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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.11.2004.tde-08092004-151256
Documento
Autor
Nome completo
Cristiano Alberto de Andrade
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2004
Orientador
Banca examinadora
Cerri, Carlos Clemente (Presidente)
Alleoni, Luis Reynaldo Ferracciu
Camargo, Plinio Barbosa de
Ometto, Jean Pierre Henry Balbaud
Rodella, Arnaldo Antonio
Título em português
Fração orgânica de biossólidos e efeito no estoque de carbono e qualidade da matéria orgânica de um Latossolo cultivado com eucalipto.
Palavras-chave em português
biossólidos
carbono
eucalipto
latossolos
lodo de esgoto
matéria orgânica do solo
química do solo
solos (qualidade)
Resumo em português
O presente trabalho teve como objetivo caracterizar o processo de decomposição da fração orgânica de biossólidos, após aplicação no solo, correlacionando com a composição química inicial da matéria orgânica (MO) dos resíduos. Também foi objetivo, quantificar, no campo, o efeito de um biossólido alcalino na MO de um Latossolo cultivado com eucalipto, após cinco anos da aplicação de doses do resíduo ou de fertilizantes minerais. A degradação da MO de biossólidos foi avaliada por meio da incubação de misturas de solo e cinco biossólidos, em dose correspondente a 40 t ha-1, com quantificação do CO2 emitido durante um período de 70 dias. Os biossólidos foram escolhidos em função de diferenças no sistema de tratamento de esgotos e/ou condicionamento químico para desidratação e/ou etapa complementar visando melhor adequação ao uso agrícola: BAC - biossólido anaeróbio condicionado com cal e cloreto férrico e desidratado mecanicamente; BAP - biossólido anaeróbio condicionado com polímero sintético e desidratado mecanicamente; BAS - biossólido anaeróbio seco termicamente; BLP = biossólido proveniente de lagoas de estabilização, condicionado com polímero sintético e desidratado mecanicamente; e CL - composto de lodo de esgoto obtido por compostagem em pilhas aeradas após mistura do BLP com bagaço de cana-de-açúcar e restos de poda urbana. A MO dos biossólidos foi analisada quanto aos teores totais, orgânicos e inorgânicos de C, N e P; teor de carbono solúvel em água; frações do carbono orgânico em função de graus de oxidação; e teores de açúcares solúveis, proteína bruta, lipídeos, hemicelulose, celulose, lignina, taninos e fenóis. Em todos os biossólidos o C e o N predominaram em compostos orgânicos, enquanto que a partição do P, entre compostos orgânicos e inorgânicos, foi função do tratamento dos esgotos e/ou condicionamento para desidratação. As taxas de degradação dos biossólidos foram, de modo geral, baixas e os menores valores foram observados para o BLP e o CL, provavelmente devido a maior estabilidade da MO desses resíduos. Em todos os biossólidos houve expressiva participação do compartimento protéico como constituinte da MO, apresentando valores médios entre 25 e 46 % do total de MO. A proteína bruta foi o parâmetro que melhor correlacionou com a taxa de degradação dos biossólidos ao final de 70 dias de incubação (r = 0,999 e Prob. > t inferior a 10-4), sendo promissora sua utilização no sentido de previsão da degradação da MO de biossólidos após aplicação no solo. O estudo de caso, no campo, foi desenvolvido em área com Eucalyptus grandis plantado em março de 1998 e fertilizado, quatro meses depois, com biossólido ou fertilizantes minerais. Os tratamentos avaliados foram: (i) Controle; (ii) Fertilização Mineral com N, P, K, B e Zn (Fert. Mineral) ; (iii) 10 t ha-1 de biossólido + K (10 t há-1); (iv) 20 t ha-1 de biossólido + K (20 t ha-1); e (v) 40 t ha-1 de biossólido + K (40 t ha-1). Em setembro de 2003 foram coletadas amostras de solo das camadas 0-5, 5-10, 10-20, 20-30 e 30-60 cm. Em todas as amostras foram determinados os teores totais de C e N e a densidade aparente. Nas amostras coletadas até 20 cm de profundidade, foram feitas determinações de pH, frações de C-orgânico por graus de oxidação, teores de alguns compostos orgânicos (açúcares solúveis, proteína bruta, lipídeos, hemicelulose, celulose e lignina), CTC a pH 7,0 e CTC ao pH natural. Os resultados praticamente não evidenciaram alterações na MO do solo, após cinco anos da aplicação do biossólido ou de fertilizantes minerais. Os estoques médios de C e N, até 60 cm de profundidade, foram iguais a 92,86 e 4,41 t ha-1, respectivamente. Cerca de 50 % do total de C esteve no compartimento denominado lábil, o que é típico de sistemas naturais ou manejados onde há o favorecimento ao retorno de resíduos vegetais ao solo. Dos compostos orgânicos determinados, houve variação significativa somente do teor de lignina na MO do solo (0-5 cm), com maiores valores nos tratamentos 40 t ha-1 de biossólido e Fert. Mineral, sendo tais resultados atribuídos a maior deposição de folhas nesses tratamentos e à natureza recalcitrante da lignina no ambiente. A CTC (pH natural) mostrou-se mais dependente dos valores pH do solo, do que dos teores de C, não evidenciando benefícios da MO dos biossólidos nessa propriedade, somente de forma indireta pela elevação do pH do solo tratado.
Título em inglês
Organic fraction of the biosolids and effect on carbon stocks and organic matter quality in an oxisol planted with eucalyptus.
Palavras-chave em inglês
6 soil organic matter
biosolids
carbon
eucalyptus
oxisol
sewage sludge
soil (quality)
soil chemistry
Resumo em inglês
The aim of this work was to characterize the organic fraction decomposition process of the biosolids in soil, correlating to initial organic matter (OM) composition of residue. Another objective was quantify, under field conditions, the effect of alkaline biosolid on Oxisol OM, in a site planted with eucalyptus and after five years of the residue application or mineral fertilizers application. The OM decomposition of the biosolids was evaluated using the incubation of soil mixtures and five biosolids, in a rate of 40 t ha-1, with quantification of the CO2 emitted during a period of 70 days. The biosolids were chosen in function of the treatment system of sewage and/or chemical conditioning for biosolid dehydration and/or complementary stage to adequate the residue for agricultural use: BAC - anaerobic biosolid conditioned with lime and ferric chloride and mechanically dehydrated; BAP – anaerobic biosolid conditioned with synthetic polymers mechanically dehydrated; BLP – biosolid originated in stabilization ponds and conditioned with synthetic polymers mechanically dehydrated; CL – sewage sludge compost originated from aerated pile composting of a mixture of BLP, crushed sugar cane and remains of urban pruning. The OM of the biosolids was analyzed regarding the total, organic and inorganic contents of C, N and P; content of water-soluble carbon; oxidizible organic carbon fractions; and contents of soluble sugars, crude protein, lipids, hemicellulose, cellulose, lignin, tannins and phenols. All biosolids had C and N predominance in organic compounds, while the P distribution in organic and inorganic compounds was as a function of the treatment used in the Plants. The decomposition rates of the biosolids, in general, were low and the lowest values were observed for BLP and CL, probably due to higher OM stability of the residues. There was expressive participation of protein pool in all biosolids, with mean values between 25 and 46 % of total OM. The crude protein was the parameter that better correlated with biosolid degradation rate at the end of 70 days of incubation (r = 0.999 e Prob. > t lower than 10-4), being promising its use in order to expect the biosolid OM decomposition after soil application. The study case, on the field, was developed in an area with Eucalyptus grandis planted on March 1998 and fertilized, after four months, with biosolid or mineral fertilizers. The appraised treatments were: (i) Control; (ii) Mineral Fertilization with N, P, K, B and Zn (Mineral Fert.); (iii) 10 t ha-1 of biosolid + K (10 t ha-1); (iv) 20 t ha-1 of biosolid + K (20 t ha-1); and (v) 40 t ha-1 of biosolid + K (40 t ha-1). Soil samples were taken from 0-5, 5-10, 10-20, 20-30 and 30-60 cm soil depths, on September 2003. Total amounts of C and N and bulk density were determined in all samples. In the samples collected up to 20 cm of depth, were made pH determinations, oxidizible organic carbon fractions, amounts of some organic compounds (soluble sugars, crude protein, lipids, hemicellulose, cellulose and lignin), CEC the pH 7,0 and CEC to the natural pH. In general, the results did not show differences in the soil OM, after five years of the biosolid application or mineral fertilizers application. The mean values of C and N stocks up to 60 cm soil depth were the same to 92.86 and 4.41 t ha-1, respectively. About 50% of the total C was in the fraction denominated labile, which is typical of natural systems or managed systems where the return of plant residues to the soil is allowed. From the determined organic compounds, only the lignin content (0-5 cm depth) was different between the treatments, with higher concentrations in the treatments 40 t ha-1 of biosolid and Mineral Fert., probably because the largest depositions of leaves on soil surface in these treatments and the natural slow decay of lignin. The CEC (natural pH) values were more dependent on soil pH, than on the soil C content. Benefits of OM biosolids in soil CEC were not observed.
 
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cristiano.pdf (2.58 Mbytes)
Data de Publicação
2004-09-09
 
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