Efeitos da irrigação com esgoto tratado e fertilização nitrogenada na ciclagem de carbono e nitrogênio e no metabolismo microbiano de um solo cultivado com capim-Bermuda Tifton 85

Autor(es)

Sandra Furlan Nogueira

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Piracicaba.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/STB)
• Data de defesa: 2008-06-19

Membros da banca

Reynaldo Luiz Victoria; Cristiano Alberto de Andrade; Heitor Cantarella; Carlos Eduardo Pellegrino Cerri; Marco Antonio Nogueira

• Orientador: Reynaldo Luiz Victoria

Resumo

Em muitas partes do mundo o aumento na demanda de água tem estimulado pesquisas relacionadas às práticas de reuso sustentáveis. Dentre as atividades humanas, a irrigação agrícola se revela como uma das práticas de maior consumo de recursos hídricos naturais. Uma alternativa para minimizar este problema é o reuso de efluentes gerados por sistemas biológicos de tratamento de esgotos. O objetivo desta pesquisa foi avaliar os efeitos da irrigação com esgoto tratado na dinâmica do carbono (C) e nitrogênio (N) e na atividade microbiana de um solo sob pastagem. O estudo foi conduzido em uma pastagem de capim-Bermuda Tifton 85 (Lins-SP), onde o delineamento experimental foi o de blocos completos com seis tratamentos: SI (sem irrigação e sem fertilização), A100 (água potável + 520 kg de N ha-1 ano-1); E0, E33, E66 e E100 (irrigação com esgoto tratado + 0, 33, 66 e 100% de 520 kg de N ha-1 ano-1). Os tratamentos receberam entre 420 a 1500 mm de esgoto tratado e água por ano, correspondendo a uma entrada pelo esgoto tratado de 640 a 2300 kg ha-1 ano-1 de C e de 135 a 480 kg ha-1 ano-1 de N. Utilizando como referência os estoques de C e N de SI, o menor decréscimo de C ocorreu em E33 (1,2 Mg ha-1) e o maior em A100 (7,9 Mg ha-1). Alterações no estoque de N do solo ocorreram após quatro anos de irrigação, onde A100 apresentou decréscimo de cerca de 450 kg de N ha-1. Os estoques de N dos tratamentos irrigados com esgoto tratado não foram afetados. A entrada de C e N orgânicos pelo esgoto tratado não afetaram a composição isotópica do C (\'delta\' 13C) e do N (\'delta\' 15N) da fração estável da matéria orgânica do solo (MOS) do solo. A alteração de \'delta\' 13C nos solos dos tratamentos irrigados (-0,7 a -1,2%o ), em relação a SI, foi resultante da mineralização do carbono orgânico remanescente do solo (plantas C3). Os valores de \'delta\' 15N do N da MOS (0 a 5 cm) foram significativamente maiores (+2,2%o) nos tratamentos irrigados com esgoto tratado do que em SI e A100, refletindo diferenciadas taxas e processos de ciclagem de N. A abundância natural de 15N nas folhas do capim-Bermuda refletiu a composição isotópica do N do solo, com enriquecimento de +2,5%o e +4,9%o em relação a A100 e SI, respectivamente. As taxas líquidas de mineralização e nitrificação negativas ou nulas nas épocas Seca-04, Chuvas-05 e Seca-05 indicaram predominância de processos de imobilização do N pela microbiota em virtude uma alta relação C:N da MOS. Nas épocas de Chuvas-06 e Seca-06 as taxas tornaramse positivas indicando a diminuição da relação C:N da MOS, término do efeito priming e, portanto, ciclagem interna de N. Os solos dos tratamentos apresentaram baixo consumo (-0,1kg de C ha-1 sem-1) ou pequena emissão média de CH4 (+0,8 kg de C ha-1 sem-1). A disponibilidade de N e a umidade do solo não representaram fatores limitantes nos tratamentos, assim as emissões de CO2 não diferiram entre si na maior parte das datas de coleta (médias de 14,7 e 12,2 Mg de C ha-1 para épocas de chuvas e seca, respectivamente). Os maiores fluxos de CO2 relacionaram-se com os períodos de maior precipitação e/ou irrigação do que com os tratamentos. Os maiores fluxos de N2O foram observados após a aplicação de N mineral nos tratamentos irrigados com esgoto tratado, sendo proporcionais as maiores quantidades de N adicionado. As relações médias entre o C da biomassa microbiana e o C orgânico total (Cmic:COT) dos tratamentos variaram de 2,3 a 3,8% ao longo das épocas, indicando boa resiliência do agroecossistema, onde os microrganismos apresentaram variações temporárias de biomassa. Interferências positivas do manejo (corte do capim e fertilização com N mineral) resultando em aumento de Cmic foram observadas no 1º ano hidrológico e Seca-06, como resultado da maior umidade do solo e com isso condições mais favoráveis para a disponibilização de C. Na Seca-04, com o aumento da atividade metabólica, e Chuvas-05, sem alteração deste parâmetro, ao longo do manejo, o quociente metabólico (qCO2) apresentou um cenário de eficiente conversão de C-CO2 em biomassa microbiana. No 2º ano hidrológico, com a diminuição das lâminas de irrigação os tratamentos irrigados e fertilizados apresentaram decréscimo de Cmic e respiração mantida (Seca-05) ou aumentada (Chuvas-06) após o manejo, os valores de qCO2 indicaram condições desfavoráveis a microbiota. Com a pouca interferência dos tratamentos, os indicadores eco-fisiológicos não foram suficientemente sensíveis para mostrar o manejo com menor impacto na qualidade do solo, revelando apenas cenários do metabolismo microbiano ao longo das práticas agrícolas. A quantidade de C exportada por E33, como biomassa (15,2 Mg de C ha-1 ano-1) não diferiu das maiores produções, a alteração em seu estoque de C foi inferior aos demais tratamentos irrigados, sugerindo ser o manejo mais sustentável, em termos de C, utilizando esgoto tratado como irrigação. Os tratamentos E100 (Seca-04) e E66 (Chuvas-05) representaram os manejos com as maiores exportações de N, respondendo linearmente até 940 ha-1 de N ano-1. De acordo com as variáveis avaliadas, o manejo com maior sustentabilidade produtiva e ambiental foi o tratamento E100, situação onde as saídas de N não superaram as entradas (AU)

• Processo FAPESP: 04/00622-2 - Efeitos da aplicação de efluente de esgoto na dinâmica da matéria orgânica e biomassa microbiana de um solo sob pastagem
• Beneficiário: Sandra Furlan Nogueira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado