Environmental sustainability of sugarcane production irrigated with domestic sewage by subsurface drip

Orientador: Edson Eiji MatsuraTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia AgrícolaResumo: A agricultura irrigada atualmente requer um alto consumo de água, gerando questionamentos sobre a sustentabilidade da prática, devido a redução da disponibilidade hídrica para diversos fins e pelos conflitos de uso múltiplo da água. Entretanto, a irrigação apresenta expressiva contribuição para a produção agrícola e se destaca como prática eficiente para elevar a produtividade, minimizando o impacto da expansão agrícola e desmatamento. Dentre as soluções para este problema, destaca-se a utilização do esgoto doméstico tratado (EDT) e da irrigação por gotejamento subsuperficial (IGS). Estudos recentes comprovam o potencial de ambas as práticas na produção de cana-de-açúcar, porém elas carecem de informações consistentes dos impactos ambientais ocasionados na produção agrícola. Neste contexto, o estudo objetivou avaliar a sustentabilidade ambiental da cana-de-açúcar cultivada em condição não irrigada, e irrigada via IGS com água de reservatório superficial (ARS) e EDT, com e sem complementação nutricional. Foram avaliados os aspectos quantitativos e qualitativos da cana-de-açúcar, a pegada hídrica, a qualidade do solo e o balanço dos gases de efeito estufa. No ciclo da primeira cana-soca, constatou um vigoroso desenvolvimento das plantas irrigadas com EDT, com incrementos nas produções de colmo e açúcar, em relação a não irrigada. Ocorreu redução na pegada hídrica da cana-de-açúcar IGS, devido ao incremento na produção de colmo e reduções na demanda hídrica dos componentes verde e cinza. A redução do componente cinza foi reflexo da menor perda de NO3- por lixiviação nos cultivos irrigados com EDT. Constatou-se uma pequena modificação da qualidade do solo, com indícios de perda de qualidade nos indicadores de acidificação, que ocorreu expressivamente nos tratamentos fertirrigados. A emissão acumulada de gases de efeito estufa (EAG) foi superior nos cultivos irrigados com EDT e no não irrigado, com o C-CO2 obtendo maior participação no EAG. No cultivo não irrigado, houve alta perda de N-N2O, diferindo significativamente dos tratamentos irrigados, indicando eficiência da IGS em reduzir a emissão deste gás. A cana-de-açúcar irrigada com EDT apresentou maior deposito de carbono proveniente da massa seca remanescente na área, com saldo positivo entre as entradas e saídas de carbono, e diferindo do cultivo não irrigado. Os resultados permitem afirmar que nas condições edafoclimáticas o uso do EDT na irrigação da cana-de-açúcar ocasionou melhorias ambientais e consequentemente ganhos na sustentabilidade ambientalAbstract: The irrigated agriculture currently requires a high consumption of water, raising questions about the sustainability of the practice, due to reduced water availability for various purposes and conflicts of multiple use of water. However, the irrigation presents significant contributions to agricultural production and stands as an efficient procedure for increasing productivity, minimizing the impact of agricultural expansion and deforestation. Among the solutions to this problem, stands out the use of treated domestic sewage (TDS) and subsurface drip irrigation (SDI). Recent studies shown potential of both practices in the production of sugarcane, but they lacks consistent information on the environmental impacts caused in agricultural systems. In this context, the study aimed to evaluate the environmental sustainability of sugarcane grown in condition non-irrigated and irrigated by SDI, with water from of reservoir surface (WRS) and TDS, with and without nutritional supplementation by fertigation. To achieve the aim were evaluated the aspects quantitative and qualitative of sugarcane, the water footprint, the soil quality and the greenhouse gas balance. In the first ratoon cane cycle, verified a vigorous growth of plants irrigated with EDT, with increases in the yield of stem and sugar when compared to non-irrigated. Occurred a decrease in water footprint of sugarcane irrigated by SDI, due to increased production of stem and reductions in water demand of green and grey components. The reduction of the grey component was due to lower loss of NO3- by leaching in treatments irrigated with TDS. Low modification of soil quality was verified, with evidence of quality loss in indicators relative to acidification, which occurred of form expressive in fertirrigated treatments. The cumulative emission of greenhouse gases (CEG) was higher in irrigated cultivation with TDS and non-irrigated, with the CO2-C obtaining greater participation in the CEG. In the non-irrigated cultivation occurred a high N2O-N loss, that differed significantly from the irrigated treatments, indicating efficiency of SDI in reducing the emission of this gas. The sugarcane irrigated with TDS showed higher deposit of carbon from the remaining dry mass in the area, with a positive balance between carbon inputs and outputs, differing from non-irrigated cultivation. The results indicate that the use of TDS in sugarcane irrigation, caused environmental improvements and consequently gains in ecological sustainabilityDoutoradoAgua e SoloDoutor em Engenharia Agrícol