Physical soil attributes in response to the addition of treated effluents from the cellulose industry

A disposição no solo de efluente de indústria de celulose pode ser opção atrativa para a destinação final destas águas residuárias, pois além de ser um processo adicional aos sistemas de tratamento existentes, apresenta potencial como fonte suplementar de água e nutrientes para as plantas. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da aplicação de efluentes de indústria de celulose sobre alguns atributos físicos do solo. Três experimentos foram conduzidos: um em campo (experimento I) e dois em laboratório (experimentos II e III). No experimento I foi estudado um experimento instalado em área experimental de uma empresa do setor florestal, conduzido sobre um Neossolo Flúvico, em que durante seis anos têm sido aplicado quatro tratamentos com a cultura do eucalipto: irrigado; não irrigado; com fertirrigação e com a aplicação de efluentes da fábrica de celulose. Uma área de mata próxima foi usada como referência. No solo de todos os tratamentos foram avaliados: resistência à penetração, condutividade hidráulica (k0) em campo e em laboratório, análise química de rotina, textura, diâmetro médio geométrico (DMG) e ponderado (DMP) dos agregados, argila dispersa em água (ADA), índice de dispersão de argila (ID), densidade do solo (Ds), porosidade total (PT), microporosidade (Mi) e macroporosidade (Ma), carbono orgânico total (COT), intervalo hídrico ótimo (IHO) e a relação de adsorção de sódio (RAS) no extrato da pasta saturada (EPS). Os resultados obtidos indicaram incremento da Ds com o cultivo do eucalipto, com conseqüente redução da PT e Ko (laboratório). O efluente aplicado promoveu a redução do DMG e DMP dos agregados e aumento do ID, o que pode ser associado aos incrementos nos teores de Na, com conseqüente aumento da RAS verificados no solo e no EPS deste tratamento. No experimento II (laboratório), um ensaio utilizando colunas de PVC preenchidas com solos foi montado, com três repetições, buscando-se avaliar o efeito da aplicação superficial de efluente tratado de indústria de celulose durante cinco semanas sobre as características fisicas do solo e sobre o percolado recolhido na base das colunas. Três solos predominantes na região da empresa florestal foram utilizados no preenchimento das colunas: Neossolo Flúvico (RY), Cambissolo Háplico (CX) e Latossolo Amarelo (LA). As colunas foram submetidas à aplicação de quatro tratamentos (efluente; efluente+água; água; água+água), formados pela adição semanal de volumes líquidos totais equivalentes a um volume de poros de cada classe de solo. Ao final do experimento as colunas foram desmontadas e seccionadas, sendo divididas em três partes (superior, média e inferior), cujos conteúdos de solo foram analisados separadamente para a avaliação da textura, características químicas de rotina e ADA. No EPS obtido com essas amostras foram determinados os teores de Ca, Mg, Na e K, pH, condutividade elétrica (CE) e calculado a RAS. Nos percolados coletados após cada aplicação foram determinados os teores de Ca, Mg, Na, K, P, Cd, Cr, Pb, Ni, Zn, Mn, Al, além do pH e CE. Os resultados obtidos indicaram que a adição do efluente aumentou o teor de Na no percolado, no EPS e no complexo sortivo do solo. O efluente aplicado também proporcionou incrementos do pH em todas as camadas de solo da coluna, e da CE no EPS. A adição de água após a aplicação do efluente mostrou-se capaz de reduzir os teores de Na no sistema e, conseqüentemente, os valores de PST, CE e RAS, embora não alcançando valores considerados ideais. A adição do efluente incrementou a dispersão de argilas na camada superior do LA e CX, coincidindo com solos de menor ID natural. O solo RY não apresentou dispersão significativa com a adição do efluente e nos seus percolados foram obtidos maiores teores de cátions, o que foi associado à sua granulometria mais grosseira. No experimento III, (laboratório), buscou-se avaliar o efeito de aplicações sucessivas do efluente tratado de indústria de celulose sobre a K0 de amostras dos mesmos três solos indicados anteriormente. Para isto amostras indeformadas dos solos, contidas em anéis volumétricos, foram submetidas à avaliação semanal, por cinco semanas, da K0 durante a aplicação de água ou de efluente. Finalizado o período de avaliação, as amostras foram submetidas à avaliação da ADA, Ma, Mi, PT, Ds e equivalente de umidade. Os dados obtidos mostraram haver efeito da aplicação do efluente sobre a condutividade hidráulica somente para o LA, para o qual a adição da água residuária reduziu os valores de K0. Nenhuma outra característica avaliada nos solos apresentou alteração significativa com os líquidos aplicados. Os resultados dos três experimentos conduzidos indicaram um potencial de uso do efluente como fonte alternativa de água para a cultura do eucalipto, entretanto, devido à sua alta concentração de Na+ e possibilidade de dispersão de argilas, seu uso deve ser efetuado de maneira planejada e sob um programa de monitoramento da qualidade do solo.The disposal of effluents from the cellulose industry in soil can be an attractive option for the use of these residual waters since it is an additional process to the existing treatment systems as well as provide a supplemental source of water and nutrients for the plants. Therefore, the objective of this study was to evaluate the effect of application of these cellulose industry effluents on the physical attributes of the soil. Three experiments were performed: one in the field (experiment I) and two in the laboratory (experiments II and III). Experiment I was setup in an experimental area of a forestry company, conducted in Fluvic Neossol soil, where four different treatments had been applied to a eucalyptus plantation for six years: irrigated, non-irrigated, with fertirrigation and with the application of effluents from the cellulose plant. A nearby pasture area was used as a reference. Soil samples from each of the different treated areas were evaluated for: penetration resistance, hydraulic conductivity (k0) in the field and in the laboratory, routine chemical analyses, texture, geometric mean diameter (GMD) and weight mean diameter (WMD) of aggregate, water-dispersible clay (WDC), dispersion index (DI), bulk density (BD), total porosity (PT), microporosity (Mi), macroporosity (Ma), organic carbon (OC), least limiting water range (LLWR) and the sodium absorption ration (SAR) in the saturated paste extract (SPE). The obtained results indicated the increase of BD in the eucalyptus plantation, and the consequent reduction of the PT and K0 (laboratory). The applied effluent promoted the reduction in the GMD and WMD of the aggregates and increase in the DI, which can be associated with the increase in the Na levels, with the consequent increase of the SAR verified in the soil and in the SPE for this treatment. In experiment II (laboratory), a test using PVC columns filled with soils was setup in triplicate, with the goal of evaluating the effect of the surface application of treated effluent from the cellulose industry for a period of five weeks on the physical characteristics of the soil and the leaching recovered at the base of the columns. Three predominant soils from the region of the forestry company were used to fill the columns: Fluvic Neossol (RY), Haplic Cambisol (CX) and Yellow Latosol (LA). The columns were then submitted to the application of four different treatments (effluent, effluent+water, water and water+water), formed by the weekly addition of equivalent liquid volumes to a volume of pores for each soil class. At the end of the experiment, the columns were dismounted and the soil dived into three parts (upper, middle and lower), each section being separately analyzed for the evaluation of textures, routine chemical characteristics and WDC. In the SPE obtained from these samples the levels of Ca, Mg, Na, K, pH, electrical conductivity (EC) were determined and the SAR was calculated. From the leaching collected after the each applications, Ca, Mg, Na, K, P, Cd, Cr, Pb, Ni, Zn, Mn, Al, pH and EC were determined. The obtained results indicated that the addition of the effluent increased the level of Na in the leaching, in the SPE and in the sortive complex of the soil. The applied effluent also caused increases in the pH in all layers of the soil in the column, and in the EC of the SPE. The addition of water after the application of the effluent showed to be capable of reducing the levels of Na in the system and, consequently, the values of ESP, EC and SAR, however the values considered ideal were not reached. The addition of the effluent increased the clay dispersion in the upper layer of the LA and CX, coinciding with soils of lesser natural DI. The RY soil showed no significant dispersion with the addition of the effluent and from its leaching, greater levels of cations were obtained, which was associated to its greater particle size. In experiment III (laboratory), the effect of successive treated effluent applications from the cellulose industry on K0 of samples from the same three soil types previously mentioned. Undeformed soil samples, contained in volumetric rings, were submitted to weekly evaluation, for a period of five weeks, of the K0 during the application of water or effluent. After the evaluation period was completed, the samples were submitted for the evaluation of WDC, Ma, Mi, PT, BD and moisture content equivalent. The obtained data showed the effect of the application of the effluent on the hydraulic conductivity for LA, for which the addition of residual water reduced the values of K0. No other evaluated characteristic in the soils presented significant alteration with the liquids applied. The results of the three experiments conduction indicate the potential use of effluents as an alternative water source for eucalyptus, however, due to its high concentration of Na+ and potential for clay dispersion, its use should be carefully managed and under the control of a soil monitoring program.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio