Influência da aplicação de dois resíduos industriais nas propriedades químicas
de dois solos cultivados com café arábica
CIÊNCIA DO SOLO
Influência da aplicação de dois resíduos industriais nas propriedades químicas
de dois solos cultivados com café arábica1
Influence of the application of two types of industrial waste on the chemical
properties of soil planted with coffea Arabica
Natiélia Oliveira NogueiraI, *; Marcelo Antonio TomazII; Felipe Vaz AndradeII;
Edvaldo Fialho dos ReisIII; Sebastião Vinícius Batista BrinateIV
IPrograma de Pós-Graduação em Produção Vegetal, Universidade Federal do
Espírito Santo/CCA/UFES, Alegre-ES, Brasil, 29.500-000,
natielia_nogueira@yahoo.com.br
IIDepartamento de Produção Vegetal, Universidade Federal do Espírito Santo/CCA/
UFES, Alegre-ES, Brasil, 29.500-000, tomazamarcelo@yahoo.com.br,
felipevazandrade@gmail.com
IIIDepartamento de Engenharia Rural, Universidade Federal do Espírito Santo/
CCA/UFES, Alegre-ES, Brasil, 29.500-000, edreis@cca.ufes.br
IVGraduando em Agronomia da Universidade Federal do Espírito Santo/CCA/UFES,
Alegre-ES, Brasil, 29.500-000, svbbrinate@hotmail.com
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RESUMO
A grande quantidade de resíduos industriais que constituiu atualmente sérios
problemas ambientais tem alertado para a utilização adequada desses materiais
que, além de reduzir os impactos ambientais, tem demonstrado potencial para
utilização na agricultura. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos
químicos da aplicação de diferentes doses de escória de siderurgia e óxido de
magnésio em dois solos sob o cultivo de café arábica. O estudo foi desenvolvido
em casa de vegetação do Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal do
Espírito Santo, em vasos de 10 dm3. O delineamento experimental foi instalado
em blocos casualizados, com distribuição fatorial de 2 x 3 x 6, com três
repetições, sendo os fatores: dois solos (Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico
de textura argilosa e Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico de textura média);
três insumos (calcário como controle e escória de siderurgia e óxido de
magnésio como resíduos); seis doses dos materiais corretivos (0; 25; 50; 75;
100 e 125% da necessidade de calagem). Após 180 dias de cultivo, procedeu-se as
análises de pH, H+ + Al3+, Al3+, Ca2+ e Mg2+. Os resultados mostraram que as
aplicações de doses crescentes de escória e óxido de magnésio até o limite
estudado neste trabalho favorecem um decréscimo da acidez do solo. O óxido de
magnésio demonstrou maior potencial como corretivo de acidez de solo e como
fonte de magnésio para o solo.
Palavras-chave - Acidez do solo. Fertilidade do solo. Resíduos.
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ABSTRACT
The large amount of industrial waste which currently causes serious
environmental problems has demonstrated the need for the appropriate use of
those materials which not only reduce environmental impact but have shown
potential for agricultural use. The aim of this study was to evaluate the
chemical effects of different amounts of slag and magnesium oxide on two soils
planted with coffea arabica. The study was carried out using pots of 10 dm3 in
a greenhouse at the Center for Agrarian Sciences of the Federal University of
Espirito Santo. The experimental design was of randomized blocks with a
factorial distribution of 2 x 3 x 6, and three replications, the factors being:
two soils (dystrophic red-yellow clay loam and dystrophic red-yellow medium-
texture loam), three additives (limestone as control and slag and magnesium
oxide as waste), six amounts of corrective materials (0; 25; 50; 75; 100 and
125% of the required liming). After 180 days of culture, analysis of pH, H+ +
Al3+, Al3+, Ca2+ e Mg2+ was carried out. The results showed that applications
of increasing doses of magnesium oxide and slag, up to the limit of this study,
further a decrease in soil acidity. Magnesium oxide has shown the greatest
potential for soil-acidity correction and also as a source of magnesium for the
soil.
Key words - Soil acidity. Soil fertility. Residues.
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Introdução
O Brasil se destaca como o maior produtor e o segundo maior consumidor de café
do mundo. O Estado do Espírito Santo é o segundo maior produtor de café do
país, atrás apenas de Minas Gerais (CONAB, 2009). Um dos fatores que não
permite aumentar a capacidade produtiva dos cafezais é o modo de condução das
lavouras. Geralmente, as lavouras são conduzidas sem tecnificação, sem manejo
adequado do solo e sem a utilização racional de adubos e corretivos de acidez
do solo (MORELI, 2010).
Os produtos mais utilizados para neutralizar a acidez do solo são os carbonatos
de cálcio (CaCO3 - calcita) e de magnésio (MgCO3 - dolomita), conhecidos
comercialmente como calcário dolomítico (NOLLA; ANGHINONI, 2004). Apesar de o
calcário ser hoje uma fonte barata e acessível, sua escassez em médio e longo
prazo, pode torná-lo caro e de difícil acesso ao produtor rural.
Por outro lado, a grande quantidade de resíduos industriais disponíveis gera
problemas ambientais que podem ser resolvidos por meio da reutilização na
agricultura. O emprego da escória de siderurgia e óxido de magnésio na
agricultura como corretivos de acidez do solo, surge como uma alternativa ao
calcário, objetivando corrigir a acidez do solo e reduzir possíveis impactos ao
ambiente.
Entre os resíduos industriais, destaca-se a escória de siderurgia, que é
constituída por silicatos de cálcio (Ca2SiO3) e de magnésio (Mg2SiO3), e
comporta-se de maneira semelhante aos calcários (PRADO; FERNANDES, 2000a). No
Brasil, vem crescendo significativamente nos últimos anos o interesse por
pesquisas que tratam da utilização de escórias (FORTES et al., 2008). Nesse
sentido, o emprego de escórias industriais na agricultura tem sido estudado por
alguns autores, que têm confirmado a sua viabilidade para diferentes culturas,
como Paparotte e Maciel (2006), Prado e Natale (2004), Oliveira et al. (2010),
Stocco et al. (2010).
Outro material industrial que apresenta potencial de utilização na cultura do
café, como fonte de Mg2+ e correção de acidez do solo, é o óxido de magnésio
(MgO), obtido da calcinação da Magnesita (MgCO3). Esse óxido é um produto
intermediário do processo industrial de produção de refratários.
O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos químicos da aplicação de
diferentes doses de escória de siderurgia e óxido de magnésio em dois solos sob
cultivo de café arábica.
Material e métodos
O experimento foi conduzido em casa de vegetação do Centro de Ciências Agrárias
da Universidade Federal do Espírito Santo em Alegre - ES. O local situa-se a
uma altitude aproximada de 250 m, com coordenadas geográficas 20º45'48" de
latitude Sul e 41º31'57" de longitude Oeste. O clima predominante na região é
do tipo Cwa (clima subtropical, quente e úmido no verão e seco no inverno),
conforme classificação de Köppen, com precipitação anual média de 1.200 mm e
temperatura média anual de 23 ºC.
Para a realização deste experimento, foram coletadas amostras superficiais de
um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico de textura argilosa (LVAarg), e um
Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico de textura média (LVAmed), no município
de Alegre-ES (EMBRAPA, 2006). O solo foi seco ao ar, destorroado e passado em
peneira de 2,0 mm para obtenção da terra fina seca ao ar (TFSA) e realizado sua
caracterização física e química (TAB._1).
O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados (DBC), com
distribuição fatorial de 2 x 3 x 6, com três repetições, sendo os fatores: dois
solos (LVAarg e LVAmed), três insumos, (calcário como controle e escória de
siderurgia e óxido de magnésio como resíduos) e seis doses dos materiais
corretivos (0; 25; 50; 75; 100 e 125% da necessidade de calagem). As doses
foram definidas utilizando-se o método da elevação da saturação de bases, com a
elevação da saturação de bases para 60%, conforme sugerido por Prezotti et al.
(2007).
As amostras de materiais corretivos utilizadas foram padronizadas através de
passagem em peneira de 60 Mesh (250 µm), e secas em estufa a 105 ºC.
Subamostras foram utilizadas para análises químicas (TAB._2).
[/img/revistas/rca/v43n1/02t02.jpg]
Após as análises dos solos, eles foram separados em amostras de 10 dm³ e
submetidos à aplicação dos tratamentos (aplicação das fontes e doses de
materiais corretivos). Em seguida as amostras de solos foram acondicionadas em
sacos plásticos e incubadas por 28 dias, mantendo-se a umidade do solo a 60% do
volume total de poros (VTP), de acordo com Freire et al. (1980). Foram
realizadas pesagens diárias para reposição das perdas de água do solo.
As amostras, após o período de incubação, foram secas à sombra e homogeneizadas
em peneira de malha 2 mm, para realização da adubação com fósforo e potássio,
de acordo com Prezotti et al. (2007). Para os tratamentos com óxido de
magnésio, utilizou-se KH2PO4 como fonte de potássio e fósforo e para os
tratamentos com calcário e escória utilizou-se o KCl como fonte de potássio e
CaHPO4, CaSO4 como fonte de cálcio e fosfato. Com o objetivo de se igualar a
relação Ca2+ e Mg2+ entre os corretivos em 3:1, essa relação é ideal para a
nutrição do cafeeiro e propicia um melhor desenvolvimento das plantas.
Em seguida, as amostras de solos foram colocadas em vasos plásticos com
capacidade para 15 dm3 e efetuou-se o plantio das mudas de café da cultivar
Catuaí 44, que apresentavam três pares de folhas. A irrigação foi realizada
diariamente com água destilada, mantendo-se a umidade constante para todos os
vasos por meio de pesagens.
A adubação nitrogenada com sulfato de amônio P.A foi realizada em cobertura,
baseando-se na marcha de acúmulo de nutrientes conforme Malavolta (1984). As
doses (20 mg de nitrogênio por vaso) foram divididas em cinco aplicações aos
30; 60; 90; 120 e 150 dias após o plantio. Após 180 dias de cultivo, foram
retiradas subamostras de solos das unidades experimentais para análise de pH,
H++Al3+, Al3+, Ca2+ e Mg2+, conforme EMBRAPA (1997).
Os dados foram submetidos aos testes preliminares para verificação da
normalidade e homogeneidade de variância dos mesmos, aos testes de Lilliefors e
teste de Bartlett, respectivamente. Posteriormente, os dados foram submetidos à
análise de variância (p < 0,05), utilizando-se o Software SISVAR (FERREIRA,
2000). Quando significativos foi utilizado o teste de Tukey (p < 0,01) para os
fatores qualitativos e a análise de regressão para os fatores quantitativos. Os
modelos foram escolhidos com base na significância dos coeficientes de
regressão, utilizando-se o teste t de Student ao nível de 5% de probabilidade e
pelo coeficiente de determinação (R²).
Resultados e discussão
Na Tabela_3 estão apresentados os resultados da análise de variância para as
variáveis analisadas. Verificando-se o valor de pH para os solos estudados,
pode ser observado que houve diferença significativa entre os Latossolos quando
utilizados todos os corretivos, sendo que o LVAarg apresentou maiores valores
da variável analisada (TAB._4).
Verifica-se para o LVAarg que foram encontrados maiores valores de pH do solo
quando utilizado o óxido de magnésio, que diferiu dos demais corretivos
estudados. No entanto, para o LVAmed notou-se que não houve diferença
estatística entre os corretivos.
Os corretivos à base de silicatos têm mostrado efeitos positivos na correção da
acidez do solo e no aumento da disponibilidade de cálcio (BARBOSA FILHO et al.,
2001). Resultados semelhantes ao encontrado neste estudo foram obtidos por
Prado e Fernandes (2001), que utilizou escória de siderurgia e calcário como
corretivos da acidez do solo no pré-plantio de cana-de-açúcar e não observaram
diferenças entre ambos.
Mesquita et al. (2008) estudando a escória de siderurgia e óxido de magnésio
como corretivos da acidez em Latossolos, verificaram que o óxido de magnésio
apresentou comportamento semelhante ao calcário na elevação do pH dos solos
estudados.
O aumento do pH em solos ácido é essencial para uma boa produtividade das
culturas. O pH do solo influencia, de forma indireta, o desenvolvimento das
culturas, evidenciado por meio das mudanças que provoca na solubilidade dos
elementos essenciais e tóxicos existentes no solo, alterando a disponibilidades
dos mesmos (VITTI, 1987 apud CHAVES et al., 2006). Segundo Sousa et al. (2007)
a redução da acidez do solo promove a insolubilização de alumínio e manganês,
aumenta a disponibilidade de fósforo e molibdênio e diminui a disponibilidade
de micronutrientes, como o zinco, manganês, cobre e ferro. A decomposição da
matéria orgânica também é influenciada pela redução da acidez do solo, sendo
sua mineralização favorecida pela elevação do pH do solo.
Observa-se na Figura_1 que há aumentos dos valores de pH do solo à medida que
se incrementavam as doses de corretivos para os dois Latossolos. Verifica-se
por meio de modelos ajustados para os valores de pH do solo, em função das
doses dos corretivos estudados, um ajuste linear para o LVAarg (FIG._1a). Para
o LVAmed observou-se respostas lineares do pH do solo quando utilizadas as
doses do corretivo escória e respostas quadráticas quando foi aplicado o
calcário e óxido de magnésio (FIG._1b). No entanto, com exceção das maiores
doses dos corretivos para o LVAarg, os valores de pH dos demais corretivos para
os solos estudados, ainda se encontram dentro da faixa de acidez elevada.
Segundo Sousa et al. (2007), valores de pH em água, abaixo de 5,1 são
considerados solos de elevada acidez.
Este fato pode ter ocorrido em função do LVAmed ser um solo de textura média e
apresentar menor fator capacidade tampão para pH, pode ter sofrido variação de
pH mais rapidamente no decorrer dos 180 dias do experimento, tanto pela
retirada de cátions pelas plantas, como também pela influência de adubações com
sulfato de amônio em cobertura. Fato semelhante foi discutido por Prado e
Fernandes (2000b).
O fator capacidade tampão será tanto maior quanto mais elevado o teor de
argilominerais, óxidos e de matéria orgânica (grupos COOH), que são fontes de
H+ e Al3+ para solução do solo (MORELLI, 1986). Assim, solos menos argilosos e/
ou pobres em matéria orgânica como o LVAmed (34,9% de argila e 13,3 g kg-1 de
matéria orgânica) têm, portanto, menor fator capacidade tampão, em relação ao
LVAarg com 46,16% de argila e 31,40 g kg-1 de matéria orgânica (TAB._1).
Quando se avalia o comportamento dos corretivos utilizados em relação aos
valores de acidez potencial ou total (H++Al3+) no solo, verifica-se na Tabela
5, que para o LVAarg, houve diferença significativa entre os corretivos,
apresentando valores inferiores da variável estudada quando aplicado o óxido de
magnésio, seguidos dos corretivos calcário e escória. Os valores de
H++Al3+obtidos no solo LVAmed, após a correção, foram menores com a utilização
do óxido de magnésio quando comparado aos demais. Possivelmente, a
diferenciação do óxido de magnésio dos demais corretivos pode estar associada à
alta solubilidade desse corretivo, o óxido de magnésio possui cerca de duas
vezes mais o poder de neutralização comparada ao calcário padrão.
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Analisando a Tabela_5, para os dois solos utilizados, observou-se diferença
significativa entre os valores médios de H++Al3+ para o LVAarg e LVAmed. Os
maiores valores observados para o LVAarg podem estar relacionados ao elevado
valor de H++Al3+no solo antes da aplicação das doses dos corretivos, conforme
observado na Figura_2a. Os elevados valores para a dose zero, neste solo
contribuíram para maiores valores médios para esta variável.
Por meio do estudo do modelo, verifica-se que há diminuição da acidez potencial
para os dois solos estudados (FIG._2). No LVAarg, observa-se ajuste quadrático
dos teores de H++Al3+quando utilizados os corretivos calcário e óxido de
magnésio e redução linear quando utilizada a escória (FIG._2a). Enquanto que
para o LVAmed, observa-se redução linear do H++Al3+, quando utilizados os
corretivos escória e óxido de magnésio. Para o calcário não foi possível
ajustar um modelo de regressão (FIG._2b).
A acidez potencial do solo (H++Al3+) diminuiu com a adição dos corretivos,
quando comparado à testemunha. A maior redução ocorreu nos tratamentos com
maiores doses de corretivos, que apresentaram valores de pH significativamente
superiores aos demais (FIG._1).
A maioria dos valores médios de H++Al3+ encontrados para o LVAarg estão dentro
da faixa considerada por Prezotti et al. (2007) de alta acidez (valores maiores
que 5,0 cmolc dm-3), com valores menores quando aplicadas as doses 75; 100 e
125% da necessidade de corretivo. Estes valores elevados ao final do
experimento podem estar relacionados ao alto valor de H++Al3+ no solo antes da
aplicação dos corretivos, conforme observado na Figura_2. Enquanto que todos os
valores encontrados para o LVAmed se enquadram dentro da faixa de média acidez
para Prezotti et al. (2007) (2,5 a 5,0 cmolc dm-3) (FIG._2b).
Para acidez trocável, ou teor de alumínio (Al3+) no solo, verifica-se na Tabela
6, que os dois Latossolos não diferiram estatisticamente entre si, quando
utilizado a escória. No entanto, para o LVAarg quando aplicado o calcário e o
óxido de magnésio, observa-se menores valores de Al3+, ocorrendo nestas
condições, uma maior correção de acidez neste solo.
[/img/revistas/rca/v43n1/02t06.jpg]
Verifica-se para o LVAarg, uma maior redução dos valores obtidos de Al3+ com a
aplicação do óxido de magnésio, que por sua vez não diferiu estatisticamente do
calcário. Não se observa diferença entre calcário e escória, e também entre os
corretivos calcário e óxido de magnésio. No LVAmed, a escória não diferiu do
óxido de magnésio, mas ambos diferiram do calcário (TAB._6). Este fato pode
estar relacionado à maior reatividade do óxido de magnésio comparado aos demais
estudados.
Os resultados dos corretivos alternativos (escória e óxido de magnésio) na
correção da acidez do solo evidenciam os efeitos positivos na redução dos
fatores indicadores de acidez. Resultados semelhantes foram obtidos por Prado e
Fernandes (2000b) em um Latossolo Vermelho distrófico e de um Neossolo
Quartzarênico, cultivados com cana-de-açúcar em vaso, e por Prado e Fernandes
(2001), estudando diferentes níveis de saturação por bases, utilizando como
corretivo a escória de siderurgia e o calcário.
Observa-se na Figura_3a e Figura_3b, que o comportamento dos dois Latossolos se
ajusta a um modelo de regressão quadrático para os teores de Al3+, com exceção
do calcário para o LVAmed que apresentou ajuste linear para tal variável. O
óxido de magnésio e a escória de siderurgia demonstram alto potencial de
neutralização da acidez do solo com as mesmas doses utilizadas para o calcário,
apresentando potencialidade na correção da acidez dos solos.
Os valores médios de Al3+ se enquadram na faixa de acidez elevada apenas para
as testemunhas (valores maiores que 1,0 cmolc dm-3) para os dois Latossolos, os
demais valores se encontram dentro da faixa considerada por Prezotti et al.
(2007), de média acidez no solo (0,3 a 1,0 cmolc dm-3).
Os valores de cálcio para os dois Latossolos estudados são apresentados na
Tabela_7. Observa-se maiores valores de cálcio para o LVAarg frente ao LVAmed,
para todos os corretivos avaliados. O fato dos maiores valores de cálcio serem
encontrados para o LVAarg, possivelmente está em função do maior teor de
matéria orgânica deste solo (TAB._1), que acarreta maior efeito tampão, que se
refere à resistência que tem o solo para variar a quantidade de uma determinada
característica. Ao analisar a aplicação dos corretivos, para os dois Latossolos
estudados, em relação ao teor de cálcio, verifica-se na Tabela_7, que para o
LVAarg, os maiores valores de cálcio são encontrados quando utilizado o óxido
de magnésio, seguidos da escória e calcário. Para o LVAmed, os maiores valores
de cálcio são observados para o óxido de magnésio, seguido de calcário e
escória.
[/img/revistas/rca/v43n1/02t07.jpg]
Os maiores valores de cálcio no solo proporcionados pela aplicação do óxido de
magnésio observado em todos os tratamentos com este corretivo, está em função
da aplicação conjunta com o CaSO4 utilizado para balancear a relação de cálcio
e magnésio do corretivo.
O comportamento e a eficiência dos corretivos no solo dependem de suas
características, como a natureza química dos neutralizantes, o poder de
neutralização, a solubilidade e a granulometria.
Os teores de cálcio no solo apresentam incrementos lineares à medida que se
aumentava as doses de todos os corretivos aplicados para o LVAarg (FIG._4a).
Para o LVAmed, os modelos de regressão com coeficientes estatisticamente
significativos apresentaram, quanto aos teores de cálcio no solo, o
comportamento linear para o calcário, quadráticos quando utilizado o óxido de
magnésio e, para o corretivo escória, não foi possível obter-se um coeficiente
estatisticamente significativo (FIG._4b).
A maioria dos teores de cálcio no solo encontrados para o LVAarg estão dentro
da faixa considerada por Prezotti et al. (2007), de alto valor de cálcio no
solo (valores maiores que 4,0 cmolc dm-3), enquanto que todos os valores
encontrados para o LVAmed se enquadram dentro da faixa de médio valor de cálcio
(1,5 a 4,0 cmolc dm-3) com exceção das testemunhas (FIG._4). A menor quantidade
encontrada deste nutriente no LVAmed pode ser explicado pelo menor poder tampão
deste solo, conforme comentado anteriormente.
Analisando o teor de magnésio no solo, observa-se na Tabela_8 que houve
diferença significativa entre os dois Latossolos; os maiores valores foram
encontrados para o LVAarg frente ao LVAmed, para todos os corretivos avaliados.
Para os valores de magnésio no solo, em função dos corretivos para os dois
Latossolos, verifica-se valores superiores para o corretivo óxido de magnésio,
seguidos de calcário e escória.
[/img/revistas/rca/v43n1/02t08.jpg]
Estes resultados são similares aos encontrados por Vecchi (1993), onde a
aplicação de óxido de magnésio em solos cultivados com Citricultura corrigiu a
acidez do solo e forneceu teores adequados de magnésio.
Ao analisar os teores de magnésio no solo, verifica-se que há aumentos lineares
deste nutriente quando utilizado todos os corretivos testados em relação às
doses aplicadas no LVAarg (FIG._5a) e LVAmed (FIG._5b).
Os teores de magnésio observados no LVAarg encontram-se abaixo da faixa média
(0,5 a 1,0 cmolc dm-3) preconizado por Prezotti et al. (2007), apenas para as
testemunhas. Já para as doses 25, 50 e 75% tanto para o calcário quanto para a
escória, os valores de magnésio se encontram na faixa média. E os demais
tratamentos se encontram acima da faixa média dos valores de magnésio no solo,
onde ocorreu maior liberação de magnésio no solo no período estudado (FIG._5).
Carvalho-Pupatto et al. (2003) verificaram que o aumento nas doses de escória
proporcionou aumentos significativos nos valores de pH, Ca, Mg e Si e redução
na acidez potencial (H++Al3+).
Conclusões
1. As aplicações de doses crescentes de escória e óxido de magnésio até o
limite estudado neste trabalho favoreceram um decréscimo da acidez do solo;
2. O óxido de magnésio demonstrou maior potencial como corretivo de acidez de
solo e como fonte de magnésio para o solo.
Agradecimentos
Ao Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Espírito Santo pelo
apoio técnico científico.
À Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) pela disponibilização
dos laboratórios de análises de solos.
Ao Centro de Tecnologia Mineral (CETEM) e ao Conselho Nacional de
Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela concessão da bolsa ao
primeiro autor.
À Magnesita S.A. pelo fornecimento do óxido de magnésio utilizado neste estudo.
