Alterações física e químicas do solo e estado nutricional do cafeeiro em resposta à fertirrigação com água residuária de origem doméstica.

Abstract

A oferta de água no mundo tem relação estreita com a segurança alimentar, o estilo de vida das pessoas, o crescimento industrial e agrícola e a sustentabilidade ambiental. Nas regiões áridas e semi-áridas, a água tornou-se fator limitante para o desenvolvimento urbano, industrial e agrícola. O Brasil, apesar de apresentar uma disponibilidade elevada de recursos hídricos, cerca de 257.790 m3 S-1, aproximadamente 17,3% dos recursos hídricos do planeta, a possui de forma desigual. Dos nove estados do Nordeste, cinco (Rio Grande do Norte, Paraíba, Pernambuco, Alagoas e Sergipe) já sinalizam a escassez hídrica, por apresentar uma disponibilidade menor que 1.700 m3 hab-1 ano-1. Neste contexto de escassez de água, associada aos problemas de qualidade surge, como alternativa, a utilização da água residuária. Neste sentido, objetivou-se, investigar as alterações física e químicas do solo e o estado nutricional do cafeeiro, em resposta à fertirrigação com água residuária filtrada de origem doméstica e comparar os resultados com aqueles obtidos com o manejo convencional. As características física e químicas do solo monitoradas, foram: P, K+ , Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, H + Al, matéria orgânica (MO), N - total, P - remanescente, Zn, Fe, Mn, Cu, B, S, pH, condutividade elétrica do extrato da pasta saturada do solo (CE), argila dispersa em água (ADA), razão de adsorção de sódio (RAS) e porcentagem de sódio trocável (PST); nas folhas do cafeeiro foram monitoradas as concentração de N, P, K, Ca, Mg, S, Zn, Fe, Mn, Cu e B. O experimento foi implantado na Unidade Piloto de Tratamento de água residuária e Agricultura Irrigada, localizada na Universidade Federal de Viçosa - UFV, pertencente ao Departamento de Engenharia Agrícola - DEA. O delineamento experimental constituiu-se de 18 unidades experimentais, cada uma composta de oito plantas. O experimento foi montado segundo o esquema de parcelas subdivididas, tendo nas parcelas os tipos de manejo adotados (convencional - MC e com água residuária de origem doméstica - MR com aplicação de cinco diferentes lâminas) e nas subparcelas, as faixas de profundidades do solo (0 - 0,20; 0,20 - 0,40 e 0,40 - 0,60 m) no delineamento em blocos casualizados (linhas de plantio) com três repetições. O período de monitoramento das alterações física e químicas do solo e do estado nutricional do cafeeiro, foi de 270 dias, sendo que a cada 90 dias eram realizadas amostragens do solo e a coleta de amostras foliares, para verificar o efeito dos manejos ao longo do tempo. O MC (tratamento T1), constituiu-se de calagem, adubação convencional e irrigação suplementar com água da represa. No MR foram aplicadas cinco diferentes lâminas de água residuária filtrada de origem doméstica (tratamentos: T2, T3, T4, T5 e T6) as quais variaram de acordo com o tempo. No tempo 1 - Tp1 (após 90 dias, a adoção dos manejos) as lâminas de água residuária aplicadas totalizaram: 117, 146, 234, 264 e 293mm. No tempo 2 - Tp2 (após 180 dias, a adoção dos manejos) 155, 197, 309, 360 e 399mm e no tempo 3 – Tp3 (após 270 dias, a adoção dos manejos) 202, 262, 399, 468 e 532 mm. Os resultados mostraram que: quanto ao aspecto de salinidade, a água residuária de origem doméstica não apresentou qualquer grau de restrição de uso, porém, avaliando-a quanto ao risco potencial de provocar problemas de infiltração no solo, a água apresentou restrição de uso, de ligeiro a moderado. No que se refere à toxicidade de íons específicos, a água residuária não indicou restrições de uso, por apresentar uma concentração de Na + menor que 69 mg L-1 . O valor médio do pH da água residuária foi considerado médio, estando de acordo com a faixa normal para uso na irrigação. As concentrações médias de Zn e Mn estão de acordo com as diretrizes para uso na irrigação por longos períodos; já as concentrações médias de Cu e Fe estão um pouco acima do recomendado se a lâmina aplicada for maior de 1200 mm ano-1 . Quanto à influência da qualidade da água residuária de origem doméstica no surgimento de problemas de obstrução no sistema de irrigação localizada, a concentração de sólidos suspensos não proporcionou nenhum grau de restrição; no entanto, apresentou grau de restrição de ligeira a moderada para o pH e concentração de Mn e severa para concentração de Fe. A aplicação de água residuária filtrada de origem doméstica foi eficaz no suprimento das necessidades hídricas do cafeeiro e, devido à sua composição química, possibilitou melhoria na fertilidade do solo e do estado nutricional do cafeeiro. Os principais impactos positivos observados no solo em resposta à adoção do MR, foram: aumento do pH, das concentrações de P disponível, K +, Ca 2+, Mg 2+ e S trocáveis, MO, N - total e diminuição da acidez trocável e potencial e ADA, enquanto os impactos negativos verificados no solo em decorrência do MR, foram: incremento nas concentrações de Fe, Mn e B disponíveis, Na+ trocável, aumento da CE, RAS e PST. Apesar do aumento da CE do solo no MR, não se constataram problemas de salinização no solo, por apresentar CE < 2000 µS cm-1 . Avaliando os valores da PST (< 7%), verificou-se que o solo não apresenta comprometimento da sua estrutura; já avaliando a CE e PST do solo conjuntamente, o solo submetido ao MR foi classificado como normal. De maneira geral, o MR foi mais efetivo na melhoria do estado nutricional do cafeeiro, do que o MC, pois as concentrações dos principais nutrientes (N, Ca, Mg, S, Zn e Cu) ficaram dentro dos níveis considerados adequados. Os nutrientes passíveis de causar problemas de toxicidade ao cafeeiro, são o Fe e Mn. Do ponto de vista ambiental, a disposição de água residuária no solo pode vir como alternativa para o tratamento dessas águas, além de potencializar a produção de alimentos.

Water availability in the world has a close relationship with food security, people's lifestyle, industrial and agricultural growth and environmental sustainability. In regions with arid and semi-arid climates, water has become a limit factor for urban, industrial and agricultural development. In spite of a high availability of water resources in Brazil (around 257.790 m3 s-1 ), approx. 17,3% of the planet’s water resources, it is unequally distributed. Five in nine Northeast states, (Rio Grande do Norte, Paraíba, Pernambuco, Alagoas and Sergipe) already signal shortage of water, as their water availability is lower than 1.700 m3 inhab-1 year-1. In the context of water shortage associated to problems of water quality, the use of wastewater appears to be a feasible alternative. Therefore, the objective of this work was to investigate soil physical and chemical alterations and the coffee plant nutritional status, in response to fertirrigation with filtered domestic wastewater and to compare the results with the conventional agricultural management. The assayed soil physical and chemical characteristics were: P, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, H + Al, organic matter (OM), total N, remaining P, Zn, Mn, Cu, B, S, pH, electric conductivity of soil saturated paste extract (EC), clay dispersion in water (CDW), sodium adsorption ratio (SAR) and exchangeable sodium percentage (ESP); coffee leaves were assayed for the concentration of N, P, K, Ca, Mg, S, Zn, Fe, Mn, Cu and B. The experiment was carried out at the Sewer Treatment Pilot Plant (EPTE), DEA/UFV. The experimental design consisted of 18 plots, with eight plants each. The treatments were distributed in split-plots, the plots having the adopted management types (CM-conventional and with WM-domestic wastewater with five different water laminas) and the subplots with soil depths (0 – 0.20; 0.20 – 0.40 and 0.40 – 0.60 m) in randomized block design (planting lines) with three repetitions. Soil physical and chemical alterations and coffee nutritional status were monitored for 270 days. Soil samplings and leaf sample collection were carried out to verify the effect of management along the time every 90 days. CM (treatment T1) consisted of liming, conventional fertilization and supplemental irrigation with dam water. In WM five different filtered domestic wastewater laminas were applied (treatments: T2, T3, T4, T5 and T6) varying with time. In time 1 - Tp1 (after 90 days, adoption of management), totaling 117, 146, 234, 264 and 293 mm of water. In time 2 - Tp2 (after 180 days, adoption of management) 155, 197, 309, 360 and 399 mm and in time 3 - Tp3 (after 270 days, adoption of management) 202, 262, 399, 468 and 532 mm. The results showed that in relation to salinity, the domestic wastewater present no restriction of use, however the use restriction was from light to moderate when evaluating for the potential risk of causing soil infiltration. There were no use restrictions for specific ion toxicity, as Na+ concentration was lower than 69 mg L-1 . The wastewater average pH was medium, in the normal range for irrigation use. Mean Zn and Mn concentrations are in accordance with the guidelines for the irrigation use for long periods; however the mean Cu and Fe concentrations are a little above the recommendation if the applied lamina is larger than 1200 mm year -1 . As for the influence of the domestic wastewater quality on the occurrence of clogging problems in the localized irrigation system, the suspended solids concentration provide no restriction; however, there was a light to moderate restriction for pH and Mn concentration and severe for Fe concentration. The application of filtered domestic wastewater was effective in providing the water needed for the plants and, due to its chemical composition, to improve soil fertility and coffee nutritional status. The major positive impacts observed in the soil in response to the WM adoption were increase in pH, the concentrations of available P, exchangeable K+, Ca2+, Mg2+ and S, OM, total-N and decrease in the exchangeable and potential acidity and ADA. The negative impacts verified in the soil due to WM were increase in the concentrations of available Fe, Mn and B, exchangeable Na+, increase in EC, RAS and PST. In spite of the increase in soil EC in WM, there were no problems of soil salinity, since EC < 2000 µS cm-1 . When evaluating PST values (< 7 %) alone, it was verified that there were no risks to soil structure; yet when evaluating EC and PST together, the soil treated with WM was classified as normal. In general, WM was more effective in improving coffee nutritional status than CM, because the concentrations of the essential nutrients (N, Ca, Mg, S, Zn and Cu) were within the range considered adequate. The nutrients with potential for causing toxicity problems to coffee plants, are Fe and Mn. From the environmental point of view, the disposition of wastewater in the soil could be an alternative to wastewater treatment, besides increasing food production.