Contributo para a melhoria de solos marginais destinados a pastagens pela aplicação de lama residual urbana, sem riscos ambientais

Contribution to the improvement of degraded soils under pastures through sewage sludge application, without environmental risks

M. G. Serrão¹, H. Domingues¹, M. Fernandes¹, J. Martins¹, F. Pires¹, I. Saraiva¹, P. Fareleira¹, N. Matos¹, E. Ferreira², A. M. Campos³, C. Horta³ & A. Dordio⁴

 

RESUMO

A aplicação de lamas residuais urbanas (LRU) aos solos destinados a pastagens, ainda escassamente utilizada no País, contribui, com frequência, para melhorar os níveis de matéria orgânica (M.O.) e de alguns nutrientes das plantas e para diminuir o risco de erosão, pelo aumento da cobertura vegetal. Todavia, a presença eventual de níveis elevados de metais pesados, compostos orgânicos poluentes e organismos patogénicos nas LRU condiciona a dose a aplicar e torna imprescindível o controlo desses factores nos solos aos quais foram incorporadas. Também o teor elevado de azoto que por vezes contêm pode inibir a actividade simbiótica do rizóbio, prejudicando a sobrevivência das leguminosas na pastagem.

Neste trabalho, examinaram-se a produção de matéria seca, a composição florística e o teor de cobre (Cu) na biomassa vegetal, em dois anos consecutivos de um ensaio com uma mistura pratense semeada para cortes sucessivos, instalado, no Outono de 2001, num Luvissolo Háplico de baixa fertilidade, em Mértola, ao qual foi aplicado LRU secundária proveniente da ETAR de Évora, com um elevado teor de Cu. No mesmo período, apreciou-se a evolução, na camada superficial do solo, dos teores de M.O., de alguns macronutrientes e do Cu extraível por água régia. Avaliouse, ainda, a grandeza da população rizobiana que nodula o trevo (Rhizobium leguminosarum biovar trifolii) e procedeu-se à prospecção de indicadores de contaminação fecal (bactérias coliformes e enterococos). No ano seguinte à aplicação da LRU, examinou-se a evolução, no solo, de 11 compostos bifenilospoliclorados (PCBs), 13 pesticidas organoclorados e 16 hidrocarbonetos aromáticos polinucleares (PAHs).

O ensaio, de blocos casualizados, teve como modalidades três níveis de LRU (L 0 = 0, L1 = 12 e L2 = 24 t/ha) e duas repetições. A mistura semeada incluiu azevém anual, panasco, cinco espécies de trevo, bisserula e serradela.

Além de muito maiores produções de biomassa, por melhoria do teor de fósforo “assimilável” no solo, a LRU não provocou poluição do solo, um ano após a sua aplicação, quanto aos compostos orgânicos pesquisados, nem aumentou a flora microbiana patogénica, nos dois ciclos culturais. Contudo, a maior dose de LRU aumentou a concentração de Cu extraível por água régia no solo (0-10 cm) para níveis superiores ao máximo legislado em Portugal (100 mg kg^-1) e reduziu apreciavelmente a população de rizóbio, no 1º ciclo cultural e a proporção de leguminosas, no 2º ciclo. Os teores foliares de Cu foram muito inferiores ao nível máximo tolerável para a dieta de pequenos ruminantes (25 mg kg^-1), o que sugere, nitidamente, que da aplicação da LRU não deverão ocorrer efeitos nocivos para a nutrição animal. Face aos efeitos indesejáveis do nível mais elevado de LRU, a dose L1 (12 t/ha) seria a recomendável.

 

ABSTRACT

Sewage sludge (SS) application to soils reserved for pastures, still scarcely used in the country, often contributes to improve organic matter (O.M.) and some plant nutrient contents and to reduce the erosion risk, by increasing the soil vegetation cover. However, the occasional occurrence in SS of high levels of heavy metals, organic pollutant compounds, and pathogenic organisms restrict the SS rate to apply and makes indispensable their control in the soils to which they were applied. Also, the high nitrogen concentration often present in SS can inhibit the symbiotic rhizobium activity, with sequent damage in the leguminous species survival in grassland.

In this work, dry matter yield, floristic composition, and copper (Cu) concentration in the plant biomass were evaluated, in two successive years of a field experiment with a sown pasture mixture, established in a poor Haplic Luvisol in the Mértola region. A biologically treated SS from Évora, rich in Cu, was applied. The evolution in the topsoil of the O.M., some plant nutrients, and aqua regia extractable Cu concentrations, was also examined for the same period. The magnitudes of the Rhizobium population (Rhizobium leguminosarum biovar trifolii) and of some indicators of faecal contamination (coliform bacteria and enterococcus) were evaluated too. Moreover, the evolution in the soil superficial layer of 11 polychlorinated biphenyls (PCBs), 13 organ chlorine pesticides, and 16 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) concentrations was examined for the 1^st year following the SS application.

The experiment, with a randomised block design, had three SS application rates (L0 = 0, L1 = 12, and L2 = 24 t/ha) as treatments and two replicates. The sown mixture consisted of Italian ryegrass, cocksfoot, five clover species, bird’s foot, and biserrula.

Besides much higher biomass production, induced by higher soil available phosphorus concentration, the added SS neither polluted the soil with the analysed organic compounds, one year after application, nor increased the pathogenic microbial flora in two consecutive years. However, at the highest SS rate, soil aqua regia extractable Cu (0-10 cm depth) exceeded the maximum Portuguese legislated level in soil (100 mg kg^-1), the rhizobium population was also reduced at the beginning of the 1^st growing season, and legume percentage decreased at the 2^nd growing season. The plant Cu concentrations were much lower than the maximum tolerable levels (25 mg kg^-1) for the small ruminant’s diet, strongly suggesting that the SS application will not have damaging effects on the animal nutrition. Due to the undesirable effects of the L2 application rate, the L1 rate (12 t/ha) would be recommended for fertilizer purposes.

 

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Almeida, L.A.V. & Balbino, L.R. 1960. Determinação do fósforo e do potássio assimiláveis em alguns solos do País. Anais do Instituto Superior de Agronomia, Universidade Técnica de Lisboa, 23: 19-42.         [ Links ]

Bolton, J. 1972. Effects of potassium, magnesium, and sodium fertilizers and lime on the yield and composition of crops in a ten-year experiment at Rothamsted. Report Rothamsted Experimental Station (Part 2): 102-110.

Brockwell, J. 1963. Accuracy of a plant infection technique for counting populations of Rhizobium trifolii. Applied Microbiology, 11: 377-383.

Brockwell, J. 1981. A strategy for legume nodulation research in developing regions of the world. Plant and Soil, 58: 367-382.

Costa, J.B. 1979. Caracterização e Constituição do Solo. (2ª Ed.). Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa.

Costa, M.S. 2003. Utilização de Águas Residuais Depuradas na Rega e de Lamas Urbanas como Fertilizante dos Solos do Algarve. Dissertação para obtenção do grau de Doutor em Ciências Agrárias, Universidade do Algarve, Faculdade de Engenharia de Recursos Naturais, Faro.

Domingues, H. 1999. Comportamento de Metais Pesados (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn) em Solos Tratados com Lamas Residuais Urbanas. Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia do Ambiente, Sistemas Naturais e Suas Tensões, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa, Lisboa.

Domingues, H., Monteiro, O.R., Pedra, F., Amaro J.T. & Gusmão, M.R. 2001. Aplicação de Lamas Residuais Urbanas em Solos Agrícolas. Síntese dos Estudos Desenvolvidos no Departamento de Ciência de Solo, da Estação Agronómica Nacional -INIA. Revista das Ciências Agrárias, 25 (3 e 4): 341-352.         [ Links ]

Ferreira, E.M. & Castro, I.V. 2002. The use of sewage sludge as a fertilizer in pasture. In IAEA (ed) Irradiated Sewage Sludge for Application to Cropland, pp. 161-169. Int. Atomic Energy Agency, IAEA – TECDOC – 1317, Vienna, Áustria.

Gerba, C.P. 2002. Domestic wastes and waste treatment. In R.M. Meyer, I.L. Pepper & C.P Gerba (eds) Environmental Microbiology, pp. 505-534. Academic Press, San Diego, U.S.A.

ISO 11466 1995. Soil quality – Extraction of trace elements soluble in aqua regia. International Organization for Standardization, Genève.

ISSS-ISRIC-FAO 1998. World Reference Base for Soil Resources. World Soil Resources Report, 84. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome.

Mata, A.M. & Pássaro, D.A., 1993. Produção e destino final de lamas de ETAR. Caracterização da situação nacional. Seminário sobre Tratamento e Destino Final de Lamas de Águas Residuais, pp. 2.1-2.5. Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Direcção Geral da Qualidade do Ambiente e Serviços Municipalizados da Câmara Municipal de Loures, Lisboa, Portugal.

MODAA (MOVIMENTO EM DEFESA DA AGRICULTURA ALENTEJANA) 1998. A agricultura alentejana e o futuro. Dez anos para mudar o Alentejo. Revista Ovelha, 40: VI-83.         [ Links ]

Norma Portuguesa 1048-2, 1990. Matérias Fertilizantes. Adubos e Correctivos Alcalinizantes. Características, Processos de Análise e Marcação. Instituto Português da Qualidade, Lisboa.

NRC (National Research Council) 1985. Nutrient Requirements of Sheep. 6^th ed. National Academy Press. Washington D.C., USA.

Decreto – Lei nº 118/2006. Diário da República, I Série -A, 21 Junho, 118: 4380-4388.

Roxo, M.J. 1994. A Acção Antrópica no Processo de Degradação de Solos. A Serra de Serpa e Mértola. Dissertação para obtenção do Grau de Doutor no Ramo de Geografia e Planeamento Regional na Especialidade Ambiente e Recursos Naturais, Faculdade de Ciências Sociais e Humanas, Universidade Nova de Lisboa, Lisboa.

Serrão, M.G., Dordio, A, Fernandes, M.L., Domingues, H., Campos, A.M., Boto, J.M., Horta, C. & Raposo, F. 2000. Utilização de uma lama de ETAR para aumento de produção de pastagens em solos marginais do Baixo Alentejo. III Reunião Ibérica de Pastagens e Forragens: pp. 269-274. Bragança, A Coruña e Lugo.

Serrão, M.G., Boto, J.M., Neves, M.J., Fernandes, M.L., Martins, J.C., Pires, F.P. & Oliveira, A. 2001. Evolução da fertilidade de um Solo Mediterrâneo Pardo de Materiais Não Calcários de grauvaques sob pastagem, por efeito da adubação e da fertilização com uma lama de ETAR. Revista de Ciências Agrárias, 25 (3 e 4): 382-393.         [ Links ]

Serrão, M.G., Domingues, H., Viana, P., Martins, J.C. & Fernandes, M.L. 2005. Será a presença de alguns compostos orgânicos poluentes, na lama da ETAR de Évora, uma limitação para aplicação em solos agrícolas? Revista de Ciências Agrárias 28 (2): 380-388.         [ Links ]

Serrão, M.G., Domingues, H., Fernandes, M., Castelo Branco, M.A., Monteiro, O. & Dordio, A. 2006. Using sewage sludge in pastures without environmental risks. Grassland Science in Europe, 11: 691-693.

Smith, S.R. 1996. Agricultural Recycling of Sewage Sludge and the Environment. CAB International, Wallingford, U K.

Ulrich A., Ririe D., Hills H.F., George G.A. & Morse, M.D. 1959. 1. Plant analysis, a guide for sugar beet fertilization. 2. Analytical methods...for use in plant analysis. California Agricultural Experiment Station Bulletin, 766: 4-78.

 

¹ Estação Agronómica Nacional, Quinta do Marquês, 2784-505 Oeiras, e-mail: gserrao@netcabo.pt;

² Estação Florestal Nacional, Quinta do Marquês, 2784-505 Oeiras;

³ Direcção Regional de Agricultura do Alentejo, Quinta da Malagueira, Apartado 83, 7001 Évora;

⁴ Consultor científico