Agronomic and environmental impacts of a single application of heat-dried sludge on an Alfisol

  • D. Gavalda
  • J. D. Scheiner
  • J. C. Revel
  • G. Merlina
  • M. Kaemmerer
  • E. Pinelli
  • M. Guiresse
2005 - Science of The Total Environment
Palavras-chave: Lodo de esgoto, processo térmico, Luvisols, água de drenagem, Zea mays, metais pesados, fertilização
Termos de indexação: Fertilização orgânica, lixiviação de nitrogênio, fósforo disponível, depleção de nutrientes, taxas de recuperação, estoque de nitrogênio
 

Resumo

Foi conduzido um experimento de campo em Alfisols no sudoeste da França para avaliar os impactos agronômicos e ambientais de uma única aplicação de pellets de lodo termicamente seco a 11,1 Mg de matéria seca por hectare. Os pellets de lodo, com um teor de umidade de 9,5%, foram espalhados em uma cultura irrigada de milho (Zea mays L.). Este tratamento foi comparado com a fertilização inorgânica (ureia e fosfato de diamônio misturados com KCl). As propriedades do solo, a produtividade e a composição do milho e a qualidade da água drenada foram monitoradas ao longo de um ano para detectar quaisquer alterações resultantes da aplicação do lodo. Dentre várias propriedades do solo determinadas, apenas duas foram significativamente modificadas pela aplicação do lodo: o estoque de nitrogênio nítrico do solo foi maior na parcela fertilizada inorgânicamente, enquanto o teor de P-Olsen no solo foi maior na parcela tratada com lodo. As taxas de recuperação agronômica de N e P adicionados pelo lodo foram altas: para a primeira cultura após a aplicação, as quantidades totais de N e P fornecidas pelo lodo tiveram a mesma eficiência que aproximadamente 45% das quantidades de N e P fornecidas pelo fertilizante inorgânico. Esta proporção foi de 7% para a absorção de N pela segunda cultura de milho. A qualidade e a quantidade do milho foram igualmente boas com ambos os tipos de fertilização. Durante os 2 anos seguintes à espalhamento do lodo, a lixiviação de N permaneceu tão baixa na parcela com lodo quanto na fertilizada inorgânicamente. A composição de Cu, Zn, Cr, Cd, Pb e Ni da água de drenagem não foi afetada por nenhum dos tipos de corretivo. A partir dos teores de metais pesados do solo, água e milho monitorados ao longo de 1 ano no experimento de campo e de dados da literatura para esterco bovino e emissões atmosféricas, foi elaborado um balanço teórico entre a entrada e saída de metais pesados no solo da cultura ao longo de um século. O impacto de longo prazo do esterco bovino sobre Zn, Ni e Cr no solo é maior do que o do lodo termicamente seco estudado. Obviamente, o lodo tendeu a causar um forte aumento no armazenamento de Cu no solo, valorizado para esses solos, que são muito deficientes em Cu.

 

Abstract

A field experiment was conducted on Alfisols in South-West France to assess the agronomic and environmental impacts of a single application of heat-dried sludge pellets at 11.1 Mg dry matter ha−1. The sludge pellets, with a moisture level of 9.5%, were spread on an irrigated crop of maize (Zea mays L.). This treatment was compared with inorganic fertilization (urea and diammonium phosphate mixed with KCl). Soil properties, yield and the composition of maize and the quality of drained water were monitored over 1 year to detect any changes resulting from sludge application. Amongst several determined soil properties, only two were significantly modified by the sludge application: The nitric nitrogen stock of the soil was higher in the inorganic fertilized plot, whereas Olsen-P soil content was higher in the sludge-amended plot. Agronomic recovery rates of N and P added by sludge were high: For the first crop following application, total amounts of N and P supplied by the sludge had the same efficiency as approximately 45% of the N and P amounts supplied by inorganic fertilizer. This ratio was 7% for the N uptake by the second maize crop. The quality and quantity of maize were equally good with both types of fertilization. During the 2 years following sludge spreading, N leaching remained as low in the sludged plot as in the inorganically fertilized one. The Cu, Zn, Cr, Cd, Pb and Ni composition of the drainage water was affected by neither of the types of amendment. From the heavy-metal contents of the soil, water and maize monitored over 1 year in the field experiment and from literature data for cow manure and atmospheric emissions, a theoretical balance between crop soil heavy-metal input and output over one century was drawn up. The long-term impact of cow manure on Zn, Ni and Cr in soil is higher than that of the studied heat-dried sludge. Obviously, sludge tended to cause a strong increase in soil Cu storage, valued for these soils, which are otherwise very Cu deficient.

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