II 196 USO DE ÁGUA RESIDUÁRIA TRATADA NO CRESCIMENTO DO ALGODOEIRO HERBÁCEO NO NORDESTE BRASILEIRO

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1 22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 14 a 19 de Setembro Joinville - Santa Catarina II 196 USO DE ÁGUA RESIDUÁRIA TRATADA NO CRESCIMENTO DO ALGODOEIRO HERBÁCEO NO NORDESTE BRASILEIRO Olga Eduarda Ferreira - Engenheira Civil, Universidade Federal de Viçosa, mestranda em Engenharia Civil, área de Engenharia Sanitária e Ambiental, Universidade Federal de Campina Grande Campina Grande (PB). Annemarie König(1) - Doutora em Botânica, Universidade de Liverpool, Inglaterra. Bióloga, Universidade Federal de São Carlos. Professora Adjunta do Departamento de Engenharia Civil, área de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Campina Grande Campina Grande (PB). Coordenadora da Área de Engenharia Sanitária e Ambiental, AESA/ DEC/CCT/UFCG. Napoleão Esberard de Macêdo Beltrão - Doutor em Fitotecnia, Universidade Federal de Viçosa. Engenheiro Agrônomo, Universidade Federal Rural de Pernambuco. Pesquisador III do Centro Nacional de Pesquisa do Algodão CNPA EMBRAPA - Campina Grande - PB. Beatriz Susana Ovruski de Ceballos Doutora em Microbiologia Ambiental - Universidade de São Paulo. Mestre pela EPM-SP (Área de Concentração Microbiologia e Imunologia). Bioquímica UNT Argentina. Professora Adjunta do Departamento de Engenharia Civil, Área de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Campina Grande Campina Grande (PB). Coordenadora do Curso de Mestrado em Engenharia Civil. Vice Coordenadora do curso de Doutorado Institucional em Recursos Naturais UFPB. José Marcelo Dias - Engenheiro Agrônomo, Mestre em Entomologia, Universidade Federal da Paraíba, Técnico de Operações do Centro Nacional de Pesquisa do Algodão CNPA EMBRAPA - Campina Grande - PB.

2 Hugo Barbosa Paiva Junior - Graduando em Engenharia Civil - UFCG, Estagiário Voluntário. Endereço(1): Rua Manoel Alves de Oliveira, 186 Catolé Campina Grande - PB - CEP: Brasil - Tel: (83) akonig@dec.ufcg.edu.br RESUMO A crescente necessidade da sustentabilidade na gestão dos recursos naturais faz do reuso de água uma ferramenta importante para a preservação do ambiente para as gerações presentes e futuras. Nesta abordagem as águas residuárias domésticas tratadas devem ser consideradas como recursos hídricos potenciais desde que atendam aos padrões sanitários recomendados. A prática do reuso de água em atividades menos exigentes em qualidade deve ser incentivada particularmente nas regiões áridas e semi-áridas para promover o desenvolvimento social e econômico. No Nordeste brasileiro, onde a agricultura é dependente das condições climáticas, a utilização de águas residuárias tratadas em culturas diversas torna-se uma alternativa promissora particularmente para a pequena e média propriedade rural e assim incentivando a permanência do nordestino nas áreas rurais. Pela importância que o algodão tem para economia da região, foi a cultura utilizada nesta pesquisa (algodão herbáceo - Gossypium hirsutum L r. latifolium Hutch. - cultivar BRS 187 8H, desenvolvido para as condições do Nordeste pela EMBRAPA CNPA) avaliandose seu crescimento em condições de campo. Os experimentos foram desenvolvidos nas dependências da ETE de Campina Grande (PB), no período de out/02 à jan/03. O delineamento experimental utilizado foi blocos ao acaso com 12 tratamentos e quatro repetições, com esquema fatorial misto 2x5+2: dois tipos de água de irrigação (abastecimento e residuária), cinco dosagens de nitrogênio (0, 60, 90, 120 e 180kgN/ha) e duas testemunhas (águas de abastecimento e residuária, ambas sem lastro de fundação de P e K). Os nutrientes presentes na água residuária por si só, não foram suficientes para incrementar valores às variáveis altura, diâmetro caulinar e área foliar para o algodão herbáceo. Mas a sua combinação com a adubação química foi capaz de influenciar as mesmas variáveis, com doses menores de adubos químicos, denotando o seu grande potencial nutritivo e a sua capacidade de economia de até 90kgN/ha com adubos químicos no cultivo do algodoeiro herbáceo. PALAVRAS-CHAVE: Gossypium hirsutum, reuso de água, esgoto tratado, adubação nitrogenada, crescimento. INTRODUÇÃO

3 O setor agrícola é o maior usuário de água a nível mundial, chegando a consumir cerca de 70% de toda água derivada das fontes diversas (rios, lagos e aqüíferos subterrâneos), seguida da indústria, da produção de energia e do abastecimento doméstico que consomem juntos os outros 30% (Paz et al., 2000). No Brasil, esta atividade consome cerca de 68%, mas devido ao crescimento das áreas irrigadas, este valor deverá chegar a 80% nos próximos dez anos (Hespanhol, 2000). Embora a irrigação seja vista como vilã ao consumir tanta água, sem ela, imensas áreas de terra fértil hoje, ocupadas por lavouras que representam o sustento de comunidades prósperas, seriam terras áridas e abandonadas (Bezerra et al., 1999) A região Nordeste, que ocupa 18,2% do território nacional, com 28,3% da população brasileira detém apenas 2,29% do volume de água de superfície do país, possuindo o menor potencial hídrico do país com 3.853m3.hab/ano (Sousa et al., 2002). O estado da Paraíba tem um potencial hídrico de 1.347m3.hab/ano que, segundo a Organização Mundial de Saúde, para uma região com disponibilidade de recursos hídricos renováveis de apenas 1.000m3/ano por habitante, esta estará submetida à eterna "escassez de água" (IICA, 1997). O semi-árido nordestino tem a sua produção agrícola limitada aos períodos chuvosos. Esta dependência climática afeta a vida do sertanejo que tem na agricultura de subsistência o único meio de obtenção de renda e sustento familiar. A cultura do algodoeiro, cultivada desde o período colonial, constitui-se em uma das poucas opções para esta região por gerar benefícios sociais e econômicos, não só ao nível de produtores, que em sua maioria são pequenos produtores familiares, mas a vários níveis da sociedade pela geração de empregos nos setores industriais. Mesmo passando por crises, a cotonicultura nacional, empregava em 1999 mais de um milhão de pessoas diretamente e gerava US$ 1,5 bilhão por ano (Beltrão et al., 1999). Com a forte tendência de crescimento da cotonicultura irrigada no Nordeste, a utilização de esgotos domésticos tratados poderá ser uma alternativa viável. O reuso planejado de águas pode significar controle da poluição, melhoria da qualidade de vida da população, a ausência de contaminação das águas de superfície, economia de fertilizantes químicos inorgânicos, maior produtividade e principalmente conservação do volume de água doce para uso mais nobre: o consumo humano (Leon & Cavallini, 1996). Diante da importância da cultura do algodão para a região do Nordeste, principalmente para a sobrevivência e permanência do nordestino na zona rural, e da atual busca de sistemas agrícolas sustentáveis que sejam produtivos, conservem os recursos naturais, protejam o ambiente e evitem a contaminação da água superficial e subterrânea, este trabalho, visou estudar a viabilidade de emprego da água residuária tratada, por um sistema de lagoas de estabilização no cultivo do algodão herbáceo avaliando a sua influência sobre variáveis de crescimento. MATERIAIS E MÉTODOS O experimento foi conduzido em condições de campo, nas dependências da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) da Companhia de Água e Esgoto da Paraíba (CAGEPA), no município de Campina Grande (PB).

4 Como cultura teste foi usado o algodão herbáceo (Gossipium hirsutum L r. latifolium Hutch.), cultivar BRS 187 8H, desenvolvida para as condições do nordeste pela EMBRAPA CNPA (Centro Nacional de Pesquisa do Algodão - Campina Grande PB). O delineamento experimental utilizado foi blocos ao acaso com 12 tratamentos e quatro repetições, com esquema fatorial misto 2x5+2, sendo os fatores dois tipos de água de irrigação (abastecimento e residuária) e cinco dosagens de nitrogênio (0, 60, 90, 120 e 180kgN/ha) e duas testemunhas (águas de abastecimento e residuária, ambas sem lastro de fundação de P e K). A cultivar BRS187 8H foi avaliada no período de outubro/02 a fevereiro/03, em unidades experimentais de 20m2 constituídas de quatro linhas de plantio de cinco metros espaçadas entre si de 1,0m, tendo sulcos como método de irrigação, alimentados por tubos janelados de 75mm. A água residuária usada provinha de um sistema de lagoas de estabilização em série e a água de abastecimento da rede de distribuição da CAGEPA. Na água residuária foram feitas análises de macro e micro nutrientes, matéria orgânica (DBO5 e DQO), sólidos totais, condutividade elétrica e coliformes fecais (APHA, 1995) e ovos de helmintos (WHO, 1989), com 24h de sedimentação (Konig et al., 2001). Como variáveis primárias do crescimento foram determinados o diâmetro caulinar, a altura e área foliar, em cinco plantas por unidade experimental em intervalos regulares de 20 dias durante os 100 dias após a emergência (d.a.e.) das plantas. A área foliar das unidades experimentais foi obtida através da equação de Wendt (1967) segundo Beltrão et al., (2001). RESULTADOS No período do experimento, a água residuária apresentou elevada concentração de coliformes fecais (valor médio de 3,5x106UFC/100mL), ausência de ovos de helmintos e concentrações médias elevadas de nitrogênio amoniacal (53mgN-NH3/L), fósforo total (7mg/L), potássio (21mg/L), cálcio (36mg/L), magnésio (33mg/L), matéria orgânica (86 e 586mgO2/L para DBO5 e DQO respectivamente) e condutividade elétrica (1,57dS/m). O algodão, por se tratar de uma cultura industrial e pelo tipo de manejo por ele exigido, o risco de contaminação da cultura e dos trabalhadores é considerado baixo. Mas, de acordo com as recomendações microbiológicas apresentadas por Blumenthal et al. (2000), o algodão se insere entre as culturas pertencentes à categoria B (cereais, culturas industriais, forrageiras, pastagens dentre outras), cujo grupo exposto é o B3, constituído por trabalhadores e crianças menores de 15 anos, haja vista que a agricultura no Nordeste brasileiro é praticada por grupos familiares em pequenas e médias propriedades. Para essas condições, o número de nematóides intestinais deve praticamente inexistir ( 0,1/L) e o número de coliformes fecais deve ser igual ou inferior a 1.000/100ml. Pearson (1986) apresenta padrões, em termos de DBO5 e coliformes fecais, para efluentes, normalmente utilizados para irrigação (ex. cultura do algodão, de árvores e outras plantações não comestíveis) e nestes padrões, o limite para a DBO5 é de 60mgO2/L e de CF de até

5 5,0x104UFC/100ml. Observa-se, que o efluente utilizado não atendeu aos padrões recomendados, havendo a necessidade do melhoramento da eficiência da ETE para que se possa melhor aproveitar seu efluente, de forma adequada e sem riscos a saúde pública, disponibilizando uma fonte alternativa de água e nutritiva para as culturas irrigadas no Nordeste, como ressaltam Sousa & Leite (2002). Com relação às exigências nutricionais do algodoeiro, a água residuária chega a conter macros nutrientes em excesso (Tabela 1), como é o caso, por exemplo, do nitrogênio, que em excesso estimula o crescimento vegetativo com prolongamento do ciclo do algodoeiro, produzindo plantas vigorosas, porém com pouca frutificação e abertura tardia e irregular de capulhos prejudicando a produção de fibra (Carvalho et.al.,1999). Tabela 1: Concentração de macros nutrientes da água residuária e de valores exportados pelo algodoeiro em condições de campo para uma produtividade de kg/ha (algodão em caroço). Nutrientes N (kg/ha) P2O5 (kg/ha) K2O (kg/ha) CaO (kg/ha) MgO (kg/ha) Água residuária a Retirado do solo b

6 Valores excedentes (%) 83,5 73, ,7 75,7-64,3 94,4 92,1 95,7 a: valores médios para a água residuária de acordo com a necessidade hídrica da cultura (700mm) aplicada durante o ciclo de cultivo. b: Fontes: Carvalho et.al. (1999); Silva (1999). O aumento da área foliar é um indicador sensível do crescimento da planta e juntamente com as outras variáveis, são de suma importância na definição do tamanho do aparelho assimilatório das plantas (Kvet et al., 1971). A Figura 1 apresenta as curvas do comportamento das variáveis de crescimento do algodoeiro herbáceo para altura (A e B), diâmetro caulinar (C e D) e área foliar (E e F) quando submetidas à irrigação de água de abastecimento e efluente de lagoas de estabilização, respectivamente. Os modelos ajustados segundo análise de regressão com 5% de significância para as variáveis foram sigmoidais para altura e diâmetro caulinar e, polinomial para a área foliar por planta. O crescimento do algodoeiro foi afetado, longo do ciclo da cultura, pelos tratamentos aplicados (doses de nitrogênio e pelo tipo de água de irrigação: residuaria e de abastecimento), como se observam pelos valores obtidos para as variáveis altura da planta, diâmetro caulinar e área foliar. Para a variável altura, pode-se verificar que a irrigação com água residuaria (Figura 1B) não exerceu diferenças significativas em relação à irrigação com água de abastecimento (Figura 1A). Mas, as doses de adubação nitrogenada influenciaram no comportamento desta variável até 120kgN/ha, demonstrada pelo emparelhamento das curvas de respostas às diferentes doses de nitrogênio químico. O comportamento da curva de resposta obtida com a dose de 90kg/ha de nitrogênio químico, em relação à curva com 180kgN/ha denota o grande potencial nutritivo da água residuária e com a capacidade de economia de fertilizantes de até 90kgN/ha com o seu uso. Fato semelhante ocorreu para a variável de crescimento, o diâmetro caulinar, como se observa na Figura 1C e 1D.

7 Quanto à área foliar por planta (Figura 1E e 1F), cujo comportamento é explicado através de uma equação polinomial, observou-se que as diferenças foram expressivas com maior crescimento quando a irrigação se fazia com água residuária, e que entre as doses utilizadas, a de 60kgN/ha forneceu uma melhor resposta para esta variável, chegando a superar doses consideradas elevadas como a de 180kgN/ha. Mas, apresentou para a dose de 90kg/ha, assim como para as outras variáveis de crescimento computadas, comportamento semelhante a curva de resposta com 180kg/ha indicando a possibilidade de substituição em 90kg/ha de nitrogênio químico com o emprego na irrigação da água residuária. Este aspecto é muito importante do ponto de vista prático, evidenciando que a água residuaria pode fornecer parte dos nutrientes que a cultura do algodão necessita, uma vez que em análise da variável de produção, rendimento do algodão em rama (caroço), a água residuaria chegou a substituir a adubação nitrogenada mineral em mais de 90kgN/ha atingindo produtividades elevadas, superiores a 3.300kg/ha de algodão em caroço, que corresponde a mais de kg de fibra/ha, bem acima da média mundial da mais recente safra computada de 2001/2002, e entre as cinco maiores do mundo por países (International Cotton Advisory Committee, 2002). CONCLUSÕES Os nutrientes presentes na água residuária por si só, não foram suficientes para incrementar valores às variáveis altura, diâmetro caulinar e área foliar para o algodão herbáceo. Mas a sua combinação com a adubação química foi capaz de influenciar as mesmas variáveis, com doses menores de adubos químicos, denotando o seu grande potencial nutritivo e a sua capacidade de economia de até 90kgN/ha com adubos químicos no cultivo do algodoeiro herbáceo. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1.BELTRÃO, N.E.M.; ALMEIDA, O.A.; PEREIRA, J.R.; FIDELIS FILHO, J. Metodologia para estimativa do crescimento do fruto e do volume absoluto e relativo da planta do algodoeiro. Revista de Oleaginosas e Fibrosas, 5 (1): BEZERRA, J.R.C.; AMORIM NETO, M. S.; SILVA E LUZ, M. J.; BARRETO, A.N.; SILVA, L.C. Irrigação do algodoeiro herbáceo. In: BELTRÃO, N.E.M. (organizador.), O agronegócio do algodão no Brasil. Brasília-DF, EMBRAPA Algodão, 2v, p BlumenthaL, U. J.; Mara, D. D.; Peasey, A.; Palacios, G. R.; Stoot, R. Guidelines for the microbiological quality of treated wastewater used in agriculture: recommendations for revising WHO guidelines. Bulletin of the Health Organization, 2000, p Hespanhol, I. Água reciclada, águas do Brasil. Salvador, v.1, n.2, p.4-7,2000.

8 5. IICA. Instituto Interamericano de Cooperação para a Agricultura. Gerenciamento Integrado dos Recursos Hídricos. Brasília. ACTB p 6.INTERNATIONAL COTTON ADVISORY COMMITTEE. Cotton: review of the world situation. Washington, USA. v.55, n.3, january-february, p. 7. KVET, J.et al. Methods of growth analysis. In: SESTEK, Z.; CATSKY, J.JARVIL, P. G. (Eds.). Plants photosynthetic production: manual of methods. Haia: s.n p LEON, G.S. & CAVALLINI, J.M. Tratamiento y uso de aguas residuales. Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias Del Ambiente - Organización Pan Americana de la Salud - Organización Mundial de la Salud, Lima - Peru, p. 9.EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. BRS 187 8H. Cultivar de algodoeiro herbáceo para as condições do nordeste e uso na agricultura familiar. Campina Grande-PB. CNPA-EMBRAPA, Novembro, 1999, Folder explicativo. 10.PAZ, V.P.S.; TEODORO, R.F.; MENDONÇA, F.C. Recursos hídricos, agricultura irrigada e meio ambiente. Comunicado Técnico. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.4, n.3, p , Campina grande, PEARSON, H. W. The reuse of waste stabilization pond effuents for aquaculture and agriculture. Centro Panamericano de Ingenieria Sanitaria y Ciencias del Ambiente. Lima SANTOS, R.F. & SANTOS, J.W. Agronegócio do algodão: crise no mercado brasileiro da matéria-prima agrícola. In BELTRÃO, N. E. de M. (organizador.), O agronegócio do algodão no Brasil. Brasília-DF, EMBRAPA Algodão, 2v, SILVA, N. M. Nutrição mineral e adubação do algodoeiro no Brasil. In CIA, E.; FREIRE, E.C.; SANTOS, W. J. (editores), Cultura do Algodoeiro. Piracicaba-SP, Potafos, SOUSA, J.T.; LEITE, V.D. Tratamento e utilização de esgotos domésticos na agricultura. EDUEP, Campina Grande - PB, 2002,103p.