Alterações de atributos químicos do solo e do crescimento de plantas de milho pela aplicação de xisto

Changes in soil chemical attributes and corn growth due to schist application

Resumos

Este trabalho foi o ponto-chave para se avaliar os efeitos de resíduo xisto retortado nos atributos químicos do solo e no crescimento vegetativo do milho em um experimento conduzido em Neossolo Regolítico Ta Eutrófico, em casa de vegetação. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com três repetições, sendo cinco os tratamentos com xisto retortado (0, 3, 6, 9 e 12 t ha-1). O xisto foi incorporado ao solo em cada unidade experimental, que se compunha de vasos com 2 dm³ de solo, as quais permaneceram incubadas durante 10 dias. Após este período, semeou-se o milho e, depois de 60 dias, foram avaliados: a altura da planta, o diâmetro do caule e a matéria verde e seca das plantas. Amostras de solo das unidades experimentais coletadas antes e depois do plantio do milho foram submetidas às análises químicas. A adição de xisto retortado promoveu aumento significativo na soma de bases trocáveis e nos teores de enxofre e silício no solo, porém não houve aumento nos valores do pH do solo. O crescimento vegetativo das plantas de milho não foi influenciado pelas quantidades utilizadas de xisto retortado.

silício; resíduo industrial; correção do solo

The objective of this work was to evaluate the effects of schist processing waste on soil chemical attributes and on vegetative growth of corn. The experiment was conducted in Regosol Eutrophic under greenhouse conditions. The treatments consisted of five rates of schist processing waste (0, 3, 6, 9 and 12 t ha-1) in a completely randomized experimental design with three replications. The schist was incorporated in the soil in each experimental unit, constituted by pots with 2 dm³ of soil, which remained incubated during 10 days. After this period the corn was sown and after 60 days the plant height, the stem diameter and the fresh and dry matter of the shoots were evaluated. Soil samples were taken from each experimental unit before and after sowing for chemical analysis. Application of schist promoted a significant increase in sulfur and silicon content in soil as well as in the total exchangeable bases, but there was no increase in soil pH. The growth of the maize was not influenced by the treatments.

silicon; industrial waste; soil amendment

MANEJO DE ÁGUA E SOLO

Alterações de atributos químicos do solo e do crescimento de plantas de milho pela aplicação de xisto

Changes in soil chemical attributes and corn growth due to schist application

Lucia H. G. Chaves^I; Ana C. F. Vasconcelos^II

^IDEAg/UFCG, CP 10087,CEP 58109-970 Campina Grande, PB. Fone: (83) 3310-1285. Email: [e-mail]

^IIEngenheira Agrícola. Rua João Alves de Oliveira 70, CEP 58100-250 Campina Grande, PB, Fone: (83) 3321-1791. E-mail: [e-mail]

RESUMO

Este trabalho foi o ponto-chave para se avaliar os efeitos de resíduo xisto retortado nos atributos químicos do solo e no crescimento vegetativo do milho em um experimento conduzido em Neossolo Regolítico Ta Eutrófico, em casa de vegetação. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com três repetições, sendo cinco os tratamentos com xisto retortado (0, 3, 6, 9 e 12 t ha^-1). O xisto foi incorporado ao solo em cada unidade experimental, que se compunha de vasos com 2 dm³ de solo, as quais permaneceram incubadas durante 10 dias. Após este período, semeou-se o milho e, depois de 60 dias, foram avaliados: a altura da planta, o diâmetro do caule e a matéria verde e seca das plantas. Amostras de solo das unidades experimentais coletadas antes e depois do plantio do milho foram submetidas às análises químicas. A adição de xisto retortado promoveu aumento significativo na soma de bases trocáveis e nos teores de enxofre e silício no solo, porém não houve aumento nos valores do pH do solo. O crescimento vegetativo das plantas de milho não foi influenciado pelas quantidades utilizadas de xisto retortado.

Palavras-chave: silício, resíduo industrial, correção do solo

ABSTRACT

The objective of this work was to evaluate the effects of schist processing waste on soil chemical attributes and on vegetative growth of corn. The experiment was conducted in Regosol Eutrophic under greenhouse conditions. The treatments consisted of five rates of schist processing waste (0, 3, 6, 9 and 12 t ha^-1) in a completely randomized experimental design with three replications. The schist was incorporated in the soil in each experimental unit, constituted by pots with 2 dm³ of soil, which remained incubated during 10 days. After this period the corn was sown and after 60 days the plant height, the stem diameter and the fresh and dry matter of the shoots were evaluated. Soil samples were taken from each experimental unit before and after sowing for chemical analysis. Application of schist promoted a significant increase in sulfur and silicon content in soil as well as in the total exchangeable bases, but there was no increase in soil pH. The growth of the maize was not influenced by the treatments.

Key words: silicon, industrial waste, soil amendment

INTRODUÇÃO

O silício (Si) constitui aproximadamente 28% da composição da crosta terrestre e é o elemento mais abundante, após o oxigênio (Heinen & Oehler, 1979). Da mesma forma, o óxido de silício (SiO₂) é o mineral primário mais farto nos solos, constituindo a base da estrutura da maioria dos argilo-minerais; todavia, nos solos tropicais, altamente intemperizados, esses minerais contendo Si são quase inexistentes ou ocorrem na forma de quartzo, opala e outras formas nas quais o Si não é disponível às plantas (Barbosa Filho et al., 2001). Em alguns casos, esses solos apresentam teores menores que 2 mg kg^-1 no extrato de saturação (Fox & Silva, 1978). A sílica, dissolvida em solução na forma de H₂SiO₄, ocorre em função de um equilíbrio entre a fase sólida e a solução e, devido a esse equilíbrio, a adição de compostos solúveis de silício não eleva muito a concentração de H₂SiO₄ em solução, já que este passa rapidamente para a fase sólida (Elgawhary & Lindsay, 1972).

O silício não é considerado elemento essencial às plantas superiores; contudo, vários trabalhos têm mostrado o efeito benéfico do elemento sobre o aumento da produção de diversas culturas como, por exemplo, cana-de-açúcar, arroz, milho, aveia, trigo etc. e outras não gramíneas, como tomate, feijão, alface e repolho (Epstein, 1994; Marschner, 1995). Além desse efeito, acredita-se que o silício possa diminuir a incidência de doenças (Agarie et al., 1998), o ataque de insetos e até mesmo favorecer a fotossíntese, por interferir na arquitetura das plantas (Deren et al., 1994).

O xisto betuminoso é uma rocha silto-argilosa, denominada "folhelho oleígeno", com conteúdo apreciável de matéria orgânica e que, sob aquecimento, pode produzir óleo, gás e enxofre; na sua fração clástica, o xisto betuminoso apresenta mais de 50% de silício. A segunda maior reserva do xisto conhecida no mundo, encontra-se no Brasil e sua exploração teve início em 1970, porém a disposição no ambiente do xisto retortado, que é um subproduto natural do beneficiamento do xisto betuminoso, é considerada o principal problema que limita o desenvolvimento da indústria, visto que a alta alcalinidade deste resíduo, pH em torno de 12, afeta severamente o ambiente onde está sendo disposto. O xisto retortado tem, em sua composição, elevado teor de silício (57%) dentre outros elementos, como fósforo, cálcio, magnésio e enxofre. Ele é rico em micronutrientes e possui cadeias carbônicas fossilizadas, tratando-se de um material quelatizado naturalmente.

Atualmente e devido às pressões sociais que visam conter os desequilíbrios ecológicos provocados pelo descarte de resíduos industriais, tem-se desenvolvido pesquisas no sentido de buscar soluções para a utilização econômica desses resíduos (Prado & Fernandes, 2001; Carvalho, 2000; Prado et al., 2001); neste contexto e se considerando o potencial do xisto retortado para ser utilizado na agricultura objetivou-se, com este trabalho, avaliar o efeito deste resíduo nos atributos químicos do solo e no desenvolvimento do milho.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi realizado em casa de vegetação no Centro de Ciências e Tecnologia/UFCG, Campina Grande, PB, no qual se utilizaram amostras deformadas de solo proveniente da camada arável de um Neossolo Regolítico Ta eutrófico textura areia franca (EMBRAPA, 1999). Após a coleta das amostras, o solo foi secado ao ar, passado em peneira de 2,0 mm de abertura e analisado física e quimicamente, conforme métodos descritos em EMBRAPA (1997). Os resultados dessas análises mostraram 833 g kg^-1 de areia, 38 g kg^-1 de silte e 129 g kg^-1 de argila; pH em água de 6,1, 32,9 mg dm^-3 de P, 2,8, 15,2, 7,5, 1,7 e 9,0 mmol_c dm^-3, respectivamente, de K, Ca, Mg, Na e H + Al, e 4,4 g kg^-1 de matéria orgânica.

O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com três repetições, sendo cinco os tratamentos consistiram com xisto retortado, 0, 3, 6, 9 e 12 t ha^-1, proveniente da Petrobrás-SIX, São Mateus do Sul, PR, apresentando, em sua composição, (% em peso): 0,43 de P₂O₅; 2 de Ca; 1,50 de Mg; 0,80 de S e 57,00 de SiO₂.

Cada unidade experimental foi constituída de uma amostra de 2 dm³ de terra, acondicionada em vaso plástico, a qual foi misturada e homogeneizada com seu respectivo tratamento e umedecida a 80% da capacidade de campo. Após a montagem, os vasos foram pesados obtendo-se, assim, a referência para a manutenção da umidade inicial durante o período experimental. Esta umidade foi controlada por meio de pesagens diárias e regas, com água destilada, pela superfície.

Após dez dias do início do experimento, período no qual as unidades experimentais estiveram incubadas com seus respectivos tratamentos, o milho (Zea mays L.), utilizado como planta teste, foi semeado, permanecendo, após o desbaste, duas plantas por vaso. Transcorridos sessenta dias do plantio, realizaram-se as medições de diâmetro de caule e altura de planta, sendo esta considerada da base da planta até a primeira lígula visível; em seguida, procedeu-se ao corte da parte aérea a qual, após ter sido pesada, foi secada em estufa com circulação forçada de ar a 70 ºC e pesada novamente.

Amostras de solo de cada unidade experimental, coletadas antes da semeadura e no final do experimento, após o corte das plantas, foram submetidas a caracterização química tendo-se analisado os índices pH em H₂O (1:2,5), Ca, Mg, Na, K, P, H + Al, segundo EMBRAPA (1997), S-SO₄ e Si conforme Vitti (1989) e Smith (1984), respectivamente.

Os resultados obtidos foram submetidos a análise de variância e as médias dos tratamentos comparadas pelo teste de Tukey (p < 0,05).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Antes do plantio, os valores de pH do solo não foram influenciados de forma significativa pelos tratamentos, corroborando com os resultados obtidos por Pereira & Vitti (2004) e Pereira et al. (2003); o inverso se observa com os dados obtidos após a colheita, sendo que o pH diminuiu em relação à testemunha (Tabela 1). A redução do pH do solo em função da aplicação de xisto retortado, também foi observada por Pereira et al. (2003). Apesar do xisto retortado ser considerado alcalino, a baixa concentração de carbonatos e a baixa reatividade dos silicatos fizeram com que o mesmo apresentasse pouca ação na reação do solo; mesmo assim, comparando-se os dados obtidos antes do plantio e após a colheita vê-se que, com exceção do tratamento 12 t ha^-1, ao longo do tempo houve pequenos aumentos nos valores do pH devido à ação neutralizante do SiO₃^-2 presente no xisto retortado, ação esta também constatada por Prado & Natale (2005).

Antes do plantio, os teores de cálcio no solo não foram influenciados pelos tratamentos de forma significante mas esta influência pode ser observada nos teores do elemento, no final do experimento. Embora o xisto retortado apresente cálcio na sua composição e a variação dos teores do elemento ter sido pequena, eles apresentaram tendência decrescente, em função dos tratamentos; já em relação aos teores de magnésio no solo, os tratamentos proporcionaram aumentos significativos nos mesmos tendo eles variado de forma crescente, ao contrário do que foi observado por Pereira et al. (2003), permitindo ajustar as equações: y = - 0,0044x² + 0,0813x + 0,78 (R² = 0,99) para antes do plantio e y = 0,001x² + 0,0072x + 0,6091 (R² = 0,88) para após colheita.

Conforme a Tabela 1, os tratamentos com xisto retortado não promoveram aumentos significativos nos teores de sódio e potássio do solo, porém as pequenas variações nos teores desses elementos, em conjunto com as variações nos teores de cálcio e magnésio, fizeram com que a soma de bases (SB) variasse de forma significativa, variação esta que refletiu nos valores de saturação por base e se apresentaram maiores no final do experimento. Os valores de capacidade de troca catiônica (T), em geral, aumentaram em função dos tratamentos, antes do plantio e após a colheita (Tabela 1) concordando com Pereira et al. (2003) e Prado & Natale (2005). No entanto, os valores após a colheita diminuíram, quando comparados aos de antes do plantio, em conseqüência, provavelmente, da absorção dos nutrientes pelas plantas.

Os dados referentes ao fósforo antes do plantio e após a colheita, mostram que, em geral, ocorreu elevação nos teores do elemento, em função dos tratamentos, mas esta elevação não foi significativa, embora o xisto retortado apresente fósforo na sua composição. Resultados semelhantes foram obtidos por Pereira & Vitti (2004) que tentaram justificar a variação dos teores de fósforo com base na ação dos silicatos contidos no xisto, uma vez que o fosfato e a sílica competem diretamente pelos mesmos sítios de adsorção, mesmo que a força de adsorção do fosfato seja maior que a do silicato em pH ácido. Obihara & Russel (1972) e Smyth & Sanches (1980) também obtiveram resultados semelhantes com a adição de escória de siderurgia mas comentam ter sido a correção do pH do solo promovido por esta fonte, a causa do aumento da disponibilidade do fósforo.

Em relação ao enxofre observa-se que houve aumento nos seus teores, de forma significativa, em função dos tratamentos (Tabela 1), permitindo ajustar as equações: y = 0,143x² + 1,486x + 12,571 (R² = 0,99) para antes do plantio e y = 0,198x² + 0,719x + 9,771 (R² = 0,99) para após colheita, cujo aumento pode ser justificado pela concentração de enxofre e disponibilidade elevada no xisto retortado. De acordo com Pereira et al. (2003), o enxofre no xisto se encontra principalmente na forma elementar e de sulfeto, sendo que no solo esses compostos formam sulfatos, podendo baixar o pH, fato que vem corroborar com a variação do pH mostrada na Tabela 1.

Apesar da baixa solubilidade dos silicatos contidos no xisto retortado, foram notórios os acréscimos significativos no teor de silício no solo, em função dos tratamentos (Tabela 1), tendo variado de forma linear, permitindo ajustar as equações: y = 1,1667x + 34,4 (R² = 0,98) para antes do plantio e y = 1,1333x + 33,2 (R² = 0,99) para após colheita. Comparando-se os teores de silício que foram adicionados ao solo através das quantidades de xisto retortado utilizadas, com aqueles encontrados no solo após a colheita, pode-se dizer que a liberação do elemento para o solo, proveniente do xisto retortado, variou de 0,60 a 0,91%. Em trabalho de Pereira et al. (2003), avaliando a eficiência de liberação de silício para o solo a partir de diferentes fontes desse elemento, como termofosfato, escória Dedini, escória Mannesman e xisto retortado, notou-se que o xisto retortado foi o menos eficiente liberando de 0,58 a 1% de silício enquanto o termofosfato, a fonte mais eficiente, pois liberou entre 8 e 37% do elemento.

Comparando-se os teores dos elementos químicos encontrados no solo antes do plantio e após a colheita, conclui-se que, com exceção do sódio, os demais diminuíram em conseqüência da absorção pelas plantas.

Os parâmetros analisados quanto ao desenvolvimento das plantas, como altura de planta, diâmetro de caule, peso verde e peso seco das plantas, não foram influenciados de forma significativa pelos tratamentos (Figura 1), apesar de ter havido pequenos acréscimos nos valores do diâmetro do caule e altura da planta. Considerando-se o xisto retortado como fonte de silício, constata-se que esses resultados estão de acordo com os relatos por Tanaka & Park (1966), Liang et al. (1994), Carvalho (2000) e Mauad et al. (2003), que também não encontraram diferenças significativas entre as quantidades de silício aplicadas e produção de matéria seca de arroz.

A ausência de resposta à aplicação de silício em solos considerados com baixos teores do elemento, muitas vezes está relacionada à carência de informações quanto à exigência e à capacidade de absorver silício por determinadas cultivares, uma vez que há diferença genotípica quanto a esta capacidade (Winslow, 1992; Barbosa Filho et al.,1998); assim, torna-se importante o estudo sobre a exigência de cada cultura em relação ao silício, para que possam ser definidos os níveis considerados adequados para as mesmas. Conseqüentemente, poder-se-ia, então, definir as quantidades mais adequadas de xisto retortado, a serem utilizadas como fonte de silício.

Ressalta-se que os estudos sobre a aplicação na agricultura de xisto retortado são recentes e resultados conclusivos sobre a sua eficiência ainda são poucos na literatura, razão por que se faz necessário a continuação das pesquisas, principalmente no que diz respeito às quantidades ideais a serem utilizadas para as diferentes culturas, uma vez que o xisto retortado se tem mostrado como produto apto a ser usado na agricultura.

CONCLUSÕES

1. O xisto retortado foi capaz de aumentar a soma de bases trocáveis e os teores de enxofre e silício no solo, porém não foi capaz de promover aumento nos valores de pH.

2. As plantas de milho não responderam positivamente à aplicação de xisto retortado, quanto aos parâmetros do crescimento vegetativo.

LITERATURA CITADA

Protocolo 041.05 - 19/04/2005 - Aprovado em 20/12/2005

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  04 Set 2006
• Data do Fascículo
  Mar 2006

Histórico

• Aceito
  20 Dez 2005
• Recebido
  19 Abr 2005