lodo de eta
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efeitos do lodo de eta na absorção de NTRANSCRIPT
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.
Materiais e Métodos
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 ;
Materiais e Métodos
Mineralização do Nitrogênio:
-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.
Materiais e Métodos
Mineralização do Nitrogênio:
- 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
Materiais e Métodos
Materiais e Métodos
Mineralização do Nitrogênio:
- 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;
Materiais e Métodos
Mineralização do Nitrogênio:
- 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 [%].
Materiais e Métodos
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
Materiais e Métodos
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
Materiais e Métodos
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
Materiais e Métodos
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.
Materiais e Métodos
- Aplicação do mineral (Nitrato de amônio):
- 5 dias após a germinação: 50 mg;
- 10 dias após a germinação: 50 mg;
- 15 dias após a germinação: 100 mg (fim da dose de 200 mg);
- 20 dias após a germinação: 100 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).
Materiais e Métodos
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.
Materiais e Métodos
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.
Materiais e Métodos
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.
Materiais e Métodos
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.
Materiais e Métodos
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.
Materiais e Métodos
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.
Materiais e Métodos
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.
Materiais e Métodos
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
Resultados e Discussões
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.
Resultados e Discussões
Mineralização do Nitrogênio:
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
Resultados e Discussões
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
Resultados e Discussões
Mineralização do Nitrogênio:
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
Resultados e Discussões
Mineralização do Nitrogênio:
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.
Resultados e Discussões
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
Resultados e Discussões
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
Resultados e Discussões
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
Resultados e Discussões
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!