lodo de eta

MINERALIZAÇÃO DO NITROGÊNIO E EFICIÊNCIA AGRONÔMICA DO LODO BIOLÓGICO GERADO

EM ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA

Isabella Menuzzo Lucon

Orientador: Dr. Ronaldo Severiano Berton

Pós-Graduação IAC – Agricultura Tropical e Subtropical

Introdução

Lodo de ETA

- 90% de água e composição variada;

- São Paulo: estimativa de 30.000 Mg de lodo seco/ano;

- Destino: corpo d’água mais próximos ou aterro sanitário.

Uso do Lodo de ETA na Agricultura

- Saídas seguras e confiáveis para a eliminação ou

aproveitamento dos resíduos;

- Necessário um monitoramento das alterações provocadas

pela sua aplicação ao ambiente.

Introdução

Presença de Macro e Micronutrientes

- Presença de carbono orgânico, nitrogênio, cálcio, enxofre,

ferro e fósforo;

- Característica mais similar aos solos do que se comparado

com o lodo de esgoto;

- Nitrogênio e o carbono orgânico mais estáveis, menos

reativos e em menores concentrações.

- Nitrogênio na forma orgânica irá disponibilizar esse

nutriente mais lentamente, diminuindo a sua lixiviação no

perfil do solo.

Introdução

Presença de Elementos Potencialmente Tóxicos

- Altos teores de alumínio e/ou ferro;

- Se combinam com o fósforo, reduzindo a absorção deste

pelas plantas;

Introdução

Alumínio:

- Altas concentrações pode ser tóxico para as plantas;

- Baixas concentrações no solo ou em solução nutritiva,

estimula o crescimento de plantas;

- pH do solo interfere na solubilidade do mesmo;

- pH superior a 5,7, não se encontra alumínio trocável no

solo.

Hipóteses

O lodo de ETA é degradado lentamente após aplicação no

solo, refletindo em disponibilização parcelada do nitrogênio;

A taxa de mineralização do nitrogênio determinada em

incubação de laboratório reflete a disponibilidade desse

elemento às plantas;

Hipóteses

Em altas doses, o Lodo de ETA será tóxico devido à

concentração de Al presente no mesmo;

A disponibilidade do alumínio determinada em incubação de

laboratório reflete para disponibilidade deste elemento a ser

absorvido pelas plantas.

Objetivos

- Determinar a taxa de mineralização do Nitrogênio do LETA

após aplicação em solo.

- Avaliar a dinâmica do Al e outros elementos na solução do

solo em pH 4,8 e 6,5.

Objetivos

- Avaliar os efeitos do uso agrícola do lodo de ETA quando

aplicado isoladamente e em complementação à adubação

nitrogenada com fertilizante mineral, no desenvolvimento da

planta, na absorção de nutrientes e de elementos

potencialmente tóxicos e também as alterações na fertilidade

do solo.

Materiais e Métodos

Etapas:

- Ensaio em Laboratório de Mineralização do Nitrogênio

presente o LETA;

- Cultivo em vaso de milho com 16 diferentes tratamentos –

Casa de Vegetação;

- Especiação Iônica da solução do solo em pH 4,8 e 6,5 -

Laboratório.


Mineralização do Nitrogênio:

- Laboratório de Fertilizantes e Resíduos do Instituto

Agronômico de Campinas no período de 06 de dezembro de

2010 à 11 de abril de 2011;

- Latossolo Vermelho Amarelo Distrófico plíntico, textura

média, pH(CaCl2) 4,8 coletado de 10 a 20 cm de profundidade na

Unidade Pálida da Fazenda Santa Eliza do Instituto

Agronômico de Campinas e peneirado a 5 mm;

- Lodo de ETA: CODEN - coletado em 05 de outubro de 2010 - umidade de 6,2%, triturado e peneirado a 0,84 mm ;



-126 dias de incubação, 11 períodos, 4 doses, 3 repetições;

- Frascos de polietileno, com tampas e pequenos orifícios;

- 100 g de terra fina seca e peneirada;

- Doses: zero; 9,72; 19,44 e 29,15 g de LETA (0, 58,65, 117,30 e 175,79 mg de N);

- Umidade 70% da CRA do solo.



- Análise química do lodo de ETA

Nitrogênio

pH umidade Carbono orgânico Kjeldahl amoniacal nitrito-

nitrato

% g/kg ------------- mg/kg --------------

7,1 26,5 249 (1) 7000 (1) 75 (1) 25,7 (1)

(1) Com base no lodo de ETA seco




- Análises realizadas aos zero, 7, 14, 28, 42, 56, 70, 84, 98,

112 e 126 dias de incubação;

- Amostra para determinar umidade do solo;

- Extração do N-inorgânico => 5 g de solo úmido com 50 ml de

KCl (2 mol L-1) agitado por 60 minutos e deixados em repouso

por 30 minutos;



- 10,00 mL da alíquota do extrato destilado a vapor com MgO

e liga de Devarda recebido em solução H3BO3 e titulado com

solução padronizada de H2SO4 => N-inorgânico total (NH4+ e

NO3- + NO2

-);

- pH conforme metodologia descrita em RAIJ et al. (2001),

usando solução de CaCl2 0,01 mol L-1.

- TM = Ni – N0 * 100, Nt

onde N0 = N mineralizado na dose 0;

Ni = N mineralizado nas doses 1, 2 e 3;

Nt = N aplicado em cada dose; TM = Taxa de mineralização [%].


Cultivo em Vaso:

- Instituto Agronômico de Campinas, Centro de Pesquisa e

Desenvolvimento do Solo e Recursos Agroambientais –

Departamento de Qualidade do Solo;

- Latossolo Vermelho Amarelo Distrófico plíntico, textura

média, pH(CaCl2) 4,8 coletado de 10 a 20 cm de profundidade na

Unidade Pálida da Fazenda Santa Eliza do Instituto

Agronômico de Campinas e peneirado a 5 mm;

- Lodo de ETA: CODEN - coletado em 05 de outubro de 2010 - umidade de 6,2%, triturado e peneirado a 0,84 mm ;

TRATAMENTO LODONITRATO DE

AMÔNIO TOTAL

------------ Nitrogênio (mg/vaso) ---------

T - 1 0 0 0

T - 2 0 200 200

T - 3 0 400 400

T - 4 0 600 600

T - 5 200 0 200

T - 6 200 200 400

T - 7 200 400 600

T - 8 200 600 800

T - 9 400 0 400

T - 10 400 200 600

T - 11 400 400 800

T - 12 400 600 1000

T - 13 600 0 600

T - 14 600 200 800

T - 15 600 400 1000

T - 16 600 600 1200


Cultivo em Vaso:

- Montagem dos vasos: 01 de março de 2011;

- 3 kg de solo/vaso;

- Doses de lodo homogenizadas ao solo => 0, 200, 400 e 600 mg de N/vaso (conforme tratamento);

- Adubação básica:

Elemento mg/vaso Fonte

P 500 Superfosfato simples

K 700 K2SO4

Mg 200 MgSO4.1H2O


Elemento mg/vaso Fonte

B 1,5 H3BO3

Cu 3,0 CuSO4.5H2O

Mn 9,0 MnSO4.1H2O

Zn 6,0 ZnSO4.7H2O

Mo 0,15 Na2MoO4.2H2O

Fe 9,0 Fe-EDTA

- Micronutrientes:

- Umidade: 70% da capacidade de retenção de água do solo


Cultivo em Vaso:

- 21 de março de 2011: Semeadura Milho Hibrido IAC - 8333 (10 sementes/vaso);

- 25 de março de 2011: Emergência;

- 31 de março de 2011: Desbaste (5 plantas/vaso) Aplicação da primeira parcela de

nitrato de amônio.


- Aplicação do mineral (Nitrato de amônio):

- 5 dias após a germinação: 50 mg;


- 15 dias após a germinação: 100 mg (fim da dose de 200 mg);


- 25 dias após a germinação: 100 mg (fim da dose de 400 mg);

- 30 dias após a germinação: 200 mg (fim da dose de 400 mg).


Cultivo em Vaso:

- Efeitos do Lodo de ETA na planta:

- Crescimento da planta: determinação semanal da altura;

- Massa seca da raíz e parte aérea da planta: 12 de maio,

48 DAG – corte da parte aérea, lavagem com água

deionizada, secagem em estufa de circulação de ar forçado a

65°C até massa constante, determinação da massa; 18 de

maio: retirada das raízes.


Cultivo em Vaso:

Efeitos do Lodo de ETA na planta:

- Metais pesados, Macro e Micronutrientes na planta:

determinação de teores totais de macronutrientes,

micronutrientes e de metais pesados (Al, As, B,Cd, Ca, Pb, Cu,

Cr, S, Fe, P, Mg, Mn, Hg, Mo, Ni, Se, Zn, K e Na: ICP-OES; N:

destilação e titulação.


Cultivo em Vaso:

Efeitos do Lodo de ETA no solo:

- Análise do solo: Matéria Orgânica; pH; P-resina; K, Ca, Mg e

Al trocável, V%, S, CTC, H+Al, S.B., B, Cu, Fe, Mn, Zn, Cd, Cr,

Ni, Pb, C.E. - Laboratório de Fertilidade do Solo do Instituto

Agronômico de Campinas.


Especiação:

- Laboratório de Fertilizantes e Resíduos do Instituto Agronômico de Campinas;

- Latossolo Vermelho Amarelo Distrófico plíntico, textura média;

- 800 g de solo incubados em frascos de polietileno – umidade

80% da CRA do solo;

- 2 pH’s: 4,8 (original do solo) e 6,5 (elevação do pH com

CaCO3 P.A.);

- 4 doses: zero, 80, 160 e 320 mg de N/frasco;

- 2 períodos de incubação: zero e 60 dias;

- 2 repetições.


Especiação:

Solução do solo

Extrato de saturação (BERTON, 1989).

- 700 g de solo retirados para o extrato de saturação.

Análise do solo

- 100 g de solo para análise de fertilidade e presença de

elementos potencialmente tóxicos.


Especiação:

- Solução do solo:

Por ICP-OES determinação de cátions (Al3+, Ca2+, K+, Mg2+, Na+,

Fe2+, Zn2+);

Por cromatógrafo determinação dos ânions (PO43-, SO4

2-, NO3-,

F- , Cl-);

Por colorímetro UV-Vis de fluxo contínuo determinação de NH4+;

Por TOC – V CPN determinação de carbono orgânico dissolvido.

Programa Visual Minteq 3.0 (Gustaffson, 2010): estimar a

atividade e a especiação química dos íons em solução.


Especiação:

- Análise do solo: Matéria Orgânica; pH; P-resina; K, Ca, Mg e

Al trocável, V%, S, CTC, H+Al, S.B., B, Cu, Fe, Mn, Zn, Cd, Cr,

Ni, Pb, C.E. - Laboratório de Fertilidade do Solo do Instituto

Agronômico de Campinas.


Análise estatística:

Os resultados obtidos tanto da parte aérea como das raízes do

milho e do solo serão submetidos à análise de variância, com

realização de regressões, escolhendo-se a equação de melhor

ajuste para os níveis de pH adotados.

Resultados e Discussões

Mineralização do Nitrogênio: pH


Mineralização do Nitrogênio: pH

O pH do solo apresentou maiores valores de acordo com

as doses empregadas, chegando à 5,6, 5,8 e 5,9 conforme as

doses 1, 2 e 3, respectivamente, e seguiu um comportamento

semelhante entre as doses em relação ao tempo de

incubação. O aumento do pH pode ser atribuído ao pH

próximo a neutralidade apresentado pelo LETA, o qual deve

ter influenciado na reação do solo.



Valores médio de nitrogênio inorgânico extraído do solo

Trat.

Tempo de incubação / dias

0 7 14 28 42 56 70 84 98 112 126

------------------------------------------------- mg kg-1 ------------------------------------------------------

Controle 17,7 8,9 17,6 10,6 24,8 21,8 35,0 27,2 36,6 37,8 25,5

Dose 1 22,7 24,5 29,9 19,7 26,7 35,9 33,6 32,2 35,6 29,4 29,9

Dose 2 28,8 41,9 39,7 26,4 39,8 45,1 45,8 47,4 44,2 35,2 44,2

Dose 3 33,0 33,8 44,8 25,7 38,6 45,7 52,2 65,8 53,1 41,7 54,6


Mineralização do Nitrogênio: Dinâmica do N

Trat.

N total aplicado

N inorgânico extraído

inicio

N inorgânico extraído após 126

dias

N miner. após 126

dias

N miner. devido ao resíduo

Fração de miner. do N em 126

dias

-------------------------------------- mg kg-1 -----------------------------------%

Controle - 17,7 25,5 7,8 - -

Dose 1 586,5 22,7 29,9 7,2 -0,6 -0,10

Dose 2 1173,0 28,8 44,2 15,5 7,7 0,66

Dose 3 1757,9 33,0 54,6 21,6 13,8 0,78



Doses

Taxa de Mineralização / dias de incubação

0 7 14 28 42 56 70 84 98 112 126

------ % -------

1 0,8 2,7 2,1 1,6 0,3 2,4 -0,2 0,8 -0,2 -1,4 0,7

2 0,9 2,8 1,9 1,4 1,3 2,0 0,9 1,7 0,7 -0,2 1,6

3 0,9 1,4 1,6 0,9 0,8 1,4 1,0 2,2 0,9 0,2 1,7



O valor médio da Taxa de Mineralização do nitrogênio

presente no lodo de ETA foi de 1,1 %.

Taxa de mineralização do lodo de ETE é de aproximadamente

30%.

Valores negativos indicam imobilização do N, provavelmente

devido à alta relação C/N do lodo de ETA.


Cultivo em vaso: Massa seca parte aérea

600

40010

20

30

2000

40

200 0400600

MS

LODO

MINERAL

Surface Plot of MS vs LODO; MINERAL

LODO

MIN

ERA

L

6005004003002001000

600

500

400

300

200

100

0

> – – – – < 15

15 2020 2525 3030 35

35

MS

Contour Plot of MS vs MINERAL; LODO

600

400

20

30

2000

40

200 0400600

MS

MINERAL

LODO

Surface Plot of MS vs MINERAL; LODO


Cultivo em vaso:

Parte aérea: Massa seca (g)

MS = 15,1578 + 0,00191375*L + 0,08332*MMS = 15,1578 + 0,00191375*L + 0,08332*M onde MS é a massa seca; L é a dose de N do Lodo e M é a dose de N mineral.

Term Coef

Constant 15,1578

LODO 0,00191375

MINERAL 0,0833200

LODO*LODO -5,00000E-06

MINERAL*MINERAL -7,62500E-05

LODO*MINERAL 2,53750E-06


Cultivo em vaso: Nitrogênio absorvido por planta por vaso

600

400100

250

200

400

0

550

200 0400600

N VASO

LODO

MINERAL

Surface Plot of N VASO vs LODO; MINERAL

LODO

MIN

ERA

L

6005004003002001000

600

500

400

300

200

100

0

> – – – < 100

100 200200 300300 400

400

N VASO

Contour Plot of N VASO vs MINERAL; LODO

600

400100

200

300

200

400

0200 0400

600

N VASO

MINERAL

LODO

Surface Plot of N VASO vs MINERAL; LODO


Cultivo em vaso:

Parte aérea: N absorvido pelo milho por vaso (mg)

N = 101,696 - 0,0323125*L + 0,576491*MN = 101,696 - 0,0323125*L + 0,576491*Monde N é quantidade em mg; L é a dose de N do Lodo e M é a dose de N mineral.

Term Coef

Constant 101,696

LODO -0,0323125

MINERAL 0,576491

LODO*LODO 3,12500E-05

MINERAL*MINERAL 2,89063E-06

LODO*MINERAL 2,81875E-05

Resultados e Análises em andamento

Cronograma

Atividades Meses

Ano 2010 Ano 2011 Ano 2012

A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A

Curso de disciplinas

X X X X X X X X X X X X

Análise dos solos X X X X

Análise do lodo de ETA

X X

Ensaio mineralização

X X X X X

Ensaio em vasos X X X X

Análise das plantas e solo

X X X X

Ensaio de especiação

X X X X

Análises estatísticas

X X X X X X X X

Revisão de literatura

X X X X X X X X X X X X X X X X X

Redação da dissertação

X X X X X X X X

Obrigada!Obrigada!

Documents

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