Atividade microbiana em um Latossolo degradado tratado com lodo de esgoto

Microbial activity in a degraded Latosol treated with sewage sludge

GESTÃO E CONTROLE AMBIENTAL

Atividade microbiana em um Latossolo degradado tratado com lodo de esgoto

Microbial activity in a degraded Latosol treated with sewage sludge

Gilberto Colodro^I; Carlos R. Espíndola^II; Ana M. R. Cassiolato^III; Marlene C. Alves^III

^IUNEMAT. Passeio Curitiba, 321, CEP 15385-000, Ilha Solteira, SP. Fone (18) 3743 4835. E-mail: [e-mail]

^IIFEAGRI/UNICAMP. Cidade Universitária -Zeferino Vaz- s/n, Barão Geraldo, CEP13083-970, Campinas, SP. Fone (19) 37881007. E-mail: [e-mail]

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RESUMO

Em geral, os solos degradados se apresentam com fraca atividade biológica, tendo em vista suas características físicas, baixa fertilidade e teores de matéria orgânica, devido principalmente à remoção ou degradação de sua camada superficial. O elevado teor de matéria orgânica facilmente decomposta do lodo de esgoto, que é uma fonte alternativa de resíduos orgânicos, aliado à sua elevada taxa dos principais elementos nutrientes às plantas, pode ser um fator importante do retorno ou incremento da atividade biológica dos solos degradados. Com a finalidade de se estudar as ações do lodo de esgoto na recuperação de um Latossolo degradado, utilizaram-se, como indicadores dos efeitos, o carbono na biomassa microbiana (C_mic), o carbono do CO₂ (C-CO₂) liberado e a relação entre o carbono microbiano e o carbono orgânico (C_mic/C_org); para isto, foram definidas duas doses de lodo de esgoto aplicadas em cobertura e incorporada, de 30 e 60 Mg ha^-1 à base seca, juntamente com um tratamento com fertilizante mineral, utilizando-se o eucalipto como cultura teste. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, com 4 tratamentos e 4 repetições. O lodo de esgoto promove aumento do C-CO₂ liberado e do C_mic, os quais constituem indicativos de qualidade adequados ao monitoramento da recuperação do solo.

Palavras-chave: carbono do CO₂ liberado, carbono na biomassa microbiana, biossólido

ABSTRACT

The degraded soil shows, in general, poor biological activity, considering its physical characteristics, low fertility and organic matter, mainly due to removal or degradation of its superficial layer. The sewage sludge, due to its high content of easily decomposed organic matter can be an alternate source of organic residues and combined to its high content of the principal nutrients for the plants can be an important factor to promote biological activities in degraded soil. In order to study the actions of the sewage sludge in the recovery of a degraded Latosol, the carbon in the microbial biomass (C_mic), the carbon released CO₂ (C-CO₂) and the relation between microbial and organic carbon (C_mic/C_org) were used as indicators of the effects. To do so, two doses (30 and 60 Mg ha^-1) of sewer slime applied in topdressing and incorporated together with a mineral fertilizer treatment, using the eucalyptus as a test crop. A completely randomized design with 4 treatments and 4 repetitions was used. The sewage sludge promoted increase of liberated C-CO₂ and the C_mic, which constitute the adequate quality indicators for monitoring the soil recovery.

Key words: carbon of released CO₂, carbon in the microbial biomass, biossolid

INTRODUÇÃO

Os solos remanescentes de áreas degradadas se constituem de um substrato compactado, pouco produtivo, em decorrência da remoção de espessas camadas do solo original, suportando uma vegetação rarefeita e desordenada; em geral, essa degradação progride, alterando suas características físicas, químicas e biológicas (Melo, 1994).

Considerando-se que a maior intensidade de atividade biológica ocorre na camada superficial do solo, conclui-se que a sua exposição aos processos erosivos, com remoção de materiais devido ao uso e/ou manejo inadequados, provoca redução de sua qualidade (Habte, 1989). A vegetação que se reinstala nesses solos é usualmente empobrecida e de desenvolvimento lento, associada à baixa capacidade de retenção de água e íons, constituindo importante limitação à capacidade produtiva dos solos (Melo, 1994).

O lodo de esgoto na agricultura tem se revelado uma alternativa viável e interessante, por representar fonte de matéria orgânica e de nutrientes para as plantas (Ros et al., 1991), melhorando as propriedades físicas, químicas e biológicas do solo.

A biomassa microbiana tem sido utilizada como indicador da qualidade de solos, sendo definida por Jenkinson & Ladd (1981) como a parte viva da matéria orgânica do solo, excluindo raízes e animais maiores que 5 x 10^-15 m² constituindo, assim, um meio de transformação para todos os materiais orgânicos do solo e atuando como reservatório de nutrientes disponíveis às plantas. Matsuoka et al. (2003) também observaram que o carbono da biomassa microbiana é indicador biológico sensível para identificar alterações no solo sob diferentes sistemas de uso da terra.

A quantificação da porcentagem de carbono microbiano (C_mic) em relação ao carbono orgânico permite acompanhar, de forma mais rápida, as perturbações sofridas pelo desequilíbrio ecológico e variações no total de matéria orgânica, ocasionadas pelo manejo do solo, pois reage com maior rapidez do que os parâmetros físico-químicos (Catelan & Vidor, 1992). D-Andréa et al. (2002) obtiveram, em estudos com sistemas de produção comparados com campos nativos, valores da relação (%) C_mic/C_org variando de 1,52 a 8,10. Alvarenga et al. (1999) também conseguiram valores menores desta relação, variando de 1,34 a 3,08, em estudos do solo sob diferentes manejos.

Lima et al. (1994) observaram que a biomassa microbiana evidenciou supremacia dos sistemas que mantêm cobertura morta à superfície do solo; segundo eles, deu-se uma redução nos níveis de carbono para sistemas de cultivo como o plantio direto, cultivo mínimo e convencional, quando comparado a um ecossistema natural.

Dentre os constituintes da fração orgânica do solo, a biomassa microbiana, embora quantitativamente pouco representada, é de grande significância, visto que os produtos do seu metabolismo constituem, por exemplo, uma das principais fontes do nitrogênio mineral e fósforo para as plantas (Jenkinson & Laad, 1981).

O aumento na atividade microbiana, avaliada pela respiração do solo, tem sido justificado pelo acúmulo de matéria orgânica rica em frações lábeis à superfície (Vargas & Scholles, 2000). Uma atividade biológica maior tem sido observada em sistema plantio direto, em virtude do acúmulo de matéria orgânica na superfície do solo, quando comparado a sistemas convencionais (Balota et al., 1998).

Definindo-se, como hipótese de trabalho, que o lodo de esgoto deverá influenciar positivamente e em curto prazo, a recuperação do referido Latossolo degradado (a ser verificado pelas atividades microbiológicas do substrato/solo ocorrente na área), realizou-se a pesquisa com o objetivo de se quantificar o carbono da biomassa microbiana e do CO₂ liberado, o quociente metabólico (qCO₂) e a relação C_mic/C_org para o estudo da influência do lodo de esgoto, na qualidade de um solo degradado.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento instalado em um Latossolo Vermelho decapitado, está localizado em uma área de ensino e pesquisa da Universidade Estadual Paulista (UNESP), no município de Selvíria, MS, na margem direita do Rio Paraná, com as coordenadas de 51º 22- de longitude oeste e 20º 22- de latitude sul, e altitude média de 327 m. A precipitação média anual é de 1370 mm e a temperatura média anual de 23,5 ºC. Há 30 anos foi retirada, desta área, uma camada de solo de 6 m de espessura, destinada às obras de construção da Usina Hidrelétrica de Ilha Solteira, SP, totalizando 700 ha de solo decapitado; o solo original era um Latossolo Vermelho-Escuro, textura média (Demattê, 1980).

Na montagem do experimento com lodo de esgoto + adubação + eucalipto, utilizou-se de um delineamento experimental em blocos casualizados com 4 tratamentos e 4 repetições, totalizando 16 parcelas, cada uma com área de 120 m², cujos tratamentos foram assim definidos: D₀ - dose de 0 Mg ha^-1 (Testemunha); D_m - dose mineral, sendo aplicado fertilizante mineral conforme análise de solo e a necessidade da cultura; D₃₀ - dose de 30 Mg ha^-1 e D₆₀ - dose de 60 Mg ha^-1 de lodo de esgoto à base seca. Como controles adicionais usaram-se duas áreas distintas quanto à sua condição, ou seja, um fragmento de cerrado preservado e uma área com subsolo exposto, sem vegetação.

Duas subsolagens na profundidade de 0,40 m, foram realizadas em seqüência, com correção de acidez do solo com calcário distribuído e incorporado com grade leve, de modo a elevar a saturação por bases a 60%. Em todas as parcelas foram plantados o Corimbia citriodora, com espaçamento de 2,0 x 1,5 m, totalizando 40 plantas por parcela e 640 plantas no experimento, semeando-se gramínea braquiaria (Urochloa decumbens - braquiária) a lanço.

O lodo de esgoto foi obtido na Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) da Sanear-Saneamento de Araçatuba S/A. Possui altos teores de matéria orgânica e de nutrientes, principalmente fósforo e nitrogênio, conforme apresentado na Tabela 1, determinada pelo Instituto Agronômico (IAC). Os teores de metais pesados apresentam-se com valores bem inferiores aos limites estabelecidos pelas principais agências de fiscalização ambiental.

Pode-se afirmar, portanto, que este lodo é adequado ao uso agrícola, quanto aos seus atributos químicos. Estabeleceram-se as quantificações do carbono na biomassa microbiana (C_mic) pelo método da fumigação-extração (Vance et al., 1987); o carbono do CO₂ liberado (C-CO₂) foi obtido pelo método de Anderson & Domsch (1982); o quociente microbiano, ou relação C_mic/C_org, foi calculado de acordo com Sparling (1992), pela expressão C_mic/C_org = (C_mic)/(C_org)/10; para tanto, coletou-se uma amostra composta de 10 amostras simples de solo por parcela, a uma profundidade de 0,10 m, em julho de 2002, no período de seca, 6 meses após a instalação do experimento.

Os dados foram processados estatisticamente pela análise de variância, regressão não linear e contraste de médias entre os tratamentos com o teste de Tukey a nível de 5% de probabilidade.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Conforme dados apresentados na Tabela 2, observaram-se para a taxa de C-CO₂ liberado e de C_mic, diferenças significativas entre as doses de lodo utilizadas, quando comparadas com o solo sob vegetação de cerrado e sob subsolo sem vegetação, no entanto, entre doses de lodo se constataram diferenças estatísticas para C_mic. Para o C-CO₂ liberado; observou-se, porém, efeito do lodo de esgoto com níveis 2,7 vezes maiores que a testemunha e 4,3 vezes superior ao do subsolo sem vegetação. Os níveis de carbono foram bem inferiores aos de uma condição natural ou de cultivo. Lima et al. (1994), por exemplo, obtiveram valores de C_mic na ordem de 381, 371, 294 e 147 mg C 100 g^-1, respectivamente, para campo com vegetação natural, plantio direto, cultivo mínimo e plantio convencional.

Os valores do teor de C_mic do tratamento D60 foram superiores em 37% aos da testemunha. Mesmo apresentando uma média inferior à de um solo com vegetação de cerrado preservada, o mesmo superou em 19% o teor de carbono de subsolo sem vegetação, demonstrando que, mesmo após a estabilização da atividade microbiana pela mineralização da maior parte da matéria orgânica, a atividade estimada ainda persiste acima dos níveis de solo não degradado; o fato pode ser explicado pela persistência do resíduo de lodo no solo, e também pelo desenvolvimento radicular das culturas instaladas, sobretudo a braquiária, além da contribuição de carbono pela massa vegetal da parte aérea das plantas.

Valores de C-CO₂ semelhantes entre si ocorreram nos distintos tratamentos com lodo de esgoto, superiores à testemunha e ao tratamento com fertilizante mineral, o que evidencia uma liberação maior de C nos tratamentos com lodo devido, possivelmente, ao acúmulo de matéria orgânica rica em frações lábeis à superfície do solo, assim como observado por Balota et al. (1998) em estudos com sistemas de plantio direto comparados com o sistema de cultivo tradicional, tal como as pesquisas de Vargas & Scholles (2000).

Apesar do aumento da atividade microbiana para os tratamentos com lodo de esgoto, não se verificou o mesmo em relação ao tratamento químico; em termos relativos, o tratamento com dose máxima de lodo promoveu aumento de 75% de C-CO₂ liberado, em relação à testemunha, sendo ainda superior (em 177%) em relação ao de um subsolo sem vegetação.

A análise química dos tratamentos revela valores elevados de fósforo para os tratamentos com lodo de esgoto, como demonstra a Tabela 2, na qual se observa também, os valores de matéria orgânica para determinação da relação entre C_mic e o carbono orgânico dos tratamentos.

Os valores da relação do C_mic e o carbono orgânico dos tratamentos apresentados na Tabela 2, variaram de 1,22 a 4,39, estando dentro do que propuseram Jenkinson & Ladd (1981), que consideram normal que uma variação de 1 a 4% do carbono total do solo corresponda ao componente microbiano. Os valores mais elevados indicam que ainda ocorre degradação da matéria orgânica fornecida pelo lodo de esgoto, em função do curto período da análise (6 meses). O aumento da biomassa microbiana em relação ao carbono orgânico pode ser devido também a características intrínsecas às culturas (eucalipto e braquiaria), assim como a produtos novos orgânicos gerados pelas plantas cultivadas, principalmente pelas raízes (Sauerbeck et al., 1982).

Tendo em vista a condição de solo degradado, há que se estabelecer valores desta relação como referência para o solo em estudo, para verificar seu comportamento e validade em avaliações posteriores, tendo em conta que a análise isolada da relação C_mic/C_org não pode ser considerada um indicativo da recuperação do estado da matéria orgânica nos solos cultivados, de acordo com Sparling (1992).

CONCLUSÕES

1. O lodo de esgoto promove aumento na atividade microbiana, avaliada pelo carbono do CO₂ liberado, a qual constitui um indicativo de qualidade adequado ao monitoramento da melhoria da área em recuperação para um curto período de observação.

2. Os níveis de carbono na biomassa microbiana não se mostram afetados pelo tratamento com o resíduo.

LITERATURA CITADA

Protocolo 023.05 - 15/03/2005 - Aprovado em 09/02/2007

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  11 Maio 2007
• Data do Fascículo
  Abr 2007

Histórico

• Aceito
  09 Fev 2007
• Recebido
  15 Mar 2005