Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Instituto de Geociências e Ciências Exatas Programa de Pós-Graduação em Geociências e Meio Ambiente RUBENS FERNANDO SERAFIM AVALIAÇÃO DA FERTILIDADE DO SOLO DE UMA FAZENDA NA REGIÃO DE PIRASSUNUNGA SP SUJEITO À APLICAÇÃO DE VINHAÇA Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto de Geociências e Ciências Exatas do Campus de Rio Claro, da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Geociências e Meio Ambiente. Orientador: Prof. Dr. Marcelo Loureiro Garcia Rio Claro - SP 2020 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “Júlio de Mesquita Filho” Instituto de Geociências e Ciências Exatas Campus de Rio Claro RUBENS FERNANDO SERAFIM AVALIAÇÃO DA FERTILIDADE DO SOLO DE UMA FAZENDA NA REGIÃO DE PIRASSUNUNGA SP SUJEITO À APLICAÇÃO DE VINHAÇA Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto de Geociências e Ciências Exatas do Campus de Rio Claro, da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Geociências e Meio Ambiente. Orientador: Prof. Dr. Marcelo Loureiro Garcia Rio Claro - SP 2020 Sistema de geração automática de fichas catalográficas da Unesp. Biblioteca do Instituto de Geociências e Ciências Exatas, Rio Claro. Dados fornecidos pelo autor(a). Essa ficha não pode ser modificada. S481a Serafim, Rubens Fernando Avaliação da fertilidade do solo de uma fazenda na região de Pirassununga SP sujeito à aplicação de vinhaça / Rubens Fernando Serafim. -- Rio Claro, 2020 76 f. : il., tabs. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista (Unesp), Instituto de Geociências e Ciências Exatas, Rio Claro Orientador: Marcelo Loureiro Garcia 1. Fertilidade do solo. 2. Cana-de-açúcar pesquisa. 3. Solos análise. 4. Vinhaça. I. Título. RUBENS FERNANDO SERAFIM AVALIAÇÃO DA FERTILIDADE DO SOLO DE UMA FAZENDA NA REGIÃO DE PIRASSUNUNGA SP SUJEITO À APLICAÇÃO DE VINHAÇA Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto de Geociências e Ciências Exatas do Campus de Rio Claro, da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Geociências e Meio Ambiente. Comissão Examinadora Dr. Marcelo Loureiro Garcia Dr. João Gabriel Thomaz Queluz Dra. Lauren Nozomi Marques Yabuki Rio Claro, SP 17 de julho de 2020. Conceito: aprovado “Não há nada na natureza mais importante ou que mereça mais atenção que o solo. Na verdade, é o solo que faz do mundo um ambiente mais agradável para a humanidade. É o solo que fornece provisão para toda a natureza; toda criação depende do solo que, afinal, é a base da nossa existência” (Friedrich Albert Fallou, 1862). A vida e o solo Brincar com a terra Colocá-la nas mãos Sentir a textura e soprar no ar Olhar para o solo e refletir Então, será que é fértil? É como nossa vida, Será que é fértil? Como avaliar os elementos que a compõe Ou que agregamos a ela? Depende da análise interior Assim como no solo Poder visualizar o que contém E completar com o que falta Ou retirar o que está demais Deixando brotar mais vida. Rubens Fernando Serafim AGRADECIMENTOS Agradeço ao meu orientador prof. Dr. Marcelo Loureiro Garcia pela sua compreensão em relação às limitações de tempo, decorrentes das atividades na Instituição de Ensino Técnico onde ministro aulas, e com suas orientações sempre bem direcionadas para a concretização deste trabalho. Também agradeço à autarquia Centro Paula Souza do Governo do Estado de São Paulo por ter efetuado o convênio com a UNESP que me permitiu participar do programa de mestrado desta renomada instituição pública de ensino superior. Agradeço a Deus que sempre acompanha meus momentos e me ajuda a vencer os desafios. Agradeço à pessoa mais importante da minha vida, minha esposa Marisete, que sempre me incentivou para concluir um programa de mestrado com êxito, apesar de saber que nosso tempo juntos seria ainda mais comprometido para o desenvolvimento deste projeto de vida. Agradeço aos meus filhos Bárbara Lívia e Rodolfo também pelo incentivo constante e por acreditarem no papai. Agradeço imensamente a Larissa Ruas Galdeano que me auxiliou neste trabalho, pois foi ela quem fez o trabalho em campo de coleta de dados dos solos e me forneceu muitas informações importantes. Também agradeço à Dra. Lauren e ao Dr. João Queluz pelos importantes apontamentos para o aprimoramento das discussões dos resultados me incentivando a continuar seguindo em frente buscando mais conhecimento. RESUMO A fertirrigação com vinhaça nas lavouras de cana-de-açúcar é uma maneira de utilização desse resíduo industrial que é gerado em grande quantidade durante a produção do etanol e que disponibiliza nutrientes, principalmente o potássio. Na pesquisa foram avaliados os valores dos parâmetros químicos dos solos de cinco áreas (glebas 5, 9, 15, 22 e 23) de uma fazenda fertirrigada com vinhaça no período de 2012 a 2017 em relação à caracterização da fertilidade dos solos, à acidez e toxicidade por alumínio e aos valores dos parâmetros químicos das vinhaças aplicadas. Também foram analisadas as amostras de solo de três áreas (glebas 3, 23 e 26) em relação à composição química dos solos para a avaliação da caracterização ambiental. Foram encontrados resultados das saturações por bases dos solos das glebas avaliadas com uma variação média de 48 a 57% abaixo do valor de 60% utilizado para a cultura da cana-de- açúcar e para os valores das saturações por alumínio ficou evidenciada a tendência de crescimento ao longo dos anos, sinalizando a necessidade do planejamento adequado do manejo dos solos das áreas. Para os valores médios do pH foi encontrada uma faixa entre 5,00 a 5,57 abaixo do valor ideal para a cana-de-açúcar que é de 6,5 sinalizando também para a necessidade de eventuais aplicações de corretivos nas áreas. Em relação à vinhaça verificou- se que é uma fonte importante de potássio cujas concentrações médias nos solos nas glebas avaliadas variaram de 67 a 130 kg.ha-1 abaixo do valor padrão para a cana-de-açúcar que é de 185 kg.ha-1 evidenciando que as dosagens das vinhaças não provocaram excesso deste nutriente. Porém ficou evidenciada a preocupação com os outros elementos químicos existentes na vinhaça que devem ser monitorados, já que foram encontradas amostras de solos com concentrações elevadas de cobalto e cromo. Assim, o estudo conclui que o planejamento da fertirrigação e as análises de solo com avaliação dos valores dos parâmetros químicos são importantes, não somente, para cumprir a legislação ambiental, como também para auxiliar nas definições do manejo do solo visando ao aumento da fertilidade. Palavras-chave: Fertilidade de solos, vinhaça, propriedades químicas e físicas do solo. ABSTRACT Fertigation with vinasse in sugarcane crops is a way of using this industrial residue that is generated in large quantities during the production of ethanol and that provides nutrients, especially potassium. In the study, the values of the chemical parameters of the soils of five areas (tracts 5, 9, 15, 22 e 23) of a fertigated farm with vinasse in the period from 2012 to 2017 were evaluated in relation to the characterization of the fertility of the soils, the acidity and aluminum toxicity and the values of the chemical parameters of the applied vinasse. Soil samples from three areas (tracts 3, 23 and 26) of the study area were also analyzed in relation to the environmental characterization of the soil. Results of saturation by bases of the soils of five evaluated tracts were found with an average variation of 48 to 57% below the value of 60% used for the cultivation of sugar cane and for the values of saturation by aluminum the growth trend was evidenced along years, signaling the need for adequate planning of the management of the areas. For the average pH values, a range was raised between 5.00 to 5.57 below the ideal value for sugarcane, which is 6.5, also signaling the need for possible applications of corrective products in the areas. Regarding vinasse, it was found to be an important source of potassium whose average concentrations in the soils in the evaluated plots ranged from 67 to 130 kg.ha-1 below the standard value for sugarcane, which is 185 kg.ha-1, showing that the vinasse dosages did not cause an excess of this nutrient. However, the concern with the other chemical elements in the vinasse that must be monitored was evidenced, since samples of soils with high concentrations of cobalt and chromium were found. Thus, the study concludes that fertigation planning and soil analysis with evaluation of chemical parameter values are important, not only to comply with environmental legislation, but also to assist in the definition of soil management aimed at increasing fertility. Keywords: Soil fertility, vinasse, chemical and physical properties of soil. LISTA DE ILUSTRAÇÕES Página Figura 1: Relação entre disponibilidade de nutrientes e pH do solo ....................................... 22 Figura 2: Etapas do desenvolvimento do trabalho de pesquisa ............................................... 27 Figura 3: Localização do município de Pirassununga SP ....................................................... 28 Figura 4: Localização da área de estudo (Fazenda) ................................................................ 28 Figura 5: Fazenda e suas subdivisões em glebas..................................................................... 29 Figura 6: Valores do pH das vinhaças ..................................................................................... 37 Figura 7: Valores das concentrações de K+ das vinhaças ........................................................ 38 Figura 8: Valores das concentrações de Ca2+ das vinhaças ..................................................... 38 Figura 9: Valores das concentrações de Mg2+ das vinhaças .................................................... 39 Figura 10: Valores da relação DQO/DBO das vinhaças ......................................................... 39 Figura 11: Valores das concentrações de SO4 2- das vinhaças ................................................. 41 Figura 12: Valores das concentrações de Na+ das vinhaças .................................................... 41 Figura 13: Valores da dureza total das vinhaças ..................................................................... 43 Figura 14: Dosagens das vinhaças na gleba 5 ......................................................................... 44 Figura 15: Concentração de potássio no solo da gleba 5 ........................................................ 45 Figura 16: Capacidade de Troca Catiônica do solo da gleba 5 ............................................... 45 Figura 17: Saturação por bases no solo da gleba 5 ................................................................. 45 Figura 18: Saturação por alumínio no solo da gleba 5 ............................................................ 46 Figura 19: pH do solo da gleba 5 ............................................................................................ 46 Figura 20: Dosagens das vinhaças na gleba 23 ....................................................................... 47 Figura 21: Concentração de potássio no solo da gleba 23 ...................................................... 48 Figura 22: Capacidade de Troca Catiônica do solo da gleba 23 ............................................. 48 Figura 23: Saturação por bases no solo da gleba 23 ............................................................... 48 Figura 24: Saturação por alumínio no solo da gleba 23 .......................................................... 49 Figura 25: pH do solo da gleba 23 .......................................................................................... 49 Figura 26: Dosagens das vinhaças na gleba 15 ....................................................................... 50 Figura 27: Concentração de potássio no solo da gleba 15 ...................................................... 51 Figura 28: Capacidade de Troca Catiônica do solo da gleba 15 ............................................. 51 Figura 29: Saturação por bases no solo da gleba 15 ............................................................... 51 Figura 30: Saturação por alumínio no solo da gleba 15 .......................................................... 52 Figura 31: pH do solo da gleba 15 .......................................................................................... 52 Figura 32: Dosagens das vinhaças na gleba 22 ....................................................................... 53 Figura 33: Concentração de potássio no solo da gleba 22 ...................................................... 53 Figura 34: Capacidade de Troca Catiônica do solo da gleba 22 ............................................. 54 Figura 35: Saturação por bases no solo da gleba 22 ............................................................... 54 Figura 36: Saturação por alumínio no solo da gleba 22 .......................................................... 54 Figura 37: pH do solo da gleba 22 .......................................................................................... 55 Figura 38: Dosagens das vinhaças na gleba 9 ......................................................................... 56 Figura 39: Concentração de potássio no solo da gleba 9 ........................................................ 56 Figura 40: Capacidade de Troca Catiônica do solo da gleba 9 ............................................... 56 Figura 41: Saturação por bases no solo da gleba 9 ................................................................. 57 Figura 42: Saturação por alumínio no solo da gleba 9 ............................................................ 57 Figura 43: pH do solo da gleba 9 ............................................................................................ 57 Figura 44: Glebas fertirrigadas com vinhaça na área de estudo (período: 2012 a 2017) ........ 58 Figura 45: Valores da RAP e V% para a gleba 5 .................................................................... 61 Figura 46: Valores da RAP e V% para a gleba 23 .................................................................. 62 Figura 47: Valores da RAP e V% para a gleba 15 .................................................................. 63 Figura 48: Valores da RAP e V% para a gleba 22 .................................................................. 64 Figura 49: Valores da RAP e V% para a gleba 9 .................................................................... 65 Figura 50: Comparação das dosagens médias e V% nas glebas ............................................. 66 LISTA DE TABELAS Página Tabela 1: Composição química de vinhaças conforme o tipo de mosto ................................. 18 Tabela 2: Parâmetros físico-químicos resumidos para a vinhaça ............................................ 18 Tabela 3: Valores referenciais do PRNT de alguns corretivos ................................................ 24 Tabela 4: Características dos argilominerais ........................................................................... 25 Tabela 5: Parâmetros químicos conforme portaria P4.231 ..................................................... 30 Tabela 6: Análises das vinhaças .............................................................................................. 32 Tabela 7: Análises químicas das amostras de solo das glebas ................................................ 33 Tabela 8: Análises de solo das glebas 3, 23 e 26 .................................................................... 34 Tabela 9: Dosagens das vinhaças ............................................................................................ 35 Tabela 10: Dados das análises das amostras de solo coletadas no campo – elementos traços 36 Tabela 11: Dados das análises das amostras de solo coletadas no campo – espécies ............. 36 Tabela 12: Relação DQO/DBO para águas residuárias e perspectiva de aplicação ................ 40 Tabela 13: Relação de adsorção de sódio calculada para os resultados de vinhaça de 2012 a 2017 ....................................................................................................................... 42 Tabela 14: Classificação para a dureza total da água bruta ..................................................... 43 Tabela 15: Resumo dos dados para a gleba 5 .......................................................................... 44 Tabela 16: Resumo dos dados para a gleba 23 ........................................................................ 47 Tabela 17: Resumo dos dados para a gleba 15 ........................................................................ 50 Tabela 18: Resumo dos dados para a gleba 22 ........................................................................ 53 Tabela 19: Resumo dos dados para a gleba 9 .......................................................................... 55 Tabela 20: Resumo de dados para a fazenda SJ ...................................................................... 59 Tabela 21: Resumo de dados da fazenda da área de estudo .................................................... 59 Tabela 22: Dados da gleba 5 para cálculo da RAP ................................................................. 60 Tabela 23: Dados da gleba 23 para cálculo da RAP ............................................................... 61 Tabela 24: Dados da gleba 15 para cálculo da RAP ............................................................... 62 Tabela 25: Dados da gleba 22 para cálculo da RAP ............................................................... 63 Tabela 26: Dados da gleba 9 para cálculo da RAP ................................................................. 64 Tabela 27: Resumo geral dos dados das glebas 5, 9, 15, 22 e 23 ............................................ 65 Tabela 28: Dados das análises das amostras de solo coletadas no campo – elementos traços 67 Tabela 29: Faixas de concentrações adequadas de nutrientes no solo para a cana-de-açúcar 68 Tabela 30: Relação Sílica-Alumina das amostras P1, P2 e P3 ................................................ 70 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS Al3+: Alumínio Al2O3: Óxido de alumínio Al(OH)3: Gibbsita Al4(Si4O10)(OH)3: Caulinita Ba: Bário Ca2+: Cálcio CaCO3: Carbonato de cálcio CaO: óxido de cálcio CBH-MOGI: Comitê da Bacia Hidrográfica do Rio Mogi Guaçu CETESB: Companhia Ambiental do Estado de São Paulo Ce: Cério Co: Cobalto CONAMA: Conselho Nacional do Meio Ambiente Cr: Crômio CTC: Capacidade de troca Catiônica Cu: Cobre DBO5,20: Demanda Bioquímica de Oxigênio em um período de tempo de 5 dias na temperatura de incubação de 20oC DQO: Demanda Química de Oxigênio Fe2+: Ferro Fe2O3: Óxido de ferro (hematita) FRX: Fluorescência de Raios-X Ga: Gálio H+: íon hidrogênio H + Al: Hidrogênio e alumínio K+: Potássio K2O: Óxido de potássio Ki: relação Sílica-Alumina ks: Concentração de potássio no solo kvi: Concentração de potássio na vinhaça. La: Lantânio LOI (loss on ignition): é a perda por calor do analito durante a determinação analítica dos elementos que o compõem. m%: Saturação por alumínio Mg2+: Magnésio MgO: Óxido de magnésio Mn: Manganês MnO: Óxido de manganês MO: Matéria Orgânica N: Nitrogênio Na+: Sódio Nb: Nióbio NH3: Nitrogênio Amoniacal Ni: Níquel NO3-: Nitrato NO2-: Nitrito O: folha octaédrica P: Fósforo PAV: Planos de Aplicação de Vinhaça PEAD: Polietilieno de alta densidade RAP: Razão de adsorção de sódio RAS: Razão de adsorção de sódio Rb: Rubídio RDQO/DBO: Razão DQO e DBO SB: Soma de Bases SiO2: Sílica SO42-: Sulfato Sr: Estrôncio SVOC: Semi-volatile Organic Compound (Composto Orgânico Semivolátil) T: folha tetraédrica Ti: Titânio TiO2: Óxido de titânio V: Vanádio V%: Saturação por bases VOC: Volatile Organic Compound (Composto Orgânico Volátil) Y: Ítrio Zn: Zinco Zr: Zircônio SUMÁRIO Página 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 16 2. OBJETIVO ...................................................................................................................... 17 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................................................... 17 3.1 Caracterização da vinhaça da cana-de-açúcar ....................................................... 17 3.2 Portaria CETESB para aplicação da vinhaça no solo ........................................... 19 3.3 Caracterização da fertilidade do solo ...................................................................... 21 3.4 Tipo de solo e caracterização ambiental do solo .................................................... 25 4. MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................................ 26 4.1 Área de estudo ........................................................................................................... 27 4.2 Parâmetros de qualidade ambiental e análises ....................................................... 30 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ..................................................................................... 32 5.1 Avaliações dos parâmetros químicos das vinhaças da usina ................................ 37 5.2 Avaliações dos parâmetros químicos para a caracterização da fertilidade dos solos ............................................................................................................................ 44 5.3 Avaliações dos parâmetros químicos para a caracterização ambiental dos solos .................................................................................................................................... 66 6. CONCLUSÕES ................................................................................................................ 71 REFERÊNCIAS ...................................................................................................................... 72 16 1. INTRODUÇÃO A produção brasileira de cana-de-açúcar tem aumentado constantemente devido às melhorias nas variedades da planta, do manejo da cultura e do sistema de colheita. A safra 2018/2019 foi de 620 milhões de toneladas, com uma produção de 29 milhões de toneladas de açúcar e de 33 bilhões de litros de etanol. Também foram gerados bagaços da ordem de 136 milhões de toneladas, 22 milhões de toneladas de torta de filtro, 105 milhões de toneladas de palha, 6 milhões de toneladas de cinzas e 420 bilhões de litros de vinhaça (ROSSETTO, 2018). Para a safra de 2019/2020 há uma previsão de decréscimo de 6,4% na produção de etanol e um acréscimo de 9,5% na produção de açúcar (CONAB, 2019). Nota-se que a vinhaça é uma água residual gerada em grande quantidade e não pode ser lançada em corpos hídricos já que para isto teria que atender aos padrões de lançamento conforme as legislações estaduais e federais implicando altos custos envolvidos em tratamento (BRASIL, 2014). Assim, vem sendo aplicada na lavoura através da técnica denominada fertirrigação. As expressivas concentrações de potássio, cálcio e magnésio que a vinhaça possui e sua adequada aplicação no solo pode aumentar a disponibilidade destes elementos químicos, principalmente o potássio, aumentar o pH e a matéria orgânica que pode auxiliar no aumento do estado de agregação do solo, da capacidade de retenção de água, da condutividade hidráulica, com o aumento da atividade microbiana, podendo colaborar para o aumento da produtividade agrícola (FUESS, 2013). A fertirrigação através da vinhaça, já que disponibiliza diversos elementos químicos, altera os parâmetros químicos do solo, sendo importante a avaliação destes parâmetros durante os períodos de aplicação. Já a aplicação não controlada pode levar ao risco de contaminação do solo e das águas subterrâneas e superficiais pela presença da amônia e de metais tóxicos, ou causar alterações no oxigênio dissolvido em corpos hídricos, ou provocar a salinização e aumento da acidez do solo e o excesso de cátions pode ocasionar um efeito de dispersão ou floculação nos coloides do solo, ou compactação implicando impactos negativos na estrutura, na fertilidade ou no ambiente (FUESS, 2013; PEREIRA, 2004). A aplicação adequada deve, portanto, seguir as normas e legislações vigentes que contêm os critérios e os procedimentos para esta prática. As análises dos parâmetros do solo são muito importantes, o que se evidencia inclusive em outros estudos de avaliação do parâmetro condutividade elétrica, que vem se configurando como uma grande ferramenta à agricultura de precisão como uma aliada na avaliação da variabilidade espacial e na definição das unidades de 17 gerenciamento de uma área (MOLIN & RABELLO, 2011). 2. OBJETIVO O presente estudo teve como objetivo analisar as propriedades químicas do solo sob aplicação da vinhaça e observar possíveis influências na fertilidade para a produção de cana-de- açúcar em uma fazenda do município de Pirassununga no interior do Estado de São Paulo. O trabalho analisou a evolução temporal de determinadas glebas da fazenda em relação às alterações químicas do solo e avaliou uma possível correlação entre o manejo do efluente e a fertilidade do solo agrícola. 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 Caracterização da vinhaça da cana-de-açúcar A expressiva produção de etanol nas destilarias gera uma grande quantidade de vinhaça em diferentes processos cujo descarte necessita ser adequado. Na norma brasileira NBR 10.004 a vinhaça é classificada como resíduo sólido classe II-A, não perigoso e não inerte pois não tem tratamento convencional que possibilita o seu lançamento em corpos hídricos (BRASIL, 2014). Apesar de um contínuo avanço nas tecnologias que diminuam a geração da vinhaça, ainda assim, a geração é e continuará sendo de grande quantidade inclusive com a geração das novas vinhaças, decorrentes da produção do etanol de 2ª. geração e de outros produtos canavieiros (ELIA NETO, 2016) que estão surgindo. Assim, para a destinação deste efluente, ao longo dos anos, diferentes maneiras foram propostas e continuam sendo propostas, desde a aplicação em lavouras denominada fertirrigação até a utilização na geração de energia. Desta forma, as características físico-químicas são relevantes para os estudos de aproveitamento na fertirrigação ou na geração de energia levando em consideração os impactos ambientais e as eficiências dos processos tecnológicos de utilização. Na Tabela 1 são apresentadas as composições químicas de vinhaças oriundas de diferentes tipos de mostos que existem nos processos produtivos do etanol. 18 Tabela 1: Composição química de vinhaças conforme o tipo de mosto Parâmetro Unidade Tipo de mosto Melaço Caldo Misto pH 4,2 a 5,0 3,7 a 4,6 4,4 a 4,6 Temperatura oC 80 a 100 80 a 100 80 a 100 DBO mg.L-1 O2 25000 6000 a 16500 19800 DQO mg.L-1 O2 65000 15000 a 33000 45000 Relação DQO/DBO 3 2 a 3 2 Sólidos totais mg.L-1 81500 23700 52700 Sólidos voláteis mg.L-1 60000 20000 40000 Sólidos fixos mg.L-1 21500 3700 12700 Nitrogênio (N) mg.L-1 N 450 a 1610 150 a 700 480 a 710 Fósforo (P) mg.L-1 P2O5 100 a 290 10 a 210 9 a 200 Potássio (K) mg.L-1 K2O 3740 a 7830 1200 a 2100 3340 a 4600 Cálcio (Ca) mg.L-1 CaO 450 a 5180 130 a 1540 1330 a 4570 Magnésio (Mg) mg.L-1 MgO 420 a 1520 200 a 490 580 a 700 Sulfato (SO4) mg.L-1 SO4 6400 600 a 760 3700 a 3730 Carbono (C) mg.L-1 C 11200 a 22900 5700 a 13400 8700 a 12100 Relação C/N 16 a 16,27 19,7 a 21,07 16,4 a 16,43 Matéria orgânica (MO) mg.L-1 63400 19500 3800 Subst. Redutoras mg.L-1 9500 7900 8300 Fonte: adaptado de ELIA NETO, 2016 De forma resumida, para avaliações ambientais e de utilização como fertilizante, os principais parâmetros físico-químicos para a vinhaça (ANA, 2009) são apresentados na Tabela 2 a seguir: Tabela 2: Parâmetros físico-químicos resumidos para a vinhaça Parâmetro Unidade Valor pH 4,3 Temperatura oC 90 DBO mg.L-1 O2 14833 DQO mg.L-1 O2 23801 Relação DQO/DBO 2 Sólidos totais mg.L-1 32788 N : P : K mg.L-1 433 : 34 : 2206 Carga orgânica g DQO.L-1 etanol 274 Vazão L.L-1 etanol 11,5 Fonte: adaptado de ELIA NETO, 2016 Nota-se nestes parâmetros (Tabelas 1 e 2) que a vinhaça não é um fertilizante completo com potássio e enxofre suficientes, mas pouco nitrogênio e pouco fósforo. Outros parâmetros mostram também o grande poder poluidor da vinhaça (p.ex. os valores de carga orgânica, de temperatura e outros) que implicou a proibição de lançamento em corpos hídricos e um constante monitoramento dos órgãos ambientais para a adequada destinação deste resíduo industrial. 19 Nos últimos anos a fertirrigação com vinhaça in natura é a maneira mais utilizada pelas usinas para a destinação embora haja outras: utilização da vinhaça concentrada para a diminuição dos custos de transporte na aplicação em locais mais distantes, aplicação na lavoura de mistura da vinhaça com outras águas residuárias (lavagem de pisos, purga de circuitos fechados, sobra de condensados e outros) (ANA. 2009), utilização para a geração de energia em biodigestores. 3.2 Portaria CETESB para aplicação da vinhaça no solo A normatização da destinação da vinhaça envolveu os órgãos ambientais que publicaram ao longo dos anos portarias e/ou resoluções regulamentando os critérios e procedimentos para a aplicação no solo. Em 11/10/2002 foi criada a CASS (Câmara Ambiental do Setor Sucroenergético) pertencente a CETESB (Cia. Ambiental do Estado de São Paulo) como primeira iniciativa do setor para a discussão dos problemas setoriais, proposições de normativas etc. Nesta época não havia padrões de aplicação da vinhaça no solo, com cada regional da CETESB adotando critérios diferentes. Em janeiro de 2005 surge a primeira edição da portaria P4.231 homologada pela Decisão de Diretoria n. 035/2005/E de 09/03/2005 denominada “Vinhaça – Critérios e procedimentos para a aplicação da vinhaça no solo agrícola” no Estado de São Paulo. Algumas portarias complementares em 2005 alteraram alguns artigos da 1ª. edição. Em dezembro de 2006 foi lançada a segunda edição desta mesma portaria homologada pela Decisão da Diretoria n. 262/2006/C em 22/12/2006 que flexibilizou os distanciamentos das coletas de amostras de solo. A terceira edição foi lançada em outubro de 2014 em sua 1ª. versão, homologada pela Decisão de Diretoria n. 365/2014/C de 09/12/2014 e trouxe adequações à segunda edição. A 2ª. versão e atualmente vigente foi publicada em fevereiro de 2015, homologada pela Decisão de Diretoria n. 045/2015/c de 12/02/2015 e introduziu o monitoramento da qualidade ambiental do solo. A seguir são apresentados alguns pontos interessantes da portaria P4.231 2ª. versão vigente: - o item 5.10) foi regulamentado em 2018 com homologação pela Decisão de Diretoria n. 132/2018/E/C de 11 de julho de 2018 e trata da implantação de poços de monitoramento das águas subterrâneas nos locais onde ocorre a fertirrigação por vinhaça definindo que deve haver, no mínimo, 1 (um) poço de monitoramento a cada 50 km2 da área a ser fertirrigada com uma frequência de coleta de amostras de 2 (duas) por ano além de outros critérios. Os parâmetros químicos a serem monitorados nestes poços são os seguintes: Ca, Cloreto, Ptotal, Mgtotal, NAmoniacal, NKjeldhal, NNitrato, NNitrito, Ktotal, Na e Sulfato. 20 - no item 5.7) consta que anualmente deverá ser realizado ou atualizado o Plano de Aplicação da Vinhaça (PAV) que deve conter as áreas e as taxas de dosagem a serem aplicadas. - o item 9) trata da determinação da dosagem da vinhaça no solo com relação à necessidade da cultura. A dosagem é calculada de acordo com a análise de solo que deve ser realizada anualmente fornecendo o valor para a colocação no PAV do ano seguinte. A determinação da aplicação é função do potássio disponível na vinhaça e no solo e da CTC (Capacidade de Troca Catiônica) do solo. A portaria prevê também que semanalmente deverá ser determinado o teor de K2O da vinhaça a ser aplicada na lavoura, ou seja, se pura, concentrada ou incorporada em água residuária. Essa determinação irá indicar a dosagem a ser aplicada. - no subitem 9.1.2) é informada a equação para a dosagem máxima a ser aplicada que segue: m3 de vinhaça. ha−1 = [(0,05. CTC − ks).3744 + 185] kvi⁄ (Eq. 1) Onde: 0,05 = 5% da CTC (CTC = Capacidade de Troca Catiônica, expressa em cmolc.dm-³ a pH 7,0 dada pela análise de fertilidade do solo) ks = Concentração de potássio no solo, expressa em cmolc.dm-³, à profundidade de 0,80m, dada pela análise de fertilidade do solo. 3744 = Constante para transformar os resultados da análise de fertilidade (expressos em cmolc.dm-3 ou meq.(100 cm-3)) para kg de potássio em um volume de um hectare por 0,80 m de profundidade. (3744 = 39 x 80 x 1,2 (considerando a densidade do solo de 1,0 g.cm-3); 39 = peso atômico do K; 80 = profundidade do solo, perfil de 80 cm; 1,2 = fator para transformar K para K2O) 185 = kg de K2O extraído pela cultura por ha, por corte. kvi = Concentração de potássio na vinhaça, expressa em kg de K2O.m-³, resultante da média anual obtida nas análises semanais ou da média obtida nas análises semestrais. Nota-se que a equação define que a concentração máxima de potássio no solo não poderá exceder 5% da CTC, sendo necessária a reposição de 185 kg de K2O por hectare por corte quando este limite for atingido. - no item 7) consta que para a caracterização da vinhaça produzida pela usina os seguintes parâmetros químicos devam ser analisados: pH, NNitrato, NNitrito, NAmoniacal, NKjeldhal, Na, Ca, Mg, K, Sulfato, Ptotal, Cloreto com uma frequência de amostragem de no mínimo duas por ano no local de geração da vinhaça, ou seja, analisando-se a vinhaça pura. 21 - apesar de no item 5), sobre os critérios e procedimentos para o armazenamento, transporte e aplicação no solo, constar as condições para os tanques de armazenamento e para os canais de distribuição da vinhaça, existem outros sistemas que as usinas utilizam para a distribuição e aplicação da vinhaça no solo: através de caminhões-tanque, conjuntos de aspersores, Hidro Roll e moto bomba e sistemas de carretel enrolador. 3.3 Caracterização da fertilidade do solo As análises de solo são importantes porque apresentam os dados físicos, químicos e mineralógicos que servirão para a tomada de decisões em relação a vários pontos, quer sejam, para seu uso na agricultura, para a avaliação ambiental, para a avaliação estrutural etc. Na agricultura são muito importantes pois avaliam a disponibilidade de nutrientes às culturas ou a existência de elementos tóxicos ou em excesso. Permitem, assim, a aplicação direcionada de fertilizantes e de corretivos auxiliando no manejo do solo (RAIJ, 2001). Comumente três tipos de análises podem ser feitos em amostras de solo: análises físicas, análises químicas e análises mineralógicas (DONAGEMA, 2011). Para atender à portaria P4.231 da CETESB item 8,2) há a necessidade de análises químicas para permitir avaliar a fertilidade do solo de uma determinada área. Os principais parâmetros para a análise da fertilidade são os seguintes: pH, SB (Soma de Bases), CTC (Capacidade de Troca Catiônica), V% (Saturação por Bases), m% (Saturação por Alumínio), MO (Matéria Orgânica) e as concentrações de cátions (CETESB, 2015). O pH do solo, ou o potencial hidrogeniônico, depende da concentração de cátions ácidos H+ e Al3+ pois o alumínio age como elemento acidificante ativando o H+ (LOPES, 1998). O aumento das concentrações destes cátions, que pode ocorrer através da utilização de soluções com pH ácido, possibilita a consequente acidificação do solo, seguida de uma transição do pH do ácido para índices mais alcalinos conforme o consumo de H+ através da atividade microbiana (FUESS, 2013; MORTATTI, 2010; SILVA, GRIEBELER & BORGES, 2007). Dependendo do tipo de cultura, esta pode ser ou não resistente a condições de pH muito ácidas comprometendo o seu desenvolvimento. A Figura 1 mostra uma faixa ótima para o pH onde ocorre um melhor aproveitamento dos nutrientes do solo pela maioria das plantas (SOUSA et al., 2007). A cana-de-açúcar se desenvolve em solos com pH entre 4,0 e 8,5, mas o valor ideal é 6,5 e está anotado na figura (AGEITEC, 2020). 22 Figura 1: Relação entre disponibilidade de nutrientes e pH do solo *valor ideal para a cana-de-açúcar Fonte: SOUSA et al., 2007 A SB denominada “Soma de Bases” é a somatória dos teores das bases trocáveis presentes no solo que são os cátions que podem ser adsorvidos pelas plantas (Eq. 2) (TEIXEIRA, 2017): SB = Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ (Eq. 2) A CTC denominada “Capacidade de Troca Catiônica” pode ser definida como a propriedade de partículas coloidais (como argilominerais, substâncias húmicas e óxidos de ferro e alumínio) de possuírem uma superfície de troca capaz de adsorver cátions. A CTC total é correspondente à somatória de todos os cátions permutáveis do solo (Ca2+, Mg2+, K+, H+ e Al3+) (Eq. 3) e a CTC efetiva é correspondente a soma de todos os cátions permutáveis, com exceção do íon H+ (Eq. 4) (TEIXEIRA, 2017). CTCtotal = SB + H+ + Al3+ = Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ + H+ + Al3+ (Eq. 3) CTCefetiva = SB + Al3+ = Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ + Al3+ (Eq. 4) V% denominado “Saturação por Bases” é determinada pela razão da SB pela CTC total em porcentagem (Eq. 5) e indica a proporção da CTC que é preenchida pelas bases trocáveis (TEIXEIRA, 2017): 23 V% = SB CTCtotal. 100%⁄ (Eq. 5) Este parâmetro é utilizado como um indicativo das condições de fertilidade do solo já que expressa um fator de retenção dos cátions no solo. Os solos com o parâmetro V% ≥ 50% são considerados eutróficos (férteis), enquanto solos com o parâmetro V% < 50% são caracterizados como distróficos ou inférteis (BRITO, 2013; RONQUIM 2010). A avaliação de toxicidade do solo por meio das concentrações de Al3+ pode ser feita através do cálculo do parâmetro m% (Eq. 6) denominado “Saturação por Alumínio”, que corresponde à relação em porcentagem dos teores de Al3+ com a CTC efetiva (BRAGA, 2013; RONQUIM, 2010): m% = Al3+ CTCefetiva. 100%⁄ (Eq. 6) As variações do alumínio no solo são decorrentes principalmente da decomposição intempérica das argilas cauliníticas. Os argilominerais são constituídos predominantemente por alumínio, formados por gibbsitas (Al(OH)3), hematitas (Fe2O3), aluminas (Al2O3), comuns na maioria dos solos tropicais brasileiros com elevados graus de intemperismo (FUESS, 2013; RONQUIM, 2010). A decomposição destes minerais libera os cátions de alumínio para o solo e são absorvidos pelas lavouras. Em casos em que os percentuais de m% forem maiores que 20%, estes podem representar um risco de toxicidade a algumas culturas que não são resistentes a essas condições (PEREIRA, 2015; LOPES, 2004). Em alguns solos distróficos, as concentrações de m% podem ser superiores a 50% com teor de alumínio muito elevado e consequentemente possuem baixas quantidades de cátions de base, sendo considerados como solos muito pobres ou álicos (RONQUIM, 2010). Além destes parâmetros, outro fator que influencia na fertilidade do solo é a quantidade de MO disponível, cuja degradação produz substâncias húmicas coloidais que aumentam a CTC ao fornecerem cargas negativas que aumentam o potencial de retenção de cátions no solo, além de contribuir em menor quantidade na adição dos cátions de base de K+, Ca2+ e Mg2+ (BARROS et al., 2010; RONQUIM, 2010; ZOLIN et al., 2011 ). Ainda em relação à condição de acidez do solo é relevante citar que no Brasil há predominância de solos ácidos, que requerem a aplicação de corretivos para a elevação do pH, onde é comum a utilização da técnica da calagem. Nas regiões sudeste e centro-oeste o método 24 corretivo utilizado é o “Método da Saturação por Bases” (SOUSA et al., 2007), onde a necessidade da calagem para solos argilosos é calculada através da equação (Eq. 7) descrita a seguir: NC (t. ha−1) = (V2 − V1). CTCtotal PRNT⁄ (Eq. 7) Onde: NC = necessidade da calagem dada em tonelada por hectare para 0-20cm de solo V2 = valor da saturação por bases do tipo de cultura dada em % (para a cultura da cana- de-açúcar é utilizado o valor de 60%) V1 = valor da saturação por bases atual do solo dada em % CTCtotal = capacidade de troca catiônica dada em cmolc.dm-3 a pH 7,0 PRNT = poder relativo de neutralização total do corretivo Alguns valores referenciais do PRNT são apresentados na Tabela 4 a seguir: Tabela 3: Valores referenciais do PRNT de alguns corretivos Corretivo PRNT CaCO3 100 MgO 248 CaO 179 Ca(OH)2 135 Mg(OH)2 172 Fonte: adaptado de SOUSA et al., 2007 A utilização da calagem, além de elevar o pH, também fornece Ca2+ ou Mg2+ como nutrientes, diminuindo ou eliminando os efeitos tóxicos do Al3+, Mn2+ e Fe2+. Além disto diminui a fixação de P, aumenta a eficiência dos fertilizantes, aumenta a atividade microbiana e a liberação de nutrientes pela decomposição da MO, ou seja, melhora as propriedades físicas do solo, proporcionando melhor aeração, circulação de água, favorecendo o desenvolvimento das raízes (SOUSA et al., 2007). Outra técnica de correção é a gessagem que poderá ser necessária quando ocorrer, pelo excesso da aplicação da vinhaça, a salinização do solo (alta concentração de sódio) ou o excesso da concentração de potássio (TAVARES, 2012). 25 3.4 Tipo de solo e caracterização ambiental do solo O tipo de solo latossolo vermelho/amarelo é formado pelo intemperismo de rochas capazes de formar os argilominerais com dominância dos filossilicatos de alumínio como a caulinita (Al2O3.2SiO2.2H2O) e/ou óxidos de ferro e de alumínio refletindo em baixo pH, alto teor de Al3+ trocável, baixa saturação por bases (V%) e baixa CTC, definindo as características químicas de um solo distrófico que necessita manejo adequado com corretivos e fertilizantes. Neste solo, os argilominerais e as partículas coloidais, como as substâncias húmicas geradas pela degradação da MO, são importantes para a avaliação da fertilidade devido à capacidade de trocar cátions. Esta fração do solo controla o comportamento químico, ou seja, onde ocorre a retenção de nutrientes, a retenção de poluentes, a acidez, a eficiência das biomoléculas (herbicidas, fungicidas etc.) (SOUSA; LOBATO, 2005). A formação estrutural dos filossilicatos de alumínio se dá com unidades básicas em esquemas de tetraedros de alumínio onde um átomo de silício é rodeado por quatro átomos de oxigênio e em esquemas de octaedros de alumínio constituídos por um cátion di ou trivalente (Al+3, Fe+3, Mg+2, Mn+2, Fe+2) rodeado por seis átomos de oxigênio ou hidroxilas. Essas unidades se polimerizam formando camadas ou folhas. A disposição destas folhas em arranjos hexagonais de maneiras diferentes e com elementos químicos diferentes definem os diversos minerais divididos em grupos com características físico-químicas diferentes também. Os mais comuns são dos grupos do alofano, da caulinita, da illita, da montmorilonita ou esmectita, da mica, da palygorskita/attapulguita e da clorita (LAESPIGA, 2008). Na Tabela 4 são mostradas características de alguns argilominerais. Na coluna estrutura o primeiro número define a quantidade de folhas tetraédricas “T” e o segundo número a quantidade de folhas octaédricas “O”. Para a clorita o terceiro número define mais uma folha octaédrica. O mineral vermiculita que aparece na tabela pertence ao grupo da mica (REICHERT, 2011). Tabela 4: Características dos argilominerais Mineral Estrutura CTC (cmol.kg-1) ASE* (m2g-1) Espaçamento (nm) Expansividade Dependência da carga com o pH Atividade coloidal Mica 2:1 (T-O-T) 20-40 70-120 1,0 não média alta Vermiculita 2:1 (T-O-T) 120-100 600-800 1,0-1,5 pequena baixa alta Montmorilonita 2:1 (T-O-T) 80-120 600-800 variável sim baixa extrem.alta Clorita 2:1:1 (T-O-T-O) 20-40 70-150 1,4 não elevada média Caulinita 1:1 (T-O) 1-10 10-20 0,72 não elevada baixa *ASE – Área Superficial Específica (área por unidade de massa) Fonte: adaptado de REICHERT, 2011 26 O material de origem do solo e a textura do solo são características intrínsecas do tipo de solo que não podem ser controladas e que influenciam a disponibilidade de nutrientes para a cultura. Assim as análises físicas, químicas e mineralógicas que determinam a textura do solo e a composição química das espécies que compõem o solo são importantes e auxiliam no manejo adequado para cada cultura (RONQUIM, 2010). A portaria P4.231 da CETESB no item 8.1) exige a caracterização ambiental do solo exigindo a coleta de amostras de solo para a determinação e avaliação dos seguintes elementos: antimônio, arsênio, bário, cádmio, chumbo, cobalto, cobre, cromo, mercúrio, molibdênio, níquel, selênio, zinco, varredura de VOC e varredura de SVOC (CETESB, 2015). 4. MATERIAL E MÉTODOS A Figura 2 apresenta as etapas do desenvolvimento do trabalho de pesquisa. Na etapa A, após a introdução e descrição do objetivo, foram pesquisadas as informações e conceitos técnico-científicos importantes sobre os temas de interesse, sobre as características da vinhaça, sobre a portaria de aplicação da vinhaça no solo, sobre a fertilidade do solo, sobre as características ambientais e mineralógicas do solo e sobre análises de solo. Na etapa B, em Material e Métodos, é apresentada a área de estudo onde houve a aplicação das vinhaças nas áreas que foram avaliadas nesse estudo (glebas 5, 9, 15, 22 e 23) entre os anos de 2012 a 2017 com a localização geográfica. Segue uma tabela com os parâmetros químicos que foram analisados para as vinhaças e para os solos, além de informações sobre a coleta das amostras de campo dentro da área de estudo realizada em 2018. Em Resultados e Discussão são apresentados os dados compilados dos PAV’s em planilhas com os parâmetros químicos das vinhaças, com os parâmetros químicos dos solos das glebas avaliadas 5, 9, 15, 22 e 23 e com as análises das amostras dos solos das glebas 3, 23 e 26. Também são apresentadas as planilhas com as análises das amostras de campo também das glebas 3, 23 e 26. Os gráficos apresentados serviram para as avaliações e considerações sobre os resultados. As conclusões fecham o presente trabalho com algumas proposições para a continuidade dos estudos. 27 Figura 2: Etapas do desenvolvimento do trabalho de pesquisa 4.1 Área de estudo A área de estudo está localizada no município de Pirassununga-SP mostrada na Figura 3 que está inserido na Mesorregião de Campinas e na Microrregião de Pirassununga. O município se encontra a uma latitude 21º59'46" Sul e a uma longitude 47º25'33" Oeste, estando 28 a uma altitude de 627 m com área de 726,9 km2. Figura 3: Localização do município de Pirassununga SP Fonte: O autor, 2020 A Figura 4 mostra a localização da área de estudo próxima à cidade de Pirassununga-SP e é uma das áreas destinadas pela usina para a aplicação da vinhaça. Esta área (fazenda) com aproximadamente 553 ha é subdividida em glebas ou talhões que são mostrados na Figura 5 com suas respectivas numerações de 1 a 34. Figura 4: Localização da área de estudo (Fazenda) 29 Figura 5: Fazenda e suas subdivisões em glebas As numerações das glebas constaram das apresentações dos dados de trabalho pois foram utilizadas na parte documental da pesquisa. As avaliações dos dados foram efetuadas nas glebas 5, 9, 15, 22 e 23 mostradas em destaque na Figura 5. O período de aplicação das vinhaças nessas glebas abrangeu os anos de 2012 a 2017. Em relação às vinhaças que foram aplicadas nestas áreas, o armazenamento ocorreu em 3 tanques abertos, revestidos com geomembranas de PEAD (polietileno de alta densidade) de 2 mm de espessura, onde também é misturada com as águas residuárias. As capacidades dos tanques são 2200 m3, 2000 m3 e 1000 m3, o primeiro na área industrial e os outros dois na área agrícola. Destes tanques a vinhaça é distribuída por 2 canais primários e diversos canais secundários por gravidade. Também há 2 pontos para o carregamento dos caminhões-tanque de transporte. O tipo de solo destas glebas é o latossolo vermelho/amarelo e o relevo é constituído por colinas amplas onde a declividade não é muito acentuada (ARCADIS TETRAPLAN, 2011). 30 Este solo normalmente é muito profundo e poroso ou muito poroso apresentando boa retenção de água e um perfil para um bom desenvolvimento radicular das plantas e que, aliado ao perfil suave do terreno, permite de forma simples a utilização da mecanização para o plantio e manejo da cultura da cana-de-açúcar, definindo as características físicas muito boas. Suas características químicas, porém, não são tão adequadas, exigindo o manejo adequado com corretivos e fertilizantes (SOUSA; LOBATO, 2005). 4.2 Parâmetros de qualidade ambiental e análises Os parâmetros químicos a serem analisados para a caracterização da vinhaça, a caracterização da fertilidade do solo e a caracterização ambiental do solo, que constam na portaria P4.231 da CETESB, são apresentados na Tabela 5. Tabela 5: Parâmetros químicos conforme portaria P4.231 Caracterização da vinhaça Caracterização da fertilidade do solo Caracterização ambiental do solo pH Alumínio trocável (Al) Antimônio (Sb) Selênio (Se) Nitrogênio nitrato Cálcio (Ca) Arsênio (As) Zinco (Zn) Nitrogênio nitrito Magnésio (Mg) Bário (Ba) Varredura de VOC Nitrogênio amoniacal Sódio (Na) Cádmio (Cd) Varredura de SVOC Nitrogênio Kjeldhal Sulfato (SO2) Chumbo (Pb) Sódio (Na) Acidez potencial Cobalto (Co) Cálcio (Ca) Potássio (K) Cobre (Cu) Potássio (K) Matéria orgânica (MO) Cromo(Cr) Sulfato (SO4) CTC Mercúrio (Hg) Fósforo total (P) pH Molibdênio (Mo) Cloreto (Cl) V% Níquel (Ni) Fonte: adaptado de CETESB, 2015 Os dados constantes nos PAV’s, decorrentes das análises de solo das glebas visando ao atendimento da portaria, foram compilados em planilhas que permitiram as análises da evolução temporal das alterações químicas do solo através de gráficos, possibilitando a avaliação de uma possível correlação entre a utilização da vinhaça na fertirrigação e a fertilidade do solo. Esta parte documental utilizada no levantamento de dados deste trabalho de pesquisa se referiu, portanto, aos relatórios de dados dos PAV’s da usina para a área de estudo durante o período de 2012 a 2017 disponibilizados pela CETESB de Mogi-Guaçu SP. Nos planos anuais foram apresentadas as áreas a serem fertirrigadas no ano com as quantidades a serem dosadas. O cálculo das quantidades a serem dosadas dependeram das características químicas do solo da área específica seguindo o procedimento de cálculo apontado na portaria (Equação 1 já apresentada). Também nestes planos constaram os dados 31 das análises de solos das glebas onde houve aplicação das vinhaças. Além dos dados dos relatórios dos PAV’s outros dados importantes para este trabalho de pesquisa foram os obtidos das amostragens em campo realizadas no dia 27 de março de 2018 quando foram coletadas seis amostras em três locais da área de estudo, obtidas nos perfis de solo com 30 cm e 100 cm de profundidade. O primeiro local de amostragem foi na gleba 3 na longitude -47,493684 e latitude -21,944610; o segundo local de amostragem foi na gleba 23 na longitude -47,498589 e latitude -21,937313 e o terceiro local de amostragem foi na gleba 26 na longitude -47,503523 e latitude -21,937238. Estas localizações coincidem com as localizações das amostras de solo efetuadas pela usina no PAV de 2016 permitindo avaliações comparativas dos resultados analíticos em relação à qualidade ambiental dos solos. É importante salientar que as amostras da gleba 3 foram coletadas em um limite da fazenda onde no período de 2012 a 2017 não houve aplicação das vinhaças e que serão consideradas como amostras em branco permitindo avaliações comparativas dos resultados analíticos entre as outras amostras. Foram feitas as análises químicas das amostras coletadas do solo através da técnica analítica de espectrometria de fluorescência de raios-X (FRX), realizadas no Laboratório de Fluorescência de Raios-X do Departamento de Petrologia e Metalogenia (DPM) da UNESP, campus de Rio Claro. O equipamento utilizado foi o Espectrômetro de Fluorescência de Raios- X da Philips modelo PW-2400 e os procedimentos analíticos utilizaram a metodologia proposta por Nardy et al. (1997). 32 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Tabela 6 são apresentados os parâmetros químicos para a caracterização química das vinhaças da usina compilados dos PAV’s de 2012 a 2017. Tabela 6: Análises das vinhaças Parâmetros Químicos Ano Média Fuess (2013) 2012 2013 2014 2015 2016 2017 pH 4,4 4,1 4,6 6,1 4,2 4,9 4,7 4,59 NH3 (mg.L-1) 2,8 1,1 ... 12,7 14,8 12,2 8,7 87,50 ± 7,50 (mg.L-1) NKieldahl (mg.L-1) 153,4 136,6 9,5 117,0 215,4 144,5 129,4 1218 (mg.L-1) Na+ (mg.L-1) 10,65 <25 36,30 <25 6,47 58,00 26,57 10,64 Ca2+ (mg.L-1) 493,8 397,3 10,2 658,3 801,5 54,9 402,7 458,4 K+ (mg.L-1) 200,6 1988,5 8,8 2267,0 4047,5 312 1470,7 1330,40 ± 0,10 Mg2+ (mg.L-1) 233,8 171,8 4 342,5 305,5 NI 211,5 235,4 SO42- (mg.L-1) 1087,1 1606,2 <25,0 1752,4 1744,5 438,0 1108,7 3701 ± 1154,70 DBO (gDBO5.L-1) 3,1 3,1 2,3 8,2 9,2 NI 5,2 14,40 ± 0,53 DQO (gO2.L-1) 7,4 11,4 5,7 20 28,3 NI 14,5 24,63 ± 0,55 RDQO/DBO 2,4 3,7 2,4 2,4 3,4 NI 2,9 1,71 Dureza total (mgCaCO3.L-1) 2196,0 1699,4 41,8 3054,1 3259,0 NI 2050,0 NI NI – Não Informado Através dos valores médios dos parâmetros químicos foram feitas comparações com os valores apresentados por Fuess (2013) que fez análises de amostras coletadas de vinhaça desta mesma usina. Estas avaliações serão apresentadas também no capítulo 5.1 deste trabalho. Na Tabela 7 são apresentados os parâmetros químicos das análises das amostras de solo para a caracterização da fertilidade do solo das glebas avaliadas (5, 9, 15, 22 e 23) da fazenda compilados dos PAV’s de 2012 a 2017. 33 Tabela 7: Análises químicas das amostras de solo das glebas An o Gl eb a Da ta de an áli se pH V Ca 2+ M g2+ K+ Al 3+ m H+ A l SB CT C M O (% ) (m mo l c.d m-3 ) (m mo l c.d m-3 ) (m mo l c.d m-3 )( mm ol c .dm -3 ) (% ) (m mo l c.d m-3 )( mm ol c .dm -3 )( mm ol c .dm -3 ) (g. dm -3 ) 20 17 15 17 /m ar 5,5 55 ,46 21 ,31 9,8 6 1,1 2 0,1 4 0,4 3 26 32 ,38 58 ,38 17 20 17 22 17 /m ar 4,9 35 ,36 12 ,51 5,5 4 1,5 8 0,8 4 4,0 9 36 19 ,69 55 ,69 18 20 17 5 17 /m ar 5 34 ,56 10 ,89 4,9 7 0,9 8 0,5 2,8 7 32 16 ,9 48 ,9 13 20 16 5 09 /m ar 4,8 33 ,7 5,8 2 2,0 9 0,7 2 0,5 9 6,3 9 17 8,6 4 25 ,64 8 20 16 9 09 /m ar 4,7 42 ,21 12 ,65 2,6 8 0,6 6 0,5 8 3,4 8 22 16 ,07 38 ,07 13 20 15 9 06 /m ar 5,3 57 ,41 14 ,3 6,2 1 2,3 9 0,1 6 0,6 9 17 22 ,92 39 ,92 13 20 15 23 06 /m ar 4,6 32 ,93 6,3 4 2,8 9 0,5 7 1,1 3 10 ,32 20 9,8 2 29 ,82 14 20 15 5 06 /m ar 5 43 ,18 8,7 6 4,5 6 0,3 5 0,5 3,5 3 18 13 ,68 31 ,68 12 20 14 23 13 /m ar 5,6 64 ,8 18 ,42 9,7 1 1,2 8 0,2 8 0,9 4 16 29 ,45 45 ,45 12 20 14 5 13 /m ar 5,4 56 ,66 12 ,26 7,3 9 1,2 6 0,5 9 2,7 4 16 20 ,92 36 ,92 10 20 14 15 13 /m ar 5 44 ,32 10 ,79 4,7 2 1,9 7 0,2 7 1,5 2 22 17 ,51 39 ,51 10 20 13 22 15 /m ar 5,2 54 ,93 14 ,36 5,8 0,5 2 0,0 4 0,2 17 20 ,71 37 ,7 11 20 13 23 15 /m ar 5,8 64 ,67 15 ,83 6,7 8 1,1 8 0,1 7 0,6 9 13 23 ,8 36 ,8 12 20 13 5 15 /m ar 5,5 71 ,38 17 ,21 6,7 6 0,9 5 0,2 1 0,8 2 10 24 ,94 34 ,94 12 20 12 23 21 /m ar 5,3 60 ,57 12 ,56 6 1,4 <0 ,02 0 13 19 ,97 32 ,97 12 20 12 22 21 /m ar 5,7 81 ,51 59 ,07 17 ,94 2,3 2 0,0 4 0,0 5 18 79 ,34 97 ,34 33 20 12 15 21 /m ar 5,1 53 ,25 12 ,54 4,9 1,9 0,1 2 0,6 17 19 ,36 36 ,36 12 34 Na Tabela 8 são apresentadas as análises químicas das amostras de solo das glebas 3, 23 e 26 coletadas pela usina no ano de 2016 e que constaram do PAV daquele ano. Os parâmetros químicos serviram para avaliar a caracterização ambiental do solo da área conforme exige a portaria P4.231 da CETESB. Tabela 8: Análises de solo das glebas 3, 23 e 26 Parâmetros VP (1) (mg.kg-1 peso seco) VRQ (1) (mg.kg-1 peso seco) VI (1) (mg.kg-1 peso seco) Resultados Gleba 3 (mg.kg-1) Gleba 23 (mg.kg-1) Gleba 26 (mg.kg-1) Antimônio (Sb) 2 <0,5 5 <0,215 <0,266 <0,213 Arsênio (As) 15 3,5 35 1,51 1,03 0,53 Bário (Ba) 120 75 500 11,64 1,59 6,62 Cádmio (Cd) 1,3 <0,5 3,6 <0,161 <0,266 <0,160 Chumbo (Pb) 72 17 150 8,05 5,31 5,79 Cobalto (Co) 25 13 35 0,45 <0,266 0,25 Cobre (Cu) 60 35 760 6,177 2,638 3,902 Cromo (Cr) 75 40 150 11,47 9,84 8,81 Mercúrio (Hg) 0,5 0,05 1,2 <0,011 <0,266 <0,011 Molibdênio (Mo) 5 <4 11 0,53 0,29 0,3 Níquel (Ni) 30 13 190 1,57 0,66 0,85 Selênio (Se) 1,2 0,25 24 <0,269 <0,266 <0,266 Zinco (Zn) 86 60 1900 10,69 3,22 4,24 VOC ND ND ND SVOC ND ND ND (1) Valores Orientadores para Solo no Estado de São Paulo de 22/11/2016 - CETESB VP - valor de prevenção VRQ – valor de referência de qualidade VI – valor de intervenção para solo agrícola ND - não foram detectados É importante salientar a diferença entre os valores VP, VRQ e VI. O valor de prevenção (VP) é a concentração de determinada substância, acima da qual podem ocorrer alterações prejudiciais à qualidade do solo indicando a qualidade de um solo capaz de sustentar as suas funções primárias, protegendo-se os receptores ecológicos (a biota). O valor de referência de qualidade (VRQ) é a concentração de determinada substância no solo que o define com qualidade natural. E finalmente o valor de intervenção (VI) é a concentração de determinada substância no solo acima da qual existem riscos potenciais, diretos ou indiretos, à saúde humana, considerando um cenário de exposição genérico. Os valores de intervenção para o solo foram derivados da Planilha CETESB de Avaliação de Risco à Saúde Humana, versão de maio de 2013 (CETESB, 2020). 35 Na Tabela 9 são apresentados os valores das concentrações de potássio e da CTC e as relações entre a concentração de potássio no solo e a CTC de cada amostra do solo das glebas que definiram os valores calculados para as dosagens previstas (o primeiro usando 1,00 kg K2O.m-3 e o segundo usando 3,00 kg K2O.m-3 como valores para a concentração de potássio na vinhaça). Estes dados foram compilados dos PAV’s de 2012 a 2017. Tabela 9: Dosagens das vinhaças Ano Gleba ks (cmol.dm-3) CTC (cmol.dm-3) Dosagem (1) (m3.ha-1) Dosagem (2) (m3.ha-1) %ks/CTC 2017 15 0,11 5,84 866,41 288,80 1,88 2017 22 0,16 5,57 628,66 209,55 2,87 2017 5 0,10 4,89 726,01 242,00 2,04 2016 5 0,07 2,56 395,41 131,80 2,81 2016 9 0,07 3,81 650,57 216,86 1,73 2015 9 0,24 3,99 37,49 12,50 5,99 (3) 2015 23 0,06 2,98 529,82 176,61 1,91 2015 5 0,04 3,17 647,01 215,67 1,10 2014 23 0,13 4,55 556,59 185,53 2,82 2014 5 0,13 3,69 393,17 131,06 3,49 2014 15 0,20 3,95 187,06 62,35 4,99 2013 22 0,05 3,77 696,06 232,02 1,38 2013 23 0,12 3,68 432,10 144,03 3,21 2013 5 0,10 3,49 483,40 161,13 2,72 2012 23 0,14 3,30 278,04 92,68 4,25 2012 22 0,23 9,73 1138,60 379,53 2,38 2012 15 0,19 3,64 154,30 51,43 5,23 (3) (1) Cálculo utilizando o valor de kvi = 1,00 (kg K2O.m-3) (2) Cálculo utilizando o valor de kvi = 3,00 (kg K2O.m-3) (3) Valor da concentração de potássio no solo > 5% da CTC Observação: o valor maior de kvi foi adotado como fator de segurança, provavelmente para que os cálculos das dosagens fossem menores; o valor médio da concentração de K+ apresentado na tabela 6 é 1,47 kg.L-1 que através do fator 1,2046 pode ser convertido para kg K2O.m-3 resultando em 1,77 kg K2O.m-3 Na Tabela 9 estão sinalizados dois valores da relação %ks/CTC de 5,23 e 5,99 que se referem a um valor da concentração de potássio no solo (ks) maior que 5% da CTC. A portaria P4.231, no item 5.8.1, aponta que “a concentração máxima de potássio no solo não poderá exceder 5% da Capacidade de Troca Catiônica – CTC. Quando esse limite for atingido, a aplicação de vinhaça ficará restrita à reposição desse nutriente em função da extração média pela cultura, que é de 185 kg de K2O por hectare por corte”. Desta forma, nesses casos o cálculo do valor de dosagem não seria obrigatoriamente baseado na Eq. 1 já apresentada anteriormente. Para a gleba 15, no ano de 2012, e para a gleba 9, no ano de 2015, as dosagens baixas para o ano seguinte foram decorrentes desses valores elevados da relação %ks/CTC, respectivamente 51,43 m3.ha-1 e 12,50 m3.ha-1. No caso da gleba 9, a baixa dosagem ocorrida causou em 2016 queda acentuada na concentração de K+ (0,07 cmol.dm-3) e queda na relação %ks/CTC (1,73) implicando a dosagem elevada de 216,86 m3.ha-1 para o ano seguinte. 36 Nas Tabelas 10 e 11 são apresentadas as análises das amostras de solo coletadas no campo em 2018 nas glebas 3, 23 e 26, feitas através da técnica de espectrometria de fluorescência de raios-X (FRX). Estes dados serão utilizados nas avaliações, que serão apresentadas no capítulo 5.3 deste trabalho, da qualidade ambiental do solo nas glebas e comparados com os dados das análises feitas pela usina no PAV de 2016 nestas mesmas glebas apresentados na Tabela 8. Também serão comparados os resultados obtidos para as espécies entre as amostras. Como já citado anteriormente as amostras P1 da gleba 3 foram coletadas em um limite da fazenda onde no período de 2012 a 2017 não houve aplicação das vinhaças e que serão consideradas como amostras em branco permitindo avaliações comparativas dos resultados analíticos entre as outras amostras. Tabela 10: Dados das análises das amostras de solo coletadas no campo – elementos traços Elemento químico Amostras P1 30cm P1 100cm P2 30cm P2 100cm P3 30cm P3 100cm Gleba 3 Gleba 3 Gleba 23 Gleba 23 Gleba 26 Gleba 26 (mg.kg-1) (mg.kg-1) (mg.kg-1) (mg.kg-1) (mg.kg-1) (mg.kg-1) Bário (Ba) (1) 28,00 44,50 53,90 38,00 305,40 65,80 Cério (Cs) 0,70 1,00 1,00 1,20 28,90 66,60 Cobalto (Co) (1) 1,00 1,00 2,00 0,50 53,70 3,20 Cobre (Cu) (1) 7,10 6,80 8,90 8,30 122,80 28,50 Cromo (Cr) (1) 80,70 92,00 83,90 172,30 175,60 91,10 Estrôncio (Sr) 3,40 1,00 2,00 6,90 43,70 2,00 Gálio (Ga) 16,50 18,90 17,70 15,80 17,70 19,40 Ítrio (Y) 6,40 8,30 6,70 7,70 59,30 14,70 Lantânio (La) 5,30 6,50 1,00 10,50 53,90 26,50 Nióbio (Nb) 2,10 2,40 1,00 5,20 44,60 5,40 Níquel (Ni) (1) 3,50 5,40 1,20 7,00 69,60 23,20 Rubídio (Rb) 7,00 6,00 5,60 6,10 15,60 10,90 Vanádio (V) 163,70 169,20 138,10 148,40 912,90 179,20 Zinco (Zn) (1) 14,70 15,10 9,00 3,80 106,30 36,80 Zircônio (Zr) 201,20 189,10 185,90 198,30 305,80 213,00 (1) Elementos que constam na relação da portaria P4.231 CETESB Tabela 11: Dados das análises das amostras de solo coletadas no campo – espécies Composição Química Fórmula Amostras P1 30cm P1 100cm P2 30cm P2 100cm P3 30cm P3 100cm Gleba 3 Gleba 3 Gleba 23 Gleba 23 Gleba 26 Gleba 26 (%) (%) (%) (%) (%) (%) Alumina Al2O3 7,41 7,00 5,51 5,79 19,64 10,12 Cal CaO 0,03 0,05 0,04 0,04 0,34 0,09 Hematita Fe2O3 3,64 3,39 3,27 3,32 22,54 4,04 Pentóxido de fósforo P2O5 0,06 0,05 0,05 0,05 0,26 0,06 Pirolusita MnO 0,01 0,01 0,01 0,01 0,12 0,04 Óxido de magnésio MgO 0,02 0,01 0,01 0,01 0,22 0,05 Óxido de sódio Na2O 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 Óxido de potássio K2O 0,01 0,01 0,02 0,02 0,06 0,07 Rutilo TiO2 0,99 0,95 0,82 0,85 6,00 1,02 Sílica SiO2 83,44 84,60 87,00 86,68 31,12 79,33 Loss of ignition (LOI) 4,41 3,92 3,29 3,24 19,72 5,20 37 5.1 Avaliações dos parâmetros químicos das vinhaças da usina A Tabela 6 foi utilizada para as avaliações a seguir descritas. A primeira avaliação se refere aos valores do pH das vinhaças da usina, mostrados na Figura 6, com um valor médio de 4,7 que é ácido, assim como o valor médio apresentado por Fuess (2013) de 4,59 para vinhaças desta mesma usina. Estes valores demonstram esta característica química apresentada em diversos estudos (ELIA NETO, 2016; ROCHA, 2013). Figura 6: Valores do pH das vinhaças Desta forma, a aplicação da vinhaça em solos que já tem características ácidas necessita a utilização de corretivos para a correção da acidez para atingir valores adequados de pH para a cultura da cana-de-açúcar conforme apresentado na Figura 1. Apesar de não haver dados sobre a utilização de corretivos de solo nas glebas, um ponto a ser observado é que a degradação microbiana aeróbia da MO disponibilizada pela vinhaça auxilia na elevação do pH do solo já que aumenta o consumo dos íons H+, o que poderia implicar, para a maioria das glebas, os valores do pH maiores que o valor médio de 4,7 das vinhaças. A segunda avaliação se refere aos valores da concentração de potássio, mostrados na Figura 7, com um valor médio de 1470,7 mg.L-1 comprovando que a vinhaça é realmente uma excelente fonte deste nutriente. Fuess (2013) também obteve um valor médio de 1330,4 mg.L-1. A concentração de K+ apresentou um valor máximo em 2016 de 4047,5 mg.L-1 e valor mínimo em 2014 de 8,8 mg.L-1. No primeiro caso, fica evidenciado que a vinhaça pode ter 4,4 4,1 4,6 6,1 4,2 4,9 0 1 2 3 4 5 6 7 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 pH Ano 38 elevadas concentrações de K+ e no segundo caso o menor valor pode ser decorrente da diluição ocasionada pela mistura com outras águas residuárias da usina nos tanques de armazenamento. Em comparação com a fórmula do cálculo de dosagem de vinhaça (Eq. 1), essas concentrações correspondem ao kvi com a conversão da unidade de medida de mg.L-1 para kgK2O.m-3, e, portanto, são importantes da definição do volume de vinhaça a ser aplicado na fertirrigação. Porém, conforme consta na Tabela 9, os cálculos das dosagens da usina utilizaram o valor de 3 kgK2O.m-3 para as definições finais dos volumes de vinhaça nas glebas. Figura 7: Valores das concentrações de K+ das vinhaças A terceira avaliação se refere aos valores das concentrações de Ca2+ e Mg2+ mostrados nas Figuras 8 e 9. Figura 8: Valores das concentrações de Ca2+ das vinhaças 200,6 1988,5 8,8 2267,0 4047,5 312,0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 K + (m g. L-1 ) Ano 493,8 397,3 10,2 658,3 801,5 54,9 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 C a2+ (m g. L-1 ) Ano 39 Figura 9: Valores das concentrações de Mg2+ das vinhaças As menores concentrações de Ca2+ e Mg2+ foram obtidas na amostra de 2014 e as maiores foram obtidas nos anos de 2015 e 2016. Os valores médios de 402,7 mg.L-1 para o Ca2+ e de 211,5 mg.L-1 para o Mg2+ estão próximos dos valores obtidos por Fuess (2013) que foram 428,4 mg.L-1 e 235,4 mg.L-1 respectivamente, enquanto Lyra et al. (2003) também obtiveram a variação destes valores entre 560,0 e 640,0 mg.L-1 para o Ca2+ e entre 280,0 e 340,0 mg.L-1 para o Mg2+. A quarta avaliação se refere aos valores da relação DQO/DBO (RDQO/DBO) mostrados na Figura 10 que comprovam a aplicabilidade de processos biológicos, indicando a presença de matéria orgânica passível de degradação que será disponibilizada para o solo fertirrigado. A relação média obtida de 2,90 indica uma relação intermediária conforme as faixas apresentadas na Tabela 12 e comprova os valores de referência apresentados nas Tabelas 1 e 2. Figura 10: Valores da relação DQO/DBO das vinhaças 233,8 171,8 4,0 342,5 305,5 0 50 100 150 200 250 300 350 400 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 M g2+ (m g. L-1 ) Ano 2,40 3,67 2,45 2,44 3,40 0 1 1 2 2 3 3 4 4 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 R D Q O /D BO Ano 40 Tabela 12: Relação DQO/DBO para águas residuárias e perspectiva de aplicação de processos biológicos ao seu tratamento Relação DQO/DBO (RDQO/DBO) Características da água residuária Baixa (RDQO/DBO < 2,5) • Fração biodegradável é elevada; • Indicação para tratamento biológico. Intermediária (2,5 < RDQO/DBO < 3,5) • Fração biodegradável não é elevada; • Estudos de tratabilidade para verificar viabilidade do tratamento biológico. Elevada (RDQO/DBO > 3,5) • Fração inerte (não biodegradável) é elevada; • Possível indicação para tratamento físico-químico. Fonte: adaptado de Fuess, 2013 Fuess (2013) apresentou uma relação menor de valor 1,71 que está na faixa baixa, apesar dos valores médios de DBO e DQO serem maiores separadamente, já que coletou amostras na saída da coluna de destilação. Nos tanques de armazenamento a matéria orgânica sofre degradação o que implica valores menores de DBO e DQO (BALDACIN; PINTO, 2015). Essa matéria orgânica existente na vinhaça impossibilita o lançamento em corpos hídricos conforme a NBR 10.004 (BRASIL, 2014). Também juntamente com o enxofre disponível decorrente da adsorção do sulfato e formação de mercaptanas (álcool de enxofre) gera o mau cheiro, inclusive com a atração de moscas (ELIA NETO, 2016). A quinta avaliação se refere aos valores das concentrações do íon sulfato mostrados na Figura 11. O valor médio da concentração do íon sulfato de 1108,7 mg.L-1 foi elevado, devido à adição do ácido sulfúrico no processo de recuperação da levedura, antes de voltar ao processo de fermentação, para a correção do pH até normalmente 2,5 ou mais baixo para evitar contaminação bacteriana (OLIVEIRA, 2010) e também à adição do ácido sulfúrico às dornas no próprio processo de fermentação para impedir a floculação das leveduras (CHERUBIN, 2003). É importante salientar que o pH do solo é importante para a adsorção do sulfato, já que aumentando-se o pH é diminuída a adsorção no solo (CATANI et al., 1971). Fuess (2013) apresentou o valor médio da concentração do íon sulfato de 3701 mg.L-1 ainda mais elevado, já que a amostragem foi feita na saída da coluna de destilação. 41 Figura 11: Valores das concentrações de SO4 2- das vinhaças A sexta avaliação se refere aos valores das concentrações de Na+ que são mostrados na Figura 12. Este parâmetro define a salinidade da amostra. Figura 12: Valores das concentrações de Na+ das vinhaças Apesar de várias concentrações de Na+ não terem sido superiores a 25 mg.L-1, a amostra de vinhaça de 2017 teve uma concentração elevada de 58 mg.L-1. A amostra de 2014 também teve uma concentração mais alta correspondente a 36,30 mg.L-1. O valor médio obtido de 26,57 mg.L-1 ficou acima do valor médio obtido por Fuess (2013) que foi de 10,64 mg.L-1. As amostras de vinhaça com concentrações de Na+ menores que 25 mg.L-1, como do valor de referência apresentado por Fuess (2013), podem conferir a reposição de nutrientes ao solo sem que haja o risco de uma possível salinização. As concentrações elevadas podem representar um risco de salinização do solo por 1087,12 1606,19 <25 1752,37 1744,50 438,00 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 SO 42- (m g. L-1 ) Ano 10,65 <25 36,30 <25 6,47 58,00 0 10 20 30 40 50 60 70 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 N a+ (m g. L-1 ) Ano 42 sodificação, risco este que poderá ser analisado através do cálculo da relação de adsorção de sódio (RAS) através da equação (Eq. 8) a seguir (CORDEIRO, 2001): RAS = Na [(Ca + Mg) 2⁄ ]1/2⁄ (Eq. 8) Onde: Na, Ca e Mg correspondem às concentrações de sódio, cálcio e magnésio na vinhaça e em águas residuárias utilizadas na irrigação, em mEq.L-1. Os valores das RAS de 2012 a 2016 foram calculados a partir das concentrações em mg.L-1 de Na+, Ca2+ e Mg2+ das vinhaças (Tabela 6) e convertidas em mEq.L-1 (Tabela 13). Os valores estão entre 0,05 e 2,47, correspondentes à amostra de vinhaça analisada em 2016 e da amostra de vinhaça de 2014, respectivamente. Apesar do RAS da amostra de 2014 ter sido mais elevada, todos os valores calculados foram inferiores a 10, valor considerado como de baixo risco de salinização por sodificação (CORDEIRO, 2001). Tabela 13: Relação de adsorção de sódio calculada para os resultados de vinhaça de 2012 a 2017 Parâmetros Na Ca Mg RAS (mg.L-1) (mEq.L-1) (mg.L-1) (mEq.L-1) (mg.L-1) (mEq.L-1) 2012 10,652 0,47 493,8 24,69 233,8 19,17 0,10 2013 24 1,06 397,3 19,87 171,775 14,09 0,26 2014 36,3 1,60 10,19 0,51 3,96 0,32 2,47 2015 24 1,06 658,25 32,91 342,5 28,09 0,19 2016 6,465 0,28 801,5 40,08 305,5 25,05 0,05 2017 58 2,55 54,9 2,75 ND ND NC ND – não disponível NC – não calculado A sétima avaliação se refere aos valores da dureza total que são mostrados na Figura 13. Quanto aos valores anuais verifica-se uma correlação significativa com o K+, Ca2+, Mg2+ e SO4 2-, pois os valores de dureza total aumentam em função, principalmente, pela presença de cátions bivalentes (SAWYER; McCARTHY, 1978). Assim, quanto maior a concentração de Ca2+ e Mg2+, maior foi o valor da dureza total. 43 Figura 13: Valores da dureza total das vinhaças A dureza se associa à alcalinidade da amostra e se estiver com valor acima de 300 mgCaCO3.L-1 é classificada como “muito dura” conforme indicadores da Tabela 14 (BRASIL, 2014a). Como as amostras dos anos de 2012, 2013, 2015 e 2016 tiveram valores maiores que este limite, pode ter ocorrido a precipitação do cálcio no meio promovendo a obstrução dos poros (WHO, 2006). WHO (2006) também aponta que como o pH da vinhaça é comumente ácido, quando é combinado com uma adequada alcalinidade ou adequada dureza, o equilíbrio ácido/base no solo não é afetado, mas que se a vinhaça é aplicada em solos com baixa alcalinidade por longos períodos pode ocorrer a alteração permanente do pH do solo afetando a mobilidade dos metais pesados no solo e desencadeando eventuais impactos ambientais no meio. Tabela 14: Classificação para a dureza total da água bruta Dureza total (mgCaCO3.L-1) Classificação < 50 Branda De 50 a 150 Moderada De 150 a 300 Dura > 300 Muito dura Fonte: adaptado de BRASIL, 2014a A oitava avaliação se refere aos valores do nitrogênio amoniacal (NH3) e do nitrogênio total (NKjeldahl) já que Fuess (2013) apresentou valores médios elevados para ambos, ou seja, 87,5 mg.L-1 e 1218,0 mg.L-1 respectivamente, comparando-se com os valores médios de 8,7 mg.L-1 e 129,4 mg.L-1. As vinhaças que ficam armazenadas nos tanques devem ter sofrido 2196 1699 42 3054 3259 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 D ur ez a to ta l ( m g. C aC O 3.L -1 ) Ano 44 diluição pelas águas residuárias ou pluviais, implicando valores de concentrações menores de nitrogênio. 5.2 Avaliações dos parâmetros químicos para a caracterização da fertilidade dos solos Em relação aos volumes de vinhaças aplicadas nas glebas da fazenda que constam da Tabela 9 , a gleba 5 teve dosagens em cinco anos seguidos (2013, 2014, 2015, 2016 e 2017), a gleba 23 teve dosagens em quatro anos seguidos (2012, 2013, 2014 e 2015), a gleba 15 teve dosagens em três anos (2012, 2014 e 2017), a gleba 22 teve dosagens também em três anos (2012, 2013 e 2017) e a gleba 9 teve dosagens em dois anos (2015 e 2016) permitindo a análise temporal nessas glebas dos parâmetros químicos para a caracterização da fertilidade apresentados na Tabela 7 que são os seguintes: potássio (K+), capacidade de troca catiônica (CTC), saturação por bases (V%), saturação por alumínio (m%) e pH. A primeira avaliação foi a análise temporal da gleba 5 para os anos de 2013, 2014, 2015, 2016 e 2017, sendo apresentada a Tabela 15 que resume todos os dados. Tabela 15: Resumo dos dados para a gleba 5 Ano Dosagem Vinhaça (m3.ha-1) K+ (kg.ha-1) CTC (mmolc.dm-3) V (%) m (%) pH 2013 161,13 74,271 34,94 71,38 0,82 5,50 2014 131,06 98,507 36,92 56,66 2,74 5,40 2015 215,67 27,363 31,68 43,18 3,53 5,00 2016 131,80 56,290 25,64 33,70 6,39 4,80 2017 242,00 76,616 48,90 34,56 2,87 5,00 Média 176,33 66,609 35,62 47,90 3,27 5,14 A Figura 14 apresenta as dosagens das vinhaças na gleba 5. Figura 14: Dosagens das vinhaças na gleba 5 161,13 131,06 215,67 131,80 242,00 0 50 100 150 200 250 300 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 D os ag em v in ha ça (m 3 .h a-1 ) Ano 45 Na Figura 15 são mostradas as concentrações de potássio da gleba 5. Figura 15: Concentração de potássio no solo da gleba 5 Na Figura 16 são mostrados os valores da CTC da gleba 5. Figura 16: Capacidade de Troca Catiônica do solo da gleba 5 Na Figura 17 são mostrados os valores da saturação por bases (V%) da gleba 5. Figura 17: Saturação por bases no solo da gleba 5 74,271 98,507 27,363 56,290 76,616 0 20 40 60 80 100 120 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 K + (k g. ha -1 ) Ano 34,94 36,92 31,68 25,64 48,90 0 10 20 30 40 50 60 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 C TC (m m ol c.d m -3 ) Ano 71,38 56,66 43,18 33,70 34,56 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 V (% ) Ano 46 Na Figura 18 são mostrados os valores da saturação por alumínio (m%) da gleba 5. Figura 18: Saturação por alumínio no solo da gleba 5 Na Figura 19 são mostrados os valores do pH da gleba 5. Figura 19: pH do solo da gleba 5 Avaliando-se primeiramente os valores de dosagem, do ano de 2013 para 2014 houve um aumento da concentração de K+ no solo implicando a queda do valor da dosagem de vinhaça para o ano seguinte (2014), apesar do pequeno aumento na CTC. Do ano de 2014 para 2015 houve uma diminuição da concentração de K+ no solo implicando um aumento do valor de dosagem para o ano seguinte (2015), apesar da pequena queda na CTC. Entre 2015 e 2016 o valor da concentração de K+ volta a subir implicando a queda do valor de dosagem prevista para 2016 já que também houve queda no valor da CTC. Entre 2016 e 2017 o valor da concentração de K+ volta a subir com aumento também na CTC, o que implicou aumento para o valor de dosagem prevista para 2017. Na avaliação de V% verifica-se uma contínua queda de 2013 até 2016 com um aumento contínuo também de m%, ou seja, houve aumento da acidez do solo, conforme se comprova 0,82 2,74 3,53 6,39 2,87 0 1 2 3 4 5 6 7 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 m (% ) Ano 5,50 5,40 5,00 4,80 5,00 0 1 2 3 4 5 6 7 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 pH Ano 47 pelos valores do pH que decresceram, e aumento da concentração de Al3+ no solo provavelmente diminuindo a fertilidade. Avaliando-se o valor referencial de V% para a cana- de-açúcar que é 60% (SERRANA, 2001) em 2013 o valor é de 71,38 caindo em 2014 para 56,66, em 2015 para 43,18 e em 2016 para 33,70 confirmando a necessidade crescente da aplicação de corretivo de acidez do solo. Verifica-se aqui a evolução do solo de eutrófico para distrófico neste período com V < 50% (BRITO, 2013; RONQUIM 2010). Já para o ano de 2017 houve uma queda no valor de m% com pouca variação no valor de V% que está bem abaixo do valor referencial para a cana-de-açúcar. É relevante notar que em 2014, apesar do elevado valor da concentração de potássio, o valor elevado da saturação por alumínio fez cair o valor da saturação por bases (fertilidade), ou seja, o aumento da CTC foi devido ao aumento do H+Al e não dos cátions de base. A segunda avaliação foi a análise temporal da gleba 23 para os anos de 2012, 2013, 2014 e 2015, sendo apresentada a Tabela 16 que resume todos os dados. Tabela 16: Resumo dos dados para a gleba 23 Ano Dosagem Vinhaça (m3.ha-1) K+ (kg.ha-1) CTC (mmolc.dm-3) V (%) m (%) pH 2012 92,68 109,452 32,97 60,57 0,00 5,30 2013 144,03 92,252 36,80 64,67 0,69 5,80 2014 185,53 100,070 45,45 64,80 0,94 5,60 2015 176,61 44,563 29,82 32,93 10,32 4,60 Média 149,71 86,584 36,26 55,74 2,99 5,33 A Figura 20 apresenta as dosagens das vinhaças na gleba 23. Figura 20: Dosagens das vinhaças na gleba 23 92,68 144,03 185,53 176,61 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 2011 2012 2013 2014 2015 2016 D os ag em v in ha ça (m 3 .h a-1 ) Ano 48 Na Figura 21 são mostradas as concentrações de K+ da gleba 23. Figura 21: Concentração de potássio no solo da gleba 23 Na Figura 22 são mostrados os valores da CTC da gleba 23. Figura 22: Capacidade de Troca Catiônica do solo da gleba 23 Na Figura 23 são mostrados os valores da saturação por bases (V%) da gleba 23. Figura 23: Saturação por bases no solo da gleba 23 109,452 92,252 100,070 44,563 0 20 40 60 80 100 120 2011 2012 2013 2014 2015 2016 K + (k g. ha -1 ) Ano 32,97 36,80 45,45 29,82 0 10 20 30 40 50 2011 2012 2013 2014 2015 2016 C TC (m m ol c.d m -3 ) Ano 60,57 64,67 64,80 32,93 0 10 20 30 40 50 60 70 2011 2012 2013 2014 2015 2016 V (% ) Ano 49 Na Figura 24 são mostrados os valores da saturação por alumínio (m%) da gleba 23. Figura 24: Saturação por alumínio no solo da gleba 23 Na Figura 25 são mostrados os valores do pH da gleba 23. Figura 25: pH do solo da gleba 23 Avaliando-se primeiramente os valores de dosagem, do ano de 2012 para 2013 houve uma diminuição da concentração de K+ no solo implicando um valor da dosagem de vinhaça para o ano seguinte (2013) maior já que também houve aumento do valor da CTC. Do ano de 2013 para 2014 houve um aumento da concentração de K+ no solo, mas como houve aumento também no valor da CTC, a dosagem apresentou um valor elevado para o ano seguinte (2014). Apesar da dosagem elevada em 2014, em 2015 o valor da concentração de K+ volta a cair, ou seja, ocorre uma inversão pois a saturação por bases (fertilidade) estava elevada implicando um consumo elevado dos macronutrientes entre 2014 e 2015, que é confirmado pela queda também na CTC. A queda na CTC implicou também queda do valor de dosagem prevista para 2015. 0,00 0,69 0,94 10,32 0 2 4 6 8 10 12 2011 2012 2013 2014 2015 2016 m (% ) Ano 5,30 5,80 5,60 4,60 0 1 2 3 4 5 6 7 2011 2012 2013 2014 2015 2016 pH Ano 50 Na avaliação de V% verificam-se valores próximos entre 2012 até 2014, próximos também ao valor referencial de 60% para a cana-de-açúcar, com valores de CTC crescentes. Nota-se neste período a inexistência do Al3+ e o solo permanece com fertilidade ou, eutrófico, ou seja, com valores acima de 50%. Já entre 2014 e 2015 m% aumenta de 0,94 para 10,32% implicando uma queda acentuada no valor de V%, de 64,80 para 32,93%, tornando o solo distrófico, com aumento da acidez do solo, conforme se comprova pelos valores do pH que decresceram de 5,6 para 4,6. Aqui se verifica a necessidade da aplicação de corretivo de acidez do solo. Em relação ao pH entre 2012 e 2013 houve elevação do valor apesar do aumento da saturação por alumínio provavelmente devido à MO e suas reações biológicas de natureza redutora que elevam o pH (ROSSETTO, 1987; MATTIAZZO; GLORIA, 1987). A terceira avaliação foi a análise temporal da gleba 15 para os anos de 2012, 2014 e 2017, sendo apresentada a Tabela 17 que resume todos os dados. Tabela 17: Resumo dos dados para a gleba 15 Ano Dosagem Vinhaça (m3.ha-1) K+ (kg.ha-1) CTC (mmolc.dm-3) V (%) m (%) pH 2012 51,43 148,542 36,36 53,25 0,60 5,10 2014 62,35 154,015 39,51 44,32 1,52 5,00 2017 288,80 87,562 58,38 55,46 0,43 5,50 Média 134,19 130,040 44,75 51,01 0,85 5,20 A Figura 26 apresenta as dosagens das vinhaças na gleba 15. Figura 26: Dosagens das vinhaças na gleba 15 51,43 62,35 288,80 0 50 100 150 200 250 300 350 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 D os ag em v in ha ça (m 3 .h a-1 ) Ano 51 Na Figura 27 são mostradas as concentrações de K+ da gleba 15. Figura 27: Concentração de potássio no solo da gleba 15 Na Figura 28 são mostrados os valores da CTC da gleba 15. Figura 28: Capacidade de Troca Catiônica do solo da gleba 15 Na Figura 29 são mostrados os valores da saturação por bases (V%) da gleba 15. Figura 29: Saturação por bases no solo da gleba 15 148,542 154,015 87,562 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 K + (k g. ha -1 ) Ano 36,36 39,51 58,38 0 10 20 30 40 50 60 70 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 C TC (m m ol c.d m -3 ) Ano 53,25 44,32 55,46 0 10 20 30 40 50 60 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 V (% ) Ano 52 Na Figura 30 são mostrados os valores da saturação por alumínio (m%) da gleba 15. Figura 30: Saturação por alumínio no solo da gleba 15 Na Figura 31 são mostrados os valores do pH da gleba 15. Figura 31: pH do solo da gleba 15 O valor pequeno de dosagem do ano de 2012 ocorreu dado à alta concentração de K+ no solo que foi maior que 5% da CTC, valor limitante pela norma vigente. No ano de 2014 a alta concentração de K+ permanece também próxima ao valor de 5% da CTC, o que implicou um valor pequeno de dosagem neste ano. No ano de 2017 o valor de dosagem já retomou um valor alto pois a concentração de K+ caiu com um aumento significativo na CTC, ou seja, com CTC elevada e concentração de K+ baixa o cálculo da dosagem fornecerá um valor alto. Na avaliação de V% verificam-se valores próximos em 2012, 2014 e 2017 ao valor referencial de 60% para a cana-de-açúcar, com valores de CTC crescentes. Nota-se neste período baixas concentrações do Al3+ e o solo permanece com fertilidade ou, eutrófico. O pH em 2014 caiu devido ao aumento na saturação por alumínio e em 2017 ocorreu a situação inversa. 0,60 1,52 0,43 0 0 0 1 1 1 1 1 2 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 m (% ) Ano 5,10 5,00 5,50 0 1 2 3 4 5 6 7 2011 2013 2015 2017 2019 pH Ano 53 A quarta avaliação foi a análise temporal da gleba 22 para os anos de 2012, 2013 e 2017, sendo apresentada a Tabela 18 que resume todos os dados. Tabela 18: Resumo dos dados para a gleba 22 Ano Dosagem Vinhaça (m3.ha-1) K+ (kg.ha-1) CTC (mmolc.dm-3) V (%) m (%) pH 2012 379,53 181,378 97,34 81,51 0,05 5,70 2013 232,02 40,654 37,70 54,93 0,20 5,20 2017 209,55 123,524 55,69 35,36 4,09 4,90 Média 273,70 115,185 63,58 57,27 1,45 5,27 A Figura 32 apresenta as dosagens das vinhaças na gleba 22. Figura 32: Dosagens das vinhaças na gleba 22 Na Figura 33 são mostradas as concentrações de K+ da gleba 22. Figura 33: Concentração de potássio no solo da gleba 22 379,53 232,02 209,55 0 50 100 150 200 250 300 350 400 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 D os ag em v in ha ça (m 3 .h a-1 ) Ano 181,378 40,654 123,524 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 K + (k g. ha -1 ) Ano 54 Na Figura 34 são mostrados os valores da CTC da gleba 22. Figura 34: Capacidade de Troca Catiônica do solo da gleba 22 Na Figura 35 são mostrados os valores da saturação por bases (V%) da gleba 22. Figura 35: Saturação por bases no solo da gleba 22 Na Figura 36 são mostrados os valores da saturação por alumínio (m%) da gleba 22. Figura 36: Saturação por alumínio no solo da gleba 22 97,34 37,70 55,69 0 20 40 60 80 100 120 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 C TC (m m ol c.d m -3 ) Ano 81,51 54,93 35,36 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 V (% ) Ano 0,05 0,20 4,09 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 m (% ) Ano 55 Na Figura 37 são mostrados os valores do pH da gleba 22. Figura 37: pH do solo da gleba 22 Conforme já discutido anteriormente, o valor alto de dosagem do ano de 2012 ocorreu dado à alta CTC embora a concentração de K+ também estivesse alta. No ano de 2013 o valor de dosagem caiu, apesar da queda na concentração de K+, devido à queda no valor da CTC. No ano de 2017 o valor de dosagem caiu já que houve um aumento da concentração de K+ apesar do aumento da CTC. As altas dosagens disponibilizaram também muita MO ao solo. Na avaliação de V% verifica-se um valor alto no ano de 2012, com queda no ano de 2013 e nova queda no ano de 2017, com aumento na concentração do Al3+. Nota-se neste período diminuição da fertilidade do solo com diminuição do pH, de 5,7 em 2012 para 5,2 em 2013 e 4,9 em 2017. Aqui se verifica a necessidade da aplicação de corretivo de acidez do solo. A quinta avaliação foi a análise temporal da gleba 9 para os anos de 2015 e 2016, sendo apresentada a Tabela 19 que resume todos os dados. Tabela 19: Resumo dos dados para a gleba 9 Ano Dosagem Vinhaça (m3.ha-1) K+ (kg.ha-1) CTC (mmolc.dm-3) V (%) m (%) pH 2015 12,50 186,850 39,92 57,41 0,69 5,30 2016 216,86 51,599 38,07 42,21 3,48 4,70 Média 114,68 119,22 39,00 49,81 2,09 5,00 5,70 5,20 4,90 0 1 2 3 4 5 6 7 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 pH Ano 56 A Figura 38 apresenta as dosagens das vinhaças na gleba 9. Figura 38: Dosagens das vinhaças na gleba 9 Na Figura 39 são mostradas as concentrações de K+ da gleba 9. Figura 39: Concentração de potássio no solo da gleba 9 Na Figura 40 são mostrados os valores da CTC da gleba 9. Figura 40: Capacidade de Troca Catiônica do solo da gleba 9 12,50 216,86 0 50 100 150 200 250 2014 2015 2016 2017 D os ag em v in ha ça (m 3 .h a-1 ) Ano 186,850 51,599 0 50 100 150 200 2014 2015 2016 2017 K + (k g. ha -1 ) Ano 39,92 38,07 0 10 20 30 40 50 2014 2015 2016 2017 C TC (m m ol c.d m -3 ) Ano 57 Na Figura 41 são mostrados os valores da saturação por bases (V%) da gleba 9. Figura 41: Saturação por bases no solo da gleba 9 Na Figura 42 são mostrados os valores da saturação por alumínio (m%) da gleba 9. Figura 42: Saturação por alumínio no solo da gleba 9 Na Figura 43 são mostrados os valores do pH da gleba 9. Figura 43: pH do solo da gleba 9 57,41 42,21 0 10 20 30 40 50 60 70 2014 2015 2016 2017 V (% ) Ano 0,69 3,48 0 1 1 2 2 3 3 4 4 2014 2015 2016 2017 m (% ) Ano 5,30 4,70 0 1 2 3 4 5 6 7 2014 2015 2016 2017 pH Ano 58 Conforme já discutido anteriormente, o valor muito baixo de dosagem do ano de 2015 ocorreu dado à elevada concentração de K+ no solo que está próxima ao padrão de 185 kg.ha-1. No ano de 2016 o valor de dosagem para o ano seguinte (2017) cresceu muito, pois houve queda da concentração de K+, com a pequena queda no valor da CTC. Na avaliação de V% verifica-se um valor alto no ano de 2015 e com queda no ano de 2016, com diminuição na concentração do Al3+, mas com diminuição no pH. Nota-se neste período diminuição da fertilidade do solo com diminuição do pH, de 5,3 em 2015 para 4,7 em 2016, ou seja, o aumento da acidez do solo por íons H+ fez ocorrer a queda na fertilidade, já que a CTC teve pequena queda com a queda acentuada no potássio e queda no Al3+. Aqui se verifica a necessidade da aplicação de corretivo de acidez do solo para elevar o pH. Um ponto a ser observado é que o aumento da saturação por alumínio em 2016 implicou a queda do pH do solo. A sexta avaliação se refere à uma comparação de resultados obtidos nesse trabalho de pesquisa com os resultados obtidos por Galdeano (2019), que analisou as variações das propriedades físico-químicas do solo na fazenda (SJ) na região de Santa Cruz das Palmeiras SP devido à aplicação de vinhaças da mesma usina no mesmo período de 2012 a 2017 onde o tipo de solo predominante é o latossolo vermelho-escuro com altas concentrações de argilominerais, altos teores de óxidos de ferro e óxidos de alumínio e elevadas concentrações de Al3+. Um resumo desses dados é apresentado na Tabela 20. O resumo dos dados desse presente trabalho para todas as glebas da fazenda mostradas na Figura 44 e que tiveram no período de 2012 a 2017 aplicações de vinhaça é apresentado na Tabela 21. Figura 44: Glebas fertirrigadas com vinhaça na área de estudo (período: 2012 a 2017) 59 Tabela 20: Resumo de dados para a fazenda SJ Ano Gleba Dosagem (m3.ha-1) V (%) ks (kg.ha-1) CTC (mmolc.dm-3) 2017 56 343,09 60,59 97,725 71,05 2017 27 271,95 69,27 1362,677 126,93 2016 28 84,38 36,29 139,160 39,24 2016 15 88,19 76,29 395,591 105,45 2015 84 116,39 60,91 405,754 112,57 2015 15 168,31 76,26 311,938 96,89 2014 8 469,33 73,11 151,669 104,13 2014 75 1557,96 23,42 190,759 288,59 2014 38 1019,63 35,55 485,498 277,72 2013 15 21,48 63,93 437,026 105,36 2013 78 635,06 39,07 308,029 170,69 2013 29 141,85 56,59 75,835 32,25 2012 40 354,01 82,31 413,572 152,65 2012 6 368,67 61,13 192,323 84,89 Média 402,88 58,19 354,826 126,32 Fonte: adaptado de GALDEANO, 2019 Tabela 21: Resumo de dados da fazenda da área de estudo Ano Gleba Dosagem (m3.ha-1) V (%) ks (kg.ha-1) CTC (mmolc.dm-3) 2017 15 288,80 55,46 87,562 58,38 2017 19 251,99 43,57 48,472 42,53 2017 22 209,55 35,36 123,524 55,69 2017 26 226,40 44,24 86,780 48,42 2017 5 242,00 34,56 76,616 48,90 2016 5 131,80 33,70 56,290 25,64 2016 9 216,86 42,21 51,599 38,07 2015 9 12,50 57,41 186,850 39,92 2015 23 176,61 32,93 44,563 29,82 2015 5 215,67 43,18 27,363 31,68 2014 23 185,53 64,80 100,070 45,45 2014 5 131,06 56,66 98,507 36,92 2014 7 207,56 34,24 75,053 42,58 2014 27 272,20 75,86 125,088 65,74 2014 15 62,35 44,32 154,015 39,51 2013 14 204,25 17,45 29,708 30,45 2013 22 232,02 54,93 40,654 37,70 2013 23 144,03 64,67 92,252 36,80 2013 5 161,13 71,38 74,271 34,94 2012 6 107,28 66,24 121,961 38,51 2012 23 92,68 60,57 109,452 32,97 2012 22 379,53 81,51 181,378 97,34 2012 15 51,43 53,25 148,542 36,36 Média 182,75 50,80 93,068 43,23 Comparando-se os valores entre os estudos: o valor médio de 402,88 m3.ha-1 para as dosagens de vinhaças foi bem superior ao valor médio de 182,75 m3.ha-1; a concentração média do potássio no solo de 354,826 kg.ha-1 foi mais elevada que a concentração média do potássio de 93,068 kg.ha-1; a CTC média de 126,32 mmolc.dm-3 foi maior que a CTC média de 43,23 mmolc.dm-3 e o valor médio da saturação por bases de 58,19 % teve valor próximo ao valor 60 médio da saturação por bases de 50,80 %. Assim fica evidenciado que as altas dosagens de vinhaça disponibilizam maiores concentrações de potássio, porém não se evidencia o aumento da fertilidade, que depende de outras características do solo, nível de acidez, saturação por alumínio, aspectos físicos do solo definidos pela geomorfologia e geologia da área estudada e as possíveis reações e alterações dos minerais presentes no perfil de solo (GALDEANO, 2019). A sétima avaliação se refere aos dados obtidos por Zolin et al. (2011) que fez um estudo em uma área agrícola na região noroeste do Estado do Paraná onde o tipo de solo é o latossolo que recebeu a fertirrigação com vinhaça com um valor fixo de 150 m3.ha-1 durante 1, 2, 3, 4, 10 e 20 anos. Os resultados obtidos neste estudo confrontam a razão de adsorção de potássio (RAP) (Eq. 9) com a produtividade da cana-de-açúcar. RAP = K [(Ca + Mg) 2⁄ ]1/2⁄ (Eq. 9) Zolin et al. (2011) verificou uma relação entre a RAP e a fertilidade, ou seja, houve um acréscimo da fertilidade do solo com o aumento da razão de adsorção de potássio no solo. As Tabelas e Figuras apresentadas serão utilizadas para também confrontar os resultados das razões de adsorção de potássio para as glebas 5, 9, 15, 22 e 23 da área de estudo com os valores da fertilidade (saturação por bases - V %) dos solos. Para a gleba 5 é apresentada a Tabela 22. Tabela 22: Dados da gleba 5 para cálculo da RAP Ano V (%) K+ (cmolc.dm-3) Ca2+ (cmolc.dm-3) Mg2+ (cmolc.dm-3) RAP 2017 34,56 0,10 1,089 0,497 0,110 2016 33,70 0,07 0,582 0,209 0,114 2015 43,18 0,04 0,876 0,456 0,043 2014 56,66 0,13 1,226 0,739 0,127 2013 71,38 0,10 1,721 0,676 0,087 61 A Figura 45 mostra os valores da RAP e V% para a gleba 5. Figura 45: Valores da RAP e V% para a gleba 5 Os valores da fertilidade não seguiram as razões de adsorção do potássio, já que nos anos de 2014 e 2016 houve inversão, com crescimento do RAP e queda em V%, devido ao aumento significativo do valor da saturação por alumínio (Figura 18) que cresceu de 0,82 % para 2,74 % em 2014 e de 3,53 % para 6,39 % em 2016 sinalizando para a necessidade de aplicação de corretivos no solo. Para a gleba 23 é apresentada a Tabela 23. Tabela 23: Dados da gleba 23 para cálculo da RAP Ano V (%) K+ (cmolc.dm-3) Ca2+ (cmolc.dm-3) Mg2+ (cmolc.dm-3) RAP 2015 32,93 0,06 0,634 0,289 0,084 2014 64,80 0,13 1,842 0,971 0,108 2013 64,67 0,12 1,583 0,678 0,111 2012 60,57 0,14 1,256 0,600 0,145 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 0,000 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100 0,120 0,140 2013 2014 2015 2016 2017 V % R A P Ano RAP V (%) 62 A Figura 46 mostra os valores da RAP e V% para a gleba 23. Figura 46: Valores da RAP e V% para a gleba 23 Os valores da fertilidade não seguiram as razões de adsorção do potássio, já que no ano de 2013 houve uma inversão, com queda do RAP e aumento em V%, devido ao aumento do valor da CTC (Figura 22) que cresceu de 60,57 % para 64,67 % Para a gleba