II UTILIZAÇÃO DE ESGOTOS TRATADOS NO DESENVOLVIMENTO DA CULTURA PIMENTÃO (Capsicum annuum L.)

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1 II UTILIZAÇÃO DE ESGOTOS TRATADOS NO DESENVOLVIMENTO DA CULTURA PIMENTÃO (Capsicum annuum L.) Israel Nunes Henrique Químico Industrial, UEPB (2003), Mestrando em Desenvolvimento e Meio Ambiente PRODEMA UFPB/UEPB. José Tavares de Sousa (1) Mestre em Engenharia Civil, UFPB (1986), Doutor em Hidráulica e Saneamento, USP (1996). Professor do Departamento de Química Universidade Estadual da Paraíba (UEPB). Coordenador do PRODEMA, UFPB/UEPB. Valderi Duarte Leite Mestre em Engenharia Civil, UFPB (1986), Doutor em Hidráulica e Saneamento, USP (1997). Professor do Departamento de Química Universidade Estadual da Paraíba (UEPB), PRODEMA, UFPB/UEPB. José Fideles Filho Mestre em Meteorologia, Doutor em Recursos Naturais, UFPB (1997). Professor do Departamento de Física Universidade Estadual da Paraíba (UEPB), PRODEMA, UFPB/UEPB. José Pires Dantas Mestre e Doutor em Agronomia, USP (1983). Professor do Departamento de Química Universidade Estadual da Paraíba (UEPB), PRODEMA, UFPB/UEPB. Endereço (1) : Rua Basílio Araújo, 836- Catolé- Campina Grande. Paraíba - CEP: jtdes@uol.com.br RESUMO A utilização de esgotos domésticos tratados na agricultura é uma alternativa que poderá se tornar uma prática economicamente viável, ecologicamente sustentável e sanitariamente segura. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho da cultura do pimentão, desenvolvida em cinco diferentes tipos de tratamento, sendo irrigados com efluente do reator UASB e efluente de lagoa de polimento, e comparando o desempenho destes com outros tratamentos: solo sem adubação e com adubação mineral e orgânica. O experimento foi conduzido em uma área de 1200m 2 localizado no Sítio Pau D Arco, situado no município de Lagoa Seca, distante 8 km de Campina Grande-PB, no período de fevereiro a maio do ano de Foi utilizado o delineamento experimental de blocos casualizados, com cinco tratamentos e quatro repetições. Os efluentes de esgotos tratados utilizados na irrigação apresentaram variações nas concentrações de nutrientes, matéria orgânica e coliforme fecais. Ficou evidente que os tratamentos adubados apresentaram maior produtividade, no entanto, não foi observada diferença significativa entre a média da produtividade dos tratamentos utilizando água de poço e solo com adubação (mineral e orgânica) e o irrigado com efluente de reator anaeróbio tipo UASB. Mas, a menor produtividade ocorreu com o tratamento 4, irrigada com efluente de lagoa de polimento. PALAVRAS-CHAVE: Reúso de Água, Preservação dos Recursos Hídricos, Tratamento de Esgotos, Produção de Pimentão. INTRODUÇÃO O semi-árido do Nordeste do Brasil é marcado por longos períodos de estiagem, altas temperaturas e elevadas taxas de evaporação. Assim sendo, na grande maioria dos meses do ano tem-se observado um déficit hídrico de água no solo, portanto, o homem precisa buscar alternativas para conviver com a escassez de água. Entre estas, se destaca o reúso de águas residuárias domésticas para a irrigação de culturas regionais. Neste contexto, vê-se que o desenvolvimento econômico e social da região Nordeste depende e muito de uma boa gestão dos recursos hídricos locais, que possa tencionar uma sustentabilidade. A utilização de esgotos na agricultura não é uma prática nova, no entanto, ultimamente, vem sendo uma realidade em uma enormidade de países como Estados Unidos, México, Austrália, Japão, Portugal e em muitos países do Oriente Médio. Diante dos problemas econômicos, sociais e ambientais associados ao desenvolvimento, nessas últimas décadas, novas áreas foram cultivadas, a irrigação passou a constituir ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 elemento prioritário para o aumento da produtividade agrícola. Nota-se uma significativa tendência de crescimento dessa prática em todo o Brasil (Bastos, 1999). A grande questão que se antepõe às entidades gestoras de recursos hídricos está associada ao balanço entre oferta e demanda de água para o atendimento das necessidades crescentes da agricultura irrigada. O uso contínuo de água para a agricultura no Brasil, em grandes números, é de 70% do total consumido atualmente. As águas de irrigação devem ser avaliadas quanto a salinidade, sodicidade e toxicidade de íons, variáveis fundamentais na determinação da qualidade agronômica. No caso da salinidade, a disponibilidade da água que atinge a zona radicular é comprometida pela dificuldade de absorção das plantas (medido pela CE). A sodicidade se refere ao efeito relativo do sódio da água de irrigação tendendo a elevar a porcentagem de sódio trocável no solo (PST), com danos nas suas propriedades físico-químicas, provocando problemas de infiltração. A toxicidade diz respeito ao efeito especifico de certos íons sobre as plantas, afetando o rendimento, independente do efeito osmótico, com destaque para boro, cloretos e sódio (Malavolta, 1976). A utilização de esgotos na agricultura cresceu consideravelmente, realmente o esgoto doméstico é uma fonte natural de fertilizante que garante uma boa produtividade das culturas irrigadas. O maior agravante quanto à utilização de esgoto doméstico na agricultura irrigada tem sido os aspectos sanitários. Portanto, o esgoto precisa ser tratado e a qualidade sanitária depende do grau de tratamento (Sousa e Leite, 2003). É de grande importância determinar a dose de nutrientes levando-se em conta a absorção dos mesmos pela cultura durante o ciclo e suas necessidades nutricionais para atingir a produtividade final, definida pela quantidade de nutrientes disponíveis no solo, na água de irrigação e a eficiência de absorção de nutrientes (Papadopoulos, 1999). Este trabalho investiga o desempenho da cultura do pimentão, submetida a cinco diferentes tratamentos: irrigação com efluente de lagoa de polimento, efluente de reator UASB comparando-os com tratamentos utilizando água de poço com adubação mineral completa e adubação orgânica. MATERIAIS E MÉTODOS O experimento foi conduzido numa área de 1200 m 2 localizada no Sítio Pau D Arco, situado no município de Lagoa Seca, distante 8 km de Campina Grande-PB, no período de fevereiro a maio do ano de 2003, em solo classificado como Podzólico Vermelho Amarelo Eutrófico. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados, com cinco tratamentos e quatro repetições, num total de 20 parcelas experimentais. Cada parcela (canteiro) apresentava uma área 1,5m x 1,0m totalizando 1,5 m 2 ou um volume de 300,0 dm 3 por canteiro (considerando uma profundidade de 0,2m). Os tratamentos foram os seguintes: T1: irrigação com água de poço artesiano; T2: irrigação com água de poço artesiano, sendo o solo adubado com fertilizantes minerais; T3: irrigação com água de poço, sendo o solo adubado com verme composto; T4: irrigação com efluente de lagoa de polimento e; T5: irrigação com efluente de reator UASB. O sistema experimental de tratamento de esgoto consistiu de duas unidades, a primeira de um reator UASB seguido de duas lagoas de polimento. Na Tabela 1 estão demonstrados os dimensionamentos e características operacionais dos sistemas de tratamento de esgoto. Tabela 1: Características físicas e operacionais do sistema experimental. Dimensões Unidade Profundidade(m) Volume(m 3 ) TDH (dia) Vazão(m 3 /dia) UASB 1,80 0,080 0,347 0,230 LP 1 0,60 0,920 8,00 0,115 LP 2 0,60 0,920 8,00 0,115 UASB: reator de manta de lodo; LP 1 : Lagoa de polimento 1; LP 2 : Lagoa de polimento 2 Para a adubação mineral seguiu-se recomendação de Malavolta (1965), conforme Tabela 2: ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 Tabela 1: Concentrações de nutrientes no solo, recomendadas por Malavolta (1965). Nutriente N P K Ca Mg S B Cu Fe Mn Zn No solo (mg/dm 3 ) Após a analise das concentrações dos nutrientes presentes no solo, foi possível através da equação 1, determinar a quantidade adicionada de nutrientes para alcançar as concentrações recomendadas por Malavolta. Q N = (C r - C s ) x Ap x P (1) Onde: QN: Quantidade do nutriente a ser aplicado em uma parcela (g) Cr: Concentração do nutriente recomendada (mg.dm-3) Cs: Concentração do nutriente no solo (mg.dm-3) Ap: Área da parcela (m 2 ) P: Profundidade (m) Para a adubação orgânica (T3) aplicou-se o quantitativo de 50 toneladas por hectare. O vermicomposto utilizado no tratamento 3 foi proveniente de resíduos sólidos urbanos obtidos na Usina de compostagem da cidade de Esperança, PB e posterior vermicompostado, no Campus II UEPB, na Escola Agrícola Assis Chateaubriand, município de Lagoa Seca - PB. As características do vermicomposto foram determinadas na Escola Superior de Agricultura Luiz Queiroz (ESALQ). As sementes utilizadas na pesquisa foram as da cultivar de pimentão (Capsicum annuum L.). Para avaliar o desenvolvimento e o crescimento da cultura, as plantas foram caracterizadas semanalmente, para a determinação de área foliar, diâmetro e crescimento da cultura do pimentão. Para fins de cálculo segundo Benincasa (1986), a determinação da área foliar (AF) se deu através do uso de fatores de correção que a partir dos dados obtidos calcula-se a área foliar e o produto do comprimento pela largura de cada folha medida. Se não houver diferença significativa entre essas razões, determina-se o valor médio das razões que será utilizado como fator de correção (F), isto a partir dos dados de Comprimento (C) e largura (L) da lâmina, conforme a equação 2: AF F = (2) CxL O tipo de irrigação utilizado foi o de rega manual. Conforme dados advindos da análise de solo, a quantidade de água necessária até a profundidade de 0,20 m para a cultura do pimentão foi de 600mm de água por ciclo. Como a aplicação da água deve ocorrer sempre que a umidade disponível decresce a 50%, a irrigação foi aplicada com um turno de rega de 2 dias, neste caso, 10 L.m -2. A análise de área foliar vem a confirmar a área da planta fotossinteticamente ativa que auxilia de forma direta no desenvolvimento da fitomassa (massa total da planta), que é fator primordial no desenvolvimento e produção dos frutos de uma planta. Com relação aos efluentes utilizados na irrigação, as variáveis analisadas durante todo o monitoramento foram: Análises físico-químicas condutividade elétrica, ph, temperatura, Demanda Química de Oxigênio (DQO), sólidos totais e suspensos, Nitrogênio Total Kjedahl (NTK), nitrogênio amoniacal, potássio e fósforo. As análises seguiram recomendações do APHA (1995), exceção feita apenas à determinação da condutividade elétrica. Análises microbiológicas Ovos de helmintos e coliformes termotolerantes. Análises da cultura do pimentão diâmetro, altura, área foliar e produtividade final. Para as análises estatísticas foi empregado o teste de Tukey, utilizando o software ESTAT Sistema para Análises Estatísticas (V-2.0). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 RESULTADO E DISCUSSÃO Os principais parâmetros dos três efluentes utilizados na irrigação da cultura do pimentão bem como a caracterização do esgoto bruto local estão apresentados na Tabela 3. Observa-se que o efluente da lagoa de polimento apresenta ausência de Ovos de helmintos e baixa concentração de coliformes fecais (840 UFC/ 100mL), no entanto, apresenta também baixa concentração de nutrientes, sobretudo nitrogênio amoniacal. Tabela 3-Características das águas utilizadas na irrigação do Pimentão Parâmetro Esgoto bruto UASB Lagoa de Polimento Água de poço x δ x δ x δ x δ ph 7,0-7,3 7,1-7,6 8,5-9,8 7,3 7,5 DQO (mg.l -1 ) 400 ± ± ± ± 20 N-amoniacal (mgn-nh 4.L -1 ) 40 ± ± 8 6,0 ± 2 1 ± 0,5 NTK (mgntk.l -1 ) 72± ± ± 8 1,5 ± 0,6 Fósforo Total (mgp.l -1 ) 7,5 ± 2 6,4 ± 2 4,2 ± 1 0,2 ± 0,04 Potássio (mgk.l -1 ) 35 ± 2 35 ± 3 40 ± 1,3 8,5 ± 1,4 SST (mg L -1 ) 140 ± ± ± ± 15 Coliformes termotolerantes (UFC.100mL -1 ) 8,50 x ,0 x ,4 x x10 2 Ovos de helmintos (ovos.l -1 ) 150 ± 90 50± 15 0,0 0,0 Condutividade (ds. m -1 ) 1,60 ± 0,2 1,6 ± 0,1 1,60 ± 0,1 0,952± 0,01 Já o efluente oriundo do reator UASB apresentou uma maior concentração de coliformes ( UFC/100mL) e uma moderada redução de Ovos de helmintos (50 ovos.l -1 ), mas apresentou uma considerável concentração de nutrientes, conforme os dados apresentados na Tabela 3. Estão apresentados na Tabela 4 os dados referentes ao desempenho da cultura do pimentão, inclusive produção e produtividade. A análise estatística desses resultados indicou diferenças significativas quanto à comparação entre as médias dos tratamentos, em nível de 5% de probabilidade, pelo teste de Tukey. Verificou-se através da análise de variância que o efeito dos tratamentos foi significativo exceção apenas quanto à altura das culturas, foi abservada diferenças significativas dos tratamentos utilizando esgotos tratados em relação aos demais. Tabela 4: Médias das variáveis de produção do pimentão submetidas a diferentes tratamentos. Tratamento Diâmetro (mm) Altura (mm) N o de Frutos Produtividade (t/ha) Peso dos Frutos (g) T1 12,8750 b 474,0650 a 42,7500 b 15,2700 ab 98,6075 ab T2 16,5425 a 558,7500 a 68,7500 ab 35,8450 ab 147,2075 a T3 16,3325 a 635,0000 a 91,2500 a 38,3150 a 135,5775 a T4 13,9175 ab 548,3350 a 60,5000 ab 12,0925 b 69,0225 b T5 15,3750 ab 603,7500 a 84,5000 ab 26,8925 ab 135,5750 a As médias seguidas pelas mesmas letras não diferem entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey. A produção (Nº. de frutos por tratamento) do pimentão foi bem superior no tratamento utilizando efluente do reator UASB (T5), contudo, a biomassa (Peso) de cada fruto deste tratamento não foi superior aos tratamentos utilizando solo adubado, mesmo assim apresentou uma produtividade final que não difere significativamente dos tratamentos utilizando adubo, tendo em vista que o efluente do reator UASB além de conter grande quantidade de nutrientes (Tabela 3) tem elevada concentração de matéria orgânica (MO) que favorece a formação de húmus, que pode ser de fácil decomposição ou se comportar como húmus de reserva, material orgânico não rapidamente biodegradável, portanto, permanece por longo tempo no solo (Primavesi, 2002). A formação de húmus eleva a capacidade de retenção de umidade e confere ao solo alta capacidade tamponante através da elevação da Capacidade de Troca de Cátions (CTC), reduzindo danos que possam ser ocasionados por uma possível adubação inadequada, além disso, a MO facilita a solubilização dos minerais do solo pelos subprodutos ácidos da biodegradação (Malavolta, 2000). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 , Kg.ha N P K , ,2 38,4 0 AP AM H LP UASB Tratamentos Figura 1 Quantidade de macronutrientes adicionados durante o experimento, para os cinco tratamentos. A Figura 1 apresenta um comparativo da quantidade de adubo (macronutrientes) aplicada durante todo o ciclo da cultura, sendo o T2 (adubação mineral) aplicado em 3 etapas para o Nitrogênio, o T3 (adubação orgânica) aplicado todo no inicio do experimento e os demais como produto da fertirrigação. As diferentes quantidades de NPK aplicadas nos tratamentos 2 e 3 foram bem superiores aos tratamentos utilizando esgotos tratados, mas ao final do ciclo não foi obtida diferença significativa quanto à produtividade. Malavolta (1976) afirma que é de grande importância que haja um equilíbrio nas proporções de nutrientes, pois facilita a absorção pelas plantas. A adubação empregada no T2 tem como principio a lei do mínimo ou lei de LIEBIG, que busca regular o máximo de produção. O adubo orgânico vermicompostado, tem como características fornecer matéria orgânica e nutrientes com máxima disponibilidade as plantas, funcionando como fonte de energia para os microrganismos, mantém a umidade do solo, aumenta a CTC e ajudam também a manter os nutrientes em formas disponíveis as raízes das plantas (Malavolta, 1976). Já a fertirrigação (aplicação de fertilizantes necessários às culturas por meio da água de irrigação) é de grande importância, pois no caso de esgotos tratados ajuda na economia de insumos. Os nutrientes são aplicados quase que totalmente solubilizados e sua utilização provocam diversas trocas iônicas no próprio solo (Mota, 2000). Observa-se na Figura 2 que o tratamento 2 (solo com adubação completa) apresentou durante o período vegetativo maior área foliar, isto se deve as condições favoráveis de água e nutrientes disponibilizados à planta. No tratamento 5 a área foliar obtida pelo pimentão atingiu valores superiores ao tratamento com adubação orgânica a partir dos 60 dias após semeadura, o que se pode considerar como de bom desempenho, levando-se em conta que teoricamente a cultura com maior área foliar apresente maior fitomassa e conseqüentemente maior produtividade. O maior pico de área foliar apresentada no experimento foi a do tratamento 3 com cerca de 4170 cm 2 no 55º dia, em que o mesmo obteve maior produtividade, enquanto que os tratamentos 4 e 1 apresentaram durante o ciclo uma área foliar máxima de 2457 e 1767 cm 2, respectivamente, no período do 53º e 62º dias após semeadura, portanto, ambos apresentaram menor produtividade. Fica evidente que em geral as plantas necessitam de maior área foliar para realizar maior fotossíntese. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 Area Foliar (cm 2 ) T1 T2 T3 T4 T Dias após a semeadura Figura 2 - Comportamento da área foliar da cultura do pimentão, para os cinco tratamentos. A baixa produtividade apresentada pelo tratamento 4 (Figura 3), pode ser devido ao fato de que o efluente da lagoa de polimento manteve-se com ph elevado. Segundo Raij et al., (1996) o nível de fertilidade do solo depende fundamentalmente do ph, pois este pode interferir na solubilidade dos elementos minerais. Geralmente o melhor valor de ph para a maioria das culturas é próximo à neutralidade (6,0 6,5), entretanto, os nutrientes tem suas disponibilidades alteradas com a variação do ph. Elementos como Fe, Cu, Mn, Zn e Al têm suas disponibilidades reduzidas com a elevação do ph. Por outro lado, N, P, K, Ca, Mg, S, B, Mo e Cl apresentam-se bastantes disponíveis, e em diferentes graus de intensidade. Contudo, há um comprometimento da disponibilidade de N, P, B, e S quando o ph excede 8,0. Fica evidente que a utilização de esgotos tratados pode promover uma produção acentuada sem disponibilizar custos adicionais com fertilizantes químicos e mão de obra. O comportamento da produtividade, em função dos tratamentos, é apresentado na Figura 3. Observa-se que a produtividade para o tratamento 1, irrigação com água de poço artesiano, foi similar ao tratamento 4, irrigação com efluente do sistema de lagoa de polimento. 40,00 35,84 38,32 35,00 30,00 26,89 produtividade (t/ha) 25,00 20,00 15,00 15,27 12,09 10,00 5,00 0, Tratamentos Figura 3 Produtividade final da cultura do pimentão, para os cinco tratamentos. Vale salientar que são efluentes que apresentam características diferentes, mas com uma grande semelhança de baixas disponibilidades nutricionais para as plantas, principalmente de nitrogênio. No entanto, os ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 tratamentos 2, 3 e 5 apresentaram produtividades consideravelmente satisfatórias quando relacionados a produtividade de t.ha -1, valores médios citados por Reifschneider, Não se observou diferença significativa entre os tratamentos 1, 2, 3 e 5 quanto à produtividade de pimentão, evidenciando a priori uma possível viabilidade de substituir a adubação orgânica e mineral por fertirrigação com esgotos devidamente tratados. CONCLUSÕES Para a cultura do pimentão a maior área foliar foi observada no tratamento irrigado com água de poço e solo com adubação orgânica. O tratamento irrigado com efluente do reator UASB apresentou área foliar similar ao tratamento irrigado com água de poço e solo com adubação completa. Efluente proveniente da lagoa de polimento não apresentou bons resultados agronômicos quanto a sua utilização na irrigação, devido apresentar um ph elevado (> 9,0), dificultando o desenvolvimento da cultura. O valor fertilizante dos nutrientes contidos nos esgotos domésticos vem substituir à utilização de adubo mineral no solo que são insuficientes para manter as necessidades nutricionais das plantas por muito tempo. A alta produtividade do pimentão irrigado com efluente do reator UASB (altas concentrações de matéria orgânicas e nutrientes), evidencia que disponibilizar esgotos tratados na agricultura é uma prática promissora, econômica e ambientalmente ecológica. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard Methods for the Exanimation of Water and Wasterwater. Washington 18. ed p. 1155p. 2. BASTOS, R. K. X. (1999). Utilização agrícola de esgotos sanitários. ABES. São Paulo. 3. BENINCASA, M. M. P. Análise de crescimento de plantas (noções básicas). Departamento Biologia Aplicada a Agropecuária UNESP, Jaboticabal, SP, 41 p MALAVOLTA, E. Métodos para la determinación de deficiencia. In: Fitopatologia Curso Moderno, Tomo IV. Ed. Por A. A. Sarasola e M. A. R. de Sarasola. Editorial Hemisfério Sur, Buenos Aires p MALAVOLTA, E. Manual de Química Agrícola: nutrição de plantas e fertilidade do solo. São Paulo: Agronômica Ceres, p. 6. MALAVOLTA, E.; Pimentel-Gomes, F.; Alcarde, J. C. Adubos e adubações. Edição revista e atualizada. Sãoi Paulo: Nobel, p. 7. MOTA, S. Aplicação de esgotos domésticos em irrigação. In: MOTA, S. (org.) Reúso de águas: a experiencia da Universidade Federal do Ceara. UFC/CT/DEAH, p. 8. PAPADOPOULOS, I. Fertirrigação: situação atual e perspectiva para o futuro. In: FOLEGATTI, M. V. (Coord.). Fertirrigação: citrus, flores e hortaliças. Guaíba: Agropecuária, PRIMAVESI, A., Agricultura em regiões tropicais. Manejo ecológico do solo. São Paulo: ed. Nobel p. 10. REIFSCHNEIDER, F.J.B (Organizador). Capsicum: pimentas e pimentões no Brasil. Brasília : EMBRAPA, p. 11. RAIJ, B. V.; CANTARELLA, H.; QUAGIO, J. A.; FURLANI, A. M. C. (Ed.). Recomendações de adubação e calagem para o Estado de São Paulo. Campinas: Instituto Agronômico?Fundação IAC, p. 12. SOUSA, J. T. de; LEITE, Tratamento e Utilização de Esgotos Domésticos na Agricultura. Campina Grande: ed. EDUEP, p. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7