Efeitos de aplicações sucessivas de lodo de esgoto em um latossolo amarelo distrófico cultivado com cana-de-açúcar: carbono orgânico, condutividade elétrica, ph e CTC

Organic carbon, electric conductivity, ph and CEC changes in a typic hapludox, after repeated sludge application

Resumos

Aplicações sucessivas de lodo de esgoto em solos agrícolas podem promover alterações significativas em alguns atributos químicos dos solos. Tendo em vista essa possibilidade, o presente trabalho objetivou avaliar os efeitos de duas aplicações sucessivas de doses crescentes de lodo de esgoto sobre os teores de carbono orgânico, condutividade elétrica, pH e CTC ao pH atual de um Latossolo Amarelo distrófico cultivado com cana-de-açúcar. O experimento foi realizado nos anos agrícolas 1996/97 e 1997/98: no primeiro ano, além dos tratamentos calagem + adubação mineral e testemunha, foram aplicadas em área total doses equivalentes a 33, 66 e 99 Mg ha-1 (base seca) de lodo de esgoto. Em 1997/98, o lodo foi reaplicado em doses equivalentes a 37, 74 e 110 Mg ha-1 (base seca). As aplicações de lodo de esgoto promoveram, em ambos os anos agrícolas, aumentos imediatos nos teores de C-orgânico, condutividade elétrica e pH do solo. A partir deste ponto, foram observados decréscimos de C-orgânico no decorrer dos dois anos agrícolas, cujos dados ajustaram-se a um modelo de cinética de primeira ordem. A redução na taxa de decréscimo, por ocasião da segunda aplicação do lodo de esgoto, evidenciou o acúmulo relativo de C-orgânico no solo, decorrente das aplicações sucessivas do resíduo. Não houve indícios de efeitos cumulativos sobre a condutividade elétrica em decorrência da segunda aplicação de lodo, o que evidencia estreita relação, em função do tempo, entre o comportamento dessa variável na camada de incorporação do lodo, a ocorrência de chuvas e a lixiviação de sais, demonstrada pelos aumentos na CE nas camadas subsuperficiais do solo. Para o pH, por ocasião da segunda aplicação do lodo, os incrementos foram menores do que os observados em 1996/97, evidenciando o poder de tamponamento do solo. O lodo de esgoto aumentou a capacidade de troca de cátions do solo, porém esse aumento não foi proporcional à dose aplicada, tampouco devido à segunda aplicação. As alterações na CTC foram mais bem explicadas pelas variações no pH do que pelos acréscimos de C-orgânico.

Biossólidos; solo; atributos químicos


Repeated sewage sludge application to soils can cause changes in some soil chemical properties. The goal of this paper was to evaluate changes in soil organic carbon content, electric conductivity, pH and CEC after sewage sludge application during two years in a row. The soil used was as a Typic Hapludox and, after the sludge application, was planted with sugarcane. The experiment had five treatments: lime + inorganic fertilization, control and sewage sludge in three levels: 33, 66 and 99 Mg ha-1 (dry weight basis) in the first cultivation year (1996/1997) and 37, 74 and 110 Mg ha-1 in the following year (1997/1998). There was an increase in soil organic carbon content, electric conductivity, pH and CEC values, measured 360 days after the sludge application each year. The decrease in soil organic carbon level in the period was adjusted to a first order model kinetics. Soil organic carbon accumulation was also observed and was due to repeated sludge application. There was no cumulative effect on soil electric conductivity for the second sewage sludge application. This allows to conclude that rainfall played an essential role over ion leaching during that period. Increased electric conductivity could be observed in the lower soil depth. The increase in soil pH, after the second sludge application, was lower than that observed after the first one, what indicated the buffer capacity of the soil and alkalinity of the waste. There was an increase in soil CEC, but it was not related to the sludge level applied or to the second application. The changes in CEC were explained based on changes in pH rather than in organic carbon.

Biosolids; soil; chemical atributes


SEÇÃO IX - POLUIÇÃO DO SOLO E QUALIDADE AMBIENTAL

Efeitos de aplicações sucessivas de lodo de esgoto em um latossolo amarelo distrófico cultivado com cana-de-açúcar: carbono orgânico, condutividade elétrica, ph e CTC(1 (1 ) Parte da Tese de Doutorado do primeiro autor, apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Solos e Nutrição de Plantas da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - ESALQ/USP. Financiado pela FAPESP. )

Organic carbon, electric conductivity, ph and CEC changes in a typic hapludox, after repeated sludge application

F.C. OliveiraI; M. E. MattiazzoII; C. R. MarcianoIII; R. RossettoIV

IEngenheiro-Agrônomo, Doutor, Biossolo Agricultura & Ambiente S.C. Ltda. Rua Edu Chaves 822, CEP 13416-020 Piracicaba (SP). E-mail: fernando@biossolidos.com.br

IIProfessora Associada, Departamento de Ciências Exatas, Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - ESALQ/USP. Caixa Postal 09, CEP 13418-900 Piracicaba (SP). E-mail: mmatiazo@carpa.ciagri.usp.br

IIIProfessor Adjunto, Centro de Ciências e Tecnologia Agropecuária, Universidade Estadual do Norte Fluminense - UENF. Av. Alberto Lamego 2000, Horto, CEP 28015-620 Campos dos Goytacazes (RJ). E-mail: crmarcia@bol.com.br

IVPesquisadora Científica, Centro de Cana-de-Açúcar, Instituto Agronômico de Campinas - IAC. Caixa Postal 28, CEP 13400-970 Piracicaba (SP). E-mail: rossetto@merconet.com.br

RESUMO

Aplicações sucessivas de lodo de esgoto em solos agrícolas podem promover alterações significativas em alguns atributos químicos dos solos. Tendo em vista essa possibilidade, o presente trabalho objetivou avaliar os efeitos de duas aplicações sucessivas de doses crescentes de lodo de esgoto sobre os teores de carbono orgânico, condutividade elétrica, pH e CTC ao pH atual de um Latossolo Amarelo distrófico cultivado com cana-de-açúcar. O experimento foi realizado nos anos agrícolas 1996/97 e 1997/98: no primeiro ano, além dos tratamentos calagem + adubação mineral e testemunha, foram aplicadas em área total doses equivalentes a 33, 66 e 99 Mg ha-1 (base seca) de lodo de esgoto. Em 1997/98, o lodo foi reaplicado em doses equivalentes a 37, 74 e 110 Mg ha-1 (base seca). As aplicações de lodo de esgoto promoveram, em ambos os anos agrícolas, aumentos imediatos nos teores de C-orgânico, condutividade elétrica e pH do solo. A partir deste ponto, foram observados decréscimos de C-orgânico no decorrer dos dois anos agrícolas, cujos dados ajustaram-se a um modelo de cinética de primeira ordem. A redução na taxa de decréscimo, por ocasião da segunda aplicação do lodo de esgoto, evidenciou o acúmulo relativo de C-orgânico no solo, decorrente das aplicações sucessivas do resíduo. Não houve indícios de efeitos cumulativos sobre a condutividade elétrica em decorrência da segunda aplicação de lodo, o que evidencia estreita relação, em função do tempo, entre o comportamento dessa variável na camada de incorporação do lodo, a ocorrência de chuvas e a lixiviação de sais, demonstrada pelos aumentos na CE nas camadas subsuperficiais do solo. Para o pH, por ocasião da segunda aplicação do lodo, os incrementos foram menores do que os observados em 1996/97, evidenciando o poder de tamponamento do solo. O lodo de esgoto aumentou a capacidade de troca de cátions do solo, porém esse aumento não foi proporcional à dose aplicada, tampouco devido à segunda aplicação. As alterações na CTC foram mais bem explicadas pelas variações no pH do que pelos acréscimos de C-orgânico.

Termos de indexação: Biossólidos, solo, atributos químicos.

SUMMARY

Repeated sewage sludge application to soils can cause changes in some soil chemical properties. The goal of this paper was to evaluate changes in soil organic carbon content, electric conductivity, pH and CEC after sewage sludge application during two years in a row. The soil used was as a Typic Hapludox and, after the sludge application, was planted with sugarcane. The experiment had five treatments: lime + inorganic fertilization, control and sewage sludge in three levels: 33, 66 and 99 Mg ha-1 (dry weight basis) in the first cultivation year (1996/1997) and 37, 74 and 110 Mg ha-1 in the following year (1997/1998). There was an increase in soil organic carbon content, electric conductivity, pH and CEC values, measured 360 days after the sludge application each year. The decrease in soil organic carbon level in the period was adjusted to a first order model kinetics. Soil organic carbon accumulation was also observed and was due to repeated sludge application. There was no cumulative effect on soil electric conductivity for the second sewage sludge application. This allows to conclude that rainfall played an essential role over ion leaching during that period. Increased electric conductivity could be observed in the lower soil depth. The increase in soil pH, after the second sludge application, was lower than that observed after the first one, what indicated the buffer capacity of the soil and alkalinity of the waste. There was an increase in soil CEC, but it was not related to the sludge level applied or to the second application. The changes in CEC were explained based on changes in pH rather than in organic carbon.

Index terms: Biosolids, soil, chemical atributes.

Texto completo disponível apenas em PDF.

Full text available only in PDF format.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à Fundação de Amparo à Pesquisa do estado de São Paulo, pelo financiamento do projeto que deu origem a este trabalho; à Estação Experimental do IAC de Piracicaba (SP), pelo apoio e concessão de uso da área experimental; ao Prof. Dr. Arnaldo Antonio Rodella e aos técnicos de laboratório Lenita M. C. Pacheco e Oliveira e Janaína Truffi, do Depto de Ciências Exatas da USP/ESALQ, pela orientação e colaboração nos procedimentos analíticos.

LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em junho de 2000

Aprovado em outubro de 2001

  • AGBIN, N.N.; SABEY, B.R. & MARKSTROM, D.C. Land application of sewage sludge: V. Carbon dioxide production as influenced by sewage sludge and wood waste mixtures. J. Environ. Qual., 6:446-451, 1977.
  • ANJOS, A.R.M. Lixiviação de espécies químicas em Latossolos sucessivamente tratados com biossólido e disponibilidade de metais pesados para plantas de milho. Piracicaba, Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", 1999. 191p. (Tese de Doutorado)
  • BARRETO, M.C.V. Degradação da fração orgânica de diferentes resíduos e efeitos em algumas propriedades químicas e físicas de dois solos. Piracicaba, Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", 1995. 106p. (Tese de Doutorado)
  • BEVACQUA, R.F. & MELLANO, V.J. Cumulative effects of sludge compost on crop yields and soil properties. Comm. Soil Sci. Plant Anal., 25:395-406, 1994.
  • CAVALLARO, N.; PADILLA, N. & VILLARRUBIA, J. Sewage sludge effects on chemical properties of acid soils. Soil Sci., 156:63-70, 1993.
  • CLAPP, C.E.; STARK, S.A.; CLAY, D.E. & LARSON, W.E. Sewage sludge organic matter and soil properties. In: CHEN, Y. & AVNIMELECH, Y., eds. The role of organic matter in modern agriculture. Dordrecht, Martinus Nijhoff, 1986. p.209-253.
  • DEMUYNCK, M.; NYNS, E.J. & NAVEAU, H. Use of digested effluents in agriculture. In: WILLIAMS, J.H.; GUIDI, G. & L'HERMITE, P., eds. Long-term effects of sewage sludge and farm slurries applications. London, Elsevier Applied Science, 1985. p.2-13.
  • DOWDY, R.H.; LATTERELL, J.J.; HINESLY, T.D.; GROSSMAN, R.B. & SULLIVAN, D.L. Trace metal movement in an Aeric Ochraqualf following 14 years of annual sludge applications. J. Environ. Qual., 20:119-123, 1991.
  • EATON, A.D.; CLESCERI, L.S. & GRENNBERG, A.E. Standard methods for the examination of water and wastewater. 19.ed. Washington, APHA/AWWA/WEF, 1995. 1082p.
  • EPSTEIN, E.; TAYLOR, J.M. & CHANEY, R.L. Effects of sewage sludge and sludge compost applied to soil on some soil physical and chemical properties. J. Environ. Qual., 5:422-426, 1976.
  • FASSBENDER, H.W. Química de suelos, com enfasis em suelos de America Latina. Turrialba, IICA, 1975. 398p.
  • GILLMAN, G.P. & SUMPTER, E.A. Modification to the compulsive exchange method for measuring exchange characteristics of soils. Aust. J. Soil Res., 24:61-66, 1986.
  • HARDING, S.A.; CLAPP, C.E. & LARSON, W.E. Nitrogen availability and uptake from field soils five years after addition of sewage sludge. J. Environ. Qual., 14:95-100, 1985.
  • HELLING, C.S.; CHESTERS, G. & COREY, R.B. Contribution of organic matter and clay to soil cation-exchange capacity as affected by the pH of the saturating solution. Soil Sci. Am. Proc., 23:517-520, 1964.
  • HOHLA, G.N.; JONES, R.L. & HINESLY, T.D. The effect of anaerobically digested sewage sludge on organic fractions of blount silt loam. J. Environ. Qual., 7:559-563, 1978.
  • LOGAN, T.J.; LINDSAY, B.J.; GOINS, L.E. & RYAN, J.A. Field assessment of sludge metal bioavailability to crops: sludge rate response. J. Environ. Qual., 26:534-550, 1997.
  • MARSCHNER, H. Mineral nutrition of higher plants. London, Academic Press, 1995. 889p.
  • MARQUES, M.O. Incorporação de lodo de esgoto em solo cultivado com cana-de-açúcar. Jaboticabal, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, 1996. 111p. (Tese de Livre Docência)
  • MEDALIE, L.; BOWDEN, B. & SMITH, C.T. Nutrient leaching following land application of aerobically digested municipal sewage sludge in a northern hardwood forest. J. Environ. Qual., 23:130-138, 1994.
  • MELO, W.J.; MARQUES, M.O.; SANTIAGO, G.; CHELLI, R.A. & LEITE, S.A.S. Efeito de doses crescentes de lodo de esgoto sobre frações da matéria orgânica e CTC de um Latossolo cultivado com cana-da-açúcar. R. Bras. Ci. Solo, 18:449-455, 1994.
  • METZGER, L. & YARON, B. Influence of sludge organic matter on soil physical properties. Adv. Soil Sci., 7:141-163, 1987.
  • MILLER, R.H. Factors affecting the decomposition of an anaerobically digested sewage sludge in soil. J. Environ. Qual., 3:376-380, 1974.
  • PAGLIAI, M.; GUIDI, G.; LAMARCA, M.; GIACHETTI, M. & LUCAMANTE, G. Effects of sewage sludge and composts on soil porosity and aggregation. J. Environ. Qual., 10:556-561,1981.
  • PIETZ, R.I.; CARLSON, C.R.; PETERSON Jr., J.R.; ZENS, D.R. & LUE-HING, C. Application of sewage sludge and other amendments to coal refuse material: III. Effects on percolate water composition. J. Environ. Qual., 18:174-179, 1989.
  • RICHARDS, L.A. Diagnosis improvements of saline and alcaline soils. Washington, Departament of Agriculture, 1954. 160p.
  • RODELLA, A.A. Métodos de avaliação de materiais orgânicos e efeitos de sua incorporação ao solo sobre a mobilização de macronutrientes. Piracicaba, Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", 1996. 148p. (Tese de Livre Docência)
  • SETZER, J. Atlas climático e ecológico do Estado de São Paulo. São Paulo, Comissão Interestadual da Bacia Paraná-Uruguai, 1966. 61p.
  • SILVA, F.C. Uso agronômico de lodo de esgoto: efeitos em fertilidade do solo e qualidade da cana-de-açúcar. Piracicaba, Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", 1995. 170p. (Tese de Doutorado)
  • SIMEONI, L.A.; BARBARICK, K.A. & SABEY, B.R. Effect of small-scale composting of sewage sludge on heavy metal availability to plants. J. Environ. Qual., 13:264-268, 1984.
  • SLOAN, J.J. & BASTA, N.T. Remediation of acid soils by using alkaline biosolids. J. Environ. Qual., 24:1097-1103, 1995.
  • SPIRONELLO, A.; RAIJ, B.van.; PENATTI, C.P.; CANTARELLA, H.; MORELLI, J.L.; ORLANDO FILHO, J.; LANDELL, M.G.A. & ROSSETO, R. Cana-de-açúcar. In: RAIJ, B. van.; CANTARELLA, H.; QUAGGIO, J.A. & FURLANI, A.M.C., eds. Recomendações de adubação e calagem para o Estado de São Paulo. Campinas, Instituto Agronômico de Campinas, 1996. p.237-239.
  • STARK, S.A. & CLAPP, C.E. Residual nitrogen availability from soils treated with sewage sludge in a field experiment. J. Environ. Qual., 9:505-512, 1980.
  • SUMNER, M.E. & MILLER, W.P. Cation exchange capacity and exchange coefficients In: SPARKS, D.L., ed. Methods of soil analysis: chemical methods. Madison, Soil Science Society of America, 1996. p.1201-1230.
  • TERRY, R.E.; NELSON, D.W. & SOMMERS, L.E. Carbon cycling during sewage sludge decomposition in soils. Soil Sci. Soc. Am. J., 43:494-499, 1979a.
  • TERRY, R.E.; NELSON, D.W. & SOMMERS, L.E. Decomposition of anaerobically digested sewage sludge as affected by soil environmental conditions. J. Environ. Qual., 8:342-347, 1979b.
  • UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY - USEPA. Title 40 CFR - Part 503. Final rules: Standards for the use or disposal of sewage sludge. Federal Register, 58:9387-9415, 1993.
  • WALKLEY, A. & BLACK, I.A. An examination of Degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Sci. 37:29-38, 1934.

  • (1
    ) Parte da Tese de Doutorado do primeiro autor, apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Solos e Nutrição de Plantas da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - ESALQ/USP. Financiado pela FAPESP.

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    29 Set 2014
  • Data do Fascículo
    Jun 2002

Histórico

  • Aceito
    Out 2001
  • Recebido
    Jun 2000
Sociedade Brasileira de Ciência do Solo Secretaria Executiva , Caixa Postal 231, 36570-000 Viçosa MG Brasil, Tel.: (55 31) 3899 2471 - Viçosa - MG - Brazil
E-mail: sbcs@ufv.br