RESSALVA Atendendo solicitação do autor, o texto completo desta dissertação será disponibilizado somente a partir de 01/03/2022. UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE ENGENHARIA CÂMPUS DE ILHA SOLTEIRA RAFAEL DOS SANTOS SILVA USO DO COMPOSTO DE LODO DE ESGOTO EM VIVEIRO DE MUDAS DE CANA-DE-AÇÚCAR: ALTERAÇÕES QUÍMICAS DO SOLO, NUTRIÇÃO E PRODUTIVIDADE DA CULTURA Ilha Solteira 2021 Campus de Ilha Solteira PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA RAFAEL DOS SANTOS SILVA USO DO COMPOSTO DE LODO DE ESGOTO EM VIVEIRO DE MUDAS DE CANA-DE-AÇÚCAR: ALTERAÇÕES QUÍMICAS DO SOLO, NUTRIÇÃO E PRODUTIVIDADE DA CULTURA Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira – Unesp como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Agronomia. Especialidade Sistemas de Produção. Dr. Thiago Assis Rodrigues Nogueira Orientador Dra. Raffaella Rossetto Coorientadora Ilha Solteira 2021 DEDICATÓRIA Dedico este trabalho à minha mãe, Maria dos Santos Sousa (in memoriam), que sempre me apoiou e foi meu grande exemplo de determinação, perseverança e não media esforços para me proporcionar a melhor educação. Sua lembrança me inspira e me faz persistir. À minha querida família, minha esposa Estela e meu filhão Mateus, presentes de Deus para minha vida, fonte de inspiração e força, dedico o resultado do esforço aplicado ao longo deste percurso. AGRADECIMENTOS A Deus, por me agraciar com a vida, entendimento, sabedoria e por sempre me acompanhar. À usina Vale do Paraná S/A - Álcool e Açúcar, pela confiança e permissão de realizar os estudos. À Universidade Estadual Paulista, Campus de Ilha Solteira, pela oportunidade concedida por meio do curso de Pós-graduação, contribuindo para minha formação científica e profissional. Ao meu estimado orientador Prof. Dr. Thiago Assis Rodrigues Nogueira, pela confiança, paciência e conselhos que foram essenciais para o desenvolvimento deste trabalho. Um profissional de excelência. A minha coorientadora, Raffaella Rossetto, por sua dedicação e sabedoria em suas orientações. Ao Dr. Fernando Carvalho Oliveira, da Biossolo Agricultura e ambiente Ltda e Tera Ambiental, pela parceria no desenvolvimento da pesquisa. Aos meus líderes na usina Vale do Paraná, Alberto José Otoya Dussan (Diretor Geral), Vicente Estuardo Esquit Donis (Gerente Agrícola) e Casimiro Daniel Flores Duarte (Chefe de produção), a quem eu tenho grande estima e respeito. Aos professores Dr. Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira Filho, Dr. Cássio Hamilton Abreu-Junior e Dr. Adônis Moreira, por todo apoio científico, técnico e correções para o desenvolvimento dessa pesquisa. Aos departamentos: Agronômico, Preparo e Plantio, Colheita e Agricultura de Precisão, que não mediram esforços para dar apoio necessário na instalação e condução do experimento de campo. Aos colegas do Grupo de Estudo em Nutrição, Adubação e Fertilidade do Solo (GENAFERT), pela disposição em colaborar, pelo trabalho em equipe e por unir força em prol do grupo. Externo também minha gratidão a todos os meus familiares pelo apoio e força durante essa conquista. “Mas os que esperam no SENHOR renovarão as suas forças e subirão com asas como águias; correrão e não se cansarão; caminharão, e não se fatigarão.” Isaías 40:31 RESUMO O composto de lodo de esgoto (CLE) possui elevadas quantidades de matéria orgânica e nutrientes de plantas podendo ser utilizado para melhorar a fertilidade do solo e aumentar a produtividade da cana-de-açúcar. Todavia, ainda são inexistentes estudos evidenciado os benefícios da aplicação desse fertilizante orgânico em áreas de viveiro de cana. Objetivou-se, com esse estudo, avaliar a fertilidade do solo, o desenvolvimento das plantas, o estado nutricional, a produtividade e a qualidade tecnológica das mudas de cana-de-açúcar cultivadas em viveiro após a aplicação do CLE associado ou não com fertilizante mineral. Os tratamentos testados foram: T1: sem aplicação de CLE e adubação mineral convencional (AMC); T2: 100% da AMC recomendada para a cultura, formulação 06–30–24; doses (t ha-1, base úmida) de CLE = T3: 2,5; T4: 5,0; T5: 7,5; doses (t ha-1, base úmida) de CLE + AMC com NPK (kg ha-1) = T6: 2,5 + 50%; T7: 5,0 + 50%; T8: 7,5 + 50%; T9: 2,5 + 100%; T10: 5,0 + 100%; T11: 7,5 + 100%. Foram avaliadas as variáveis morfológicas (altura de colmos, diâmetro de colmos, número de colmos e área foliar), as análises tecnológicas (ATR, Pol% cana, %Brix caldo e TAH), o estado nutricional e a produtividade da cana. Nas amostras de solo coletadas nas camadas 0–25 e 25–50 cm de profundidade ao final do cultivo da cana, foram avaliados os atributos químicos do solo e os teores de nutrientes. As doses de CLE não alteraram as quantidades de MOS nas duas profundidades, mas incrementaram a CTC na camada superficial. As doses de CLE de 5,0 e 7,5 t ha-1 (base úmida), associado ou não com aplicação de 50% da AMC, proporcionaram os maiores valores de pH, SB, P, K, Ca, Mg, Cu e Zn na camada superficial. Exceto para os teores de Zn, não foi observado alterações nos atributos químicos do solo na camada subsuperficial com incremento das doses de CLE. Apesar não haver diferença nas variáveis morfológicas e nas análises tecnológicas, com exceção do TAH, notou-se que as plantas apresentaram adequado estado nutricional e ganhos de produtividade. Podemos concluir que o uso do CLE (especialmente nas doses 5,0 e 7,5 t ha-1, base úmida), contribui para a melhoria da fertilidade do solo, do estado nutricional e da produtividade da cana-de-açúcar, ao mesmo tempo em que reduz a necessidade da aplicação de fertilizantes minerais e permite a disposição sustentável do lodo de esgoto. Palavras-chave: Fertilizante orgânico. Qualidade do solo. Resíduos urbanos. Saccharum spp. Sustentabilidade ambiental. ABSTRACT Composted sewage sludge (CSS) has large amounts of organic matter and nutrients that can be used to improve soil chemical attributes and yield of sugarcane. However, there are still no studies showing the benefits of applying this organic fertilizer in sugarcane nursery areas. A field study was conducted to evaluate soil fertility, plant development, nutritional status, productivity, and technological quality of sugarcane seedlings after CSS application with or without mineral fertilizer. The randomized complete block experimental design with four replicates was used. We tested a combination of eleven treatments: T1) without CSS application and conventional mineral fertilization (CMF); T2) 100% of recommended CMF for sugarcane, formulation 06–30–24; rates (Mg ha-1, wet basis) of CSS = T3) 2.5; T4) 5.0; T5) 7.5; rates (Mg ha- 1, wet basis) of CSS + CMF with NPK (kg ha-1) = T6) 2.5 + 50%; T7) 5.0 + 50%; T8) 7.5 + 50%; T9) 2.5 + 100%; T10) 5.0 + 100%; T11) 7.5 + 100%. The CSS rates did not change the organic matter content at both depths (0–0.25 and 0.25–0.50 m), but it increased the CEC in the surface layer. The CSS applied at 5.0 and 7.5 Mg ha-1 (wet basis) with or without 50% of CMF, provided the highest values for pH, SB, CEC, P, K, Ca, Mg, Cu, and Zn in the surface layer. With the exception of soil Zn concentration, we did not observe a CSS effect on soil chemical attributes in the subsurface layer. Although morphological variables and technological quality were not affected by treatments, we found that sugarcane plants showed adequate nutritional status and productivity gains. Overall, our results demonstrated that CSS application (especially at 5.0 and 7.5 Mg ha-1, wet basis) improves soil fertility, plant nutrition, and sugarcane productivity, while also reducing mineral fertilizer needs and allowing for the sustainable disposal of sewage sludge. Keywords: Organic fertilizer. Soil quality. Urban waste. Saccharum spp. Environmental Sustainability. SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................. 10 2 REVISÃO DE LITERATURA ............................................................................ 12 2.1 CANA-DE-AÇÚCAR E VIVEIROS DE MUDAS ................................................ 12 2.2 LODO DE ESGOTO: ASPECTOS GERAIS, COMPOSTAGEM E USO NA CANA-DE-AÇÚCAR ......................................................................................... 14 3 HIPÓTESE ........................................................................................................ 18 4 OBJETIVOS ..................................................................................................... 19 4.1 OBJETIVO GERAL ........................................................................................... 19 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................. 19 5 MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................. 20 5.1 DESCRIÇÃO DA ÁREA EXPERIMENTAL ....................................................... 20 5.2 DELINEAMENTO EXPERIMENTAL E TRATAMENTOS .................................. 21 5.3 OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DO COMPOSTO DE LODO DE ESGOTO .......................................................................................................................... 22 5.4 INSTALAÇÃO E DESENVOLVIMENTO DO EXPERIMENTO .......................... 24 5.4.1 Aplicação dos tratamentos e plantio da cana-de-açúcar ............................ 27 5.4.2 Desenvolvimento da cultura .......................................................................... 28 5.5 PARÂMETROS AVALIADOS ............................................................................ 29 5.5.1 Solo.................................................................................................................. 29 5.5.2 Planta ............................................................................................................... 31 5.6 ANÁLISES ESTATÍSTICAS .............................................................................. 33 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................ 34 6.1 ATRIBUTOS QUÍMICOS DO SOLO ................................................................. 34 6.2 MACRONUTRIENTES NO SOLO .................................................................... 39 6.3 MICRONUTRIENTES NO SOLO ...................................................................... 43 6.4 AVALIAÇÃO DA CULTURA .............................................................................. 47 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS.............................................................................. 61 REFERÊNCIAS ................................................................................................ 62 10 1 INTRODUÇÃO A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é uma cultura de grande importância econômica no setor agroindustrial brasileiro, sendo que o Brasil é o maior produtor e exportador de açúcar (MARIN et al., 2019). Ademais, possuiu uma área cultivada de 8,4 milhões de hectares, com produção de aproximadamente 642 milhões de toneladas e uma produtividade média de 76,34 t ha-1 na safra 2020/21. O Estado de São Paulo possui a maior produção, apresentando uma área cultivada de área 4,2 milhões de hectares e com participação de aproximadamente 50% da produção brasileira (CONAB, 2020). O avanço do plantio de cana-de-açúcar induz inúmeros ganhos, como a mitigação de áreas degradadas, ciclagem de nutrientes, manutenção do carbono no solo, produção de fontes de bioenergia e influência no âmbito econômico-social das regiões em expansão (CHERUBIN et al., 2021). Em 2020, a área de viveiros destinada à produção de mudas de cana-de-açúcar para o plantio no Brasil foi de 188,2 mil hectares (CONAB, 2020). Estas mudas são mantidas até as plantas atingirem idade variando de 9 a 12 meses, sempre com materiais com características genéticas adequadas para cada região, com alta qualidade sanitária (SANTOS; BORÉM, 2016). Diversos estudos já evidenciaram que o fornecimento de nutrientes via adubação é uma etapa crucial para manter altos níveis de produtividade em um canavial, incluindo os viveiros (GAZOLA et al., 2017; OLIVEIRA et al., 2020). No Estado de São Paulo, a recomendação da adubação mineral de plantio da cana-de-açúcar está relacionada a duas variáveis: produtividade esperada e os teores de P e K do solo. Se a produtividade esperada for acima de 100 t ha-1, deve-se aplicar 30 kg ha-1 de N, 120 kg ha-1 de P2O5 e 150 kg ha-1 de K2O. Se for constatado baixo teor de B, Cu e Zn no solo é recomendado a aplicação de 2, 4 e 5 kg ha-1 de nutriente, respectivamente (RAIJ 1997; VITTI et al., 2011). Todavia, sabe-se que a maior parte dos fertilizantes minerais comercializados no Brasil são importados e possuem preços elevados (VASCONCELLOS et al., 2019), aumentando os custos de produção do setor canavieiro (ROSA et al., 2020). Dessa forma, é fundamental a busca por fontes alternativas de fertilizantes garantindo a redução de custos e ao mesmo tempo a segurança na cadeia produtiva da cana-de-açúcar. O composto de lodo de esgoto (CLE) é um fertilizante orgânico derivado do tratamento de esgotos urbanos oriundo das Estações de Tratamento de Esgoto 11 (ETEs), que pode conter em sua composição, grande quantidade de matéria orgânica e nutrientes de plantas, incluindo N, P e micronutrientes (PRATES et al., 2020). Nesse sentido, vários estudos já relataram utilização do lodo compostado e seus benefícios nos atributos físicos, químicos, físico-químicos e biológicos do solo (DUONG et al., 2013; BEDADA et al., 2016; CASTÁN et al., 2016; HERNANDEZ et al., 2016; RIGBY et al., 2016; JAKUBUS; BAKINOWSKA, 2018; FLORENTINO et al., 2019; PRATES et al., 2020). Desta forma, a compostagem acabou se tornando uma solução para as empresas que gerenciam o lodo de algumas ETEs, pensando sempre na continuidade da reciclagem do lodo na agricultura (HARGREAVES et al., 2008). Recentemente, foi publicada uma resolução que estabelece normas e regulamenta a utilização do lodo de esgoto na agricultura brasileira. Assim, toda aplicação desse resíduo no solo deve seguir critérios agronômicos que são estabelecidos por meio da Resolução no 498/2020 (BRASIL, 2020a). Todavia, para que o lodo de esgoto compostado seja considerado um fertilizante orgânico, esse produto deverá atender às normas do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) por meio da Instrução Normativa n° 61/2020 (Brasil 2020b), que estabelece critérios de quantidades toleradas, como organismos patogênicos e metais pesados. Apesar de já existir muitas evidências de que o CLE pode ser utilizado em solos agrícolas e florestais, nota-se que ainda são escassos estudos que visam avaliar o desempenho desse fertilizante orgânico como fornecedor de nutrientes, possibilitando a redução da utilização de fertilizantes minerais, especialmente, para a formação de mudas em viveiros de cana-de-açúcar. 61 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS As doses de CLE não alteraram significativamente as quantidades de matéria orgânica nas duas profundidades. Por outro lado, pôde-se observar o aumento dos teores de CTC no solo, principalmente na camada superficial. As doses de CLE a partir de 5,0 t ha-1 (base úmida), associado ou não com aplicação de 50% da AMC, proporcionaram os maiores valores de pH, SB, P, K, Ca, Mg, Cu e Zn na camada superficial e incrementaram os teores de Zn na camada subsuperficial. Exceto para os teores de Zn, não foi observado alterações nos atributos químicos do solo na camada 25–50 cm de profundidade em função do incremento de doses de CLE. As doses de CLE associadas à adubação mineral não influenciaram os teores foliares de macro e micronutrientes. Porém, exceto para o B, notou-se haver adequado estado nutricional da cultura. As variáveis morfológicas (comprimento dos colmos, diâmetro de colmos, altura da planta, área foliar e número de perfilhos) não foram influenciadas pela aplicação das doses de CLE. O mesmo comportamento foi observado para as variáveis tecnológicas (Brix% cana, ATR e Pol% cana). Todavia, quando foi aplicado 7,5 t ha-1 de CLE (base úmida) associado a 50% AMC, pôde-se notar maior valor na produtividade de TAH (16,7 t ha-1). Nos tratamentos que receberam a aplicação de 5,0 t ha-1 de CLE (base úmida), 2,5 t ha-1 de CLE (base úmida) + 50% AMC com NPK kg ha-1 e 7,5 t ha-1 de CLE (base úmida) + 50% AMC com NPK kg ha-1, verificou-se os maiores ganhos de produtividade de colmos, superando os valores obtidos apenas com a aplicação de 100% da adubação mineral convencional. Conclui-se que o uso do CLE como fertilizante orgânico em viveiros de cana-de-açúcar, contribui para a melhoria da fertilidade do solo e para o aumento da produtividade, podendo propiciar redução das quantidades fornecidas de fertilizantes minerais, além de ser uma alternativa viável e mais sustentável na disposição final do lodo de esgoto. 62 REFERÊNCIAS ABREU, C. A.; ABREU, M. F.; ANDRADE, J. C. 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