Efeito da aplicação de água residuária da lavagem dos frutos de café sobre as propriedades químicas do solo

Effect of the application of coffee fruit washing and pulping wastewater on soil chemical properties

ARTIGO TÉCNICO

Efeito da aplicação de água residuária da lavagem dos frutos de café sobre as propriedades químicas do solo

Effect of the application of coffee fruit washing and pulping wastewater on soil chemical properties

George B. Silva^I; Mário M. Rolim^II; Elvira M. R. Pedrosa^III; Felizarda V. Bebé^IV; Enio F. F. Silva^V

^IEngº Agrônomo, Doutorando do Programa Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, UFRPE, Recife - PE, [e-mail]

^IIProf. Associado, Departamento de Tecnologia Rural, UFRPE, Recife - PE, Fone (0XX81) 3320.6276, [e-mail]

^IIIProf. Associado, Departamento de Tecnologia Rural, UFRPE, Recife - PE, Fone (0XX81) 3320.6276, [e-mail]

^IVEngº Agrônomo, Doutorando do Programa Pós-Graduação em Ciência do Solo, UFRPE, Recife - PE, [e-mail]

^VProf. Adjunto, Departamento de Tecnologia Rural, UFRPE, Recife - PE, Fone (0XX81) 3320.6279, [e-mail]

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi avaliar as alterações químicas de solos tratados com água residuária de café (ARC). O experimento foi conduzido em colunas de PVC, onde foram avaliadas quatro doses de ARC (0; 174; 522 e 870 t ha^-1), em dois Argissolos Amarelos subdivididos em quatro camadas, para dois períodos de incubação (30 e 60 dias). O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, em arranjo fatorial, e as variáveis analisadas foram cálcio, magnésio, potássio, sódio, pH e condutividade elétrica do extrato da pasta saturada. As doses de ARC alteraram as propriedades químicas dos solos nos dois períodos de incubação estudados, aumentando os teores de Ca⁺⁺, Na⁺ e, principalmente, K⁺ nos dois solos. A dose de aplicação de 174 t ha^-1 de ARC elevou a concentração de K⁺ no solo para a faixa ideal, de acordo com as exigências nutricionais da cultura. A camada superficial apresentou maior concentração de K⁺, Na⁺, Ca⁺⁺ e, consequentemente, maior CE_es.

Palavras-chave: reúso, qualidade ambiental, Coffea sp.

ABSTRACT

The objective of the present study was to evaluate chemical changes of soils treated with coffee fruit washing and pulping wastewater (CWW). The experiment was carried out in PVC columns, where it was applied four doses of CWW (0, 174, 522, and 870 t ha^-1) in two Yellow Argisoil split into four layers in two incubation periods (30 and 60 days). The experimental design was completely randomized in a factorial arrangement, and it was analyzed calcium, magnesium, potassium, sodium, pH and electric conductivity of the saturated paste extract. The CWW doses affected chemical soil properties in both incubation periods evaluated increasing Ca⁺⁺, Na⁺ and mainly K⁺ in both soils. The CWW dose of 174 t ha^-1 increased K⁺ concentration in soil to the recommended level according to nutrition necessity of the crop. The surface layer presented higher concentration of K⁺, Na⁺, Ca⁺⁺ and, consequently, higher EC_es.

Keywords: reuse, environmental quality, Coffea sp.

INTRODUÇÃO

O Brasil ocupa a posição de maior produtor e exportador mundial de café. As exportações brasileiras representaram cerca de 29,15% do total mundial em 2007 (CONAB, 2008). Apesar do declínio de sua participação na composição da balança comercial brasileira, o café ainda é um importante produto agrícola de exportação (RIGUEIRA et al., 2007).

Apesar de a safra nacional de 2007 ter sido de 33.740.000 sacas beneficiadas (IBGE, 2008), a abertura de novos mercados e a participação competitiva dos produtos agrícolas em uma economia globalizada exigem melhor qualidade dos produtos. Dessa forma, a estratégia do setor cafeeiro para recuperar as vendas no Brasil e no exterior é garantir e divulgar a qualidade do café brasileiro. Nesse sentido, tornou-se necessária a busca por alternativas para maior produção e, principalmente, a melhoria da qualidade do grão (AFONSO JÚNIOR, 2004).

Uma tecnologia que vem sendo adotada para obtenção de cafés de qualidade é a preparação por via úmida, que consiste no processo de lavagem, separação dos verdes e despolpagem (BORGES et al., 2009). Na lavagem, o café é separado das impurezas, então passa por um cilindro perfurado com mamilos de borracha, que através do movimento giratório e pela pressão, os frutos maduros são esmagados retirando sua casca, já os verdes passam inteiros pelos furos.

O processamento via úmida é recomendado para produção de grãos de café de qualidade em regiões de clima úmido, pois nessas condições o processamento via seca aumenta o tempo de secagem e a probabilidade de fermentação do grão, prejudicando sua qualidade e aceitação no mercado internacional (MATOS et al., 2007). Entretanto, no processamento via úmida, há um gasto elevado de água, que pode ser recirculada para diminuir o volume final do resíduo.

O sistema é bastante utilizado na Colômbia e em outros países produtores de café arábica, com boas cotações no mercado (LEITE, 1998). Por outro lado, a tecnologia é geradora de grandes volumes de águas residuárias que, pela elevada concentração de íons, principalmente o potássio, podem ser utilizadas como fertilizante (MATOS et al., 2006). Além disso, a matéria orgânica contida na água residuária do café (ARC) pode alterar positivamente as características físicoquímicas do solo.

De acordo com MÔNACO et al. (2009), o volume de águas residuárias aplicado na agricultura deve ser baseado na dose de nutrientes recomendada para as culturas agrícolas e não na necessidade hídrica, uma vez que, se os teores dos nutrientes atingirem valores elevados, podem ocasionar poluição do solo e das águas superficiais e subterrâneas.

GARCIA et al. (2008), trabalhando com diluições diferentes de água residuária da lavagem e despolpa de frutos do cafeeiro conilon em três solos (Neossolo, Argissolo, Latossolo), verificaram aumento nos valores da CTC efetiva, soma de bases, saturação por bases, além da redução da saturação do alumínio.

Por sua vez, MÔNACO et al. (2009), aplicando doses crescentes de água residuária do descascamento/despolpa do fruto do cafeeiro, referentes à adição de doses, semelhantes ao presente estudo, em covas de cafeeiro com 4 anos de idade, observaram aumentos significativos nos valores da condutividade elétrica, em função das doses de ARC aplicadas ao longo do perfil do solo.

Desta forma, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de água residuária da lavagem e despolpa de frutos de café arábica sobre as propriedades químicas de dois solos, durante dois períodos de incubação.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi realizado no Laboratório de Mecânica dos Solos e Aproveitamento de Resíduos da Universidade Federal Rural de Pernambuco. Os materiais de solo, característicos da região produtora de café, foram coletados em distintos locais da Estação Experimental de Brejão, situada na Fazenda Vista Alegre - PE, km 8, Brejão - PE.

A água residuária de lavagem e despolpa de frutos de café arábica (ARC) foi adquirida numa propriedade particular do Município de Barra do Choça, sudoeste da Bahia, cuja caracterização química encontra-se na Tabela 1.

Os materiais dos solos foram coletados de dois solos: Argissolo Amarelo Distrófico úmbrico (PAd 1) e Argissolo Amarelo distrófico abrúptico (PAd 2), nas camadas de 0-20; 20-40; 40-60 e 6080 cm. As amostras foram secas ao ar, destorroadas e peneiradas (2 mm), para análises físicas e químicas (Tabela 2).

As unidades experimentais foram dispostas em delineamento inteiramente casualizado, em arranjo fatorial, sendo dois solos (PAd 1 e PAd 2), quatro doses de ARC (zero, uma vez, três vezes e cinco vezes a dose recomendada de K⁺ para a cultura do café, correspondendo a 0; 174; 522 e 870 t ha^-1), dois tempos de incubação (30 e 60 dias) e quatro camadas de 0-20; 20-40; 40-60 e 6080 cm, conduzidas com três repetições. Cada unidade experimental foi constituída de uma coluna de PVC com 0,20 m de diâmetro e 1,00 m de altura, preenchida com solo em camadas semelhantes aos horizontes até 0,80 m, reproduzindo a densidade e a espessura dos horizontes do solo em campo (Tabela 2). As colunas foram preenchidas em camadas de 0,02 m, utilizando um compactador de madeira, quando necessário, com diâmetro inferior ao da coluna. Após o acondicionamento do solo, procedeu-se à saturação por capilaridade para expulsar o ar presente nos poros e evitar caminhos preferenciais.

A aplicação da ARC foi realizada de modo a impedir qualquer dano à superfície do solo. Após a aplicação, os solos mais a ARC foram incubados com suas respectivas doses por um período de 30 e 60 dias nas colunas, sendo no final de cada período aplicada uma lâmina de 120 mm, com base nas máximas precipitações registradas durante 39 anos, na microrregião de Garanhuns-PE (LIRA et al., 2006), onde se encontra o Município de Brejão.

Após os períodos, foram coletadas subamostras de solos nas diversas camadas de cada coluna, secas ao ar, destorroadas e peneiradas (2 mm), para análises químicas de cálcio (Ca⁺⁺) e magnésio (Mg⁺⁺) trocáveis, no espectrômetro de absorção atômica, potássio (K⁺) e sódio (Na⁺) trocáveis, no fotômetro de chama, extraídos em acetato de amônio 1mol L^-1 e pH em água (1:2,5), conforme metodologias descritas em EMBRAPA (1997). A condutividade elétrica do extrato da pasta saturada (CE_es) foi determinada mediante metodologia descrita por RICHARDS (1954).

Os resultados foram submetidos à análise de variância, com desdobramentos das interações significativas, sendo os efeitos dos tratamentos comparados pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Na Tabela 3, tem-se a análise de variância com desdobramentos das interações. Quando verificado efeito significativo pelo teste F, realizou-se a comparação de médias, pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade.

Não ocorreram interações significativas de segunda e terceira ordens para as variáveis estudadas, exceto a interação solo × tempo × camada, significativa para o Mg⁺⁺ (Tabela 3). Em relação às interações de primeira ordem, destacam-se tempo × camada e solo × camada, significativas para K⁺ e CE_es, respectivamente; solo × tempo, significativa para Ca⁺⁺ e Mg⁺⁺, tempo × dose significativa para Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, K⁺ e pH; e dose × camada para Mg⁺⁺, K⁺, Na⁺ e CE_es. Ao contrário do solo, que não alterou as variáveis estudadas, nas diferentes camadas, os teores de Ca⁺⁺ , Mg⁺⁺, K⁺, Na⁺ , pH e CE_es foram influenciados significativamente. Tal diferenciação deve-se ao fato de a ARC ter sido aplicada na camada superficial e ao volume não permitir homogeneização a partir da lixiviação dos íons.

Verifica-se que, em relação ao solo, não diferiram significativamente o Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, K⁺, Na⁺, pH e CE_es (Tabela 3). Como constatado por MATOS et al. (2005) para o K⁺, as elevadas concentrações iônicas na ARC proporcionaram a saturação do complexo catiônico e, para os solos estudados, a variação da quantidade de argila não foi suficiente para possibilitar diferenciações.

Com relação ao Ca⁺⁺, a aplicação das doses de água residuária de café (ARC) proporcionou acréscimo significativo na concentração em relação à testemunha, aos 60 dias de incubação, a despeito da significativa redução da concentração desse nutriente no referido período de incubação, nas doses de 522 e 870 t ha^-1 aplicadas (Tabela 4). Provavelmente, essa redução apenas aos 60 dias foi devida à alta concentração de K⁺ na ARC, que promoveu substituição aos íons Ca⁺⁺ no complexo de troca, corroborando MONACO et al. (2009), o que mostra a influência do tempo de incubação no equilíbrio iônico.

Por outro lado, não houve diferença entre os solos aos 30 e 60 dias (Tabela 4), embora ocorresse maior concentração de Ca⁺⁺ trocável na camada de 0-20 cm (Tabela 5). Provavelmente, independentemente dos solos e das doses, quando foi aplicada a lâmina de lixiviação, aos 30 dias, o Ca⁺⁺ foi sendo solubilizado e distribuído ao longo do perfil, não evidenciando diferença entre as camadas.

As doses de ARC não alteraram os teores de Mg⁺⁺ nos tempos, devido à baixa concentração do íon na ARC (8,2 mg L^-1 de Mg⁺⁺), exceto a maior dose que apresentou redução aos 60 dias (Tabela 6). Por outro lado, as maiores concentrações de Mg⁺⁺ no solo foram verificadas na camada superficial (Tabelas 6 e 7). Esse resultado pode estar associado ao maior teor de Mg⁺⁺ na primeira camada da testemunha, sem aplicação de ARC. Entretanto, GARCIA et al. (2008) verificaram maior aporte de Mg⁺⁺ na camada superficial devido à aplicação de ARC. De maneira geral, os solos tiveram comportamento semelhante em relação às concentrações de Mg⁺⁺ , exceto na camada superficial do PAd 1, em que a concentração desse íon aumentou significativamente aos 60 dias de incubação (Tabela 7).

Os teores de K⁺ trocável, independentemente da dose aplicada e do tempo de incubação, foram superiores na camada de 0-20 cm, em relação às demais camadas, devido ao maior contato entre a ARC aplicada e os coloides do solo (Tabela 8). Em solos sob aplicação de vinhaça, BEBÉ et al. (2009) encontraram o incremento de K⁺ disponível na camada 0-10 e 10-20 cm. Vários autores (MATOS et al., 2005; MEDEIROS et al., 2005; RIBEIRO et al., 2009) evidenciaram incremento de K⁺ trocável no solo, destacando o potencial de uso das águas residuárias como fornecedoras de nutrientes ao solo. Em estudo com aplicação de manipueira contendo 583 mg L^-1 de K⁺, MÉLO et al. (2005) também verificaram aumento de K⁺ trocável em diferentes solos, em função das doses de 200; 400 e 600 m³ ha^-1 .

Segundo MALAVOLTA (1986), a faixa ideal de K⁺ no solo para cafeeiro é de 0,3 a 0,4 cmolc dm^-3; portanto, no presente estudo, 174 t ha^-1 foi adequado para manter as concentrações nesta faixa, enquanto 522 e 870 t ha^-1 promoveram concentrações de K⁺ superiores ao dobro da faixa ideal (Tabela 8).

Em relação ao teor de Na⁺ trocável, houve tendência de maior concentração do íon nas camadas superficiais, entretanto diferença significativa foi constatada apenas na camada de 2040 cm com acúmulo do íon nas parcelas que receberam as duas maiores doses (Tabela 9). Por outro lado, o tempo de incubação, isoladamente, aumentou significativamente a concentração do Na⁺ trocável de 0,18 para 0,22 cmol_c dm^-3, dos 30 aos 60 dias, respectivamente.

Segundo os limites estabelecidos por AYERS & WESTCOT (1999), a ARC não apresenta grau de restrição para o uso de irrigação em função da CE e da RAS encontradas. Entretanto, deve ser realizado estudo em longo prazo para verificar se o incremento de Na trocável poderá afetar as características físicas do solo.

A ARC aplicada não promoveu elevação significativa nos valores de pH durante os dois períodos de incubação, exceto aos 60 dias, quando a dose de 522 t ha^-1 reduziu meia unidade em relação a 30 dias de incubação (Tabela 10). Entretanto, GARCIA et al. (2008) observaram elevação linear nos valores do pH à medida que aumentaram as doses de ARC. Vários estudos com aplicação de vinhaça, em diferentes solos, evidenciaram o aumento do pH do solo devido ao incremento de bases trocáveis.

A ARC não afetou significativamente a CE_es nos tempos estudados. Observaram-se maiores valores de CE_es na camada 0-20cm, embora PAd 1 apresentasse maior valor de CE_es do que PAd 2 (Tabela 11). Por outro lado, a despeito dos maiores valores de CE_es na camada 0-20cm, a aplicação de 332 g de K⁺ induziu aumentos significativos de CE_es em relação à testemunha e à aplicação de 66,4 g de K⁺. Não foram observadas variações em CE_es nas demais camadas, evidenciando a baixa lixiviação de sais nos solos estudados.

Provavelmente, a elevada quantidade de K⁺ aplicada resultou em maiores valores de CE_es concordando com MONACO et al. (2009). A elevada CE da ARC aplicada (4,68 dS m^-1), de acordo com as diretrizes propostas por AYERS & WESTCOT (1999), apresenta severo grau de restrição para uso contínuo na irrigação, entretanto; observando os valores de CE_es na Tabela 11, verifica-se que o incremento dessa variável deu-se na camada superficial do solo e de forma crescente com as doses, alertando a possibilidade de acúmulo de sais solúveis com uso de doses mais elevadas.

CONCLUSÕES

As doses de ARC alteraram as propriedades químicas dos solos nos dois tempos estudados, aumentando os teores de Ca⁺⁺, Na⁺ e principalmente K⁺ nos dois solos.

A dose de aplicação de 174 t ha^-1 de ARC elevou a concentração de K⁺ no solo, para a faixa ideal, de acordo com as exigências nutricionais da cultura.

A camada superficial apresentou maior concentração de K⁺, Na⁺, Ca⁺⁺ e, consequentemente, maior CE_es.

Recebido pelo Conselho Editorial em: 11-7-2008

Aprovado pelo Conselho Editorial em: 5-1-2011

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  16 Mar 2011
• Data do Fascículo
  Fev 2011

Histórico

• Recebido
  11 Jul 2008
• Aceito
  05 Jan 2011