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Revista de la ciencia del suelo y nutrición vegetal

versión On-line ISSN 0718-2791

R.C. Suelo Nutr. Veg. v.7 n.1 Temuco  2007

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-27912007000100006 

 

R.C. Suelo Nutr. Veg. 7 (1) 2007 (74-87)

ARTÍCULOS ORIGINALES

 

ALGODOEIRO CULTIVADO EM SOLO TRATADO COM CALCÁRIO, LODO DE ESGOTO E CÁDMIO

Cotton plants cultivated in soil amended with lime, sewage sludge and cadmium

 

Thiago Assis Rodrigues Nogueira1,2, Marcos Omir Marques1, Fernando Almeida Muçouçah1, Ivana Machado Fonseca1

1Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias. Via de acesso Prof. Paulo Donato Castellane, s/n. CEP. 14.884-900 - Jaboticabal, São Paulo, Brasil.
2Bolsista Fapesp. Correspondência: tarnogueira@click21.com.br


ABSTRACT

The objective of the work was to evaluate the accumulation of nutrients and heavy metals in different parts of the cotton plants (Gossypium hirsutum cv. IAC 22) cultivated in soil that received lime and sewage sludge from municipal treatment plant plus cadmium. The experiment was carried out under green house conditions. The soil was a Clayey Red Latosol (Oxisol). The experimental design was the randomized blocks. The treatments were organized in a 3x2+1 factorial scheme (three lime rates, two sewage sludge rates and a Control treatment), all with three replications. The variance test was made by F test and means comparisons by Tukey test (p< 0.05). The different lime rates provided larger macronutrientes accumulations in the shoot and micronutrients in the roots. The sewage sludge addition provided the macronutrients accumulation, especially, in the roots and shoot of the plants, and of Mn and Zn in the root and shoot and just Mn in the fibers. The Fe accumulation in the roots decreased with the application of the sewage sludge. The liming and the sewage sludge provided accumulation of Pb in the roots, shoot and fibers. When it was just considered the liming, similar effect was found for the Cd and Ni in the fibers.

Key words: Gossypium hirsutum, biosolid, liming, trace elements, organic residue.

RESUMO

O objetivo do trabalho foi avaliar o acúmulo de nutrientes e metáis pesados em diferentes partes das plantas de algodoeiro (Gossypium hirsutum cv. IAC 22) cultivadas em solo que recebeu calcário e lodo de esgoto contaminado com cádmio. O experimento foi conduzido em casa de vegetacáo na FCAV/Unesp, em Jaboticabal-SP, em Latossolo Vermelho argiloso. Utilizou-se o delineamento experimental em blocos casualizados em esquema fatorial 3 x 2 + 1, sendo três doses de calcário calcinado, duas doses de lodo de esgoto e urna testemunha adicional, com três repe

tiçSes. Procedeu-se à análise de variáncia e ao teste Tukey a 5% de probabilidade. As diferentes doses de calcário proporcionaram maiores acúmulos de macronutrientes na parte aérea e micronutrientes ñas raízes. A adicáo de lodo proporcionou o acúmulo de macronutrientes, especialmente, ñas raízes e parte aérea das plantas, e de Mn e Zn na raiz e parte aérea e apenas Mn ñas fibras. O acúmulo de Fe ñas raízes diminuíram com a aplicaçáo do lodo de esgoto. A calagem e o lodo proporcionaram acúmulo de Pb ñas raízes, parte aérea e fibras. Quando se considerou apenas a calagem, efeito semelhante foi encontrado para o Cd e Ni ñas fibras.

Palavras-chave: Gossypium hirsutum, biossólido, calagem, elementos traço, resíduo orgânico


INTRODUÇÃO

O aumento da população dos centros urbanos é o principal responsável pela produção de diversos resíduos, que podem ser acumulados no ambiente sem o adequado tratamento ou utilização que possibilite sua reciclagem. Dentre os diferentes tipos encontrados, pode-se destacar o lodo de esgoto, que é um resíduo de composição predominantemente orgânica, obtido ao final do tratamento de águas servidas. Por ser gerado em larga escala, é fonte constante de preocupação no que se refere à contaminação ambiental (Rocha et al., 2003).

A presença de matéria orgânica e de nutrientes de plantas na composição do lodo de esgoto sanitário lhe confere potencial para ser utilizado como fertilizante e condicionador do solo, podendo substituir, ainda que parcialmente, os fertilizantes minerais (Nascimento et al., 2004).

A reciclagem agrícola do lodo de esgoto destaca-se por reduzir a pressão sobre a exploração dos recursos naturais para a produção de fertilizantes e os custos decorrentes dos insumos agrícolas nos sistemas produtivos. Além disso, diminui o impacto ambiental causado na medida em que dispensa a adoção de outras opções de destino.

A reciclagem de nutrientes no solo, como aproveitamento agrícola do lodo de esgoto, apresenta-se como tendência mundial (Lopes et al., 2005). Entretanto, devido à possibilidade de presença de metais pesados, sua adição continuada no solo deve ser avaliada de forma criteriosa, considerando-se os riscos de contaminação que representa e sua eventual transferência à cadeia alimentar (Nriagu e Pacyna, 1988; Mesquita, 2002).

Dentre as culturas com possibilidades de receber o lodo de esgoto, destaca-se o algodoeiro. Sua importância decorre da fibra que compõe o algodão, matéria prima de grande importância para a indústria têxtil, ao mesmo tempo em que não representa risco à saúde humana (Pedroza et al., 2003).

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o acúmulo de macronutrientes (N, P, K, Ca, Mg e S), micronutrientes (Fe, Mn e Zn) e metais pesados (Cd, Ni e Pb) nas diferentes partes de plantas de algodoeiro cultivadas em solo acrescido de lodo de esgoto contaminado, de forma intencional, com cádmio.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi conduzido em condições de casa de vegetação, nas dependências do Departamento de Tecnologia da FCAV-UNESP, Campus de Jaboticabal, SP. O solo empregado foi um Latossolo Vermelho argiloso (Embrapa, 1999), com características químicas (Quadro 1) determinadas de acordo com Raij et al. (1987).

Quadro 1: Propriedades químicas do LATOSSOLO VERMELHO argiloso.

Table 1: Clayey Red Latosol (Oxisol) chemical properties.


Propriedade

Valor

DESVPAD1


pH (CaCl2)

4,2

0,25

Materia Orgánica (g dm-3)

9,0

0,36

P- resina (mg dm-3)

7,0

0,26

K (mmolc dm-3)

1,0

0,26

Ca (mmolc dm-3)

4,0

0,26

Mg (mmolc dm-3)

2,0

0,17

H + Al (mmolc dm-3)

34,0

3,46

SB (mmolc dm-3)

7,0

0,26

T (mmolc dm-3)

41,0

3,56

V(%)

17,0

1,43


1Desvio radrão.

Foi utilizando como planta-teste o algodoeiro (Gossypium hirsutum L.) cultivar IAC 22. O lodo de esgoto empregado, não higienizado com cal, foi obtido junto à Estação de Tratamento de Esgoto da SABESP, do município de Franca, SP. A caracterização química do lodo de esgoto (Quadro 2) foi realizada segundo metodologia preconizada por USEPA (1995).


Quadro 2: Características químicas do lodo de esgoto (base seca).

Table 2: Sewage sludge chemical characteristics (dry matter base).


Características

Valor

DESVPAD1

CMP2


C (g kg1)

390,00

13,11

_*

pH (H 2O)

4,90

0,05

-

N-Kjeldahl (g kg-1)

30,64

1,70

-

P(g kg-1)

9,31

0,49

-

K(mg kg-1)

37,00

0,52

-

Ca(mg kg-1)

375,0

8,92

-

Mg (mg kg-1)

45,00

7,00

-

S(g kg-1)

7,56

0,75

-

Fe (mg kg-1)

319,00

12,49

-

Mn (mg kg-1)

70,00

6,42

-

Cu (mg kg-1)

212,00

9,54

4.300

Zn (mg kg-1)

120,00

8,54

7.500

Cd (mg kg-1)

5,00

1,73

85

Cr (mg kg-1)

157,00

7,00

-

Ni (mg kg-1)

61,00

4,58

420

Pb (mg kg-1)

127,00

8,00

840


1Desvio Padrão.
2CMP (Concentração Máxima Permitida) P 4230, CETESB (1999).
*Valores sem limites determinados.

O delineamento experimental utilizado foi em blocos ao acaso, constituído de sete tratamentos com três repetições, totalizando vinte e uma parcelas experimentais. Cada parcela experimental era constituída por um vaso com capacidade de 24 litros. Os tratamentos testados foram definidos pela combinação de 3 doses de calcário calcinado com 2 doses de lodo de esgoto, além de um tratamento testemunha adicional. As doses de calcário empregadas corresponderam a 0, 50% e 100% da quantidade necessária para se elevar a saturação por bases a 70%, correspondentes a 0,0; 16,2 e 32,4 g por vaso, respectivamente. As doses de lodo de esgoto corresponderam a 0 e 100% da quantidade necessária para fornecer todo o nitrogênio exigido pela cultura, ou seja, 0,0 e 94,12 g por vaso nesta ordem, de acordo com a recomendação de Raij et al. (1997), considerando a taxa de mineralização do lodo de 33,33%.

Nas parcelas que não receberam lodo de esgoto, aplicou-se no plantio: 0,6 g de sulfato de amônio, 6,7 g de superfosfato simples e 1,66 g de cloreto de potássio e, em cobertura, 4,2 g de sulfato de amônio e 0,83 g de cloreto de potássio. As parcelas que receberam lodo de esgoto, aplicou-se no plantio e em cobertura 1,66 e 0,83 g de cloreto de potássio, respectivamente, segundo a recomendação de Raij et al. (1997), e 0,0135 g de CdCl2 (quantidade necessária de Cd para elevar os teores do lodo aos níveis máximos permitidos pelas normas da Cetesb (1999).

Os tratamentos foram aplicados nos solos de cada parcela, na camada 0-10 cm de profundidade. Transferiu-se ou o volume correspondente de solo para saco plástico de 3 kg de capacidade e as frações (calcário, lodo de esgoto e fertilizantes minerais) em conformidade com os tratamentos mencionados anteriormente. Após homogeneização das frações, procedeu-se ao retorno do material aos respectivos vasos, restabelecendo o volume do solo no interior do mesmo.

Na seqüência, foram semeadas 5 sementes por vaso da cultivar IAC 22 e, uma semana após a germinação, realizou-se o desbaste mantendo-se duas plantas por vaso. A irrigação foi feita pelo método de pesagens dos vasos, mantendo a umidade correspondente a 60% da capacidade de campo de acordo com a recomendação de Klute (1986), utilizando água deionizada. As mesmas foram mantidas nos vasos por 150 dias, quando se efetuou o desmonte do experimento por meio do corte dos caules das plantas rente ao solo e separação de suas diferentes partes: raízes, parte aérea (caule, folhas e ramos) e fibra. As raízes foram separadas do solo por lavagem com água corrente.

O material obtido foi acondicionado em sacos de papel devidamente etiquetados, os quais foram encaminhados ao laboratório de análises químicas. Após lavagem das plantas em água corrente, destilada e deionizada, as mesmas foram mantidas em estufa com renovação e circulação forçada o de ar (60-70 C) até massa constante, obtendo-se a matéria seca produzida nas diferentes partes das plantas. As mesmas foram pesadas e, em seguida, moídas em micro-moinho tipo Willey. Esse material foi submetido à digestão sulfúrica para a determinação dos teores de N por titulometria após destilação em microdestilador de Kjeldahl e digestão nítrico-perclórica para a determinação dos macronutrientes (P, K, Ca, Mg e S), micronutrientes (Fe, Mn e Zn) e metáis pesados (Cd, Ni e Pb), empregando-se colorimetria para o P, turbidimetria para o S, e espectrofotometria de absorçáo atómica para os demais elementos, conforme metodología de Malavolta (1989), sendo os resultados expressos em relacáo à matéria seca de cada parte das plantas. As quantidades de nutrientes e metáis pesados acumuladas ñas diferentes partes da planta foram calculadas com base no peso da matéria seca de cada parte da planta e no teor de cada elemento na matéria seca.

Aos resultados obtidos, aplicou-se a análise de variáncia, seguindo-se da aplicaçáo do teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade para comparaçáo das médias (Pimentel, 1990).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Macronutrientes

Considerando o acúmulo de N, P e K ñas diferentes partes das plantas de algodoeiro (Quadro 3), verificou-se que o aumento das doses de calcário no solo resultou em menores acúmulos de N e P na parte aérea. Por outro lado, ñas raízes o acúmulo de P e K foram maiores quando o calcário foi empregado. Efeito semelhante observou-se para as quantidades acumuladas de N, P e K na fibra, com o detalhe de que o aumento da dose de calcário proporcionou queda nos valores encontrados. Esses resultados, específicamente para N, são concordantes com os obtidos por Rosolem et al. (2003). As menores quantidades de N e P encontradas na parte aérea revelaram que tais elementos sofreram translocaçáo para outras partes da planta. O comportamento dos elementos P e K ñas raízes permitem inferir que nessa parte da planta as alteraçSes provocadas no solo foram refletidas de forma direta, o mesmo podendo se afirmar para os três elementos acumulados ñas fibras.


Quadro 3: Quantidades acumuladas de N, P e K em diferentes partes de plantas de algodoeiro para os diferentes tratamentos testados.

Table 3:N, P and K accumulated in different parts of the cotton plant for the various treatments tested.

Medias seguidas da mesma letra na vertical nao diferem estatisticamente entre si a 5 % de probabilidade pelo teste de Tukey.

Exceto para N acumulado nas fibras e K na parte aérea e nas fibras, N, P e K, em todas as partes estudadas sofreram incrementos em seus acúmulos na presença de lodo de esgoto. Verificou-se ainda, que as parcelas que compunham o tratamento testemunha resultaram em plantas com menor acúmulo de N, P e K do que aquelas integrantes do esquema fatorial.

Exceto para o potássio, de modo geral, verificou-se a existência de escala decrescente na ordem de grandeza dos valores acumulados (Parte aérea > Raiz > Fibra).

Considerando-se o acúmulo de Ca, Mg e S nas diferentes partes de plantas de algodoeiro (Quadro 4), observou-se a adição de calcário resultou em aumento do acúmulo de Ca e Mg nas diferentes partes das plantas. Porém, o aumento da dose de calcário não proporcionou alteração. Em relação ao S a adição de calcário proporcionou aumento nas quantidades acumuladas nas fibras. Na parte aérea esse efeito foi observado apenas com o emprego da maior dose.


Quadro 4: Quantidades acumuladas de Ca, Mg e S em diferentes partes de plantas de algodoeiro para os diferentes tratamentos testados.

Table 4: Ca, Mg and S accumulated in differents parts of cotton cotton plant for the various treatments tested.

Médias seguidas da mesma letra na vertical não diferem estatisticamente entre si a 5 % de probabilidade pelo teste de Tukey.

A incorporação de lodo de esgoto no solo resultou em maior acúmulo de Ca, Mg e S, na parte aérea e nas raízes. Resposta semelhante foi encontrada por Simonete et al. (2003), ao avaliar o acúmulo de Ca, Mg e S na parte aérea da cultura do milho, após a aplicação de doses de lodo de esgoto. Entretanto, não se verificou qualquer efeito quando se considerou o acúmulo desses elementos na fibra.

Como mencionado anteriormente, os valores de Ca, Mg e S na planta do tratamento testemunha, com exceção das fibras, foram inferiores aos acúmulos ocorridos nas plantas do esquema fatorial.

Micronutrientes

Em relação ao acúmulo de Fe, Mn e Zn na parte aérea das plantas (Quadro 5), notou-se que esses nutrientes acumularam-se de forma inversamente proporcional à dose de calcário, refletindo a disponibilidade desses elementos no solo influenciada pela intensidade da calagem. Resultados contrários foram obtidos por Amaral et al. (1994), quando se avaliou o acúmulo de Fe, Mn e Zn na parte aérea da alface mediante diferentes tipos e doses de corretivos da acidez do solo. De forma contrária, os acúmulos desses micronutrientes nas raízes e nas fibras foram incrementados com a realização da calagem. Observou-se um gradiente decrescente de acúmulo na seguinte ordem: Raiz > Parte aérea > Fibra.


Quadro 5: Quantidades acumuladas de Fe, Mn e Zn em diferentes partes de algodoeiro,em função dos tratamentos testados.

Table 5: Fe, Mn and Zn accumulated in cotton plant for the various treatments tested.

Médias seguidas da mesma letra na vertical não diferem estatisticamente entre si a 5 % de probabilidade pelo teste de Tukey.

Metais pesados

Quanto ao acúmulo de cádmio, níquel e chumbo em diferentes partes de plantas de algodoeiro (Quadro 6), verificou-se que em todas as partes estudadas o aumento da calagem resultou em maior acúmulo de Pb. Não foi possível apresentar os valores de Cd acumulados na parte aérea, uma vez que os teores presentes nos extratos analisados apresentaram valores inferiores ao limites de detecção da metodologia empregada.


Quadro 6: Quantidades acumuladas de Cádmio, Níquel e Chumbo em diferentes partes de plantas de algodoeiro para os diferentes tratamentos testados e variáveis estatísticas.

Table 6: Cd, Ni and Pb accumulated in cotton plant for different parts, in a function of tested treatments and statistical parameters.

Médias seguidas da mesma letra na vertical não diferem estatisticamente entre si a 5 % de probabilidade pelo teste de Tukey.

1Abaixo do limite de detecção.

Em relação ao Ni acumulado, independentemente da parte da planta considerada, a dose de calcário 16,02 g por vaso, resultou em maiores acúmulos deste elemento. Ainda, foi nítida a redução desse acúmulo nas parcelas em que a dose máxima de calcário foi empregada. Ressaltando a importância da correção da acidez do solo quando se pretende limitar a disponibilidade desse elemento nas plantas.

Quanto aos efeitos decorrentes da aplicação de lodo de esgoto, observou-se uma elevação significativa do acúmulo de Pb na parte aérea e raiz e de Cd na raiz. Na fibra não se verificou qualquer influência para estes mesmos elementos, todavia houve um decréscimo significativo do acúmulo de Ni na planta. Esses resultados são, em parte, concordantes com Carneiro et al. (2001) que detectaram correlação direta entre os acúmulos de Cd e Pb em plantas de mostarda e gramíneas e o nível de contaminação do solo com tais elementos.

Em relação ao tratamento testemunha, os acúmulos encontrados foram, em geral, inferiores àqueles verificados nas plantas das parcelas que compõem o esquema fatorial, evidenciando que tanto o efeito da calagem quanto do lodo de esgoto, propiciaram às plantas de algodoeiro maior acúmulo de metais pesados em suas diferentes partes. Esses resultados vão ao encontro das considerações elaboradas por Kabata-Pendias e Pendias (1992) quando ressaltam que as plantas, em geral, podem acumular metais pesados em seus tecidos, evidenciando a grande habilidade de adaptação a várias condições químicas do ambiente, em especial, do solo. Destacam, ainda, que as mesmas se comportam como verdadeiros reservatórios de elementos metálicos presentes no solo, podendo chegar até os humanos e animais, o que ñao se aplica á cultura estudada nesse trabalho. Entretanto, destaca-se a potencialidade dessa cultura em atuar em processos de fitorremediação, através da hiperacumulação de metais pesados, cuja importância é ressaltada por Accioly e Siqueira (2000) e McGrath et al. (2000).

Na distribuição porcentual de Cd para as diferentes partes da planta (Figura 1), observou-se que na ausência de calcário a maior parte do elemento acumulou-se nas raízes. Entretanto, na presença de calcário a distribuição do elemento ocorreu em partes iguais entre raízes e fibras. Verificou-se também que a aplicação do lodo de esgoto contaminado com Cd não promoveu alterações na distribuição do elemento na planta. Soares et al. (2001), observou resultados contrários quando se estudou o acúmulo total de Cd em mudas de árvores cultivadas em solo contaminado por rejeitos de indústria de zinco. Ainda, segundo Oliveira et al. (2005), com o uso de doses crescentes de lodo de esgoto em dois tipos de solos, observaram que as raízes contribuíram para a retenção deste elemento na planta, cujos mecanismos são mencionados por Kabata-Pendias e Pendias (1992) e Mesquita (2002).


Figura 1: Distribuição porcentual de Cd entre diferentes partes de planta de algodoeiro.

Figure 1: Perceptual distribution of Cd amongst different parts of cotton plants.

Em relação à porcentagem de Ni acumulada em diferentes partes de planta de algodoeiro (Figura 2), observou-se que a intensidade de calagem não influenciou a distribuição do Ni na planta, sendo que o elemento ficou, em sua maioria, retido nas raízes. Entretanto, a maior dose de calcário resultou em maior concentração do elemento nas fibras em detrimento da ocorrência do elemento na parte aérea. Também, verificou-se que a aplicação de lodo contaminado com Cd não influenciou a distribuição de Ni nas diferentes partes da planta. Considerando-se a porcentagem de Pb acumulada em diferentes partes das plantas de algodoeiro (Figura 3), verificou-se que a aplicação de calcário, em doses crescentes, e do lodo de esgoto, não exercem influência na distribuição do elemento nas diferentes partes das plantas. Entretanto, mostrou-se maior porcentagem acumulada de Pb na parte aérea para os dois tratamentos, o que contraria as inferências de Malavolta (1994) e Berton (2000) na medida em que destacam que o Pb é absorvido pelas plantas, porém, fica retido nas raízes, ou seja, não sendo translocado às demais partes das plantas. Blaylock & Huang (1999), sugerem que, o fato de muitas plantas acumularem Pb nas raízes, mas a sua translocação para a parte aérea ser muito baixa, pode ser devido à alta afinidade por sítios ligantes na parede celular.


Figura 2: Distribuição porcentual de Ni entre diferentes partes de planta de algodoeiro.

Figure 2: Perceptual distribution of Ni amognst parts of cotton plants


Figura 3: Distribuição porcentual de Pb entre diferentes partes de planta de algodoeiro.

Figure 3: Perceptual distribution of Pb amongnst different parts of cotton plants.

 

CONCLUSÕES

1.  Dependendo da parte da planta a ser considerada, as diferentes doses de calcário influenciaram de formas distintas o acúmulo dos macronutrientes, sendo que os maiores valores são encontrados na parte aérea. A aplicação de lodo de esgoto tendeu a elevar o acúmulo de macronutrientes nas plantas, especialmente, nas raízes e parte aérea.

2. A calagem favorece o acúmulo de Fe, Mn e Zn nas raízes e fibras. O lodo de esgoto aumenta o acúmulo de Mn e Zn na raiz, parte aérea e apenas Mn na fibra. Os teores de Fe nas raízes sofrem redução com a aplicação de lodo de esgoto.

3. Em geral, o lodo de esgoto contaminado com cádmio favoreceu o acúmulo de Cd e Pb nas raízes e parte aérea. Quando se considerou apenas a calagem, efeito semelhante foi encontrado para o Cd e Ni nas fibras.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à SABESP – Franca/SP pelo fornecimento do lodo de esgoto utilizado neste experimento.

 

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