M.G. Serrão¹, J.C. Martins¹, P. Fareleira¹, M. A. Castelo Branco¹, A. Varela¹, H. Domingues¹, M. Fernandes¹, F. Pires¹, A. Guerreiro¹, J. Ramos¹ & A.M. Campos²

¹ L-INIA, INRB, I.P., Av. da República, 2784-505 Oeiras, e-mail: gserrao@netcabo.pt;

²DRAPAL, Quinta da Malagueira, Apartado 83, 7002-553 Évora

RESUMO

Avaliaram-se as alterações nos indicado­res do solo pH em água, MO e N totais, catiões de troca, P, K, Cu e Zn “assimilá­veis”, metais pesados (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn) e bactérias de origem fecal, entre 2004 e 2007, em dois campos experimentais com pastagens, por efeito da aplicação de lama residual urbana (LRU) e da fertilização mineral. As modalidades incluíram as com­binações de dois tipos de pastagem (natural e semeada) com três tratamentos (0, LRU e Adubação), na Herdade do Revez (Luvisso­los e Leptossolos Háplicos) e com quatro tratamentos (0, LRU, LRU+Calagem e Adubação+Calagem), na Herdade da Cri­méia (Luvissolos Férricos).

Foram os teores médios de MO total e P “assimilável” as características químicas, comuns aos solos dos dois campos, em que o efeito benéfico das LRU na camada super­ficial foi significativo (P ≤ 5%). A aplicação de LRU também induziu os maiores acrés­cimos significativos de N total e de Mg de troca no solo da Herdade do Revez. A cala­gem elevou o pH e o teor de Mg de troca do solo, na Herdade da Criméia. As LRU não contaminaram os solos com metais pesados. Os níveis populacionais de coliformes e de enterococos fecais aumentaram, logo após a aplicação das LRU, para decrescerem pro­gressivamente ao longo do tempo, igualan­do-se aos das testemunhas.

Palavras-chave: adubação, contaminação, indicadores, lama residual urbana, pastagem.

Impact of sewage sludge and mineral fertilizers application in soils un­der pasture from the Alentejo region

ABSTRACT

We evaluated the changes in the soil indi­cators pH in water, total OM and N, ex­changeable cations, available P, K, Cu, and Zn, heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn), and faecal origin bacteria, between 2004 and 2007, as affected by sewage sludge (SS) application and mineral fertili­sation in two field experiments with pas­tures. The treatments were the combinations of two types of pasture (natural and sown) with three fertilisation treatments (0, SS, in­organic fertilisers) in the experiment of Herdade do Revez (Haplic Luvisols and Haplic Leptosols), and four fertilisation treatments (0, SS, Liming+SS, and Lim­ing+inorganic fertilisers) in Herdade da Criméia (Ferric Luvisols).

The OM and available P contents were the chemical properties that significantly in­creased (P ≤ 5%) in the soil surface layer of both field experiments. The SS application also caused the highest significant increases in soil total N and exchangeable Mg con­tents in Herdade do Revez. Liming in­creased soil pH and exchangeable Mg, in Herdade da Criméia. The SS did not pollute the soils with heavy metals. The bacterial populations of faecal origin increased im­mediately after the SS application, but pro­gressively decreased as time went by, reach­ing values similar to the controls.

Key-words: contamination, indicators, mineral fertilisation, pasture, sewage sludge.

INTRODUÇÃO

Entre as vantagens da aplicação ao solo de lamas residuais urbanas (LRU), é fre­quente referir-se a possibilidade de enrique­cimento do solo em matéria orgânica e em alguns nutrientes das plantas, como o azoto, o fósforo, o cálcio e o enxofre (Dias, 2004). De igual modo, ao enunciar os inconvenien­tes da aplicação destes resíduos, é comum salientar o risco de contaminação do solo com metais pesados e/ou microrganismos patogénicos que as LRU podem veicular.

Em trabalhos anteriores, foram identifica­das as alterações induzidas pela aplicação de LRU em alguns parâmetros físico-químicos de solos de diferentes unidades pedológicas, cultivados com consociações de misturas pratenses semeadas, para cortes sucessivos.

Na sequência destas avaliações e da reali­zada para o 1º ano (2004-2005) de um cam­po experimental com pastagens pastoreadas por ovinos (Serrão et al., 2008), este traba­lho visa prosseguir a comparação, em três anos experimentais, das variações de indi­cadores de fertilidade e de contaminação metálica e fecal do solo, induzidas pela ferti­lização mineral e pela LRU neste e noutro campo, também situado no Alentejo.

MATERIAL E MÉTODOS

Ensaios

Os campos experimentais foram instala­dos no Outono de 2004, nos concelhos de Aljustrel (Herdade do Revez) e de Ourique (Herdade da Criméia), tendo sido conduzi­dos até ao final de Maio e de Julho de 2007, respectivamente.

O esquema experimental foi em “split­plot”, sendo os grandes talhões correspon­dentes a dois tipos de pastagem, natural e semeada. Na Herdade do Revez, estes talhões foram subdivididos em talhões de 0,5 ha, relativos a três tratamentos de fertili­zação (0, LRU e Adubação), enquanto que, na Herdade da Criméia, foram subdivididos em talhões de 0,5 ha, relativos a quatro tra­tamentos de fertilização (0, LRU, LRU+Calagem e Adubação+Calagem). Constituíram-se, assim, seis modalidades no campo do Revez (PN -Pastagem natural sem fertilização; PN+LRU -Pastagem natu­ral com lama; PN+Adub. -Pastagem natural com adubação; PS -Pastagem semeada sem fertilização; PS+LRU -Pastagem semeada com lama; PS+Adub -Pastagem semeada com adubação) e oito Modalidades no cam­po da Criméia (PN -Pastagem natural sem fertilização; PN+LRU -Pastagem natural com lama; PN+LRU+Cal. -Pastagem natu­ral com lama e calagem; PN+Adub.+Cal. -Pastagem natural com adubação e calagem; PS -Pastagem semeada sem fertilização; PS+LRU+Cal. -Pastagem semeada com lama e calagem; PS+Adub.+Cal. -Pastagem semeada com adubação e calagem).

Aplicaram-se cerca de 12,8 t/ha de maté-ria seca (ms) de uma mistura de LRU das ETAR de Alvito e Vila Nova de Baronia (V. N. Baronia), numa proporção de 58% e 42% de ms, respectivamente, no campo do Revez, e uma dose correspondente a 6950 kg/ha de ms da LRU de Ferreira do Alentejo (F. Alentejo), no campo da Criméia. As LRU foram aplicadas, apenas, à data da ins­talação dos campos (Outubro de 2004).

Na caracterização físico-química (humi­dade, pH em água, MO, N total, C/N e teo­res de P, K, Ca, Mg, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb e Zn extraíveis por água régia) de amos­tras destas LRU, utilizaram-se os métodos indicados em Serrão et al. (2008). As LRU tinham baixa humidade e reacção ligeira­mente ácida e similar (Quadro 1), sendo o teor de MO superior a 400 g kg^-1, nas LRU de F. Alentejo e V. N. Baronia.

Nas três LRU, os teores de metais pesa­dos eram inferiores aos valores -limite impostos pelo D.L. n.º 118/2006, que regula a aplicação de lamas em solos agrícolas.

A adubação de fundo dos talhões com fer­tilização mineral, à instalação das pastagens, foi calculada em função da caracterização físico-química do solo na área total do ensaio (em Maio de 2004) e, para o P e K, também na produção de matéria seca espe­rada (3-6 t/ha) da pastagem semeada. No campo do Revez, aplicaram-se N (25 kg/ha), P (61 kg/ha), K (104 kg/ha), Mo (0,05 kg/ha) e Zn (3,6 kg/ha) e no campo da Criméia, a adubação integrou N (25 kg/ha), P (33 kg/ha), K (104 kg/ha), Cu (1,3 kg/ha), Mo (0,05 kg/ha) e Zn (7,3 kg/ha). Utiliza­ram-se os adubos nitroamoniacal a 20,5% N, superfosfato 18% P2O5, cloreto de potás­sio 60% K2O, molibdato de sódio, sulfato de cobre e sulfato de zinco. No campo da Cri­méia, a fertilização mineral também incluiu uma calagem cuja dose (2300 kg/ha) foi calculada através do valor neutralizante (183% CaCO3) do correctivo (“cal apagada magnesiana”) e da “Necessidade de Cal” (4,1 t CaCO3/ha) do solo, determinada pelo método de Kamprath (1970). Na aplicação dos fertilizantes, utilizaram-se distribuidores de estrume e centrífugo, respectivamente, para a LRU e para os adubos (campo do Revez) ou adubos + correctivo (campo da Criméia). A incorporação no solo foi reali­zada até cerca de 15 cm de profundidade, por gradagem.

No final de 2006, aplicou-se superfosfa­to 18% e cloreto de potássio, nas modali­dades com adubação. No campo do Revez, aplicaram-se 20 kg/ha de P e 63 kg/ha de K (pastagem natural) e 13 kg/ha de P e 50 kg/ha de K (pastagem semeada). No campo da Criméia, aplicou-se 30 kg/ha P e 60 kg/ha K em ambos os tipos de pastagem.

A mistura de espécies semeadas (30 kg/ha) incluiu cinco espécies de trevo, duas espécies de serradela, bissérula, azevém perene, panasco e alpista dos prados. As pastagens foram pastoreadas com 6 ovi­nos/talhão, nos três anos, no campo do Revez (ovinos em crescimento, em 2005, e ovinos adultos, nos anos seguintes), e ape­nas em 2006 e 2007, no campo da Criméia (ovinos adultos).

Solo

Nas áreas ocupadas pelos campos expe­rimentais, os solos classificam-se como Luvissolos Háplicos e Leptossolos Háplicos (Herdade do Revez) e Luvissolos Férricos (Herdade da Criméia), de acordo com a nomenclatura da FAO (2001).

Entre 2004 e 2007, colheram-se amostras compósitas de terra (0-15/20 cm), nos talhões dos campos, em Setembro de 2004 (antes da aplicação dos fertilizantes) e em Novembro de 2004, Setembro de 2005 e de 2006 e em Maio e Julho de 2007, nos cam­pos da Criméia e do Revez, respectivamen­te. Cada amostra compósita (2/talhão) foi constituída a partir de 3 a 4 pontos de amos­tragem em 2500 m².

No Quadro 2, mostram-se algumas carac­terísticas físico-químicas iniciais da camada superficial (0 -15/20 cm) dos solos, nas áreas experimentais dos dois campos.

Quadro 2 – Algumas características dos solos (0-15/20 cm), em Setembro de 2004

A camada superficial dos solos tinha reacção ácida (4,6 <pH <5,5), segundo Cos­ta (1979), mas no campo da Criméia, a aci­dez era mais acentuada. O teor médio de MO total era “médio” (20 a 50 g kg^-1), aten­dendo à textura (Costa, 1979). No campo do Revez, o teor médio de P Riehm era “baixo” (<22,2 mg kg^-1) para os cereais de Inverno (Almeida & Balbino, 1960) enquanto, no campo da Criméia, era “médio” (22,2 – 43,6 mg kg^-1), embora próximo do valor mais baixo deste intervalo. Os teores médios de K Riehm também eram baixos (<42,5 mg kg^-1) para a produção daquelas culturas (Almeida & Balbino, 1960). Os teores de Mg de troca eram “muito altos” (>1 cmol(c) kg^-1) para uma produção normal, no campo do Revez e “baixos” (<0,25 cmol(c) kg^-1), no campo da Criméia (Bolton, 1972). Os teores de Zn “biodisponível” (<2,0 mg kg^-1) e de Mo extraível (<0,2 mg kg^-1) eram “baixos”, em ambos os campos, bem como o de Cu “bio­disponível” (≤0,8 mg kg^-1), no campo da Criméia (LQARS, 2000). Os teores de metais pesados extraíveis por água-régia eram inferiores aos valores limite legislados (Decreto-Lei nº 118/2006), para solos com pH (H2O) inferior a 5,5.

Para a prospecção de indicadores de con­taminação fecal (coliformes totais, colifor­mes fecais, E. coli e Enterococcus), efectua­ram-se 6 amostragens de terra (0-5/10 cm), nos talhões das modalidades com e sem aplicação de LRU (campo de Revez) e em todas as modalidades (campo da Criméia). As colheitas ocorreram em Outubro de 2004, Abril e Novembro de 2005 e Setem­bro e Novembro de 2006, nos dois campos e em Maio e Julho de 2007 (campo do Revez e da Criméia, respectivamente), sendo reali­zadas, em cada talhão, em transecto diago­nal e num mínimo de três amostras.

O método de contagem dos níveis popu­lacionais dos indicadores foi descrito em Serrão et al. (2008). A estimativa do Núme­ro Mais Provável (NMP) da população de cada indicador foi efectuada através do pro­grama MNP Calculator (Curiale, 2004).

Os valores médios dos indicadores de fer­tilidade e de contaminação com metais pesados dos solos dos dois campos não se diferenciaram (P ≤ 0,05), como resultado da conjugação dos três factores de variação experimental -Tipo de pastagem, Tratamen­to de fertilização e Data de amostragem. Exceptuou-se, apenas, o teor de Na de troca, no campo da Criméia (Quadro 3), cujos valores mais elevados (P ≤ 0,05), em rela­ção às testemunhas, se registaram em Novembro de 2004 (PN+LRU), em Setem­bro de 2006 (PN+LRU e PN+Adub.+Cal.) e em Maio de 2007 (PS+LRU+Cal.).

Quadro 3 -Teores médios de Na de troca na camada superficial do solo (0-15/20 cm) do campo da Criméia, em cinco datas de amostragem

A interacção Tipo de pastagem x Trata­mento de fertilização, na média das datas de amostragem, foi significativa (P ≤ 0,05) para os teores de MO total, P Riehm e Mg de troca dos solos dos dois campos e, ainda, para os teores de K Riehm e de K de troca, no campo do Revez e para o valor de pH, no campo da Criméia. Assim, foi possível dis­tinguir os efeitos das modalidades nos valo­res destes indicadores, na média das datas de amostragem (Quadros 4 e 5).

Quadro 4 – Teores médios de MO total, N total, P Riehm, K Riehm, Mg de troca e K de troca, no solo do campo do Revez, na média das cinco datas de colheita

Quadro 5 -Valores médios de pH, MO total, N total, P Riehm e Mg de troca no solo do campo da Criméia, na média das cinco datas de colheita

A aplicação de LRU ao solo do campo do Revez induziu os maiores teores de MO total, N total, P Riehm e Mg de troca, em ambos os tipos de pastagem (Quadro 4), mas não alterou os teores de K de troca, nem os de K Riehm em PN+LRU. A adu­bação, no solo com pastagem natural (PN+Adub.), também aumentou os teores de MO total e de N total, em relação aos do solo da modalidade testemunha (PN), não se distinguindo desta em relação aos restantes indicadores. Na pastagem semeada, a adu­bação só afectou os teores de K Riehm e de K de troca, que atingiram os valores mais elevados.

No solo do campo da Criméia, o teor de MO total aumentou nas modalidades da pastagem natural com fertilização, orgânica e/ou inorgânica (PN+LRU, PN+LRU+Cal. e PN+Adub.+Cal.), com acréscimos seme­lhantes (Quadro 5). Todavia, na pastagem semeada, o teor de MO só se elevou na modalidade PS+LRU+Cal.. O teor de P “assimilável” aumentou apreciavelmente nas duas modalidades com LRU dos dois tipos de pastagem, embora na modalidade PS+LRU o acréscimo não fosse significati­vo. A fertilização mineral teve efeito signi­ficativo no teor de P, mas apenas no solo da pastagem semeada, onde atingiu o maior valor, embora similar aos obtidos com LRU. Nos dois tipos de pastagem, a calagem aumentou o valor de pH e o teor de Mg de troca, que eram baixos no início do período experimental, o que pode explicar-se pelas quantidades apreciáveis de Ca (1058 kg/ha) e de Mg (276 kg/ha) veiculadas para o solo através do correctivo.

Os acréscimos induzidos pela incorporação da mistura das LRU no teor de MO total da camada superficial de ambos os solos seriam de esperar, dada a quantidade elevada de MO (cerca de 3872 kg/ha e 2900 kg/ha, respecti­vamente nos campos do Revez e da Criméia) contida na dose utilizada.

O P foi adicionado pela LRU ao solo em quantidade bastante inferior à da adubação, respectivamente 14,5 e 61 kg/ha, no campo do Revez e 15 e 33 kg/ha, no campo da Criméia. Assim, o maior efeito da LRU no teor de P “assimilável”, no campo do Revez, e os acréscimos geralmente similares decor­rentes da fertilização mineral e da aplicação da LRU, no campo da Criméia, podem atri­buir-se, provavelmente, à presença nas LRU, de formas solúveis de P em quantida­des apreciáveis (Brito, 1986) e à mineraliza­ção, ao longo do tempo, de compostos orgânicos de P nelas existentes.

Nos Quadros 6 e 7, mostram-se os inter­valos de variação dos teores de Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb e Zn extraídos pela água régia, durante o período experimental. A aplicação de LRU e a adubação mineral não induzi­ram contaminação do solo com Cr, Cu, Ni, Pb e Zn, dado que os teores destes elemen­tos foram inferiores aos valores limite de concentração no solo (Decreto-Lei 118/2006).

Quadro 7 -Intervalo de variação dos teores de Cr, Cu, Fe, Mn, N, Pb e Zn extraídos pela água régia na camada superficial do solo do Campo da Criméia, em cinco datas de amostragem

No campo do Revez, os maiores interva­los de variação dos teores de Cu e Zn “bio­disponíveis” ocorreram nas modalidades com aplicação de LRU (Quadro 8). Toda­via, os teores de Cu não ultrapassaram os considerados adequados, no intervalo 0,9 a 7,0 mg kg^-1 (LQARS, 2000), enquanto que, para os teores de Zn “biodisponível”, foram atingidos valores dos intervalos das classes consideradas muito alta (>10 mg kg^-1) e alta (3,6-10 mg kg^-1), em PN+LRU e em PS+LRU, respectivamente (LQARS, 2000).

Quadro 8 -Intervalo de variação dos teores de Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb e Zn extraídos por Acetato NH4 + EDTA na camada superficial dos solos dos campos, em cinco datas de amostragem

No campo da Criméia, os teores de Cu “biodisponível” subiram com a aplicação dos fertilizantes, na pastagem natural, e dência para maior solubilização do Cu vei­somente com a adubação, na pastagem culado pelo adubo (Quadro 8). Os níveis de semeada, verificando-se, todavia, uma ten-Zn “biodisponível”, após aplicação da LRU ou do adubo, nos dois tipos de pastagem, variaram entre valores considerados de carência (<0,6 mg kg^-1) e valores altos (>3,6 mg kg^-1), pelo LQARS (2000).

A aplicação das LRU aos solos de ambos os campos induziu aumentos imediatos dos níveis populacionais dos microrganismos indicadores de contaminação fecal, relati­vamente aos talhões sem fertilização, nos dois tipos de pastagem, sugerindo contami­nação do solo por bactérias entéricas (Figura 1). Porém, as colheitas seguintes revelaram decréscimos progressivos das populações dos indicadores nas modalidades em que o resíduo foi adicionado, atingindo níveis idênticos aos observados nas respectivas testemunhas, indicando que já não existiam bactérias entéricas provenientes das LRU no solo.

Figura 1 -Evolução dos Números Mais Prováveis (NMP) de indicadores de contaminação fecal (Coliformes fecais, Escherichia coli e Enterococcus) nos solos, ao longo do período experimental (2004-2007), nos campos das Herdades do Revez e da Criméia.

No que respeita a Enterococcus no solo da Herdade da Criméia, os níveis popula­cionais deste microrganismo no solo manti­veram-se sempre abaixo dos limites de detecção do método de contagem, em todas as colheitas e modalidades, mostrando que, no caso deste solo e/ou da LRU aplicada, não funciona como indicador de contamina­ção fecal.

CONCLUSÕES

A aplicação de LRU ou de LRU com calagem aumentou, no geral, mais do que a fertilização mineral, os teores de P “assimi­lável”, apesar da maior quantidade de P vei­culada ao solo pela adubação.

A adubação e a aplicação de LRU tiveram reduzido impacto nos teores de K “assimi­lável” e de K de troca na camada superficial dos solos, com maior expressão no campo do Revez, sob pastagem semeada.

A aplicação de LRU aos solos dos dois campos não induziu contaminação com metais pesados.

A incorporação das LRU nos solos de ambos os campos não envolveu riscos de longo prazo no que se refere à contaminação do solo por microrganismos patogénicos.

AGRADECIMENTOS

Este trabalho realizou-se no âmbito do Projecto AGRO 414 (2004-2007). Agrade­ce-se aos proprietários das Herdades do Revez e da Criméia as facilidades concedi­das e a Odete Morgado, Maria de Lurdes Cravo, Maria Clara Pegado, Rosa Rocha, Maria Albertina Massena e Maria Delfina Navalhas (UARN, L-INIA, INRB) a cola­boração nas determinações analíticas.

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