Aplicação de vinhaça na cultura da cana-de-açúcar: Efeito no solo e na produtividade de colmos

Fertigation with vinasse in sugarcane crop: Effect on the soil and on productivity

Resumos

No Brasil, o setor sucroalcooleiro está em expansão tendo, como consequência, a geração de resíduos e/ou subprodutos, entre eles a vinhaça. As usinas têm utilizado a vinhaça em áreas agrícolas, através da fertirrigação. O objetivo deste trabalho foi analisar o efeito da aplicação de vinhaça em alguns atributos químicos do solo e na produtividade de colmos de cana, pelo período de três anos. O ensaio foi conduzido em solo classificado como Neossolo Quartzarênico órtico localizado em Campo Grande, MS, de novembro de 2008 a setembro de 2011. As parcelas experimentais foram de 4,2 x 10,0 m (42 m²) e os tratamentos constituídos por doses de vinhaça (0, 100, 200, 400 e 800 m³ ha-1), distribuídos no campo em delineamento em blocos ao acaso, com quatro repetições. A vinhaça foi obtida de usina de álcool da região e aplicada em rebrota de canas (1ª, 2ª e 3ª socas). Nos resultados observou-se que a vinhaça utilizada proporcionou um incremento na produtividade da cana-de-açúcar e aumento nos valores de pH e nos teores de potássio trocáveis no solo, até a profundidade de 0,4 m.

Saccharum spp.; atributos químicos do solo; vinhoto; cana soca

The ethanol industry in Brazil is booming, resulting in the production of byproducts, among them the vinasse. The industry have used vinasse in agricultural areas through fertigation. The main objective of this study was to analyse the effect of application of vinasse in some chemical attributes of soil and productivity of sugarcane, for a period of three years. The experiment was conducted in soil classified as Quartzipsamment located in Campo Grande, MS, in the period from November 2008 to September 2011. The experimental plots were of 4.2 x 10.0 m (42 m²), and the treatments consisted of vinasse doses (0, 100, 200, 400 and 800 m3 ha-1), distributed in the field in random blocks design with four replications. Vinasse was retrieved from alcohol plant in the region and applied to seedlings of sugarcane (1st, 2nd and 3rd ratoon). The results showed that the vimasse used provided an increase in productivity of sugarcane and increases in pH and exchangeable potassium of soil levels, up to 0.4 m depth.

Saccharum spp.; chemical soil attributes; fertigation; ratoon

MANEJO DE SOLO, ÁGUA E PLANTA

Aplicação de vinhaça na cultura da cana-de-açúcar: Efeito no solo e na produtividade de colmos

Fertigation with vinasse in sugarcane crop: Effect on the soil and on productivity

Aletéia P. M. da Silva^I; José A. M. Bono^II; Francisco de A. R. Pereira^III

^I Curso de Administração de Empresas/UFGD e UNIGRAN, Dourados, MS. E-mail: [e-mail]

^II Mestrado em Produção e Gestão Agroindustrial/UNIDERP, Campo Grande, MS. E-mail: [e-mail] (Autor correspondente)

^III Mestrado em Produção e Gestão Agroindustrial/UNIDERP, Campo Grande, MS. E-mail: [e-mail]

RESUMO

No Brasil, o setor sucroalcooleiro está em expansão tendo, como consequência, a geração de resíduos e/ou subprodutos, entre eles a vinhaça. As usinas têm utilizado a vinhaça em áreas agrícolas, através da fertirrigação. O objetivo deste trabalho foi analisar o efeito da aplicação de vinhaça em alguns atributos químicos do solo e na produtividade de colmos de cana, pelo período de três anos. O ensaio foi conduzido em solo classificado como Neossolo Quartzarênico órtico localizado em Campo Grande, MS, de novembro de 2008 a setembro de 2011. As parcelas experimentais foram de 4,2 x 10,0 m (42 m²) e os tratamentos constituídos por doses de vinhaça (0, 100, 200, 400 e 800 m³ ha^-1), distribuídos no campo em delineamento em blocos ao acaso, com quatro repetições. A vinhaça foi obtida de usina de álcool da região e aplicada em rebrota de canas (1^a, 2^a e 3^a socas). Nos resultados observou-se que a vinhaça utilizada proporcionou um incremento na produtividade da cana-de-açúcar e aumento nos valores de pH e nos teores de potássio trocáveis no solo, até a profundidade de 0,4 m.

Palavras-chave:Saccharum spp., atributos químicos do solo, vinhoto, cana soca

ABSTRACT

The ethanol industry in Brazil is booming, resulting in the production of byproducts, among them the vinasse. The industry have used vinasse in agricultural areas through fertigation. The main objective of this study was to analyse the effect of application of vinasse in some chemical attributes of soil and productivity of sugarcane, for a period of three years. The experiment was conducted in soil classified as Quartzipsamment located in Campo Grande, MS, in the period from November 2008 to September 2011. The experimental plots were of 4.2 x 10.0 m (42 m²), and the treatments consisted of vinasse doses (0, 100, 200, 400 and 800 m3 ha^-1), distributed in the field in random blocks design with four replications. Vinasse was retrieved from alcohol plant in the region and applied to seedlings of sugarcane (1st, 2nd and 3rd ratoon). The results showed that the vimasse used provided an increase in productivity of sugarcane and increases in pH and exchangeable potassium of soil levels, up to 0.4 m depth.

Key words:Saccharum spp., chemical soil attributes, fertigation, ratoon

Introdução

O vinhoto resultante do processo de produção do álcool é um resíduo de potencial de contaminação ambiental, pois cada litro de álcool produzido gera dez a mais litros de vinhoto (Ferraz et al., 2000). Caracterizado por ser um líquido de odor forte, coloração marrom- escuro, baixo pH, alto teor de potássio e com alta demanda química de oxigênio (DBO), ou seja, com alta carga de matéria orgânica contida no efluente, torna-se um material altamente poluidor.

Para Giachini & Ferraz (2009) o uso de vinhaça em áreas agrícola, especialmente em lavoura de cana, traz benefícios indiscutíveis tanto do ponto de vista agronômico quanto do econômico e social.

Silva et al. (2007) alertam que, quando aplicada em altas doses, pode acarretar efeitos indesejáveis como o comprometimento da qualidade da cana para produção de açúcar, salinização do solo e poluição do lençol freático. Silva et al. (2006) verificaram efeito da vinhaça na matéria seca das raízes da cana-de-açúcar, fato este atribuído às melhores condições químicas do solo, pela aplicação deste subproduto.

Canellas et al. (2003) não verificaram, trabalhando em Cambissolo, aumento do potássio nem do cálcio em profundidade, tampouco da capacidade de troca de cátions do solo (CTC) ou nitrogênio, mas apenas aumento nos teores de cobre e ferro nas camadas de 0,20 a 0,40 m de profundidade. Esses autores constataram, ainda, aumento na fração de ácidos fúlvicos de até 13% na camada de 0,40 m o que poderia indicar não só a evolução química dos compostos orgânicos como também o transporte da fração para camadas de solo mais profundas.

Barros et al. (2010) observaram, estudando a utilização de vinhaça durante 10 anos, a melhoria da disponibilidade dos macronutrinetes, diminuindo a dos micros. Segundo Neves et al. (1983) a adição de vinhaça, juntamente com a incorporação de matéria orgânica, pode melhorar as condições físicas do solo e promover maior mobilização de nutrientes em função da também maior solubilidade proporcionada pelo resíduo líquido.

Otto et al. (2010) verificaram, trabalhando com manejo da adubação potássica na cultura da cana-de-açúcar, efeito na altura da plantas, perfilhamento e na produção de colmos atribuídos ao potássio, tanto para aplicação única como parcelada.

Vasconcelos et al. (2010) observaram a elevação do limite consistência do solo, reduzindo o risco da deformação plástica e o aumento do carbono orgânico total do solo, pelo uso da vinhaça.

Propôs-se, neste trabalho, analisar o efeito da aplicação de vinhaça em alguns atributos químicos do solo e na produtividade de colmos de cana durante três anos, em um solo classificado como Neossolo Quartzarênico órtico na região de Campo Grande, MS.

Material e Métodos

O trabalho foi conduzido em um solo classificado como Neossolo Quartzarênico órtico (Areia Quartzosa), localizado no município de Campo Grande - Mato Grosso do Sul nas coordenadas geográficas de latitude de 20° 26' 21" Sul e longitude de 54° 32' 27" Oeste.

O solo tinha as seguintes características química e física: na camada de 0 a 20 cm pH em CaCl₂ 4,9, fósforo 2,5 mg dm^-3 (Melhich-1), potássio 15 mg dm^-3, cálcio 0,7 cmol₊ dm^-3, magnésio 0,3 cmol₊ dm^-3, alumínio 0,7 cmol₊ dm^-3, hidrogênio 2,7 cmol₊ dm^-3, matéria orgânica 12,5 g dm^-3, argila 130 g kg^-1, silte 30 g kg^-1 e areia 840 g kg^-1 e na camada de 20 a 40 cm pH em CaCl₂ 4,7, fósforo 1,0 mg dm^-3 (Melhich-1), potássio 11 mg dm^-3, cálcio 0,5 cmol₊ dm^-3, magnésio 0,2 cmol₊ dm^-3, alumínio 0,8 cmol₊ dm^-3, hidrogênio 2,2 cmol₊ dm^-3, matéria orgânica 9,5 g dm^-3, argila 130 g kg^-1, silte 40 g kg^-1 e areia 830 g kg^-1.

A cultura da cana utilizada foi implantada em abril de 2007; em outubro de 2008 foi realizado o 1° corte e o início do ciclo da 1^a soca em outubro de 2009; o 2° corte e o início da 2^a soca e, em setembro de 2010, o 3° corte e o início da 3^a soca.

Com vista à implantação da cultura, utilizou-se o material clonal da variedade RB-85-5536, em sulcos espaçados 1,20 m, com densidade de plantio de 12 gemas por metro linear.

Realizou-se uma adubação básica de plantio de 500 kg ha^-1 do fertilizante formulado NPK (8-28-16), aplicado no sulco de plantio e adubação de cobertura com 350 kg ha^-1 de fertilizante formulado NPK (15-0-15), aos 80 dias após a germinação; após cada corte a cana recebia adubação de manutenção com o fertilizante formulado NPK (20-5-20) na quantidade de 500 kg ha^-1.

Os tratamentos foram constituídos de cinco doses de vinhaça (0, 100, 200, 400 e 800 m³ ha^-1 ano-1), distribuídas em parcelas experimentais de 10,0 m de comprimento por 4,2 m de largura, totalizando 42 m² distribuídos no campo segundo o delineamento estatístico de blocos casualisados, com quatro repetições; após cada corte as aplicações da vinhaça foram aplicadas anual e manualmente, através de um regador com saída tipo chuveiro controlando para que não ocorresse o escorrimento superficial.

As vinhaças utilizadas nos três anos do estudo foram fornecidas por uma usina de álcool e analisadas conforme metodologia de Andrade & Abreu (2006). Verifica-se, na Tabela 1, a composição média da vinhaça utilizada no experimento.

As aplicações da 1a soca foram feitas em 15/12/2008; na 2a soca, em 10 /11/2009 e na 3a soca, em 30/10/2010. No mês de março de 2009, 2010 e 2011, foram realizadas amostragens de solo com trado holandês retirando-se amostras de terra de três profundidades: 0 a 10, 10 a 20 e 20 a 40 cm.

As amostras coletadas foram submetidas aos procedimentos analíticos para a determinação de pH em CaCl₂, fósforo (P) disponível, potássio (K), cálcio (Ca) e magnésio (Mg) trocáveis e matéria orgânica, conforme descrito por EMBRAPA (1999).

No campo se avaliou, nos meses de outubro de 2009, novembro de 2010 e em setembro de 2011, a produtividade de colmos, cortando-os rente ao chão e se eliminando a ponteira, denominada "palmito", da área útil da parcela (2 m²); após a pesagem os valores foram extrapolados para kg ha^-1 de colmos de cana.

Os resultados da análise química do solo e das produtividades de colmos em cada ano foram submetidos à análise de variância e à análise de regressão linear. Os dados de atributo químico do solo foram analisados separadamente para cada profundidade excluindo-se, assim, a profundidade, como causa de variação; nas interações entre dose versus cana soca, a mesma foi desdobrada estudando-se a dose dentro de cada cana-soca.

Resultados e Discussão

A aplicação de vinhaça apresentou efeito significativo (P < 0,05) para os valores de pH e nos teores de K trocável no solo, para todas as profundidade estudadas e para a produtividade de colmos (Tabela 2).

Para o K em todas as profundidades, pH do solo na profundidade 20 a 40 cm e produtividade de colmos, constatou-se efeito da interação entre dose vinhaça e rebrota da cana (socas); no desdobramento das doses dentro de cada rebrota de cana (socas), os teores de potássio no solo foram significativos na cana de 1^a soca, de 2^a soca e de 3^a soca, independente da profundidade (Tabela 3).

Entre as doses de vinhaça em cada soca de cana realizaram-se análises de regressão polinomial que resultaram nos modelos matemáticos verificando-se, para todas as rebrotas de cana e profundidades, que as doses de vinhaça foram significativas para a produção de colmos e para o teor de potássio (Tabela 4).

A produtividade de colmos em canas socas (1^a, 2^a e 3^a socas) em função das doses de vinhaça aplicada no solo, pode ser observada na Figura 1, enquanto a produtividade média foi superior para a cana de 1^a soca seguida pelas de 2^a e 3^a socas.

A redução de produtividade média da 1^a soca para a 3^a soca, independente das doses de vinhaça, era esperada, concordando com os dados de Beauclair (2004). Esta redução é atribuída ao ambiente de produção que, Prado et al. (2008) definem como a soma das interações entre solos, planta e atmosfera em que, com o passar dos anos, a planta perde sua capacidade de absorção de nutriente e a produção de biomassa.

Os valores do incremento máximo foram de 7, 10 e 15 t ha^-1, respectivamente, para cana de 1^a soca, 2^a soca e 3^a soca, confirmando os dados de Freire & Cortez (2000). Este efeito da vinhaça na produtividade de colmos pode ser atribuído aos elementos químicos e nutrientes existentes na mesma. Silva & Cabeda (2005) constataram efeito benéfico da vinhaça sobre as propriedades físicas e químicas do solo. Paulino et al. (2010) verificaram, estudando o uso de vinhaça ao longo do tempo, que a quantidade de raízes no perfil do solo aumentou com o tempo.

Os maiores incrementos da produção de colmos com a aplicação da vinhaça foram observados nos canaviais mais velhos (3^a soca), passível de ser explicado pelas maiores extrações de nutrientes nos cortes anteriores ocasionando um empobrecimento do solo ao longo do tempo. Giachini & Ferraz (2009) indicam que a resposta da produtividade de colmos é mais intensa em solos de menor fertilidade. Tasso Júnior et al. (2007) registraram, trabalhando com vinhaça em Latossolo Vermelho distroférrico, que na cana planta a vinhaça não apresentou efeito na produtividade enquanto na cana soca (1^a soca) houve diferença nos incrementos da produção de colmos.

Os teores de potássio trocáveis no solo para a camada de 0 a 10 cm, foram influenciados pela aplicação de vinhaça (Figura 2). Os maiores teores de K no solo foram verificados na 1^a soca, o que pode ser explicado através do efeito residual da adubação potássica na cana planta. Como as aplicações de vinhaça foram acumulativas no solo, supunha-se que na 2^a e 3^a socas os valores no solo seriam bem superiores aos da 1^a soca, fato que demostra que, neste solo, o K é facilmente lixiviado e que o K da vinhaça tem pouco efeito residual. Em relação à dose zero de vinhaça, esses incrementos foram mais intensos para a cana de 1^a soca, seguidos da 3^a soca e da 2^a soca (Figura 2).

Ribeiro et al. (1999) consideram que o teor de 150 mg dm^-3 de potássio no solo estaria adequado para o cultivo da cana-de-açúcar atendendo às suas exigências nutricionais. Deste modo, a aplicação da vinhaça diluída nas doses de 150, 280 e 450 m3 ha^-1, para canas de 1^a, 2^a e 3^a soca, respectivamente, seria suficiente para atender à demanda nutricional da cultura. Os valores mais altos de potássio no solo para a 1^a soca e mais baixo na 2^a soca podem estar relacionados aos teores de K₂O da composição química da vinhaça na 1^a soca, com o valor de 1,70 e, na 2^a soca, com o valor de 1,25, ou seja, menor quantidade de K₂O aplicado no solo.

Os teores de potássio trocável no solo para a camada de 10 a 20 cm tiveram o mesmo comportamento na camada 0 a 10 cm (Figura 3). Não se observou acúmulo de K no solo com o passar dos anos evidenciando efeito da lixiviação do K no solo, mesmo nas doses mais altas de aplicação de vinhaça. Assim, a dose para atingir 150 mg dm^-3, foi próxima de 400 m3 ha^-1.

Na camada de 20 a 40 cm, os valores de K no solo para a 2^a e 3^a socas não atingiram o valor de 150 mg dm^-3 (Figura 4); entretanto, para a cana de 1^a soca a dose de 280 m3 ha^-1 seria suficiente para a cultura da cana.

Este efeito de percolação de potássio ficou evidenciado na camada de 20 a 40 cm (Figura 4), cujos teores de potássio no solo foram maiores para a cana de 3^a soca em comparação com a cana de 2^a soca, corroborando com os dados obtidos por Bebé et al. (2009) e Brito et al. (2005) mas discordando de Paulino et al. (2010) que, embora trabalhando com vinhaça ao longo do tempo, não observaram o aumento no solo de K.

A Figura 5 apresenta os valores do pH em CaCl₂ (0,01M) em três profundidades de um Neossolo Quartzarênico órtico, em função de doses de vinhaça.

Esses dados confirmam os obtidos por Brito et al. (2005) que também observaram aumento de pH em função da aplicação de vinhaça e contrariam os de Bebé et al. (2009) que não verificaram o aumento do pH no solo, ao longo do tempo, com o uso da vinhaça.

Segundo Prada et al. (1998) na composição química da vinhaça os teores de óxidos de cálcio (CaO) podem variar de 1.350 a 4.570 mg L^-1, e os de óxidos de magnésio de 580 a 700 mg L^-1. Esses óxidos poderiam estar atuando como corretivos do solo. Como a vinhaça adiciona alguns elementos químicos, tais como Ca, Mg e K, existe o efeito da diluição do H⁺ na solução do solo contribuindo também para elevação do pH. Salienta-se, ainda, que a vinhaça apresenta N na forma de amônia (NH₃ e que, quando adicionado ao solo, se transforma em amônio (NH₄⁺) utilizando H⁺ da solução do solo, o que eleva o pH; entretanto esta elevação do pH pela NH₃, deve ser desconsiderada em virtude da reação de nitrificação que transforma o NH₄⁺em nitrato (NO₃^-) e o H⁺ é liberado para a solução do solo acidificando o mesmo. Como o pH do solo se manteve por longo período, o efeito corretivo foi maior que o da acidificação da vinhaça. Embora verificado o efeito corretivo elevando o pH de 5,0 para 5,4, não chega a ser estimulante o uso da vinhaça como produto para corrigir o pH da solução do solo, a não ser em profundidade, quando então o calcário tem dificuldade de agir.

Conclusões

1. A aplicação de vinhaça, independente da rebrota (soqueira) da cana, proporcionou aumentos significativos de K no solo.

2. O uso da aplicação de vinhaça na cultura da cana-de-açúcar tem potencial de aumento da produtividade de colmos em torno de 10,5 t ha^-1 em solos arenosos.

3. Em solos arenosos a vinhaça apresentou, nas camadas de até 40 cm, grande potencial de incremento de K.

4. Para Neossolos Quartzarêncios órticos podem ser aplicados até 300 m3 ha^-1de vinhaça.

Literatura Citada

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Protocolo 068.13 – 08/03/2013 - Aprovado em 06/09/2013

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  28 Jan 2014
• Data do Fascículo
  Jan 2014

Histórico

• Aceito
  06 Set 2013
• Recebido
  08 Mar 2013