Efeito do uso do xisto em características químicas do solo e nutrição do tomateiro

Effect of the use of schist on chemical characteristics of soil and on tomato nutrition

PÁGINA DO HORTICULTOR

Efeito do uso do xisto em características químicas do solo e nutrição do tomateiro

Effect of the use of schist on chemical characteristics of soil and on tomato nutrition

Hamilton Seron Pereira^{I, III}; Godofredo César Vitti^II

^IUFG, 75800-000 Jataí-GO; E-mail: [e-mail]

^IIUSP/ESALQ, Depto. Solos e Nutrição de Plantas, C. Postal 9, 13418-900 Piracicaba-SP; E-mail: [e-mail]

^IIIBolsista FAPESP

RESUMO

Um dos principais problemas ambientais que ocorre com o processo de exploração do xisto é a produção de quantidades maciças de xisto retortado de alta alcalinidade. Este resíduo, depositado em larga escala, libera elementos tóxicos no ambiente, poluindo o solo, a água de superfície e até o ar atmosférico. Avaliou-se o efeito do xisto nas características químicas do solo e na nutrição do tomateiro em dois experimentos conduzidos em Argissolos Vermelho Amarelo, em ambiente protegido. Foram aplicadas e incorporadas ao solo as doses de 0; 3; 6; 9 e 12 t ha^-1 de xisto. O delineamento utilizado foi em blocos ao acaso com quatro repetições. A adição de xisto promoveu aumento significativo nos teores de enxofre e silício no solo e nas folhas do tomateiro. Não foram verificadas alterações no valor do pH do solo nem nos teores de cátions trocáveis, mas, observou-se aumento na disponibilidade de fósforo. Não se verificou dano ao ambiente, por contaminações químicas de metais pesados, nem diminuição na produtividade do tomate em função da aplicação dos tratamentos. O xisto se mostrou apto para ser usado na agricultura, nas doses utilizadas.

Palavras-chave:Lycopersicon esculentum, metais pesados, silício.

ABSTRACT

Among the main environmental problems due to the use of schist is a massive production of highly alkaline schist processing waste. This residue, when deposited in great amounts liberates toxic elements in the atmosphere, polluting the soil, the surface water and the atmospheric air. The effect of the use of schist in agriculture was evaluated on the soil chemical attributes and tomato crop nutrition. Two experiments were performed on Typic Eutrustults under greenhouse conditions. Schist rates of 0; 3; 6; 9 and 12 t ha^-1 were applied and incorporated in the soil. A randomized block design with four replications was used. Schist use promoted a significant sulfur and silicon content increase in the soil as well as in the tomato leaves; no soil pH alteration was verified neither the exchangeable cations capacity, but an increase in the phosphorous availability was observed. No environmental damage was verified, such as chemical contamination by heavy metals, nor decrease of the tomato yield. The use of schist as a fertilizer in the evaluated doses is viable in agriculture.

Keywords:Lycopersicon esculentum, heavy metals, silicon.

Detentor da segunda maior reserva de xisto conhecido no mundo e, em função da crise do petróleo nos anos 70, iniciou-se no Brasil um programa de exploração do xisto na jazida de São Mateus do Sul (PR). A limitação ao desenvolvimento da indústria do xisto deve-se à deposição do resíduo gerado no ambiente (Stark e Redente, 1990). A alta alcalinidade deste resíduo (xisto retortado), com pH ao redor de 12, impede severamente os esforços diretos de revegetação (Reddy e Lindsay, 1986). Ainda, o alto teor de sais dificulta o reaproveitamento do xisto, pois podem migrar para a superfície do solo ou concentrar-se na zona radicular, inibindo o restabelecimento das plantas (Fransway e Wagenet, 1981).

Apesar da preocupação com a presença de metais pesados e sais no xisto, observa-se que, dependendo do elemento considerado e do método de utilização, poderá haver contaminação ou não. É evidente que qualquer outro produto, seja corretivo ou fertilizante, quando aplicado ao solo em quantidades elevadas, poderá também causar danos irreversíveis ao solo e ao ambiente (Schwab et al., 1983; Stark e Redente, 1990).

O xisto retortado tem em sua composição considerável teor de matéria orgânica (15%) e elevado teor de silício (52%) dentre outros elementos. Por isso, apresenta potencial para ser aplicado na agricultura, principalmente na recuperação de áreas degradadas.

O silício (Si) não é considerado integrante do grupo de elementos essenciais ou funcionais para o crescimento das plantas. No entanto, o crescimento e a produtividade de muitas gramíneas (arroz, cana-de-açúcar, sorgo, milheto, aveia, trigo, milho, grama kikuyu, grama bermuda, etc.) e algumas espécies não gramíneas (alfafa, feijão, tomate, alface e repolho) têm mostrado aumento de produtividade com a maior disponibilidade de Si para as plantas (Elawad e Green, 1979). A sílica dissolvida em solução na forma de H₄SiO₄, ocorre em função de um equilíbrio entre a fase sólida e a solução, podendo variar de 1-200 mg dm^-3 no solo (Hopps et al., 1977). Devido a esse equilíbrio, a adição de composto solúvel de silício não eleva muito a concentração de H₄SiO₄ em solução, já que este passa rapidamente para a fase sólida (Elgawhary e Lindsay, 1972). Os minerais silicatados estão em equilíbrio com o H₄SiO₄ em solução e só se solubilizarão quando a concentração na solução do solo se reduzir (Baker e Scrivner, 1985). Desta forma a concentração de sílica em solução será tanto maior quanto for a quantidade de sílica que pode ser solubilizada da fase sólida.

Avaliou-se a possibilidade da aplicação do xisto na agricultura, verificando seus efeitos na nutrição do tomateiro e nos atributos químicos do solo.

MATERIAL E MÉTODOS

Para a realização deste trabalho utilizou-se duas áreas. O experimento 1 foi instalado em 1997 no município de Piracicaba (SP) em Argissolo Vermelho-Amarelo Eutrófico abrúptico, "A" moderado, textura arenosa/média, com os seguintes atributos químicos: pH (CaCl₂) = 5,2, M.O = 15 g kg^-1, P (resina) = 111 mg dm^-3, K⁺ = 1,7 mmol_c dm^-3, Ca²⁺ = 29 mmol_c dm^-3, Mg²⁺ = 14 mmol_c dm^-3, H+Al = 20 mmol_c dm^-3. O experimento 2 foi instalado em 1998 no município de Tabapuã (SP), também em Argissolo Vermelho-Amarelo Eutrófico, "A" moderado, textura arenosa/média, com os seguintes atributos químicos: pH (CaCl₂) = 5,0, M.O = 17 g kg^-1, P (resina) = 90 mg dm^-3, K⁺ = 2,8 mmol_c dm^-3, Ca²⁺ = 28 mmol_c dm^-3, Mg²⁺ = 9 mmol_c dm^-3, H+Al = 34 mmol_c dm^-3.

Os tratamentos constaram de cinco doses: 0; 3; 6; 9 e 12 Mg ha^-1 de xisto retortado (pós-processamento de retirada do óleo, gás e enxofre) proveniente da Petrobrás-SIX, São Mateus do Sul (PR). Esta doses foram definidas buscando atingir um máximo economicamente viável para o uso do xisto uma vez que não há dados na literatura para defini-las. A análise química do xisto resultou: M.O. = 150 g kg^-1, Si = 247 g kg^-1, P = 1,1 g kg^-1, K = 17 g kg^-1, Ca = 14,5 g kg^-1, Mg = 9,6 g kg^-1, Al = 24,8 g kg^-1, Fe = 46,1 g kg^-1, Ti = 457 mg kg^-1, Cu = 60 mg kg^-1, Zn = 229 mg kg^-1, Mn = 434 mg kg^-1, Cr = 55 mg kg^-1, Mo = 79 mg kg^-1, Co = 25 mg kg^-1, Ni = 57 mg kg^-1, Pb = 109 mg kg^-1, Ba = 204 mg kg^-1, Sr = 101 mg kg^-1, Cd = 4 mg kg^-1, B = 51 mg kg^-1 e Va = 152 mg kg^-1.

Os experimentos foram instalados sob cultivo protegido de estrutura metálica na forma de arco com 7 m de largura por 60 m de comprimento e altura do vão central com 4,5 m. A cobertura foi com plástico transparente de 150 mm e as laterais foram fechadas com tela de sombrite preto a 30%. A irrigação utilizada foi do tipo gotejamento com injetor de fertilizante tipo "venturi" para se proceder à fertirrigação com N e K.

Após o preparo do solo foi realizado o transplante das mudas em linhas duplas com espaçamento de 0,5 m entre plantas, 0,5 m na linha dupla e 1,25 m entre as linhas duplas de plantio. O delineamento utilizado foi blocos ao acaso com quatro repetições. Cada parcela constou de uma linha dupla de 6 m de comprimento, perfazendo uma área de 10,5 m². A adubação básica de plantio foi feita em área total, com 450 kg ha^-1 de P₂O₅ na forma de superfosfato triplo, antes do plantio e após a aplicação do resíduo, incorporando-se com enxada rotativa a 15 cm. A adubação NK, foi aplicada via fertirrigação, constando de 250 kg ha^-1 de N (uréia) e 300 kg ha^-1 de K₂O (KCl), segundo Raij et al. (1992). A fertirrigação teve início uma semana após o transplante, procedendo-se sua aplicação três vezes por semana até o final do experimento.

Além das adubações NPK, foram feitas, semanalmente, após o início da frutificação, adubações foliares com Ca (1,5 g dm^-3 de CaCl₂), Mg (0,5 g dm^-3 de Mg quelatizado), B (0,7 g dm^-3 de ácido bórico), e Mn (0,5 g dm^-3 de Mn quelatizado). No experimento 1, as aplicações de Mg e Mn iniciaram-se após o início da colheita, quando se verificou em algumas plantas, sintomas de deficiência destes nutrientes. No experimento 2 estas aplicações ocorreram desde o início das pulverizações.

No período do aparecimento do primeiro fruto maduro, foram realizadas amostragens de folhas para a determinação dos teores de macro e micronutrientes (Malavolta et al., 1997). O silício foi determinado conforme método descrito por Furlani et al. (1978), o qual consiste da extração do Si no material vegetal por fusão da amostra em cadinho de níquel e solubilização com hidróxido de sódio. A determinação foi feita pela formação do complexo BETA-molibdosilicato, reduzido pelo ácido ascórbico ou "azul-de-molibdênio", procedendo-se leitura no colorímetro a 810 nm (Kilmer, 1965). Também foram realizadas análises de metais pesados nos tecidos vegetais (Ni, Cd, Cr, Pb, Co, Ti, Ba, V e Cu). O Mo também foi analisado. A determinação foi feita em espectrômetro de emissão atômica com plasma de argônio, obtendo-se o extrato com digestão nítrico-perclórica de 1 g do material vegetal e diluindo-se o extrato em 25 cm³ (Malavolta et al., 1997).

Após a última colheita (19 semanas após o transplante), procedeu-se à amostragem de solo na profundidade de 0-10 cm, retirando-se as amostras nas linhas de plantio com o amostrador de solo do tipo "sonda". As amostras de solo foram analisadas quimicamente para os atributos pH_CaCl2, P, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, H+Al conforme metodologia de Raij e Quaggio (1983); S-SO₄ conforme Vitti (1989); B pelo método da água quente (Berger e Truog, 1939); e Cu, Fe, Mn e Zn, pelo método DTPA (Lindsay e Morvell, 1978). A análise do silício foi efetuada extraindo-se o elemento com oxalato de amônio 0,2 mol dm^-3 a pH 3,0 conforme metodologia descrita por Smith (1984). A determinação foi feita pela formação do complexo BETA-molibdosilicato reduzido pelo ácido ascórbico ou "azul-de-molibdênio", procedendo-se leitura no colorímetro a 810 nm (Kilmer, 1965).

Nas amostras de solo também efetuou-se a análise de Mo e dos metais pesados (Ni, Cd, Cr, Pb, Co, Ti, Ba, V e Cu), buscando verificar se o xisto aplicado nas doses usadas causariam alguma alteração na quantidade destes metais. A análise foi realizada por espectrometria de emissão atômica com plasma de argônio e o extrato foi obtido utilizando-se como extrator o Mehlich III (Mehlich, 1984).

A colheita dos frutos iniciou-se por volta da 11ª semana após o transplante e procedeu-se duas vezes por semana até a oitava penca de tomate (8 a 9 semanas após o início da colheita). Após a obtenção dos resultados, precedeu-se as análises estatísticas de variância dos experimentos com aplicação do teste F seguida de regressão para avaliar os efeitos das doses de xisto.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Atributos químicos do solo

Os dados referentes a pH, M.O., Si, P, S, K, Ca, Mg, soma de bases, CTC, saturação de bases, B, Cu, Fe, Mn e Zn do solo estão contidos na Tabela 1. Verifica-se que o xisto não influenciou no pH do solo, mesmo nas doses mais elevadas. As baixas concentrações de Ca e Mg do xisto mostram que há poucos silicatos associados a estes elementos, que por sua vez indica a pouca ação do xisto na reação do solo. Uma elevação nos teores de fósforo em função dos tratamentos foi observada, mas não foi significativa. Essa variação pode ter ocorrido devido à ação dos silicatos contidos no xisto, pois o fosfato e a sílica competem diretamente pelos mesmos sítios de adsorção, embora a força de adsorção do fosfato seja maior que a do H₄SiO₄ em pH ácido (Reifenberg e Buckwold, 1954), por isso não se deve destacar que o efeito de outros componentes do xisto também estejam agindo. Outros autores (Obihara e Russel, 1972; Smyth e Sanches, 1980) também comentam que a disponibilidade de fósforo pode ser aumentada pela adição de silicatos e obtiveram resultados semelhantes com a adição de escória de siderurgia, devendo-se considerar que este aumento pode ter ocorrido devido à correção do pH do solo promovido por esta fonte.

Os tratamentos com xisto promoveram aumentos significativos no enxofre do solo, permitindo ajustar as equações: y = 7,89x + 11,9 (r² = 0,83) para o experimento 1 e y = -0,55x² + 8,88x + 5,7 (r² = 0,99) para o experimento 2. A elevação na concentração de enxofre no solo, em função das doses de xisto é justificada pela sua concentração e disponibilidade elevada no resíduo na forma de pirita (Grossi Sad et al., 1984).

Pequenos aumentos nos teores de cálcio e magnésio, refletiram num aumento significativo da soma de bases do experimento 2. Não se verificaram alterações significativas na matéria orgânica do solo, embora o xisto contenha, em sua composição, quantidade expressiva de matéria orgânica. Também não se verificaram alterações nos teores dos micronutrientes.

Embora o xisto retortado tenha em sua composição silicatos de baixa solubilidade, sua aplicação proporcionou elevação do teor de silício no solo do experimento 2 com o aumento das doses, representada pela equação y = 1,78x + 87,4 (r² = 0,86).

Na Tabela 1 também, encontram-se os resultados de analise de metais pesados (Ni, Cd, Cu, Cr, Pb, Ba, V, Co e Ti) e do Mo no solo. Verifica-se, pelos resultados, que não houve aumento significativo nos teores dos elementos analisados em todos os tratamentos, com exceção do molibdênio no experimento 1, onde a utilização de xisto proporcionou elevação significativa nos teores desse elemento. Este aumento era esperado, pois conforme demonstrado por Stark e Redente (1990), nas áreas onde era depositado o xisto retortado as forragens apresentavam alta concentração de Mo. A baixa concentração de metais pesados no xisto, promove a ele condições de ser usado sem causar danos à natureza. Entretanto trabalhos com doses crescentes devem ser conduzidos com o objetivo de se verificar até que ponto pode ser utilizado sem problemas para o meio.

Avaliação nutricional do tomateiro

Na Tabela 2 são apresentados os teores de macro, micronutrientes, silício, Mo e metais pesados no limbo foliar das plantas de tomateiro. Observa-se que não houve alterações significativas nos teores foliares de fósforo, potássio, cálcio, magnésio e dos micronutrientes em função dos tratamentos.

Para o nitrogênio, observou-se redução nos teores foliar em função das doses de xisto no experimento 2. Os teores de enxofre nas folhas aumentaram significativamente em função das doses de xisto nos dois experimentos, permitindo ajustar as equações: y = 0,13x + 6,9 (r² = 0,98) para o experimento 1 e y = 0,15x + 6,34 (r² = 0,90) para o experimento 2. Sendo reflexo de sua maior disponibilidade no solo.

Os resultados analíticos de silício nas amostras de folha, revelam que as aplicações de xisto aumentaram significativamente o teor deste elemento nas folhas, sendo que as doses mais elevadas de xisto foram as que apresentaram maiores teores, principalmente no experimento 2 (Tabela 2), representadas pelas equações y = 0,03x + 1,28 (r² = 0,85) para o experimento 1 e y = 0,12x + 1,87 (r² = 0,86) para o experimento 2. Segundo Ponnamperuma (1972), a disponibilidade de Si para as plantas decorre da sua dissolução no solo e a concentração de ácido silícico na solução do solo depende da reação de adsorção dos sesquióxidos que pode ser afetado pelo pH. Dessa forma, a maior concentração de silicatos solúveis no solo deslocou o equilíbrio, aumentando a concentração de H₄SiO₄ em solução e, conseqüentemente, na planta.

Quanto aos metais pesados, a principal alteração verificada foi o aumento significativo no teor de titânio, no experimento 1, em função das doses de xisto. Pequenos decréscimos ocorridos nos teores de bário em relação à testemunha (Tabela 2) foram, provavelmente, devido à complexação deste metal pelo sulfato encontrado no xisto, conforme comentado por Chaudry et al. (1977). Para os demais elementos não se encontraram variações significativas, demonstrando pouca influência do xisto na absorção de metais pela planta do tomateiro.

A análise dos dados obtidos na colheita de tomate (Tabela 3), demonstrou que não houve diferenças significativas entre os tratamentos para nenhum dos parâmetros analisados nos dois experimentos. Os resultados indicam que o xisto, nas doses utilizadas, apresenta potencial para uso na agricultura.

LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em 25 de outubro de 2002 e aceito em 5 de setembro de 2003

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  10 Ago 2004
• Data do Fascículo
  Jun 2004

Histórico

• Recebido
  25 Out 2002
• Aceito
  05 Set 2003