Estabilidade de agregados e resistência à penetração em Latossolos adubados por cinco anos com biossólido

Aggregate stability and resistance to penetration in Oxisols fertilized for five years with biossolid

NOTA

Estabilidade de agregados e resistência à penetração em Latossolos adubados por cinco anos com biossólido

Aggregate stability and resistance to penetration in Oxisols fertilized for five years with biossolid

Zigomar Menezes de Souza^I; Amauri Nelson Beutler^I; Valéria Peruca Melo^II; Wanderley José de Melo^III

^IDoutorando do Departamento de Solos e Adubos, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias - UNESP. Via de acesso Prof. Paulo Donato Castellane s/n, CEP 14870 000 Jaboticabal (SP). Bolsista da FAPESP. E-mail: [e-mail]

^IIDoutoranda do Departamento de Tecnologia, FCAV/UNESP. Bolsista da FAPESP. E-mail: [e-mail]

^IIIProfessor Titular de Bioquímica do Departamento de Tecnologia, UNESP. E-mail: [e-mail]

RESUMO

O biossólido tem sido utilizado para fins agrícolas como fonte de nutrientes e condicionante dos atributos físicos do solo. Objetivou-se avaliar o efeito do biossólido na estabilidade de agregados e resistência à penetração de um Latossolo Vermelho distrófico textura média (LVd) e um Latossolo Vermelho eutroférrico argiloso (LVef), em Jaboticabal (SP). Utilizaram-se as doses de 0,0, 25,0, 47,5 e 50,0 Mg ha^-1 de massa seca de biossólido que foi incorporado com grade até 0,1 m, antes da semeadura do milho. As amostras foram coletadas no quinto ano, após a colheita do milho, nas camadas de 0,0-0,1; 0,1-0,2; 0,2-0,3 m para determinação da composição granulométrica, matéria orgânica e estabilidade de agregados. A resistência do solo à penetração e umidade do solo foram determinadas até à profundidade de 0,4 m. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso com cinco repetições. O diâmetro médio geométrico dos agregados foi maior na camada de 0,0-0,1 m e a partir da aplicação de 47,5 Mg ha^-1 de biossólido nos dois solos. A aplicação de biossólido não influiu na resistência do solo à penetração, tampouco na umidade nos dois solos.

Termos de indexação: atributos físicos, matéria orgânica, lodo de esgoto.

SUMMARY

Biossolid has been used in agriculture as nutrient source and to improve soil physical attributes. The effect of biossolid on the aggregate stability and soil penetration resistance of a medium texture Oxisol (LVd) and clayey Oxisol (LVef) in Jaboticabal (SP) were evaluated. Dry biosolid mass was applied with a harrow at rates of 0.0, 25.0, 47.5, 50.0 Mg ha^-1, incorporated at 0.1 m depth before sowing the maize. Samples were collected in the fifth year after the maize harvest from the 0.0-0.1, 0.1-0.2, 0.2-0.3 m layers to determinate the texture, organic matter and aggregate stability. The soil penetration resistance and soil moisture were determined down to a depth of 0.4 m. The complete random block design was used in five replications. The mean geometric aggregate diameter was greatest in the 0.0-0.1 m layer and at biosolid applications above 47.5 Mg ha^-1 in both soils. The application of 50.0 Mg ha^-1 biosolid did not significantly modify the soil resistance to penetration or the soil moisture in both soils.

Index terms: physical attributes, organic matter, sewage sludge, biossolid.

INTRODUÇÃO

O lodo de esgoto é um subproduto das Estações de Tratamento de Esgoto (ETE) de cidades e indústrias, o qual, após devidamente tratado e seco, é denominado biossólido (Melo et al., 2001). Este é um resíduo de grandes utilidades para fins agrícolas, quer como condicionante das propriedades físicas, químicas e biológicas do solo, em virtude de seu conteúdo de material orgânico, quer como fonte de nutrientes para as plantas cultivadas, em virtude de sua composição química (Melo et al., 1994).

Em solos tropicais, onde a matéria orgânica desempenha papel de fundamental importância, a utilização de biossólido torna-se uma alternativa viável para a elevação dos teores de matéria orgânica. Entretanto, dada a presença de metais pesados neste material, deve-se evitar a utilização de doses excessivas, as quais são calculadas de acordo com teor inicial de metais pesados no solo; quantidade total adicionada de metais pesados; carga total cumulativa de elementos metálicos; toxidez desses elementos para as plantas; valores limites de concentração de metais pesados nos solos; interação entre os elementos e características dos solos; e sensibilidade da planta (Kabata-Pendias & Pendias, 1992).

Na literatura, encontram-se vários trabalhos que evidenciam o efeito benéfico da matéria orgânica na estabilidade de agregados (Wei et al., 1985; Jorge et al., 1991; Hadas et al. 1994; Campos et al., 1995; Albiach, 1997; Martinez-Mena et al., 1998; Beutler et al., 2001; Grandy et al., 2002; Whalen & Chang, 2002) e na resistência do solo à penetração (Kumar et al., 1985; Smith et al., 1997). A aplicação de biossólido, além de aumentar o teor de matéria orgânica, pode aumentar a agregação e alterar a proporção de agregados estáveis em água (Jorge et al., 1991). Epstein (1975) verificou maior estabilidade de agregados em solo que recebeu adição de lodo de esgoto, enquanto Jorge et al. (1991), estudando a adição de lodo de esgoto em Latossolo Vermelho, verificaram aumento da agregação do solo em relação à testemunha. Aggelides & Londra (2000) observaram redução da resistência à penetração com aplicação de lodo de esgoto e lixo urbano.

A grande produção de biossólido nos centros urbanos levou pesquisadores a intensificarem os estudos para utilização desses resíduos para fins agrícolas. Entretanto, poucos estudos têm sido realizados recentemente sobre a influência do biossólido nos atributos físicos do solo, principalmente sobre a resistência do solo à penetração (Aggelides & Londra, 2000).

Este estudo teve o objetivo de avaliar o efeito da aplicação de biossólido durante cinco anos na estabilidade de agregados e na resistência à penetração de dois Latossolos cultivados com milho.

MATERIAL E MÉTODOS

O estudo foi realizado em um Latossolo Vermelho distrófico típico textura média A moderado caulinítico (LVd) e em um Latossolo Vermelho eutroférrico típico textura argilosa A moderado caulinítico-oxídico (LVef) (Quadro 1), localizados na fazenda de ensino e pesquisa da FCAV/UNESP de Jaboticabal (SP). A área do experimento está localizada entre as coordenadas 21° 04 ' e 21° 21 ' de latitude Sul e 48° 08 ' e 48° 26 ' de longitude Oeste. O clima é o mesotérmico de inverno seco (Cwa) pelo critério de classificação climática de Köppen.

Utilizaram-se as seguintes doses de massa seca de biossólido (Quadro 2), obtidos na Estação de Tratamento de Esgoto da cidade de Barueri (SP), administrada pela SABESP: 0,0; 25,0; 47,5 e 50,0 Mg ha^-1 aplicadas manualmente na superfície e incorporadas até 0,1 m de profundidade com grade, antes da semeadura do milho. No tratamento de 25,0 e 50,0 Mg ha^-1, foram aplicados 5,0 e 10,0 Mg ha^-1 ano^-1 de biossólido e, no tratamento de 47,5 Mg ha^-1, foram aplicados 2,5 Mg ha^-1, durante três anos, e 20,0 Mg ha^-1, nos dois últimos anos. O milho foi semeado anualmente no espaçamento de 0,9 m e adubado de acordo com as recomendações técnicas para a cultura.

As amostras de solo foram coletadas em abril de 2002, no quinto ano do experimento, após a colheita do milho, nas camadas de 0,0-0,1; 0,1-0,2 e 0,2-0,3 m. As amostras deformadas foram passadas em peneira de 2 mm para determinação da composição granulométrica por meio da dispersão com água e NaOH 0,1 mol L^-1 e agitação lenta (16 h), tendo sido a argila obtida pelo método da pipeta, segundo Embrapa (1997). O C orgânico foi obtido por oxidação (Embrapa, 1997) e a MO, multiplicando-se o C orgânico pelo fator 1,724. As amostras indeformadas foram secas ao ar e passadas na peneira de 7,93 mm para determinação da estabilidade de agregados após pré-umedecimento com álcool, segundo método da Embrapa (1997), utilizando as peneiras com abertura de malha de 4,76; 2,00; 1,00; 0,50; 0,25; 0,125 mm e agitação lenta por 15 min.

A resistência do solo à penetração foi determinada nas camadas de 0,0-0,1; 0,1-0,2; 0,2-0,3 e 0,3-0,4 m, na entrelinha da cultura, com o penetrômetro de impacto (modelo IAA/Planalsucar- Stolf) (Stolf et al., 1983), com ângulo de cone de 30 °, sendo os cálculos realizados, segundo Stolf (1991). A umidade do solo foi determinada, nas mesmas camadas, em amostras retiradas com trado holandês, as quais foram secas em estufa a ± 105 °C durante 24 h, segundo método da Embrapa (1997).

Utilizou-se o delineamento experimental em blocos casualizados, em esquema fatorial, com quatro doses de biossólido e cinco repetições, tendo cada parcela a dimensão de 54 m². Realizou-se a análise de variância, e, quando significativa, aplicou-se o teste de Tukey a 5 %, para comparação das médias.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A composição química do biossólido varia de acordo com o local de origem, ou seja, se de uma área tipicamente residencial ou tipicamente industrial, tendo como principais vantagens os elevados teores de MO (40-60 %), macro e micronutrientes, os quais exercem papel fundamental na produção agrícola (Melo et al., 2001). O biossólido utilizado no experimento apresentou teores de metais pesados dentro dos valores permitidos pela legislação, inclusive Cd, Pb e Ni.

A adição de biossólido proporcionou incrementos significativos nos conteúdos de MO na camada de 0,0 a 0,1 m no LVd e LVef (Quadro 3), condizente com a incorporação nesta profundidade, confirmando os estudos de Wei et al. (1985) e Albiach et al. (2001). Neste sentido, Melo (2002) não verificou diferenças significativas após três anos de aplicação das mesmas doses de biossólido. Nas camadas de 0,1 a 0,3 m, não houve diferença nos teores de MO entre tratamentos e profundidades.

O maior teor de MO com aplicação de biossólido na camada de 0,0-0,1 m resultou em maior estabilidade de agregados nos dois solos, verificados pelo diâmetro médio geométrico (DMG) e agregados > 2 mm (Quadro 4), concordando com os estudos de Wei et al. (1985), os quais verificaram que a utilização de lodo de esgoto aumentou o teor de MO, a estabilidade de agregados e o índice de agregação. A maior agregação atribuída ao aumento no teor de MO deve-se ao fato de ela apresentar grande superfície específica e capacidade de troca de cátions, possibilitando maior número de ligações eletrostáticas entre esta e as partículas de solo. Além disso, a sua decomposição por microrganismos resulta na formação de inúmeros compostos importantes na cimentação e estabilização dos agregados (Angers, 1992). Esse efeito pronunciado da MO na agregação é demonstrado, ao verificar-se maior estabilidade de agregados, quando da aplicação anual do biossólido em superfície e incorporação na camada de 0,0-0,1 m, uma vez que o revolvimento causado com a grade tem o efeito de fragmentar os agregados do solo.

O DMG foi superior na camada de 0,0-0,1 m nos dois solos, a partir da dose de 47,5 Mg ha^-1, de biossólido, sendo inferior ao obtido na dose de 50,0 Mg ha^-1 (Quadro 4). Na dose de 25,0 Mg ha^-1, não houve diferença significativa, quando comparado com a testemunha. Jorge et al. (1991), utilizando 10,0 Mg ha^-1 ano^-1 de lodo de esgoto com e sem calcário em Latossolo Vermelho-Escuro argiloso cultivado com milho, verificaram o aumento do índice de agregação após quatro anos. Neste contexto, Albiach (1997) verificou maior estabilidade de agregados com a aplicação de 24,0 Mg ha^-1 ano^-1 de lodo de esgoto durante cinco anos, enquanto, Logan & Harrison (1995) verificaram maior agregação após um ano de aplicação de lodo de esgoto. O maior DMG na dose de 50,0 Mg ha^-1 deveu-se possivelmente à adição gradual de 10,0 Mg ha^-1 ano^-1 de biossólido, comparado à dose de 47,5 Mg ha^-1 que recebeu altas doses apenas nos dois últimos anos de cultivo.

O aumento da agregação, inclusive no LVef, com a aplicação de biossólido é destacável, uma vez que o LVef apresentou maior estabilidade natural de agregados decorrente do maior teor de MO e, ainda, segundo Ferreira et al. (1999), dos óxidos de Fe e Al que conferem a formação de uma microestrutura estável a esse solo. Assim, segundo Jorge et al. (1991), é previsível que apenas uma grande variação nos fatores de formação dos agregados, em especial o incremento nos teores de MO, poderia ter um efeito apreciável na estabilidade de agregados. Maior agregação com a aplicação de lodo de esgoto em Latossolos oxídicos também foi observada por Epstein (1975) e Jorge et al. (1991).

Nos dois solos, observou-se maior agregação na camada de 0,0-0,1 m em relação à de 0,1-0,2 m e 0,2-0,3 m, tendo sido verificado no LVef maior DMG com a aplicação de biossólido nas camadas de 0,1-0,2 e 0,2-0,3 m. Isto não foi observado no LVd, possivelmente em razão do alto coeficiente de variação dos resultados (28,72 %) em relação ao LVef (7,99 %), fato que não permitiu obter diferenças estatísticas entre as camadas no LVd. Além disso, segundo Melo et al. (2004), o LVef apresentou maior porosidade comparado ao LVd, o que, segundo Ferreira et al. (1999), facilitou a percolação de água e lixiviação de íons em profundidade, os quais atuavam na agregação do solo, aumentando, assim, a agregação em camadas mais profundas.

Na classe de agregados maiores que 2 mm, foram encontrados valores superiores na camada de 0,0-0,1 m a partir da dose de 47,5 e 50,0 Mg ha^-1 de biossólido, no LVd e LVef, respectivamente, confirmando os estudos de Jorge et al. (1991), que verificaram valores superiores de agregados > 2 mm com aplicação de 10,0 Mg ha^-1 de lodo de esgoto durante quatro anos em Latossolo Vermelho argiloso. Na camada de 0,1-0,3 m, não houve incremento significativo na classe de agregados > 2 mm com a aplicação de biossólido, com exceção da camada de 0,2-0,3 m no LVef.

Observaram-se, para a classe de agregados < 1 mm, valores inferiores na camada de 0,0-0,1 m do LVd e, a partir da dose de 47,5 e 50,0 Mg ha^-1 de biossólido no LVef, confirmando os estudos de Jorge et al. (1991). No LVef, ocorreu efeito benéfico do biossólido na agregação, com menor percentagem de agregados na classe < 1 mm a partir de 47,5 Mg ha^-1, não verificado no LVd.

Para a resistência do solo à penetração e umidade do solo, a análise de variância não mostrou interação entre as doses de biossólido e a profundidade nos dois solos. A aplicação de até 50,0 Mg ha^-1 de biossólido não alterou significativamente a resistência do solo à penetração e a umidade nos dois solos (Quadro 5). Já Aggelides & Londra (2000) verificaram menor resistência do solo à penetração a partir da aplicação de 78,0 Mg ha^-1 ano^-1 de uma mistura de 62 % de lixo doméstico, 21 % de lodo de esgoto e 17 % de serragem a 0,15 m de profundidade em um solo argiloso. Neste sentido, Smith et al. (1997) não observaram diferença nos valores de resistência à penetração, quando os solos apresentavam mais de 300 g kg^-1 de argila de acordo com a variação de 1,6 a 57,7 g kg^-1 do teor de MO, sendo verificada a influência desta em solos arenosos.

O menor valor de resistência do solo à penetração foi observado na camada de 0,0-0,1 m, graças ao revolvimento anual do solo nesta profundidade, o qual proporciona uma descompactação dessa camada (Quadro 5). A MO não teve efeito, uma vez que teve a amplitude das variações semelhante entre os tratamentos e não alterou significativamente os valores de resistência à penetração.

Verificou-se incremento da umidade e resistência do solo à penetração (Quadro 5), bem como redução do teor de MO com a profundidade (Quadro 3). Este resultado confirma os estudos de Beutler et al. (2002), que notaram maior influência da densidade do solo na retenção de água em relação à MO.

CONCLUSÕES

1. A aplicação de 50 Mg ha^-1 de biossólido de lodo de esgoto aumentou a agregação do solo na camada de 0,0-0,1 m, onde foi incorporada.

2. A aplicação de biossólido não influiu sobre a resistência do solo à penetração, tampouco sobre a umidade nos dois solos.

LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em março de 2003 e aprovado em novembro de 2004.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  19 Abr 2005
• Data do Fascículo
  Fev 2005

Histórico

• Recebido
  Mar 2003
• Aceito
  Nov 2004