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XXXICONGRESSO CONQUISTASBRASILEIRO & DESAFIOSDE CIENClA da Ciência do

DOSOLO Solo brasileira

De OS a 10 de agosto dE 2007 Serrano CEntro de Conveocôes - Gramado-RS

Avaliação do grau de humificação da matéria orgânica de solos comaplicação de águas residuárias

Cleber Hilário dos Santos(l), Robson Mareei da Silva(l), Kelly Mayumi Narímoto'", Larissa Maeedodos Santos (21,Débora Mareondes Bastos Pereira Milori(31, Ladislau Martín-Neto'", Célia Regina

Montes'? & Adolpho José Melfi(S)

RESUMO - Em todo o mundo existe uma crescentecompetição pelo uso de água entre diversos setores dasociedade. O consumo de água na agricultura é grandeem relação a outros tipos de uso, podendo afetar adisponibilidade deste recurso para a população urbanase este não for bem administrado. No Brasil, aagricultura consome cerca de 61% da água doce total[I ].

Entre as diferentes alternativas utilizadas pelassociedades contemporâneas para solucionar ouminirnizar este problema, visando à utilização racionale eficiente desse precioso recurso natural, o reuso deáguas residuárias é uma opção viável econômica eambientalmente correta. Um ponto importante quefavorece a utilização de efluente de esgoto tratado(EET) na irrigação de culturas é o fato do solo,juntamente com as plantas, atuar como "filtro vivo",absorvendo e retendo nutrientes e poluentes.

Este trabalho propõe-se a estudar as alterações namatéria orgânica (MO) de solos agrícolas submetidos àadição de efluentes gerados na estação de tratamento deesgoto (ETE) através da técnica de fluorescênciainduzida por laser (FIL) e determinação do carbonoorgânico total (COT), com o intuito de avaliar o graude humificação e os teores de carbono no solo.

O solo em estudo trata-se de um Argissolo VermelhoDistrófico Latossólico cultivado com capim-BermudaTifton 85 submetido a diferentes tratamentos com esem aplicação de águas residuárias.

Os resultados mostraram que a MO do soloapresenta um aumento no grau de humificação com aprofundidade no solo, comportamento similar ao jáobservado na literatura [13].

Também foi observada uma redução na quantidadede COT com a profundidade do solo. Esta redução doteor de carbono para os solos irrigados em relação aosolo sem irrigação, provavelmente pode ter sidoocasionada pelo aumento da umidade, promovendo umaumento da atividade microbiana.

Os efluentes podem alterar a taxa de decomposiçãoda MO do solo, ocasionando diminuição nos teores decarbono, devido o fato da taxa de rnineralização seraltamente dependente do potencial de água no solo.

IntroduçãoA matéria orgânica (MO) do solo é constituída de

uma mistura heterogênea de compostos em vários

estágios de decomposição, resultantes da degradaçãobiológica de resíduos de plantas e animais, e da atividadesintética de microrganismos.

A MO é, atualmente, vista como o fator mais importanteno desenvolvimento e manejo do solo, afetando suaqualidade e, conseqüentemente, a sustentabilidade agrícola.

A disposição de efluente de esgoto tratado (EET) no soloaltera suas características químicas, fisicas e biológicas[2,3,4 ).

Carbono e nitrogênio orgânicos do EET são admitidoscomo sendo, principalmente, algas mortas com uma rápidavelocidade de decomposição. Portanto, a disposição deEET no solo implica na adição de N-orgânico e C-orgânico, os quais são adicionados como carboidratos nafração da matéria orgânica fresca [10].

Como a adição de EET no solo consiste no aparte de C eN nas diferentes formas (mineral e orgânica), têm sidocomum na literatura referências ao aumento nos teores deCT (carbono total), NT (nitrogênio total) e na atividademicrobiana do solo mediante a disposição de águasresiduárias, mais pronunciadamente em solos que vemrecebendo efluentes por longo período [11,4].

Por outro lado, os efluentes podem alterar a taxa dedecomposição da MO do solo, ocasionando diminuição nosteores de carbono (C) e nitrogênio (N) [5]. Pelo fato dataxa de mineral ização ser altamente dependente dopotencial de água no solo [6,7], o fator umidade constante(mediante irrigação), associado às altas temperaturas,promove uma rápida mineralização do material orgânicoadicionado ao solo [8]. Assim, a irrigação com efluente,tem o potencial de modificar os processos de ciclagem doN e também do C, pelo fato de aumentar a água no solopara teores que estimulam a atividade de decomposição damatéria orgânica [9,5].

Este trabalho propõe-se a estudar as alterações na MOde solos sob pastagem submetidos à adição de efluentesgerados numa estação de tratamento de esgoto (ETE)através de técnicas como Fluorescência lnduzida por Laser(FIL) e Carbono Orgânico Total (COT), com o intuito deavaliar o grau de humificação e os teores de carbono nosolo.

Palavras-Chave: águas residuarias, matéria orgânica,grau de humificação.

Material e métodos

Foram coletadas aleatoriamente amostras compostasde solo das camadas superficiais (0-10 e 10-20 em) esubsuperficiais (20-40, 40-60, 60-80 e 80-100 em) nasparcelas experimentais de um solo Argissolo VermelhoDistrófico Latossólico, de textura média argilosa [12),cultivado com capim-Bermuda Tifton 85. Foramcoletadas doze e seis subamostras para formar umaamostra composta para cada uma das camadassuperficiais e subsuperficiais, respectivamente. Asamostras compostas de solo, após serem coletadas,foram secas ao ar e peneiradas em peneira de malha de212 fi m para a obtenção da fração de terra fina seca aoar.

As amostras de solo intacto foram analisadas por FILe por COTo

O solo foi coletado pordesde a superfície até,profundidade.

O delineamento experimental empregado foi o deblocos completos casualizados com seis tratamentos etrês repetições. (i) SI (branco) - sem irrigação e semfertilização nitrogenada mineral - FNM; (ii) EIOO -irrigação com efluente e 100% (520 Kg ha-I ano-I) dadose recomendada de FNM para o capim Tifton - 85;(iii) E66 - irrigação com efluente e 66% (343,2 Kg ha-I

ano-I) da FNM; (iv) E33 - irrigação com efluente e33% (171,6 Kg ha-I ano-I) da FNM; (v) EO - irrigaçãocom efluente e 0% (O Kg ha-I ano-I) da FNM; (vi)WIOO (controle) - irrigação com água de consumo e100% (520 Kg ha·1 ano") da FNM.

meio de trado holandêsem geral, 100cm de

Determinação do Carbono Orgânico Tota! (COT)A determinação da porcentagem de carbono

orgânico total (COT) foi realizada para as amostras desolo. As medidas foram realizadas no equipamentoTotal Organic Carbon Analyzer,. modelo TOC-V,marca Shimadzu, acoplado ao Solid Sample Module,SSM-500A, da marca Shimadzu, pertencente aolaboratório de Química Ambiental do Instituto deQuímica de São Carlos (USP) - SP.

Fluorescência induzida por laser (FIL)As amostras utilizadas nessas análises foram

pastilhas de solo. A montagem experimental do sistemade FI L está mostrada na figo J [13). A excitação dafluorescência foi feita com um laser de argônio(Coherent - modelo lnnova 90C), sintonizado na linhade 458 nm com uma potência de 300 mW.

Conforme ilustra a figo J, na saída do laser foicolocado um prisma para remover a fluorescência defundo do gás. A fluorescência das amostras foi coletadapor uma lente convergente e focalizada sobre a fendado monocramador. A detecção foi feita através de umafotomultiplicadora e em seguida o sinal elétrico passapor um amplificador Lock-in e é enviado para osistema de aquisição de dados. Neste sistema a emissãode fluorescência espalhada foi medida providenciandoinformações sobre estruturas presentes na superfície daamostra.

Como cada pastilha de solo possui duas faces ideais paraas medidas de FIL, foram medidos dois espectros para cadapastilha.

O grau de humificação (HFrL) da MO foi obtido atravésda razão entre a área do espectro de emissão defluorescência com excitação em 458 nm (ACF) e aconcentração de carbono orgânico total (COT), ou seja,HFlL = (ACF/COT). A razão entre ACF e COT visanormalizar a concentração de fluoróforos pela concentraçãode C orgânico na amostra. A excitação no azul é maisressonante com estruturas humificadas conforme observadopor [14), e por isso foi utlizada neste estudo com FIL.

Resultados e DiscussãoComo pode ser observado na tabela I, houve uma

redução na quantidade de COT com a profundidade dosolo. Esta redução do teor de carbono para os solosirrigados em relação ao solo sem irrigação, provavelmentepode ter sido ocasionada pelo aumento da umidade,promovendo um aumento da atividade microbiana.

Os efluentes podem alterar a taxa de decomposição daMO do solo, ocasionando diminuição nos teores decarbono, devido o fato da taxa de rnineralização seraltamente dependente do potencial de água no solo.

Assim, a irrigação com efluente, tem o potencial demodificar os processos de cicJagem do N e também do C,pelo fato de aumentar a água no solo para teores queestimulam a atividade de decomposição da matériaorgânica [9,5).

Os resultados do grau de hurnificação obtido através datécnica de FIL das amostras de solo nas diferentesprofundidades dos tratamentos analisados estãorepresentados na figo 2.

Observou-se uma ligeira tendência no aumento do graude hurnificação dos solos com aplicação de águasresiduárias (E33) em relação aos tratamentos sem irrigação(SI) e com irrigação com água de consumo (WIOO).

As amostras apresentaram um aumento no grau dehumificação com a profundidade do solo. Estecomportamento pode ser atribuído ao grande aporte dematéria orgânica fresca na superfície do solo causando umefeito de diluição do material orgânico mais recalcitrante.

ConclusãoA irrigação com efluente alterou a taxa de

decomposição da MO do solo, ocasionando uma reduçãonos teores de C para os solos irrigados em relação ao solosem irrigação.

Foi possível observar um ligeiro aumento no grau dehumificação dos solos com aplicação de águas residuárias(E33) em relação aos tratamentos com água de consumo(WJOO) e sem irrigação (SI).

Com o aumento da profundidade, houx e um incrementono grau de hurnificação dos solos submetidos à aplicaçãode águas residuárias.

AgradecimentosEmbrapa Instrumentação Agropecuária - São Carlos, SP.Instituto de Química de São Carlos - USP - SP.

Aos professores Célia Regina Montes (CENA-USP) eAdolpho José Melfi (ESALQ-USP) que forneceram aárea experimental para obtenção das amostrasutilizadas neste estudo.

Referências[I] CHRISTOFIDIS, D. Olhares sobre a política de recursoshídricos no Brasil: O caso da bacia do rio São Francisco.Universidade de Brasilia, Brasí!ia DF, 200 I, 424p.(2) BOUWER, H.; CHANEY, R.L. Land treatment of wastewater.Advances in Agronomy, v.26, p.133-176, 1974.[3] FEIGIN, A.; RAVINA, 1.; SHALHEVET, J. lrrigation withtrealed sewage cffluent: management for environmental protection.Berlin: Springer-Verlag, 1991. 224p.[4] FRLEDEL, J.K.; LANGER, T.; SIEBE, C.; STAHR, K. Effecisof long-term waste water irrigation on soil organic rnatter, soilmicrobial biomass and its activities in central Mexico. Biology andFertifity Soils, \'.31, pAI4-421, 2000.[5] FALKINER, R.A.; SMITH, c.J. Changes in soil chemistry ineffluent-irrigated Pinus radiata and Eucalyptus grandis. AustralianJournal of Soil Research, v.35, p.131-147, 1997.[6] STANFORD, G.; EPSTEIN, E. Nitrogen rnineralization-waterrelations in soils. Soí! Science Society of Amcr ica Proceedings,v.38, p.99-102, 1974.[7] MYERS, RJ.K.; CAMPBELL, C.A.; WEIER, K.L. Quantitativerelationship between net nitrogen mineralization and moisturecontent of soils. Canadian Journal of Soí! Science, v.62, p.lll-124, 1982.[8] ARTIOLA, J.F.; PEPPER, I.L. Longtenn influence of liquidsewage sludge on the organic carbon and nitrogen contem of afurrow-irrigated deseri soil. Biology and Fertility of Soils, v.14,p.30-36, 1992.[9] POLGLASE, P.J.; TOMPKINS, O.; STEWART, L.G.;FALKINER, R.A. Mineralization and leaching of nitrogen in aneffluent-irrigated pine plantauon. Journal of EnvironmentalQuality, v.24. p.9 I I -920. 1995.[10] SNOW, V.O.; SMITH, C.J.; POLGLASE, P.J.; PROBERT,M.E. Nitrogen dynamics in a eucalypt plantation irrigated withsewage effluent or bore water. Australian Journal of SoilResear ch, v.37, p.527-544, 1999.[I I] QUIN, S.F.; WOODS, P.H. Surface irrigation of pasture withtreated sewage effluent. I. Nutrient status of soil and pastures. NewZealand Journal of Agricultural Rescarch, v.2 I, pA I 9-426,1978.[12] EMBRAPA - EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISAAGROPECUÁRlA. Sistema brasileiro de classificação de solos.Ri de Janeiro: Centro Nacional de Pesquisa de Solos, 1999. 412p.[13] MILORI, D.M.B.r.; GALETI. H.V.A.; MARTIN-NETO, L.;DIECKOW, J.; GONZÁlEZ-PEREZ, M.; BAYER, C.; SALTON, 1.Organic mauer study of whole soil samples using laser-inducedIluoresccnce specrroscopy . SOIL SCI SOC AM J 70, n. I, p. 57-63,2006.[14] MILORI, D. M. B. P.; MARTIN-NETO, L.; SAYER, c,MIELNICZUK, J. ANO BAGNATO, V. S. Humification degree ofsoil humic acid determined by fluorescence spectroscopy, SOILSCIENCE 167(11):739-749,2002.

amostra

4

3

5

Figura 1: Sistema para medida de Fluorescência Induzida por Laser. 1- Laser de argônio; 2- Prisma; 3,4,5-Espelhos planos; 6- Lente convergente;7- Modulador (optical chopper); 8- Filtro; 9- Monocromador; 10-Fotomultiplicadora; 11- Amplificador Lock-in; 12- Sistema de aquisição (Micro).

Tabela 1: Dados referentes à porcentagem de carbono orgânico total (COT) obtido pela técnica TOC das amostras desolo.

Tratamentos Profundidades (em) %COTEO-I 0- 10 0,61EO - 2 .. 10 - 20 0,52EO - 3 20 - 40 0,49EO -4 40 - 60 0,48EO- 5 60 -80 0,38EO - 6 80 - 100 0,32E33 - I 0-10 0,58E33 - 2 10 - 20 0,48E33 - 3 20 - 40 0,48E33 - 4 40 - 60 0,40E33 - 5 60 -80 0,32E33 - 6 80 - 100 0,26E66 - I 0- 10 0,58E66 - 2 10 - 20 0,53E66 - 3 20 - 40 0,47E66 - 4 40 - 60 0,46E66 - 5 60 -80 0,35E66 - 6 80 - 100 0,29EIOO - I O - 10 0,58EIOO - 2 10 - 20 0,48EIOO - 3 20 - 40 0,43EIOO - 4 40 - 60 0,40EIOO - 5 60-80 0,32EIOO - 6 80 - 100 0,26SI - I 0- 10 0,71SI - 2 10 - 20 0,56SI - 3 20 - 40 0,53SI - 4 40 - 60 0,52SI - 5 60 -80 0,36SI - 6 80 - 100 0,30

\VIOO - I 0-10 0,60\VIOO - 2 10 - 20 0,57\VIOO - 3 20 - 40 0,49\VIOO -4 40 - 60 0,46\VI 00 - 5 60 -80 0,37\VIOO - 6 80 - 100 0,29

14001300120011001000900800

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I 600500400300200100

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Figura 2: Valores de HfIL obtidos para todas as amostras de solo intaeto de Argissolo Vermelho no perfil daamostragem.