Desempenho agronômico de vegetais cultivados em sistemas ... - UFV

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INTRODUÇÃO O crescimento abrupto da exploração confinada de suínos trazendo, conseqüentemente, a concentração de dejetos suínos em pequenas áreas, vem representando uma preocupação crescente com a poluição ambiental, principalmente, porque a atividade gera grande quantidade de resíduos sólidos e líquidos. Os resíduos líquidos (água residuária) são compostos por fezes, urina, resíduos de ração, excesso de água dos bebedouros e da limpeza das instalações (KONZEN, 1997). Em virtude da grande quantidade de água usada na higienização das instalações e daquela desperdiçada nos bebedouros, acrescida da urina dos animais, os dejetos produzidos nas suinoculturas são predominantemente líquidos. De acordo com Oliveira (1993), uma granja de suínos produz, em média, 8,6 litros de efluentes líquidos, por animal dia -1 . Considerando que muitas formas de tratamento secundário de água residuária, notadamente, as mais exigentes em tecnologia e recursos não se apresentam viáveis, economicamente, tem-se procurado alternativas de tratamento denominado seminaturais. Dentre esses métodos de tratamento de água residuária, estão incluídos o sistema de tratamento por escoamento superficial e o sistema alagado construído (“wetland”), também denominado sistema de leitos cultivados com plantas. A vegetação desenvolvida em áreas alagadas naturais, freqüentemente, denominadas plantas macrófitas, é constituída por espécies vegetais adaptadas ao crescimento em substratos saturados com a água e com baixa oxigenação. Independente do aspecto taxonômico, nas macrófitas incluiem-se desde macroalgas, como o gênero Chara, passando por angiospermas como o gênero Typha (ESTEVES, 1998) até aos ciprestes (APHA, 1995). Contudo, suas maiores representantes são as plantas aquáticas vasculares florescentes, (VALENTIM, 2003) algumas das quais apresentam capacidade de transferência de oxigênio atmosférico para a zona da rizosfera (STOTTMEISTER et al., 2003). Os vegetais cultivados em sistemas alagados desempenham importantes funções no sistema de tratamento de águas residuárias, dentre as quais destacam-se: 308 a) facilitar a transferência de gases – as macrófitas podem facilitar a entrada de oxigênio e a saída de CH4, CO2, N2O e H2S do sistema (TANNER, 2001). Entretanto, a quantidade de oxigênio transferido (em torno de 3,0 g m -2 d -1 de O2), equivalente a 30 kg ha -1 d -1 de DBO, é considerada baixa em comparação com a quantidade de material orgânico que, geralmente, é aportado nesses sistemas. Como agravante, a transferência direta de O2 da atmosfera para a água residuária através da superfície do meio suporte, estimada de 0,5 a 1,0 g m -2 d -1 , pode ser reduzida, em virtude da barreira formada pelas plantas e o material orgânico em decomposição no meio (BEHRENDS et al., 1993, reportado por U.S. EPA, 2005); b) estabilizar a superfície do leito – o denso sistema radicular das macrófitas emergentes no substrato protege o sistema do processo erosivo, impedindo a formação de canais de escoamento preferencial na superfície do SAC (BRIX, 1997); c) absorver nutrientes e metais – no período de crescimento, as plantas podem absorver macronutrientes (N e P) e micronutrientes (incluindo metais), sendo que, no início da senescência, a maior parte dos nutrientes é translocada para as raízes e rizomas. A estimativa anual de absorção de nitrogênio e fósforo por macrófitas emergentes varia de 12 a 120 g m -2 ano -1 e 1,8 a 18 g m -2 ano -1 , respectivamente (REEDDY & DEBUSK, 1985). A remoção de nitrogênio com as colheitas da biomassa aérea varia de 7,4 a 18,9 g m -2 ano -1 (MANDER et al., 2004) enquanto a do fósforo varia de 0,4 a 10,5 g m -2 ano -1 em Phalaris arundinacea, de 0,6 a 9,8 g m -2 ano -1 em Phragmites australis e de 0,2 a 6,5 g m -2 ano -1 em Typha spp. (VYMAZAL, 2004). Para SAC utilizado no tratamento de esgoto urbano, a absorção pelas macrófitas é estimada em 1,9 % do nitrogênio aportado ao sistema (LANGERGRABER, 2004); d) suprir carbono biodegradável para o processo de desnitrificação – a decomposição de plantas e exsudados das raízes pode servir como fonte de carbono orgânico biodegradável para microrganismos desnitrificantes e, assim, incrementar a remoção de nitrato em SAC (BRIX, 1997; TANNER, 2001), embora a matéria orgânica em decomposição e os exsudados também possam ser fontes de nitrogênio orgânico, facilmente, conversível em nitrogênio amoniacal; Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.15, n.3, 307-315, Jul./Set., 2007

e) atuar como isolante térmico nas regiões de clima temperado – a cobertura da vegetação serve como isolante térmico para o SAC, reduzindo o risco de congelamento da água residuária em sua superfície (REED et al., 1995); e f) proporcionar habitat para vida selvagem e agradável aspecto estético – estas funções não estão ligadas, diretamente, ao processo de tratamento; todavia, podem ser importantes em lugares onde os banhados naturais foram destruídos, ou para melhoria no aspecto estético de pequenas unidades de tratamento unidomiciliares (residências, hotéis e hospitais). As macrófitas freqüentemente usadas em sistemas alagados construídos nos EUA são plantas macrófítas persistentes e emergentes, tais como Scirpius sp. (junco), Efeocharis sp., Phragmites sp. (carriço), Typha sp. (taboa), Cyperus sp. e outras ciperáceas, embora as espécies Peltandra virginica, Saggitaria latifolia, Iris versicolar, Phalaris arundinocea, Saururus cernuus, Pontedaria cordata, Juncus effusus, Eleocharis palustris, Carex spp., Nuphar luteum, Acorus calamus e Zizania aquatica sejam, também, utilizadas (DAVIS, 1995). No entanto, Marques (1999) sugere, como critério de seleção, o uso de espécies locais não exóticas e a tolerância dessas espécies a prolongados períodos de submergência ou permanência em substrato saturado. Assim, neste trabalho, objetivou-se avaliar a sobrevivência e a adaptabilidade, o índice de perfilhamento, a produção de biomassa e a capacidade de absorção de nutrientes por espécies vegetais tropicais, cultivadas em condições de saturação do substrato com água residuária da suinocultura. MATERIAIS E MÉTODOS O trabalho foi conduzido em casa de vegetação na Área Experimental de Hidráulica, Irrigação e Drenagem, na Universidade Federal de Viçosa, em Viçosa-MG. As espécies vegetais tiriricão (Cyperus sp.), taboa (Typha sp.), capim elefante (Pennisetum purpureum Schumach), capim amorgoso (Paspalum intermedium Munro Ex. Morong), Panicum sp. e taioba (Xanthosoma sagittifolium) foram cultivadas em casa de vegetação, dentro de tanques de alvenaria, com 3,0 m de comprimento e 0,7 m de largura, mantidos com lâmina d’água de 0,14 m, aproximadamente. Para o plantio destes vegetais, foram formados camalhões de solo-substrato, cujas características químicas são apresentadas no Quadro 1, distribuídos em 2 (duas) linhas transversais dentro da lâmina de água dos tanques. O inhame (Colocasia esculenta L.) e a tripa de sapo (Alternanthera philoxeroides Mart.) foram cultivados em tanques de fibrocimento de 500 litros, no qual colocou-se o substrato composto de material coletado no horizonte C de um Argissolo Vermelho Amarelo e material orgânico (cama de frango), sendo que as características químicas da mistura são apresentadas no Quadro 1. Para cultivo das espécies vegetais, o substrato permaneceu saturado, sem, contudo, haver a formação de lâmina de líquido sobre a sua superfície. As altas concentrações de Na no solosubstrato utilizado nos tanques de alvenaria e, especialmente, as de P e Na na mistura solo + cama de frango devem-se, no caso do primeiro, ao fato de ser o solo-substrato retirado de área onde há muito tempo era lançada ARS bruta e, no segundo caso, por conter a cama de frango misturada ao solo altas concentrações destes elementos químicos. Quadro 1. Características químicas iniciais dos solos-substratos utilizados no cultivo dos vegetais Substrato P K S Ca Mg B Zn Na Cu ................................................ (mg kg -1 ) .…………………….................... Tanques de alvenaria* 66 36 13 123 17 0,48 6 101 2 Caixas de fibrocimento** 481 225 53 93 81 3 41 470 2 * solo-substrato retirado de área alagada onde, anteriormente, era lançada ARS bruta; ** material de solo + cama de frango Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.15, n.3, 307-315, Jul./Set., 2007 309

e) atuar como isolante térmico nas regiões <strong>de</strong><br />

clima t<strong>em</strong>perado – a cobertura da vegetação<br />

serve como isolante térmico para o SAC,<br />

reduzindo o risco <strong>de</strong> congelamento da água<br />

residuária <strong>em</strong> sua superfície (REED et al.,<br />

1995); e<br />

f) proporcionar habitat para vida selvag<strong>em</strong> e<br />

agradável aspecto estético – estas funções não<br />

estão ligadas, diretamente, ao processo <strong>de</strong><br />

tratamento; todavia, po<strong>de</strong>m ser importantes <strong>em</strong><br />

lugares on<strong>de</strong> os banhados naturais foram<br />

<strong>de</strong>struídos, ou para melhoria no aspecto estético<br />

<strong>de</strong> pequenas unida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> tratamento<br />

unidomiciliares (residências, hotéis e hospitais).<br />

As macrófitas freqüent<strong>em</strong>ente usadas <strong>em</strong><br />

sist<strong>em</strong>as alagados construídos nos EUA são<br />

plantas macrófítas persistentes e <strong>em</strong>ergentes,<br />

tais como Scirpius sp. (junco), Efeocharis sp.,<br />

Phragmites sp. (carriço), Typha sp. (taboa),<br />

Cyperus sp. e outras ciperáceas, <strong>em</strong>bora as<br />

espécies Peltandra virginica, Saggitaria latifolia,<br />

Iris versicolar, Phalaris arundinocea, Saururus<br />

cernuus, Pontedaria cordata, Juncus effusus,<br />

Eleocharis palustris, Carex spp., Nuphar luteum,<br />

Acorus calamus e Zizania aquatica sejam,<br />

também, utilizadas (DAVIS, 1995). No entanto,<br />

Marques (1999) sugere, como critério <strong>de</strong><br />

seleção, o uso <strong>de</strong> espécies locais não exóticas e<br />

a tolerância <strong>de</strong>ssas espécies a prolongados<br />

períodos <strong>de</strong> submergência ou permanência <strong>em</strong><br />

substrato saturado. Assim, neste trabalho,<br />

objetivou-se avaliar a sobrevivência e a<br />

adaptabilida<strong>de</strong>, o índice <strong>de</strong> perfilhamento, a<br />

produção <strong>de</strong> biomassa e a capacida<strong>de</strong> <strong>de</strong><br />

absorção <strong>de</strong> nutrientes por espécies <strong>vegetais</strong><br />

tropicais, cultivadas <strong>em</strong> condições <strong>de</strong> saturação<br />

do substrato com água residuária da<br />

suinocultura.<br />

MATERIAIS E MÉTODOS<br />

O trabalho foi conduzido <strong>em</strong> casa <strong>de</strong><br />

vegetação na Área Experimental <strong>de</strong> Hidráulica,<br />

Irrigação e Drenag<strong>em</strong>, na Universida<strong>de</strong> Fe<strong>de</strong>ral<br />

<strong>de</strong> Viçosa, <strong>em</strong> Viçosa-MG.<br />

As espécies <strong>vegetais</strong> tiriricão (Cyperus sp.),<br />

taboa (Typha sp.), capim elefante (Pennisetum<br />

purpureum Schumach), capim amorgoso<br />

(Paspalum intermedium Munro Ex. Morong),<br />

Panicum sp. e taioba (Xanthosoma sagittifolium)<br />

foram cultivadas <strong>em</strong> casa <strong>de</strong> vegetação, <strong>de</strong>ntro<br />

<strong>de</strong> tanques <strong>de</strong> alvenaria, com 3,0 m <strong>de</strong><br />

comprimento e 0,7 m <strong>de</strong> largura, mantidos com<br />

lâmina d’água <strong>de</strong> 0,14 m, aproximadamente.<br />

Para o plantio <strong>de</strong>stes <strong>vegetais</strong>, foram formados<br />

camalhões <strong>de</strong> solo-substrato, cujas<br />

características químicas são apresentadas no<br />

Quadro 1, distribuídos <strong>em</strong> 2 (duas) linhas<br />

transversais <strong>de</strong>ntro da lâmina <strong>de</strong> água dos<br />

tanques.<br />

O inhame (Colocasia esculenta L.) e a tripa<br />

<strong>de</strong> sapo (Alternanthera philoxeroi<strong>de</strong>s Mart.)<br />

foram <strong>cultivados</strong> <strong>em</strong> tanques <strong>de</strong> fibrocimento <strong>de</strong><br />

500 litros, no qual colocou-se o substrato<br />

composto <strong>de</strong> material coletado no horizonte C<br />

<strong>de</strong> um Argissolo Vermelho Amarelo e material<br />

orgânico (cama <strong>de</strong> frango), sendo que as<br />

características químicas da mistura são<br />

apresentadas no Quadro 1. Para cultivo das<br />

espécies <strong>vegetais</strong>, o substrato permaneceu<br />

saturado, s<strong>em</strong>, contudo, haver a formação <strong>de</strong><br />

lâmina <strong>de</strong> líquido sobre a sua superfície.<br />

As altas concentrações <strong>de</strong> Na no solosubstrato<br />

utilizado nos tanques <strong>de</strong> alvenaria e,<br />

especialmente, as <strong>de</strong> P e Na na mistura solo +<br />

cama <strong>de</strong> frango <strong>de</strong>v<strong>em</strong>-se, no caso do primeiro,<br />

ao fato <strong>de</strong> ser o solo-substrato retirado <strong>de</strong> área<br />

on<strong>de</strong> há muito t<strong>em</strong>po era lançada ARS bruta e,<br />

no segundo caso, por conter a cama <strong>de</strong> frango<br />

misturada ao solo altas concentrações <strong>de</strong>stes<br />

el<strong>em</strong>entos químicos.<br />

Quadro 1. Características químicas iniciais dos solos-substratos utilizados no cultivo dos<br />

<strong>vegetais</strong><br />

Substrato P K S Ca Mg B Zn Na Cu<br />

................................................ (mg kg -1 ) .……………………....................<br />

Tanques <strong>de</strong> alvenaria* 66 36 13 123 17 0,48 6 101 2<br />

Caixas <strong>de</strong> fibrocimento** 481 225 53 93 81 3 41 470 2<br />

* solo-substrato retirado <strong>de</strong> área alagada on<strong>de</strong>, anteriormente, era lançada ARS bruta;<br />

** material <strong>de</strong> solo + cama <strong>de</strong> frango<br />

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