAS ALVES SOBRINHO, T. et al. Ifiltração de água o solo em sistemas de platio direto e covecioal. Revista Brasileira de Egeharia Agrícola e Ambietal, Campia Grade, v. 7,., p. 9-96, 3. BRANDÃO, V. dos S. et al. Ifiltração da água o solo. Viçosa: UFV,. 98p. CAMARGO, O. A.; VALADARES, J. M. A. S.; GERALDI, R. N. Características químicas e físicas de solo que recebeu vihaça por logo tempo. Campias: Istituto Agroômico, p. (Boletim técico, 76). CAMBUIM, F. A. A ação da vihaça sobre a reteção de umidade, ph, acidez total, acumulação e lixiviação de utrietes, em solo areoso p. Dissertação (Mestrado em Ciêcias do Solo) Uiversidade Federal Rural de Perambuco, Recife, 983. COPERSUCAR - COOPERATIVA DE PRODUTORES DE CANA-DE-AÇÚCAR, AÇÚCAR E ÁLCOOL DO ESTADO DE SÃO PAULO. Aproveitameto da vihaça: viabilidade técico-ecoômica. Boletim Técico Copersucar, Piracicaba, p. -66, 978. GLÓRIA, N. A. Utilização agrícola da vihaça. Brasil Açucareiro, Piracicaba, v. 86,. 5, p. -7, 975.

9 Ifluêcia da Aplicação de Vihaça 35 ORLANDO FILHO, J.; SILVA, G. M. A.; LEME, E. J. A. Utilização agrícola dos resíduos da agroidústria caavieira. I: PROGRAMA NACIONAL DE MELHORAMENTO DA CANA-DE-AÇÚCAR. Nutrição e adubação da caa-de-açúcar o Brasil. Piracicaba, 983. p (Coleção Plaalsucar, ). PAIXÃO, F. J. R. da et al. Estimativa da ifiltração da água o solo através de modelos empíricos e fuções ão lieares. Revista de Biologia e Ciêcias da Terra, Campia Grade, v. 5,., 4. PREVEDELLO, C. L. Física do solo com problemas resolvidos. Curitiba: SAEAFS, p. RIGUETTO, A. M. Hidrologia e recursos hídricos. São Carlos: USP; EESC, p. SHAINBERG, I; LEVY, G. J. Ifiltratio ad seal formatio processes. I: AGASSI, M. (Ed.) Soil erosio, coservatio, ad rehabilitatio. New York: Marcel Dekker, 995. p. -. SILVA, C. L.; KATO, E. Efeito do selameto superficial a codutividade hidráulica saturada da superfície de um solo sob cerrado. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, DF, v. 3,., p. 3-, 997. SILVA, M. A. S. da; GRIEBELER, N. P.; BORGES, L. C. Uso de vihaça e impactos as propriedades do solo e leçol freático. Revista Brasileira de Egeharia Agrícola e Ambietal, Campia Grade, v.,., p. 8-4, 7.