CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DO SOLO E ABSORÇÃO DE NUTRIENTES POR GRAMÍNEAS EM RAMPAS DE TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS DA SUINOCULTURA 1
2
3
Flávia Martins de Queiroz ; Antonio Teixeira de Matos ; Odilon Gomes Pereira ; Rubens Alves de 4 5 Oliveira ; Alysson Feliciano Lemos
RESUMO
No presente trabalho, avaliou-se o efeito da intensiva aplicação de água residuária da suinocultura (ARS) nas características químicas de um solo e a capacidade de remoção de nutrientes por quatro espécies forrageiras (quicuio da Amazônia, braquiária, coastcross e tifton 85). A ARS foi aplicada em 2 parcelas de 4 m e 5 % de declividade. A aplicação de água residuária ocorreu nos dias úteis, durante 4 -1 -1 meses, a uma taxa média de 800 kg ha d de DBO5. Para caracterização química, amostras de solo foram coletadas à profundidade de 0-20 cm, antes e após o período de aplicação da ARS. A aplicação de ARS proporcionou acúmulo de P, K, Na e Zn no solo, cultivado com gramíneas forrageiras, enquanto as concentrações de Mg e Cu reduziram e a de cálcio manteve-se igual. Houve aumento na acidez, na soma de bases e na CTC e redução na percentagem de saturação de bases do solo das rampas.
Palavras-chave: águas residuárias da suinocultura, poluição do solo, gramíneas forrageiras.
ABSTRACT
Soil Chemical Characteristics and Nutrient Absorptions by Grasses in Overland Flow Treatment Ramps Using Swine Wastewater
This study evaluated the effect from intensive application of the swine confinement wastewater (ARS), on the chemical characteristics of the soil and the nutrient removal capacities of four forage grass species (amazonian quicuio, brachiaria, coastcross and tifton 85). For ARS was applied on plots with bits of 4 m2 and 5 % slope. The swine confinement wastewater was applied at an average rate of 800 kg ha-1 d-1 DBO5 in workdays during four months. For chemical characterization, soil samples were collected at the depth of 0-20 cm either before and after the application of ARS. The ARS application provided accumulation of P, K, Na and Zn in the soil cultivated with forage grasses, while the concentrations of Mg and Cu were reduced and calcium’s was kept. On increase occurred for acidity, base sums and CTC, but the basis saturation percents of the treatment ramp soil were reduced.
Keywords: swine confinement wastewater, soil pollution, forage grasses.
1
Eng. Agrícola, M.Sc. Engenharia Agrícola, DEA/UFV Prof. Adjunto do Departamento de Engenharia Agrícola, UFV, bolsista do CNPq, Tel.: (31) 3899 1886, E-mail:
[email protected] 3 Prof. Adjunto, Departamento de Zootecnia, UFV 4 Prof. Adjunto, Departamento de Engenharia Agrícola, UFV 5 Mestrando em Engenharia Agrícola, DEA/UFV 2
Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.12, n.2, 77-90, Abr./Jun., 2004
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INTRODUÇÃO A suinocultura tecnificada, considerada altamente poluidora, tem demandado pesquisas com vistas ao desenvolvimento de tecnologia adequada e de baixo custo para o tratamento ou disposição da água residuária gerada nesta atividade. A utilização do solo, como meio depurador, tem mostrado muitas vantagens tanto de ordem técnica quanto econômica e ambiental. O solo, considerado um sistema disperso, polifásico e heterogêneo possui propriedades, que possibilitam sua utilização como meio de tratamento de águas residuárias. Este filtro natural constituído pela matriz solo com suas propriedades de adsorção química e física, bem como a atividade de plantas e microrganismos, pode atuar como depurador de águas residuárias por meio da interceptação dos sólidos em suspensão, remoção de nutrientes, além da oxidação do material orgânico promovido por bactérias, que se estabelecem no colo das plantas e no próprio solo. Entretanto, para que a disposição de efluentes líquidos no solo não traga riscos de salinização, torna-se necessário o conhecimento da capacidade de suporte de cada sistema solo-planta, para que se possa estabelecer a taxa de aplicação mais adequada, de forma a resguardar a integridade dos recursos naturais (Matos e Sediyama, 1995). Muitos pesquisadores têm estudado os efeitos da aplicação de águas residuárias sobre as características químicas de solos. King et al. (1985), aplicando o efluente de lagoa anaeróbia da suinocultura em capimcoastcross, nas taxas de 335, 670 e 1.340 kg ha-1 ano-1 de N, obtiveram aumento na concentração de P na superfície e de K, Na, Ca e Mg em maiores profundidades. Resultados semelhantes foram obtidos por Campelo (1999), que avaliou a aplicação de ARS, em quatro diferentes concentrações de sólidos totais (2,40; 7,00; 16,30 e 26,90 g L1 ) em um Argissolo Vermelho Amarelo, sem cobertura vegetal, obtendo aumento nas concentrações de Ca, Cu, Zn e P nas camadas superficiais do solo. Por outro lado, Matos et al. (1997) não verificaram aumento nas concentrações de Cu e Zn trocáveis no
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perfil do solo, submetido à aplicação de água residuária da suinocultura nas doses de 0, 50, 100, 150 e 200 m3 ha-1, sendo que, neste caso, a aplicação foi efetuada de uma só vez. Chateaubriand (1988) aplicou as mesmas doses que aquelas utilizadas nesse trabalho, por sulcos de infiltração, na cultura do milho e observou tendência a aumento nas concentrações de P, K e S disponíveis no solo, na profundidade de 0-20 cm, na época de floração das plantas. As maiores concentrações destes nutrientes não foram mantidas no período da colheita do milho, o que foi creditado à remoção pelas plantas. Embora existam alguns trabalhos, visando o conhecimento da capacidade de suporte de solos que receberam água residuária, nem todos utilizaram cobertura vegetal na área avaliada. Além disso, poucos são os que apresentaram a avaliação das alterações das características químicas do solo, quando submetido à intensiva aplicação de águas residuárias. Considerando que a planta tem participação fundamental na viabilização técnica e na sustentabilidade do sistema de tratamento, objetivou-se, neste trabalho, avaliar o efeito da intensiva aplicação de água residuária da suinocultura nas características químicas de um solo Argissolo VermelhoAmarelo, de rampas de tratamento cultivadas com diferentes gramíneas forrageiras.
MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi instalado na Área experimental de Hidráulica, Irrigação e Drenagem do Departamento de Engenharia Agrícola, na Universidade Federal de Viçosa. O período de avaliação foi compreendido entre 29 de novembro de 1999 e 28 de março de 2000. Em terreno arado e gradeado, foram delimitadas 32 parcelas de 4 m² (2 x 2 m) com 5% de declividade, separadas por ruas de 1 m de largura, sendo as gramíneas forrageiras plantadas e os tratamentos distribuídos ao acaso. Antes do plantio, foram retiradas amostras simples do solo, na profundidade de 0 a 20 cm, em cinco pontos distintos da área, formando-se, assim, amostras compostas.
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aproximadamente, 2 L s-1, regulada pela abertura da válvula inserida na tubulação de alimentação de 1”. Em 29 de novembro de 1999, após corte de uniformização das gramíneas forrageiras, iniciou-se a aplicação da ARS e da ARA nas parcelas. Essa aplicação foi feita de forma intermitente, nos dias úteis e no período da manhã, a uma taxa que, em média, foi equivalente a 800 kg ha-1 d-1 de DBO5. Durante quatro meses, foi realizada amostragem periódica da água residuária para realização das análises químicas, físicas e bioquímicas pertinentes (conforme metodologia apresentada em APHA (1995)), possibilitando, assim, o cálculo do volume a ser aplicado. No Quadro 1, estão apresentadas as quantidades médias de nutrientes, aplicadas semanalmente, e os totais aplicados no período de experimentação. No Quadro 2, estão apresentados os dados climáticos médios mensais de temperaturas máxima, média e mínima, umidade relativa, e totais semanais de precipitação pluvial e insolação, fornecidos pelo Laboratório de Meteorologia do Departamento de Engenharia Agrícola da UFV. No período experimental, a temperatura máxima foi 30,7 ºC e a mínima de 17,3 ºC, enquanto a umidade relativa do ar variou de 72,6 a 88,8 %, sendo a precipitação no período de 642,1 mm.
No plantio das gramíneas forrageiras, utilizaram-se mudas, tendo os sulcos 0,15 m de profundidade, aproximadamente, espaçados de 0,30 m entre linhas e 0,20 m entre plantas. Na ocasião da implantação, aplicaram-se 50 kg ha-1 de superfosfato simples no sulco de plantio. O escoamento superficial sobre o solo foi feito com água residuária, proveniente do setor de suinocultura (ARS) da Universidade Federal de Viçosa e, nas parcelas testemunhas, utilizou-se água da rede de abastecimento (ARA), sendo ambas distribuídas por gravidade e em igual volume. A estrutura hidráulica para armazenamento e distribuição de água nas parcelas foi constituída por reservatórios de amianto de 500 L, posicionados 50 cm acima da superfície do solo, e sistema de distribuição da água residuária nas parcelas. Na parte inferior dos reservatórios, foi feito um orifício no qual conectou-se uma válvula de gaveta de 25 mm, à qual foi adaptada uma tubulação de PVC do mesmo diâmetro, para conduzir a água até as mangueiras de distribuição. A aplicação de água no solo foi realizada, usando-se mangueira de 62,5 mm de diâmetro e 2 m de comprimento, posicionada na parte superior das parcelas. Nas mangueiras, foram feitos, a cada 0,10 m, furos de 8 mm de diâmetro e suas laterais foram fechadas com tampões de madeira. A vazão aplicada foi de,
Quadro 1. Lâmina e quantidades médias de nutrientes aplicados semanalmente e ao longo de todo o período de experimentação Lâmina mm Média semanal
276,72
N total
P
K
Na
Ca
Mg
Zn
Cu
-1
---------------------------------------------- kg ha -------------------------------------------1.309,95
680,09
319,44
112,86
1.198,89 134,05
108,64
8,78
1/
Total aplicado 4.428,00 20.959,20 10.881,44 5.111,04 1.805,76 19.182,24 2.144,80 1.738,24 140,48 Total = média x número de semanas do experimento (16).
1/
Quadro 2. Médias mensais de temperatura e umidade relativa do ar (UR), totais mensais de precipitação (PREC) e insolação (INS) durante o período experimental, em Viçosa-MG Período
Temperaturas médias (ºC) Max Média Min
UR (%)
PREC (mm)
INS (h)
12/1999 01/2000 02/2000 03/2000
27,5 28,6 28,7 27,6
79,9 80,4 81,7 83,0
144,3 223,8 179,1 94,9
151,1 159,1 162,0 144,1
22,3 22,8 22,6 22,0
18,8 19,1 18,6 18,3
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O solo local, classificado como Argissolo Vermelho-Amarelo, foi amostrado, em cada parcela, antes de iniciar o experimento e após o término deste, na profundidade de 0 a 20 cm. As amostras foram secadas ao ar, homogeneizadas, destorroadas e passadas em peneira de 2 mm de malha. A avaliação textural foi realizada, conforme (Embrapa, 1997), no Laboratório de Física do Solo do DPS/UFV. As análises químicas foram realizadas no Laboratório de Análise de Solo Viçosa, sendo a concentração de P disponível determinada por colorimetria, Na e K trocáveis por fotometria de chama, Ca, Mg, Cu e Zn trocáveis por espectrofotometria de absorção atômica, Al3+ trocável e acidez potencial (H + Al) por titulometria e o pH por potenciometria (Embrapa, 1997). Foram calculados a soma de bases, a CTC do solo e a percentagem de saturação de bases. Os resultados das análises físicas e químicas estão apresentados no Quadro 3. A remoção de nutrientes pelas plantas foi obtida pelo produto da concentração do elemento e a massa da matéria seca, para cada corte, e o total extraído foi obtido pela soma das remoções obtidas em cada corte. Os resultados foram analisados, segundo o arranjo experimental de parcelas subdivididas, sendo as parcelas constituídas pelo esquema fatorial 4 x 2, quatro espécies forrageiras (quicuio da Amazônia, braquiária, coastcross e tifton 85) e duas qualidades de água aplicadas ARS e ARA, sendo as subparcelas constituídas pelas épocas de amostragem e o delineamento em blocos casualizados, com quatro repetições dos tratamentos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados da análise de variância para avaliação da influência da aplicação de água residuária ou da rede de distribuição, da gramínea cultivada e da época de avaliação na concentração de macro e micronutrientes no solo, estão apresentados no Quadro 4. De acordo com os resultados obtidos na análise estatística, apresentados no Quadro 5, a concentração dos nutrientes P, K, Na, Zn e Cu, no solo foi influenciada pela interação entre tratamento e época de amostragem, enquanto a concentração de Ca foi influenciada somente pelo tratamento e a de Mg pela época de amostragem. No Quadro 5, observa-se que, antes do início do experimento, as concentrações de P, K, Na, Cu e Zn eram semelhantes (P < 0,01) entre as parcelas. Entretanto, no final do período de experimentação, o solo das parcelas que receberam ARS apresentou maiores concentrações de P disponível e K, Na e Zn trocáveis do que o solo que recebeu ARA. O cobre trocável não foi afetado pelos tratamentos, o que, provavelmente, seja devido a sua complexação pela matéria orgânica do solo ou adicionada com ARS, tornando-se, dessa forma, não extraível com extratores fracos (Mehlich 1). De acordo com os resultados apresentados no Quadro 5, as parcelas tratadas com ARS tiveram suas concentrações de P disponível, K, Na e Zn trocáveis, significativamente, aumentadas em relação à condição inicial, indicando acúmulo destes macro e micronutrientes no solo.
Quadro 3. Características químicas e físicas de amostras solo da camada superficial (0 – 20 cm) provenientes da área experimental pH1/
P2/
K2/
Ca3/
-3
Mg3/
AG4/
AF5/
Silte
CT6/
Arg
-1
-3
------- mg dm ---- ------- cmolc dm ---- -------------------- dag kg --------------------1/
5,9
20,4
68,0
pH em água, relação 1:2,5; 6/ Classificação textural
80
2/
3,9
1,3
Extrator Mehlich 1;
3/
21
14
-1
Extrator: KCl – 1 mol L ;
6
4/
59
Areia grossa;
5/
argila Areia fina,
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Quadro 4. Análise de variância da concentração de fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), sódio (Na), cobre (Cu) e zinco (Zn) nas amostras do solo, antes do início do experimento e após seu término Fonte de variação
Quadrados médios Na Ca Mg
GL
P
K
Bloco
3
2.060,50
3.882,31
Gramíneas (G)
3
460,2539
Tratamentos (T)
1
18.448,43
TxG Resíduo (a)
3 21
448,8159 426,8957
Parcela
31
Época (E)
1
11.864,66
ExG TxE
3 1
467,3111 ** 11.320,96
TxExG Resíduo (b)
3 24
293,3995 331,3272
Total
63
ns
9,6822 **
12,5987 0,0166
ns
4.820,4740
ns
**
67.665,0200
877,640
ns
616,5573 664,0096
ns
9,1822 4,7418
**
3.291,8910
9,8489
**
**
ns
**
ns
517,7656 ** 67.665,02
ns
547,0573 505,0469
**
643,890
ns
0,0154
**
0,0624
0,7154
5,7599
ns
Cu
Zn
29,6668
42,9276
ns
22,2093
ns
14,1564
ns
ns
2,1593
ns
743,244
ns
6,9359 8,3671
0,4112 0,0137 21,8368 0,3639 0,0198 9,8488 ns
**
0,4556
ns
ns **
ns
**
**
0,3906 653,4415 427,972
ns
5,5989 0,1560 0,0035 10,6576 4,8530 ** ns ns * ** 791,015 0,075 0,0006 45,7314 492,285
ns
5,0572 5,94
ns
ns
ns
0,076 0,17
ns
ns
ns
ns
0,0035 17,4759 0,0053 8,6138
ns
ns
2,2514 5,7614
**; * e : significativos a 1%, 5% de probabilidade e não significativo, pelo teste F, respectivamente.
Quadro 5. Valores médios em mg dm-3 de fósforo disponível (P) e potássio (K), sódio (Na), cobre (Cu) e zinco (Zn) trocáveis no solo das parcelas que receberam água residuária da suinocultura (ARS) e água da rede de abastecimento (ARA), obtidos antes do início (I) e após o término (F) do experimento _______P______ I
F
______K______ I
______Na_____
F
I
_____Cu_____
F
I
F
_____Zn_____ I
F
ARS
31,45Ba 85,28Aa 126,68Ba 206,06Aa 10,06Ba 23,43Aa 12,58Aa 7,88Ba 11,94Ba 22,6Aa
ARA
24,10Aa 24,73Ab 126,68Aa 76,00Bb
9,68Aa
9,00Ab
15,21Aa 7,13Ba 10,67Aa 10,30Ab
Médias seguidas por mesma letra maiúscula, nas linhas, e minúsculas, nas colunas, não diferem entre si, a 1% de probabilidade, pelo teste Tukey.
O acúmulo de Na e K, caso haja deficiente drenagem, é indicativo de risco de salinização do solo. O aumento da concentração de zinco trocável indica risco de poluição do solo com metais pesados, caso o solo seja submetido à altas taxas de aplicação de ARS. Resultados semelhantes foram obtidos, considerando-se parte ou as totalidades desses elementos, em estudos realizados por Campelo (1999), King et al. (1985) e Chateaubriand (1988). O cobre, diferentemente do encontrado para outros nutrientes, teve sua concentração diminuída em ambos os tratamentos, indicando que este mineral
pode ter sido extraído pela cultura, tal como foi verificado por Matos et al. (1997), ou tornou-se menos disponível em razão da complexação pela matéria orgânica. Campelo (1999) verificou acúmulo deste metal na camada superficial do solo, embora, na condição em que o experimento foi conduzido a ARS tenha sido aplicada com o intuito de quantificar sua infiltração e o solo não estava coberto com vegetação. Nas parcelas que receberam água da rede de abastecimento, não houve diferença significativa para as concentrações de P disponível e Na e Zn trocáveis, em função da época de amostragem. Entretanto, os nutrientes K e Cu sofreram significativo decréscimo em sua concentração no solo,
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provavelmente em razão de sua utilização pelas plantas (Quadro 5). A concentração de potássio no solo variou em função da gramínea forrageira, registrando-se maior acúmulo nas parcelas cultivadas com os capins tifton 85, coastcross e quicuio da Amazônia, que, por sua vez, não diferiram entre si (P < 0,01) (Quadro 6). As parcelas cultivadas com o capim-braquiária foram as que menos acumularam este nutriente no solo. A concentração de cálcio no solo variou com a qualidade de água aplicada. Os resultados do teste de médias, apresentados no Quadro 7, mostram que o solo que recebeu ARS teve, ao final do período de experimentação, a concentração de Ca trocável significativamente aumentada em relação ao solo que recebeu ARA. Diferentemente, a concentração de magnésio trocável no solo foi influenciada pelo tempo de aplicação, sendo estatisticamente maior no início do experimento (I) do que no final (F), conforme
se pode verificar no Quadro 8, indicando que houve extração, pelas plantas, de quantidades maiores que as prontamente disponíveis adicionadas pela ARS. As características do solo relacionadas com a CTC, apresentadas no Quadro 8, indicam que, antes do início do experimento, o solo estava em boas condições, no que se refere à soma de bases tocáveis, à CTC potencial (a pH 7,0), à CTC efetiva e à percentagem de bases trocáveis, segundo a Comissão de Fertilidade do Solo do Estado de Minas Gerais (1989), sendo classificadas, respectivamente como alta, média e média (Quadro 9). Ao final do período de experimentação, o solo que recebeu ARA apresentou tendência de diminuição da soma de bases e, conseqüentemente, da CTC, uma vez que esse atributo do solo foi determinado pelo método de soma de bases, e também da percentagem de saturação de bases, em razão da extração de nutrientes do solo pelas plantas.
Quadro 6 - Valores médios da concentração de potássio trocável no solo das parcelas cultivadas com as diferentes gramíneas, submetidas à aplicação de água residuária da suinocultura e água da rede de abastecimento. Gramíneas forrageiras Quicuio da Amazônia Braquiária Tifton 85 Coastcross
K (mg dm-3) 137,43 AB 110,43 B 152,31 A 135,25 AB
Médias seguidas pela mesma letra, não diferem entre si a 1% de probabilidade, pelo teste Tukey.
Quadro 7 - Valores médios da concentração de cálcio trocável no solo das parcelas que receberam água residuária da suinocultura (ARS) e água da rede de abastecimento (ARA). Tratamentos ARS ARA
Ca (cmolc dm-3) 4,48 A 3,88 B
Médias seguidas pela mesma letra, não diferem entre si a 1% de probabilidade, pelo teste Tukey.
Quadro 8. Valores médios da concentração de magnésio trocável no solo em duas épocas, antes do início o experimento (I) e após seu término (F) Épocas I F
Mg (cmolc dm-3) 1,17 A 1,01 B
Médias seguidas pela mesma letra não diferem entre si, a 1% de probabilidade, pelo teste Tukey.
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Quadro 9. Características químicas e físico-químicas da camada superficial do solo (0 - 20 cm) que recebeu água residuária da suinocultura (ARS) e água da rede de abastecimento (ARA), em diferentes épocas Características 1/
3+
Al
Antes do plantio
-3
Início do experimento (29/10/1999) ARS ARA
Término do experimento (29/03/2000) ARS ARA
(cmolc dm )
0,00
0,00
0,00
0,18
0,00
-3
3,30
2,34
2,67
3,69
2,68
5,37
5,94
5,35
6,28
5,16
5,37
5,94
5,35
6,46
5,16
8,67
8,28
8,02
9,97
7,84
61,94
71,74
66,70
62,98
65,81
0,00
0,00
0,00
2,78
0,00
2/
H + Al (cmolc dm )
3/
-3
SB (cmolc dm )
4/
-3
CTCc (cmolc dm )
5/
-3
CTCp (cmolc dm )
6/
V (%)
7/
m (%)
1/
-1
2/
-1
3/
Extrator: KCl – 1 mol L ; Extrator acetato de cálcio 0,5 mol L – pH 7,0; Soma de bases trocáveis; 4/ 5/ 6/ Capacidade de troca catiônica efetiva; Capacidade de troca catiônica a pH 7,0; Percentagem de saturação 7/ de bases; Percentagem de saturação de alumínio
O solo que recebeu ARS teve aumentada a sua acidez, a soma de bases e a CTC, enquanto a percentagem de saturação de bases foi reduzida, possivelmente, em função do aumento do alumínio trocável. Apesar de ter havido enriquecimento do solo com macro e micronutrientes, nas áreas onde foi aplicada ARS na taxa de 800Kg ha-1 dia-1 de DBO5, por um período de 4 meses, o acúmulo obtido não foi suficiente para saturar o complexo de troca. Grande parte dos nutrientes adicionados com a ARS permaneceu na forma orgânica, não contabilizando, dessa forma, a soma de bases. Com a mineralização do material orgânico, haverá disponibilidade dessas bases, o que deve concorrer para aumentar a saturação de bases do solo. Remoção de nutrientes pelas gramíneas forrageiras Fósforo A extração de fósforo foi influenciada (P < 0,01) pela interação entre as espécies de gramíneas e a qualidade da água aplicada. Os capins tifton 85 e braquiária, cultivados em rampas de tratamento de ARS, apresentaram extrações significativamente superiores (P < 0,05) aos demais. No tratamento água da rede de abastecimento,
entretanto, registrou-se menor extração de fósforo, para o quicuio da Amazônia, conforme se pode observar no Quadro 10. Em relação à qualidade da água aplicada, somente o capim-tifton 85 respondeu à aplicação de ARS, obtendo extração de fósforo significativamente maior do que quando submetida à aplicação de ARA. Stefanutti et al. (1999), utilizando os capins quicuio da Amazônia e tifton 85, obtiveram extrações de fósforo de 56,50 e 97,00 kg ha-1 ano-1, em 7 e 9 cortes, respectivamente. Estes valores de extração correspondem a 8,07 e 10,77 kg ha-1 ano-1 corte-1 de P, que são inferiores aos obtidos neste trabalho, respectivamente de 14,53 e 15,33 kg ha-1 ano-1 corte-1 de P. Burns et al. (1985) obtiveram remoções médias de P pelo capim-coastcross de 32; 43 e 52 kg ha-1 ano-1 de P e recuperação média anual de 41; 28 e 17 % de P aplicado, para as taxas de aplicação de 335; 670 e 1340 kg ha-1 de N, respectivamente, proveniente da lagoa anaeróbia de tratamento de água residuária da suinocultura. Sanderson e Jones (1997), fertirrigando a referida gramínea com água residuária da indústria de laticínios, obtiveram remoções anuais médias de 20,0; 30,0; 39,6 kg ha-1 ano-1 de P e recuperações de 20,0 %; 18,0 % e 14,0 % do P aplicado em cinco cortes por ano, para as taxas de aplicação de 112; 224; 448 kg ha-1 ano-1 de N, respectivamente.
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Quadro 10. Valores médios da extração acumulada de fósforo, em kg ha-1, pelas diferentes gramíneas forrageiras submetidas à aplicação de água residuária da suinocultura (ARS) e água da rede de abastecimento Gramíneas forrageiras Quicuio da Amazônia Braquiária Tifton 85
ARS 29,07 B a 59,45 A a 61,31 A a
ARA 28,55 B a 52,64 A a 43,20 A b
Coastcross
38,68 B a
37,40 A a
Médias seguidas por mesma letra maiúscula, nas colunas, e minúsculas, nas linhas, não diferem entre si, a 1 % de probabilidade, pelo teste Tukey
As remoções de fósforo obtidas pelo capim-coastcross, cultivado em rampa de tratamento de ARS, encontram-se na faixa obtida por Burns et al. (1985), quando utilizaram as taxas de 338 e 670 kg ha-1 ano1 de N, ficando, também, próximas às alcançadas por Sanderson e Jones (1997), para a maior taxa de aplicação utilizada. O valor da recuperação de P pela planta foi obtido, calculando-se a razão entre a extração acumulada de fósforo na gramínea que mais extraiu e o total aplicado (61,31 / 10.881,44) foi de 0,56 %, muito aquém do alcançado pelos pesquisadores acima citados. A baixa recuperação obtida neste trabalho pode ser um indicativo de que a quantidade aplicada foi muito além da capacidade de extração das gramíneas forrageiras, o que implica em acúmulo no solo, possivelmente na forma orgânica. Entretanto, como a adsorção de P no solo é muito forte, dificilmente seu acúmulo poderá trazer problemas ambientais em solos oxídicos, comuns no Brasil, uma vez que, nessas condições, sua biodisponibilidade no meio deve permanecer baixa. Potássio A extração de potássio pelas gramíneas forrageiras foi influenciada (P < 0,01) pela interação entre as espécies de planta e a qualidade da água aplicada. A capacidade extratora de potássio em gramíneas forrageiras que receberam ARS, seguiu a seguinte ordem: braquiária > tifton 85 > coastcross > quicuio da Amazônia. O capim braquiária, considerado de mediana exigência, em termos de fertilidade (Ghise e
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Pedreira, 1987), quando submetido apenas à aplicação de ARA, foi também capaz de extrair maiores quantidades de potássio do solo que os outros capins avaliados, como pode ser observado no Quadro 10. Todas as gramíneas, com exceção do capim-quicuio da Amazônia, obtiveram significativamente maior extração de K, quando cultivadas em solo que recebeu ARS, do que o que recebeu ARA. Burns et al. (1985), avaliando o capimcoastcross, obtiveram remoções médias anuais de 224; 335 e 380 kg ha-1 ano-1 de K e recuperação de 74; 56 e 32 % do K aplicado, para as taxas de aplicação de 335; 670 e 1.340 kg ha-1 de N, respectivamente, proveniente da lagoa anaeróbia de tratamento da água residuária da suinocultura. No presente trabalho, a remoção de potássio foi superior à alcançada pelos pesquisadores; entretanto, a recuperação deste nutriente, calculada pela razão entre a extração acumulada de potássio pelo capim que mais extraiu com o total aplicado foi de 14,28 % de K aplicado, muito aquém do obtido pelos autores citados. A taxa de aplicação de 800 kg ha-1 d-1 de DBO5 proporcionou uma aplicação de potássio em quantidades muito superiores à capacidade de extração das plantas. Cálcio A extração acumulada de cálcio pelas plantas foi influenciada significativamente (P < 0,01) somente pela espécie forrageira. Dentre as gramíneas avaliadas, o capimquicuio da Amazônia apresentou menor (P <
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0,01) extração de cálcio, conforme pode ser observado no Quadro 12. Isto pode estar associado à menor produtividade desta gramínea, em relação às demais, onde pode ser observado no Quadro 13 a produtividade acumulada de matéria seca das diferentes gramíneas analisadas. Burns et al. (1985) obtiveram extrações de cálcio com capim-coastcross, equivalentes a 34; 54 e 65 kg ha-1 ano-1 e recuperações de 47; 41 e 23 % do Ca aplicado, para as taxas de aplicação de
335; 670 e 1340 kg ha-1 ano-1 de N, respectivamente. As extrações obtidas nas taxas de aplicação mediana e alta foram superiores à alcançada pela mesma gramínea forrageira, neste experimento. A recuperação de cálcio, calculada pela relação entre a quantidade extraída pelo capim-tifton 85 e o total aplicado, foi de 0,35 % de Ca aplicado, muito inferior à alcançada com o cultivo do capimcoastcross no trabalho de Burns et al. (1985).
Quadro 11. Valores médios da extração acumulada de potássio, em kg ha-1, obtidos com as diferentes gramíneas forrageiras submetidas à aplicação de água residuária da suinocultura (ARS) e água da rede de abastecimento (ARA) Gramíneas forrageiras Quicuio da Amazônia Braquiária Tifton 85
ARS
ARA
261,48 D a 730,34 A a 591,01 B a
216,93 B a 438,09 A b 308,46 B b
Coastcross 391,37 C a 219,31 B b Médias seguidas por mesma letra maiúscula, nas colunas, e minúsculas, nas linhas, não diferem entre si, a 1 % de probabilidade, pelo teste Tukey
Quadro 12. Valores médios da extração acumulada de cálcio, em kg ha-1, obtidos com as diferentes gramíneas forrageiras submetidas à aplicação de água residuária da suinocultura (ARS) e água da rede de abastecimento (ARA) Gramíneas forrageiras
Extração
Quicuio da Amazônia
20,27 C
Braquiária
56,95 AB
Tifton 85
67,15 A
Coastcross
48,07 B
Médias seguidas por mesma letra maiúscula não diferem entre si, a 1 % de probabilidade, pelo teste Tukey
Quadro 13 Produtividade acumulada de matéria seca em kg ha-1 das diferentes gramíneas forrageiras submetidas à aplicação de água residuária da suinocultura (ARS) e água da rede de abastecimento (ARA) Gramíneas forrageiras Quicuio da Amazônia Braquiária
Tratamentos ARS
ARA
7.745,00 C a
8.41860 B a
15,225,00 AB a
13.203,20 A a
Tifton 85
17.770,00 A a
11.478,60 AB b
Coastcross
12.082,60 B a
9.983,20 AB a
Médias seguidas por mesma letra maiúscula, nas colunas, e minúsculas, nas linhas, não diferem entre si, a 1 % de probabilidade, pelo teste Tukey
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Magnésio A extração acumulada de magnésio pelas gramíneas forrageiras foi influenciada (P < 0,01) pela interação entre espécie de planta e qualidade de água aplicada. Observou-se maior (P < 0,01) extração de magnésio com o capim braquiária, em ambos os tratamentos (Quadro 14). A extração de magnésio foi, significativamente, superior (P < 0,01) para os capins braquiária e tifton 85, quando estes foram tratados com ARS, enquanto para os demais não houve diferença entre os tratamentos. Burns et al. (1985) verificaram extração de magnésio pelo capim-coastcross de 21, 34 e 39 kg ha-1 ano-1 e recuperação de 41; 33 e 19,8 % do Mg aplicado. No presente experimento a remoção de Mg foi menor que a obtida por esses autores, para todas as taxas de aplicação, sendo que a recuperação de Mg, calculada pela razão
entre a extração acumulada e o total aplicado, foi de 1,94 % de Mg aplicado. A absorção de Mg pelas plantas pode ter sido prejudicada pela alta concentração de potássio trocável no solo.
Sódio A extração acumulada de sódio pelas gramíneas forrageiras foi influenciada (P < 0,01) pela interação entre espécie de planta e a qualidade de água aplicada. Como pode ser observado no Quadro 15, o capim-quicuio da Amazônia, apresentou maior (P < 0,01) capacidade de extração de sódio em ambos os tratamentos. A elevada concentração de sódio na planta pode ser uma das causas do baixo acúmulo de matéria seca neste capim, em relação aos demais.
Quadro 14. Valores médios da extração acumulada de magnésio, em kg ha-1, obtidos com as diferentes gramíneas forrageiras submetidas à aplicação de água residuária da suinocultura (ARS) e água da rede de abastecimento (ARA) Gramíneas forrageiras
ARS
ARA
Quicuio da Amazônia
13,61 C a
18,69 B a
Braquiária
41,72 A a
32,79 A b
Tifton 85
29,63 B a
20,89 B b
Coastcross
20,41 C a
16,58 B b
As médias seguidas por mesma letra maiúscula, nas colunas, e minúsculas, nas linhas, não diferem entre si, a 1 % de probabilidade, pelo teste Tukey
Quadro 15. Valores médios da extração acumulada de sódio, em kg ha-1, obtidos com as diferentes gramíneas forrageiras submetidas à aplicação de água residuária da suinocultura (ARS) e água da rede de abastecimento (ARA) Gramíneas forrageiras Quicuio da Amazônia Braquiária Tifton 85
ARS 16,60 A b 3,73 B a 6,63 B a
ARA 21,44 A a 2,83 B a 3,53 B a
Coastcross
4,85 B a
2,85 B a
Para cada tratamento, médias seguidas por mesma letra maiúscula, nas colunas, e minúsculas, nas linhas, não diferem entre si, a 1 % de probabilidade, pelo teste Tukey
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Para o capim-coastcross fertirrigado com ARS, Burns et el. (1985) obtiveram extrações de sódio de 3,30; 4,86 e 5,26 kg ha-1 ano-1 e recuperações de 1,78; 1,32 e 0,72 % do Na aplicado, para taxas de aplicação de 335; 670 e 1.340 kg ha-1 ano-1 de N, respectivamente. No presente trabalho, a remoção pelo capim-coastcross foi semelhante à alcançada por esses autores, quando utilizaram taxa mediana de aplicação, porém a recuperação deste nutriente foi menor (0,27 % do Na aplicado). Entretanto, a recuperação alcançada pela gramínea forrageira que mais o extraiu (capim-quicuio da Amazônia) chegou ao valor de 1,18 %. Do ponto de vista do solo, a alta capacidade de extração do sódio é uma característica desejável para uma gramínea forrageira a ser utilizada em sistema de tratamento de água residuária da suinocultura, pois, auxilia o controle de possíveis problemas de salinização e sodificação do solo, contribuindo, assim, para a sustentabilidade do sistema de tratamento.
Ferro A extração de ferro pela planta foi influenciada (P < 0,01) pela espécie de gramínea forrageira e pela qualidade da água aplicada. Observou-se maior (P < 0,05) extração deste micronutriente com os capins braquiária e tifton 85, que, por sua vez, não diferiram entre si (Quadro 16). A extração de ferro foi influenciada, também, pelos tratamentos adotados, sendo maior quando se utilizou a ARS (Quadro 17), o que, possivelmente, esteja associado ao fornecimento deste micronutriente pela água residuária. Burns et al. (1985) obtiveram extrações de ferro de 1,22; 1,86 e 2,16 kg ha-1 ano-1 pelo capim-coastcross fertirrigado com ARS, nas taxas de aplicação de 335; 670 e 1.340 kg ha-1 ano-1 de N, respectivamente. Tais valores foram inferiores aos alcançados por todas as gramíneas forrageiras avaliadas nesse trabalho.
Quadro 16. Valores médios da extração acumulada de ferro, em kg ha-1, obtidos com as diferentes gramíneas forrageiras submetidas à aplicação de água residuária da suinocultura (ARS) e água da rede de abastecimento (ARA) Gramíneas forrageiras Quicuio da Amazônia Braguiária Tifton 85 Coastcross
Extração 2,93 C 6,44 A 5,85 AB 3,76 BC
Médias seguidas por mesma letra na coluna não diferem entre si, a 5 % de probabilidade, pelo teste Tukey
Quadro 17. Valores médios da extração acumulada de ferro, em kg ha-1, obtidos com as gramíneas submetidas ao tratamento com água residuária da suinocultura (ARS) e água da rede de abastecimento (ARA) Tratamentos
Extração
ARS
5,91 A
ARA
3,59 B
Médias seguidas por uma mesma letra não diferem entre si, a 1 % de probabilidade.
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Calculando a razão entre a quantidade acumulada pela gramínea forrageira, que mais extraiu ferro, e o total aplicado obtémse a recuperação de 0,06 % de Fe aplicado. Cobre A extração acumulada de cobre pelas gramíneas forrageiras foi influenciada (P < 0,01) pela interação entre espécie de planta e pela qualidade da água aplicada. Observou-se maior (P < 0,01) extração de cobre com o capim-tifton 85, cultivado em solo que recebeu ARS (Quadro 18). Para os capins submetidos à aplicação ARA, verificaram-se maiores extrações para a braquiária e o tifton 85, que, por sua vez, não diferiram entre si. Todas as gramíneas forrageiras, submetidas à aplicação de ARS, alcançaram extrações de cobre significativamente maiores do que as que receberam ARA. Burns et al. (1985), trabalhando com capim-coastcross, obtiveram extrações de
cobre variando de 0,09 a 0,15 kg ha-1 ano-1 e recuperações de 20,00 a 8,57 % nas taxas de aplicação de 335; 670 e 1.340 kg ha-1 ano-1 de N, respectivamente. No presente trabalho, o referido capim extraiu 0,11 kg ha1 ; entretanto, a gramínea forrageira que mais extraiu este micronutriente (0,18 kg ha-1) alcançou recuperação de 0,13 % de Cu, ou seja, foi aplicada uma quantidade cerca de 780 vezes maior que a capacidade de extração da planta. Associa-se à forte complicação do Cu pela matéria orgânica e, portanto a sua baixa disponibilidade, a esses resultados. Zinco A extração acumulada de zinco pelas gramíneas forrageiras foi influenciada (P < 0,01) pela interação entre as gramíneas avaliadas e a qualidade da água aplicada. Observaram-se maiores (P < 0,01) extrações de zinco nos capins braquiária e tifton 85, em ambos os tratamentos, embora tenham sido semelhantes entre si (Quadro 19).
Quadro 18. Valores médios da extração acumulada de cobre, em kg ha-1,obtidos com as diferentes gramíneas forrageiras submetidas à aplicação de água residuária da suinocultura (ARS) e água da rede de abastecimento (ARA) Gramíneas Forrageiras
ARS
ARA
Quicuio da Amazônia
0,06 C a
0,05 B b
Braguiária
0,14 B a
0,08 AB b
Tifton 85
0,18 A a
0,10 A b
Coastcross
0,11 B a
0,06 B b
Médias seguidas por mesma letra maiúscula, nas colunas, e minúsculas, nas linhas, não diferem entre si, a 1 % de probabilidade, pelo teste Tukey
Quadro 19. Valores médios da extração acumulada de zinco, em kg ha-1, obtidos com as diferentes gramíneas forrageiras submetidas à aplicação de água residuária da suinocultura (ARS) e água da rede de abastecimento (ARA). Gramíneas Forrageiras
ARS
ARA
Quicuio da Amazônia
0,85 B a
0,39 B b
Braguiária
1,35 A a
0,77 A b
Tifton 85
1,49 A a
0,62 AB b
Coastcross
0,62 B a
0,36 B a
Médias seguidas por mesma letra maiúscula, nas colunas, e minúsculas, nas linhas, não diferem entre si, a 1 % de probabilidade, pelo teste Tukey
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Todas as gramíneas forrageiras tratadas com ARS, apresentaram extrações de Zn superiores às observadas em parcelas que receberam ARA, exceto o capim coastcross. Com o capim-coastcross, Burns et al. (1985) obtiveram extrações de zinco da ordem de 0,30; 0,39 e 0,49 kg ha-1 ano-1 e recuperações de 68; 46 e 31 %, para as taxas de aplicação de 335; 670 e 1.340 kg ha-1 ano-1 de N, respectivamente. No presente trabalho, este capim extraiu 0,62 kg ha-1. Como a maior extração acumulada de zinco foi de 1,50 kg ha-1, enquanto o total aplicado no período do experimento foi de 1.738,24 kg ha-1, a recuperação deste metal pesado foi de 0,08 % do Zn aplicado. Portanto, a capacidade extratora da planta foi cerca de 1.158 vezes menor que a quantidade aplicada.
CONCLUSÃO Houve aumento nas concentrações disponíveis e trocáveis de P, K, Na e Zn, bem como diminuição da concentração trocável de Cu na camada de 0 -20 cm do solo cultivado com gramíneas, que recebeu, durante 4 meses, a aplicação de 800 kg ha-1 dia-1 de DBO5 de ARS. O acúmulo de Zn trocável no solo indica riscos potenciais de poluição do solo com metais pesados, pela aplicação de ARS. A taxa de aplicação de 800 kg ha-1 d-1 de DBO5 não causou problemas ao desenvolvimento das gramíneas avaliadas, no período estudado, entretanto, em vista do acúmulo de macro e micronutrientes no solo, é recomendável o monitoramento das características químicas do solo, ao longo de seu perfil, e das águas subterrâneas para que se avaliem riscos de contaminação ambiental. Ainda que tenham sido incorporadas grandes quantidades de macro e micronutrientes, com a aplicação da ARS, não houve saturação do complexo de troca do solo.
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