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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.64.2009.tde-18122009-111046
Document
Author
Full name
Ademir Franco
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2009
Supervisor
Committee
Abreu Junior, Cassio Hamilton (President)
Berton, Ronaldo Severiano
Marques, Marcos Omir
Prezotto, Maria Emilia Mattiazzo
Trivelin, Paulo Cesar Ocheuze
Title in Portuguese
Aplicação de lodo de esgoto em cana-planta como fonte de nitrogênio e fósforo e seu impacto ambiental
Keywords in Portuguese
Fertilidade do solo
Metais pesados
Nutrição mineral de plantas
Saccharum spp
Abstract in Portuguese
O potencial do uso agrícola do lodo de esgoto decorre da presença de matéria orgânica e de nutrientes de plantas, principalmente o nitrogênio e fósforo, constituintes de maior valor agrícola no lodo. No entanto, faltam pesquisas para adequar as doses complementares de adubos nitrogenado e fosfatado a serem aplicadas em área agrícola tratada com lodo. Não obstante aos benefícios evidentes da aplicação do lodo na agricultura, elementos potencialmente tóxicos (Ag, As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Sb, Se, Th, Tl, U, V, e Zn) podem estar presentes no lodo de esgoto e contaminar o ambiente e a cadeia alimentar. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos de doses de lodo de esgoto e de adubos minerais nitrogenado e fosfatado sobre as propriedades químicas do solo e a produtividade, características tecnológicas, estado nutricional e elementos potencialmente tóxicos, como efeito direto, na cana-planta e, como efeito residual, na primeira soqueira. Foi instalado um experimento em área comercial de cultivo de cana-planta (no município de Capivari, Estado de São Paulo, Brasil), em setembro de 2005. Foram aplicadas quatro doses de lodo (0; 3,6; 7,2 e 10,8 t ha-1, base seca), de N (0, 30, 60 e 90 kg ha-1) e de P2O5 (0, 60, 120 e 180 kg ha-1), correspondentes a 0, 33, 66 e 100% do N e P recomendados para a cultura. (as dose de lodo foram calculadas com base no teor do N-disponível), em delineamento em blocos casualizados, em esquema fatorial, com duas repetições. Para avaliar o efeito residual do lodo, após a colheita da cana-planta, foram aplicados 120 kg ha-1 de N e 140 kg ha-1 de K2O, em todas as parcelas. A cana-planta foi colhida em setembro de 2006 e a cana-soca em outubro de 2007. A aplicação dos fertilizantes minerais nitrogenado e fosfatado alterou somente as variáveis de produtividade e teores de N e P no solo e na planta. Para as demais variáveis, em alguns casos, foi observado o efeito do lodo. A aplicação de lodo no plantio da cana, combinado ou não com adubo nitrogenado e/ou fosfatado, aumentou a produtividade de colmos de 84 a 118 t ha-1, sem alterar a qualidade tecnológica da cana-de-açúcar, em relação ao adubo NPK convencional, que produziu 91 t ha-1 de colmo. A aplicação do lodo de esgoto resultou em incremento no teor de C-orgânico, na camada de 0-0,2 m de profundidade. O tempo de persistência do lodo no solo foi superior a 360 dias. Os teores de P no solo aumentaram com a aplicação do lodo e do adubo fosfatado, passando de classe muito baixa para média. O fornecimento de N pelo lodo resultou em aumento do teor de N no solo e na planta. A aplicação do lodo resultou em aporte, em torno de três vezes a quantidade de Cd no solo anterior a aplicação do lodo, para o Zn, o aporte foi de 76%, o que refletiu em maiores teores dos elementos no solo e na partes da planta analisadas (folha, colmo e caldo). Foi observado aumento nos teores de Ag, Cd, Cu, Hg, Ni, V e Zn no solo e na cana-planta, e, como efeito residual, aumento nos teores de Ag, Cd, Hg e Zn no solo e na cana-soca com as doses de lodo. Concluiu-se que a aplicação do lodo de esgoto, na cana-planta, dentro dos critérios técnicos (Resolução CONAMA nº 375) promove: como efeito direto na cana-planta, melhoria da fertilidade do solo, pelo aumento no teor de C-orgânico e fornecimento de N e P; redução no uso de fertilizantes nitrogenado e fosfatado, respectivamente, em 100% e 30%; aumento da produtividade de colmo e de açúcar, sem alterar a qualidade tecnológica; e como efeito residual, na cana-soca, o aumento da produtividade de colmos em 12% e da produtividade de açúcar em até 11%; e não contaminação do ambiente canavieiro, solo e planta, por Ag, As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Sb, Se, Th, Tl, U, V, e Zn
Title in English
Sewage sludge application in cane-plant as nitrogen and phosphorus source and its environmental effects
Keywords in English
Heavy metals
Mineral nutrition of plants
Saccharum spp
Soil fertility
Abstract in English
The potential agricultural use of the sewage sludge is due to their organic matter and nutrients contents, mainly nitrogen and phosphorus, the most important constituint. However, there is a lack of research to adequate the nitrogen and phosphate fertilizer doses to be applied in agricultural fields treated with this residue. Despite the evident benefits of the agricultural use of the sludge in the sugarcane crop, potential toxic elements (Ag, As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Sb, Se, Th, Tl, U, V and Zn) can be in the sewage sludge and contaminate the environment and the food chain. The objective of this study was to evaluate the effect of levels of sewage sludge and mineral sources of nitrogen and phosphorus in the chemical proprieties, productivity and technological characteristics, nutritional state and potential toxic elements, as direct effect, in cane-plant and, as residual effect, in the first cane-ratoon. The field study was initiated in September 2005, in a commercial production area planted with cane-plant (municipality of Capivari, São Paulo State, Brazil). Four doses of sewage sludge (0, 3.6, 7.2 and 10.8 t ha-1, dry base), of nitrogen (0, 30, 60 and 90 kg ha-1) and of P2O5 (0, 60, 120 and 180 kg ha-1), corresponding to 0, 33, 66 and 100 % of N and P recommended to crop (N doses from sludge was calculated based in N-available), were applied in randomized block design, in factorial design, with two replications. To evaluate the residual effect of the sludge, after the harvest of cane-plant, 120 kg ha-1 of N and 140 kg ha-1 of K2O were applied in all the parcels. The cane-plant cane was harvested on September 2006 and the cane-ratoon was harvested on October 2007. The nitrogen and phosphorus fertilizer only modified the productivity and N and P contents in the soil and plants. In some cases, there were sludge effects. The sludge application in the cane planting combined with or without nitrogen and/or phosphate fertilizer, increased the stalk yield from 84 up to 122 t ha-1, with no alteration on the technological quality of the sugarcane, when compared with the application of NPK fertilizer alone, which stalk yield was 91 t ha-1. It was observed an increment of the C-organic content up to 0-0.2 m depth. The period of the sludge in the soil was more than 360 days. The P contents in soil increased with the application of both, sludge and the phosphorus fertilizer, changing from the very low to middle class. The sludge resulted in an increase of the N concentration, in three times the Cd background and 76% of Zn background in the soil, increasing their plant contents (leaf, stalk and juice). The sludges doses increased the Ag, Cd, Cu, Hg, Ni, V and Zn in soil and cane-plant as direct effect and the Ag, Cd, Hg and Zn content in soil and cane-ratoon as residual effect. The agricultural use of sewage sludge in cane-plant crop, following the criteria (Resolução CONAMA n 375), resultes: as direct effect in cane-plant, improve the soil fertility due to the increase of C-organic content and N and P supplied; reduce the use of N and P mineral fertilizer in 100% and 30%, respectively; increment the stalk and sugar yield, without modifying the technologic quality; and as residual effect, the increment the stalk yield in 12% and sugar yield in 11%; in cane-ratoon; and no contamination of sugarcane environment, soil and plant, by Ag, As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Sb, Se, Th, Tl, U, V, e Zn
 
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Tese_AFranco.pdf (584.57 Kbytes)
Publishing Date
2009-12-18
 
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