Baixe Efeitos da Água Residual de Laticínios no Solo e na Produtividade de Tifton 85 e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Hídrica, somente na Docsity!
Revista de Ciências Agrárias , 2019, 42(1): 155-165 155
Efeitos da água residual de laticínios na respiração basal
do solo, produtividade e remoção de nutrientes
por Tifton 85 (Cynodon sp.)
Effects of dairy industry wastewater on basal soil respiration, productivity,
and nutrient removal by Tifton 85 grass ( Cynodon sp.)
Jacineumo F. de Oliveira1*, Ronaldo Fia^1 , Fátima R. L. Fia^1 , Fernando Neres Rodrigues^1 ,
Luiz Fernando C. de Oliveira 1 e Luis Cesar de A. L. Filho^2
(^1) Universidade Federal de Lavras, Dpto. de Engenharia, Núcleo de Engenharia Ambiental e Sanitária, CEP 37200-000, Lavras-MG, Brasil (^2) Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Dpto. de Ciências Ambientais e Tecnológicas, CEP 59625-900, Mossoró-RN, Brasil (*E-mail: [email protected])
https://doi.org/10.19084/RCA Recebido/received: 2017.09. Recebido em versão revista/received in revised form: 2018.04. Aceite/accepted: 2018.05.
R E S U M O
As águas residuais são potenciais fontes de nutrientes, matéria orgânica e água se usadas na fertirrigação, contribuindo para o aumento de produção e atividade biológica do solo. Objetivou-se avaliar a respiração basal do solo, produtividade e remoção de nutrientes por Tifton 85 após aplicação de água residual de laticínios (ARL). Conduziu-se o ensaio na Universidade Federal de Lavras, em colunas de PVC com 0,30 m de diâmetro e 1,2 m de profundidade, preenchidas com Latossolo Vermelho Distrófico e cultivadas com Tifton 85. Os tratamentos compreenderam de adubação mineral (AQ T 0 ) recomendada para esta espécie (300 kg ha -1^ ano -1^ de N), e quatro doses de ARL: 100 (ALT 1 ), 200 (ALT 2 ), 300 (ALT 3 ) e 400% (ALT 4 ) da recomendação de N.Realizaram-se três cortes, aos 60, 90 e 120 dias após o transplante. As crescentes dosagens de ARL não proporcionaram incrementos na respiração basal do solo. A maior produtividade foi de 15,11 t ha -1, ocorrida no segundo corte após dosagem de 7203 m³ ha -1^ de ARL (ALT 4 ), proporcionando, assim, consideráveis remoções de macro e micronutrientes neste corte. Os resultados revelaram a necessidade para efetuar tratamentos adequados às ARLs antes de sua aplicação em solos agrícolas, bem como estudos mais aprofundados ao tema abordado.
Palavras-chave: Respiração basal, fertirrigação, Tifton 85, nutrição de plantas.
A B S T R A C T
The wastewater is a potential source of nutrients, organic matter and water on the fertirrigation, contributing to increased production and biological activity of the soil. The objective of this study was to evaluate soil basal respiration, yield and nutrient removal by Tifton 85 grass after application of dairy wastewater (DW). The test was conducted at the Federal University of Lavras, in PVC columns with 0.30 m of diameter and 1.2 m deep, filled with Dystrofic Red Latosol cultivated with Tifton 85 grass. The treatments consisted of a (AQ T 0 ) control with recommended mineral fertilization for Tifton 85 grass (300 kg ha -1^ year -1^ of N), and four doses of DW: 100 (ALT 1 ), 200 (ALT 2 ), 300 (ALT 3 ) e 400% (ALT 4 ) of the recommendation. Three cuts were performed, at 60, 90 and 120 days after planting. The doses of DW did not provide increases in soil basal respiration between treatments. The highest yield for 15.11 t ha-1, occurred in the second cut after the dose of 7203 m³ ha -1^ of DW (ALT 4 ), providing a considerable removal of macro and micronutrients. The results revealed the need to make appropriate treatments to ARLs your before application in agricultural soils, well as more detailed studies the subject.
Keywords: Basal respiration, fertirrigation, tifton 85 grass, plant nutrition.
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INTRODUÇÃO
As águas residuais de laticínios são caracterizadas pelo seu elevado potencial poluidor, em virtude da grande carga orgânica existente na sua constituição (Tocchi et al., 2013) e de nutrientes (Schierano et al ., 2017) advindos do leite, prejudicando os ecossistemas se lançada sem os tratamentos necessários.
A aplicação das águas residuais agroindustriais no solo apresenta-se como uma técnica interessante e efetiva de destino final, principalmente em condições de clima tropical e com disponibilidade de área, como é o caso do Brasil. Esta técnica baseia-se na capacidade depuradora do sistema solo-planta-microrganismos, que utiliza mecanismos físicos, químicos e biológicos de degradação e remoção dos poluentes das águas residuais (Erthal et al., 2010) e disponibiliza nutrientes da matéria orgânica (Batista et al., 2014).
Diversos estudos demonstram a remoção de nutrientes e produtividade de cultivares com fertirrigação com águas residuais, a exemplo do cultivo de Tifton 85 (Cynodon sp.) em esgoto doméstico (Fia et al., 2011) e azevém-Italiano ( Lolium multiflorum Lam.) fetirrigado com água residual do processamento de azeite de oliva (Barbera et al., 2014).
Dentre as espécies forrageiras, o Tifton 85 destaca-se por apresentar ótima adaptação à fertirrigação com águas residuais, apresentando ganhos significativos de produtividade, proteína bruta e elevado teor de nutrientes, sendo, portanto, importante para alimentação animal (Mufatto et al., 2016).
O solo fertirrigado com águas residuais apresenta características que favorecem o desenvolvimento de microrganismos. Para verificar a relação entre o sistema de produção agrícola e o meio ambiente, Araújo e Monteiro (2007) destacaram os indicadores biológicos como mais sensíveis às mudanças ambientais ocasionados por atividades agrícolas, onde estão relacionados a liberação de CO 2 advindo da atividade microbiológica do solo, destacando-se a respiração basal do solo (RBS), a biomassa microbiana do solo (BMS) e o quociente metabólico (qCO 2 ).
Portanto, o objetivo do trabalho foi avaliar o comportamento da respiração basal do solo, como indicativo de melhoria do solo, a produtividade e remoção de nutrientes de forragem após o fornecimento de diferentes dosagens de água residual de laticínios.
MATERIAL E MÉTODOS
Área experimental e caracterização química do solo
O experimento foi instalado na Universidade Federal de Lavras, em Lavras, Minas Gerais, latitude 21°13’45”S, longitude 44°58’31”W, altitude média de 917 m e clima Cwa (clima mesotérmico ou tropical de altitude), com inverno seco e verão chuvoso, segundo a classificação de Köppen (Sá Junior et al., 2012).
O solo utilizado no experimento foi classificado como Latossolo Vermelho Distrófico (Embrapa,
- e suas características químicas e físicas estão presentes no Quadro 1.
Quadro 1 - Caracterização físico-química do solo utilizado no preenchimento das colunas
pH(H2O) N P K Na Ca+Mg Al H+Al SB CTC M.O g kg-1^ mg kg-1^ --- g kg-1^ --- ------------- cmol (^) c dm-3^ ---------- g kg- 5,6 0,20 3,21 0,02 - 0,92 0 2,32 0,98 3,30 16, Solo Argila Limo Areia Grossa Areia Fina --------------------------- dag kg -1^ ------------------------- LVd 60 24 - 8 8
pH - potencial hidrogeniônico em água; N – azoto total kjeldahl; P – fósforo disponível; Na – sódio disponível; Ca + Mg – cálcio mais magnésio de troca; Al - alumínio; H + Al - hidrogênio mais alumínio de troca (acidez potencial do solo); SB - soma de bases de troca; CTC - capacidade de troca catiónica; M.O - matéria orgânica.
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A estimativa da evapotranspiração de referência (ET 0 ) foi realizada pela equação de Penman- Monteith (Allen et al., 2006; Carvalho et al., 2011), sendo os dados necessários obtidos na Estação Meteorológica Convencional instalada no campus da UFLA sob monitoramento do Instituto Nacional de Meteorologia. Adotou-se um coeficiente de cultura (kc) de 0,8 para pastagens, como proposto por Drumond et al. (2006). Na Figura 1 apresenta-se os dados de temperatura, humidade relativa do ar e precipitação ocorrida durante o experimento.
As mudas da forrageira Tifton 85 foram produzidas em estufa utilizando-se recipientes de plástico contendo areia lavada e uma mistura de água de abastecimento e ARL na proporção de 1:1 (v/v), para que houvesse o desenvolvimento do sistema radicular. Após 20 dias, foram transplantadas para as colunas de solos.
Produtividade do Tifton 85
Foram realizados 3 cortes da forrageira Tifton 85, aos 60, 90 e 120 dias após o transplante para as colunas de solo. Os cortes foram realizados após cada início da floração a 0,05 m de altura.
Após as colheitas, as plantas foram encaminhadas para estufa com circulação forçada de ar a 65 °C por 72 h, e posterior trituração em moinho tipo Wiley para quantificação de rendimento de matéria seca, e análises dos teores nutricionais de azoto, fósforo, potássio, cálcio, magnésio e sódio, segundo metodologia de Silva (2009).
O ensaio foi montado em delineamento inteiramente casualizado (DIC) com três repetições. Os resultados de produtividade do Tifton 85 foram submetidos à análise de variância pelo teste F e a diferença entre médias avaliadas pelo teste de tukey em nivel de significância de 0,05 utilizando-se o software estatístico Sisvar 5. (Ferreira, 2011).
Respiração basal do solo
A atividade microbiana (respiração basal) foi avaliada ao final do ensaio, pela quantificação do dióxido de carbono (CO 2 ) libertado pelo processo de respiração microbiana. Para isso, foram colhidas amostras de solos na profundidade de 0,30 m (camada de maior adensamento radicular) após 120 dias de aplicação de ARL, utilizando-se 50 g de solo peneirado e incubado em frascos de vidro hermeticamente fechados contendo 10 mL de hidróxido de sódio (NaOH) 1,0 N durante dez dias a 25ºC em incubadora BOD, seguindo a metodologia descrita por Jenkinson e Powlson (1976).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Respiração basal do solo (RBS)
Com a monitorização da atividade microbiana por meio da respiração basal (libertação de CO 2 ) foi possível avaliar os efeitos da aplicação das águas residuais de laticínios (ARL) e da adubação mineral (AQ T 0 ) sobre a microbiota do solo. Os dados de análise de variância e teste estatísticos da respiração basal e humidade do solo estão representados nos Quadros 3 e 4.
Observa-se no Quadro 4 que a respiração basal e humidade do solo não apresentaram diferenças significativas em função das dosagens de ARL utilizadas nos tratamentos. Estes resultados podem ser explicados em função do acréscimo de precipitações ao final do experimento, resultando em aumento e padronização da humidade do solo em todas as colunas, e, por conseguinte, como destacado por Butenschoen et al. (2011), reduzindo a atividade biológica do solo. Outro fator, relatado por Santos et al. (2011), justificam que a aplicação excessiva de sais ao solo, como advindos da água
Figura 1 - Variação de temperatura, humidade relativa e precipitação durante o ensaio.
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residual de laticínios (Quadro 2) podem superar o efeito da matéria orgânica como fonte de energia biológica, e, consequentemente, ter maior atuação sobre a atividade osmótica das células dos microrganismos do solo, alterando, assim, a capacidade de mineralização da matéria orgânica e, portanto, a libertação de CO 2.
Corroborando com este resultado, Zanchi et al. (2012) verificaram na amazônia brasileira que a RBS foi reduzida até 27% com o incremento de humidade do solo em função das chuvas da região. Entretanto, Silveira et al. (2011) observaram resultados diferentes aos obtidos no presente trabalho. Estes autores encontraram incrementos na produção de C-CO 2 após aplicar 24 t ha -1^ de dejeto suíno, enquanto que Vieira e Pazianotto (2016) observaram aumento gradual de 0,36 e
0,18 mg kg-1^ hora -1^ de C-CO 2 nos tratamentos com 188,2 t ha -1^ de lodo doméstico e adubação mineral, respectivamente.
Com a presença de óleos e gorduras disponibilizados pela ARL, constatada pela coloração característica “esbranquiçada”, foi possível, por observação, acompanhar o comportamento da degradação do material retido na superfície das colunas de solo com maior RBS (ALT 2 ) ao longo de 30 dias após aplicação da última dosagem (Figura 2). Mesmo com a aplicação de doses elevadas de óleos e gorduras, presentes na água residual, não houve formação de incrustações superficiais que poderiam resultar no selamento superficial e, como consequência, na redução da capacidade de infiltração da água no solo e troca de gases com a atmosfera (Matos et al., 2010).
Quadro 3 - Análises de variância da respiração basal (RBS) e humidade do solo na camada de 0-0,20 m 30 dias após aplicação dos tratamentos com ARL RBS (mg C-CO 2 kg-1^ solo h -1^ ) FV GL SQ QM F Tratamentos 4 0,0063 0,0016 0,35 ns Resíduo 10 0,0255 0, Total 14 0, Humidade do Solo (%) Tratamentos 4 92,4011 23,1003 0,85ns Resíduo 10 286,7418 28, Total 14 379, ns (^) não significativo (p ≥ 0,05)
Quadro 4 - Valores médios e teste estatísticos da respiração basal (RBS) e humidade do solo na camada de 0-0,20 m 30 dias após aplicação dos tratamentos Tratamentos RBS (mg C-CO 2 kg-1^ solo h-1^ ) Humidade do Solo (%) AQ T 0 0,19a 30,42a ALT 1 0,20a 31,69a ALT 2 0,25a 34,53a ALT 3 0,23a 36,11a ALT 4 0,22a 36,82a Média 0,22 33, CV (%) 10,95 8, Médias seguidas da mesma letra nas colunas não diferem estatisticamente entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Figura 2 - Avaliação visual da atividade microbioló- gica do solo na degra- dação da matéria orgâ- nica em coluna de solo fertirrigada com ARL em diferentes épocas (A) 1 dia, (B) 7 dias, (C) 21 dias e (D) 30 dias após a aplicação da ARL.
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de nutrientes nas colunas no final do ensaio, visto que houve acréscimos de precipitações (Figura 1), que chegaram a 302 mm entre meados de novembro a dezembro de 2015, o que equivale a 21,4 L em cada coluna, e, portanto, contribuíram para um maior volume de percolado e maior lixiviação dos nutrientes. Outro fator, corroborado por Garcia et al. (2015), remete para o aumento da densidade de plantas nas condições experimentais, que contribuíram para a competição de luz e nutrientes em função do número de cortes, contribuindo, assim, para o decréscimo de produtividade. Ainda, a acumulação de sais, principalmente de sódio, pode ter afetado o crescimento das plantas.
Remoção de nutrientes pela forrageira Tifton 85
Foram calculadas as remoções médias de azoto (N), fósforo (P), potássio (K), sódio (Na), cálcio (Ca) e magnésio (Mg), com base na produtividade e na concentração dos nutrientes na matéria seca da planta teste nos três cortes realizados (Quadros 7, 8 e 9).
Observa-se no Quadro 7, referente ao primeiro corte da cultura, ocorridos 60 dias após transplante, que houve efeito significativo da adubação mineral nas remoções de N, P, Ca e Mg, tendo a cultura apresentado rápida adaptação neste tratamento, e, consequentemente, proporcionando significativas remoções destes nutrientes quando comparado às observadas com as diferentes dosagens de ARL. Diferentemente, e em virtude das dosagens de ARL conterem elevada concentração de sódio advindo dos processos de limpeza e beneficiamento de produtos lácteos (Donatti et al ., 2017), observou-se que a planta teste removeu 2,50 kg ha - de Na após receber as dosagens do tratamento ALT 4 , sendo significativamente superior aos 0,55 kg ha -1^ removido nas colunas com adubação mineral (AQ T 0 ). Para o Ca e Mg, foram observados resultados estatisticamente significativos de 20,29 e 7,50 kg ha -1^ de Ca e Mg, respectivamente, quando comparado à 7,81 e 2,89 kg ha -1^ de Ca e Mg, respectivamente, obtidos no tratamento ALT 3 , no qual recebeu 300% da recomendação de N.
Oliveira et al. (2013) avaliaram o estado nutricional da forrageira Mombaça ( Panicum maximum cv. Mombaça) fertirrigada com água residual
de curtumes (ARC) e constataram que houve remoção de N e P com o aumento das dosagens de ARC, obtendo máximos de 369,5 e 13,9 kg ha - de N e P, respectivamente, no primeiro corte após aplicação de 4545,5 m 3 ha -1. Enquanto que Fia et al. (2014) verificaram que o Tifton 85 foi capaz de remover entre 9,8 e 17,6 kg ha -1^ d-1^ de N e entre 0,6 e 1,7 kg ha -1^ d-1^ de P nos cortes 1, 2 e 3.
Após o desbaste proporcionado pelo primeiro corte, a cultura apresentou maior poder de remoção de nutrientes, disponíveis no solo com a adição dos tratamentos com ARL, no segundo corte (Quadro 8).
O teste de comparação de médias revelou diferenças estatísticas para a remoção apenas de N, Ca e Mg no segundo corte, sendo valores máximos obtidos quando aplicados os tratamentos ALT 1 e ALT 4 , respectivamente (Quadro 8), sendo significativamente superiores aos observados com a aplicação da adubação mineral.
A cultura do Tifton 85, por apresentar alta potencialidade de remoção de nutrientes solo, resultando em consideráveis produtividades e suportando altas cargas de nutrientes disposto pelas aplicações de águas residuárias, como destacado por Oliveira et al. (2017) e Matos et al. (2013), removeu 248,98 kg ha -1^ de N (ALT 1 ), 34,38 kg ha -1^ de Ca (ALT 4 ) e 12,72 kg ha -1^ de Mg (ALT 4 ),
Quadro 7 - Remoção média de azoto (N), fósforo (P), potássio (K), sódio (Na), cálcio (Ca) e magnésio (Mg) pelo Tifton 85 nos tratamentos com água residual de laticínios (ARL) e adubação mineral (AQT0) no primeiro corte 1º Corte Trata- mentos
N P K Na Ca Mg --------------------------------- kg ha-1^ -------------------------------- AQ T 0 169,16a 3,45a 4,52a 0,55b 20,29a 7,50a ALT 1 30,35b 0,04b 3,27a 0,34b 3,86b 1,43b ALT 2 53,57b 0,06b 6,07a 0,65b 4,88b 1,80b ALT 3 83,52b 0,10b 9,17a 1,76a 7,81b 2,89b ALT 4 62,99b 0,45b 6,75a 2,50a 5,51b 2,04b Média 79,92 0,82 5,96 1,17 8,47 11, CV (%) 30,81 97,24 43,46 28,80 35,45 39, Médias seguidas da mesma letra nas colunas não diferem estatisticamente entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
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representando um acréscimo de 180,73, 46,73 e 46,70 %, respectivamente, aos resultados obtidos no tratamento com adubação química (Quadro 8). Queiroz et al. (2004) destacam que a cultura do Tifton 85 apresenta rápida recuperação aos cortes realizados, e que, portanto, o torna relevante na remoção de nutrientes do solo ao longo de vários cortes.
Com o aumento das precipitações entre 80 e 120 dias após transplante (Figura 1), possivelmente houve perda de nutrientes e sais através dos percolados, e assim, redução da remoção dos mesmos. Dessa forma, consequentemente, houve redução da produtividade em todos os tratamentos, e, por conseguinte, a não diferença estatística na remoção de N, P, Ca e Mg entre os tratamentos, no terceiro corte (Quadro 9).
As maiores remoções de K e Na no terceiro corte foram de 6,68 e 1,81 kg ha -1, respectivamente, após aplicação do tratamento ALT 4 (Quadro 8) Resultados superiores aos 1,55 e 0,03 kg ha -1^ de K e Na, respectivamente, obtidos por Erthal et al. (2010) aplicando-se 186,6 kg ha -1^ de N via água residual de bovinicultura (ARB).
As maiores remoções de N ocorreram no segundo corte, obtendo-se 249 kg ha -1^ de N com dosagem aplicada de 300 kg ha -1^ de N pela ARL. Embora as maiores dosagens de ARL tenham contribuído
com o aumento de nutrientes e matéria orgânica, acredita-se que as aplicações de ARL tenham contribuído para o aumento da salinidade do solo e, consequentemente, aumento da pressão osmótica do meio, proporcionando stress hídrico e dificultando, portanto, a disponibilidade e a capacidade de remoção de água e nutrientes pelas plantas, como observado por Fia et al. (2011), Garcia et al. (2015) e Oliveira et al. (2017).
De forma semelhante ao observado para o azoto, observaram-se maiores remoções de P e K no segundo corte, sendo de 5,75 e 15,90 kg ha -1, respectivamente, quando aplicado o tratamento com a mais alta dose de ARL, sendo estes resultados inferiores aos 10,35 e 59,05 kg ha -1^ de P e K obtidos por Oliveira et al. (2017) aplicando-se 600 kg ha -1^ de N através de água residual de matadouro de suínos.
Acredita-se que as baixas remoções de P e K estejam associadas às baixas aplicações destes nutrientes nas colunas de solo cultivadas, visto que o critério das dosagens seguiu a recomendação de azoto. Entretanto, destaca-se que as maiores remoções de P e K no segundo e terceiro corte estão provavelmente associadas à temperatura e a luminosidade constatadas no período final da primavera (novembro) e início do verão (dezembro).
Quadro 8 - Remoção média de azoto (N), fósforo (P), potássio (K), sódio (Na), cálcio (Ca) e magnésio (Mg) pelo Tifton 85 nos tratamentos com água residual de laticínios (ARL) e adubação mineral (AQT 0 ) no segundo corte 2º Corte Trata- mentos
N P K Na Ca Mg --------------------------------- kg ha-1^ --------------------------------- AQ T 0 88,69b 2,25a 16,90a 0,67a 23,43b 8,67b ALT 1 248,98a 2,44a 10,65a 1,75a 18,35b 7,79b ALT 2 234,52a 5,25a 16,68a 2,46a 17,18b 6,36b ALT 3 176,66ab 5,13a 12,70a 2,48a 21,17b 7,83b ALT 4 216,55a 5,76a 15,93a 4,45a 34,38a 12,72a Média 193,56 3,73 14,57 2,98 31,38 8, CV (%) 18,56 52,12 30,26 42,14 16,01 30, Médias seguidas da mesma letra nas colunas não diferem estatisticamente entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Quadro 9 - Remoção média de azoto (N), fósforo (P), potássio (K), sódio (Na), cálcio (Ca) e magnésio (Mg) pelo Tifton 85 nos tratamentos com água residual de laticínios (ARL) e adubação mineral (AQT 0 ) no terceiro corte 3º Corte Trata- mentos
N P K Na Ca Mg ---------------------------------- kg ha-1^ ---------------------------------- AQ T 0 47,29a 1,03a 4,99ab 0,98a 3,39a 1,25a ALT 1 35,74a 0,54a 3,43c 0,81a 2,31a 0,86a A (^) LT 2 43,97a 0,98a 6,08a 1,65a 2,40a 1,29a ALT 3 42,03a 1,39a 4,82ab 1,47ab 3,07a 1,14a ALT 4 63,61a 1,14a 6,68a 1,81b 3,66a 1,35a Média 49,42 1,02 5,8 1,34 4,06 1, CV (%) 26,71 52,08 12,26 18,04 21,87 15, Médias seguidas da mesma letra colunas não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
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