Uso agrícola de soro de leite: efeitos no solo, na emissão de CO 2 , na biomassa microbiana do solo e na produção vegetal

Abstract

Um dos resíduos da produção de lacticínios é o soro de leite, subproduto da separação de sólidos para a produção de queijos e afins. Quando não utilizado para outros fins na indústria, o soro de leite deve ter destinação ambientalmente adequada, e seu simples descarte em corpos d’água é proibido. As alternativas de tratamento deste efluente apresenta custos elevados e normalmente baixa eficiência, o que abre caminho para a busca de outras propostas. O reuso do soro de leite na fertirrigação do solo pode ser uma opção promissora do ponto de vista da nutrição vegetal e da qualidade do solo, tendo em vista sua carga orgânica e presença de nutrientes. Esta proposta também pode ser considerada ambientalmente adequada e economicamente viável. Entretanto por se tratar de um resíduo, estudos são requeridos para se avaliar as doses adequadas e os riscos associados, a fim de garantir uma boa resposta das culturas e uma adequação às normas ambientais. Como a presença de sódio é comum nos soros de leite da produção de queijos, efeitos negativos podem acontecer na qualidade física do solo. Para se tentar evitar esses efeitos, o uso de condicionadores agregantes pode ser avaliada. Uma substância que tem seu uso crescente com objetivo floculador é a poliacrilamida, designada pela sigla PAM. Embora todas as culturas possam receber o efluente, é interessante pensar naquelas de maior resistência e de sistema radicular vigoroso, como é o caso das gramíneas. Neste grupo, destacam- se as pastagens, cobertura que domina importante parte das terras no Brasil, mas em grande parte em situação de degradação. Esses ambientes demandam um bom manejo para se atingir altas produtividades, e o reuso de efluentes pode constituir em uma boa alternativa para a reposição de nutrientes no solo. O capim Tifton 85 (Cynodon spp.) é uma cultivar perene resistente, de capacidade elevada de rebrota e produção, e que pode apresentar excelente resposta com a adição do efluente. Diante de todo o exposto, o presente estudo objetivou avaliar o reuso agrícola de um efluente de soro de leite e seus efeitos sobre a produção vegetal, a qualidadedo solo, a emissão de CO 2 e a biomassa microbiana do solo. O presente estudo foi dividido em três capítulos que foram constituídos a partir de um mesmo experimento. O primeiro capítulo teve o objetivo de avaliar o efeito da adição de doses de soro de leite na presença e ausência de PAM sobre a qualidade física e química de solos. O segundo buscou-se avaliar o impacto da aplicação de soro de leite no solo sobre o fluxo de dióxido de carbono do solo e a dinâmica da biomassa microbiana do solo. E, no terceiro, o objetivo foi avaliar o desenvolvimento e os teores de nutrientes no capim Tifton 85 em resposta à aplicação de doses de soro de leite. O experimento foi montado em casa de vegetação do Departamento de Solos da Universidade Federal de Viçosa. Dois Latossolos Vermelho-Amarelos foram utilizados nos ensaios, ambos coletados na camada de 0 a 20 cm. O primeiro solo era de textura muito argilosa, e foi coletado em Viçosa – MG e, o segundo, de textura média, foi coletado em Três Marias, MG. Os solos foram dispostos em vasos e receberam adubação e correção e, após um período de incubação, foram plantadas mudas do Tifton 85. Os tratamentos foram formados pela combinação do uso ou não do PAM (um litro de solução 0,1 g/L por vaso) e cinco doses de soro de leite (0, 50, 100, 200 e 300 m3/ha). O PAM e as doses de soro foram aplicadas semanalmente. As plantas foram cultivadas por 120 dias, sendo submetidas a dois cortes intermediários aos 40 e 80 dias. No primeiro capítulo foi avaliado o efeito das doses de soro de leite e PAM na qualidade química e física do solo. Os resultados indicaram que o PA M pouco influencia as características químicas do solo. As doses de soro, por sua vez, afetaram a química e a física do solo, com destaque para a melhoria dos teores de nutrientes, sem que houvesse alteração do pH do solo, mesmo o efluente tendo natureza ácida. Na física do solo, a adição do efluente proporcionou aumento da dispersão de argila, fenômeno que foi atenuado com a aplicação combinada de PAM. O polímero também foi associado ao aumento da condutividade hidráulica do solo em meio saturado, apesar das altas concentrações de Na no soro. No segundo capítulo foi avaliado o efeito dos tratamentos sobre o fluxo de dióxido de carbono e a dinâmica da biomassa microbiana do solo. Os resultados indicaram que a adição do soro de leite aumenta o fluxo de CO 2 do solo, sendo que esse fluxo é influenciado pela textura do solo. A aplicação do efluente aumenta a atividade biológica no solo, gerando ganhos de C e N na biomassa microbiana. Os dados sugerem que a aplicação do soro de leite no solo deve considerar o seu efeito na degradação da matéria orgânica nativa dosolo, o que pode ser um problema. No terceiro e último capítulo, foram analisados o efeito dos tratamentos nos teoresde nutrientes nas folhas e raízes de Tifton 85 e produção de biomassa da forrageira. Os resultados indicam que a aplicação do efluente e do PAM não alteram a morfologia das raízes da gramínea, mas aumenta os teores de K nas raízes nos dois solos; de Ca no solo argiloso e de Na no solo arenoso. O uso de PAM não influenciou os teores de K, P, Ca, Mg e Na nas folhas, que somente são aumentados com o incremento das doses do efluente. A análise por fluorescência de raios-X indica acúmulo expressivo de K nas folhas, bem como de P e Na, além da redução do acúmulo de Ca e Si. A produção de Tifton 85 praticamente não é alterada com o uso da poliacrilamida, mas é crescente até um máximo coincidente com a dose de 200 m 3 /ha, situação que se correlaciona muito bem com o observado para os teores de N-total nas folhas. O uso do soro de leite pode ser considerado uma fonte interessante de nutrientes, com excelente potencial para a nutrição de Tifton 85, que tolerou doses altas do efluente, com incremento de nutrientes e de biomassa. A conclusão geral do estudo é pelo alto potencial do soro de leite como fonte de nutrientes para o solo, sendo que o uso do PAM é um excelente aliado para evitar problemas de ordem física, tendo em vista os altos teores de sódio do efluente. Mesmo assim, o uso do efluente no solo deve ser seguido de um programa de monitoramento da qualidade do solo, em especial, merecendo novos estudos sobre o efeito deste material de alta carga orgânica sobre a matéria orgânica nativa do solo, em função do fenômeno conhecido como efeito priming. Palavras-chave: Cynodon spp.. Tifton 85. Dispersão de Argilas. PAM. Emissão de Gases Do Solo. Qualidade do Solo. Reuso de Efluentes. Matéria Orgânica do Solo. Manejo de Pastagem. Águas Residuárias.

One of the residues of dairy production is milk whey, a by-product obtained after the separation of solids for the production of cheeses and similar products. When not used for other purposes in industry, the milk whey must have an environmentally appropriate destination, and its simple disposal in bodies of water is prohibited. The alternatives for treating this effluent have high costs and usually low efficiency, which opens a window for new useful alternatives. The reuse of whey in soil fertigation can be a promising option for plant nutrition and soil quality because of its organic contents and presence of nutrients. These options can also be considered environmentally appropriate and economically viable. However, since it is a waste, studies must assess the appropriate effluent doses and the associated risks to guarantee a good response of the crops and respect the environmental rules. As sodium is common in milk whey from cheese production, negative effects on soil physical quality can be verified. Aiming to avoid these effects, the use of aggregating conditioners can be interesting, and substances recognized for their contribution to the soil flocculation, as the polyacrylamides designated by the acronym PAM, can be tested. Although theoretically, all crops can receive liquids effluents, it is interesting to look for those with robust and vigorous root systems, such as grasses. In this plant group, the pastures stand out, soil cover which dominates an important part of Brazilian lands but is, in a great part, in a degradation situation. These pastures require good management to achieve high productivity, and the reuse of effluents can be a good alternative for replacing nutrients in the soil. Tifton 85 grass (Cynodon spp.) is a resistant perennial cultivar with high regrowth and production capacity and which can present an excellent response with the effluent application. In this context, the present study aimed to evaluate the agricultural reuse of a milk whey effluent and its effects on plant production, soil quality, CO 2 emissions, and soil microbial biomass. The study was divided into three chapters that considered the same experiment. The first chapteraimed to evaluate the effect of adding doses of milk whey in the presence and absence of PAM on soil physical and chemical quality. The second chapter evaluated the milk whey application's impacts on the flow of carbon dioxide in the soil and the soil microbial biomass dynamics. In the third chapter, the objective was to evaluate the development and the nutrients contents in Tifton 85 grass in response to the milk whey doses. The experiment was carried out in a greenhouse at the Soil Department of the Universidade Federal de Viçosa. Soil samples from 0 to 20 cm depth of two Red-Yellow Latosols were used in the experiments. The first soil from Viçosa - MG is a very clay texture, and the second one from Três Marias - MG is a medium texture soil. The soils were fertilized and cultivated with Tifton 85. The treatments were the combination of the presence and absence of PAM (one liter of 0.1 g /L solution per pot) and five doses of milk whey (0, 50, 100, 200, and 300 m3 / ha). PAM and milk whey doses were applied weekly. The plants were grown for 120 days, with two intermediate cuts at 40 and 80 days. The results of the first chapter indicated that the PA M showed little influence on soil chemical characteristics. On the other hand, milk whey doses affected soil chemistry and physics, improving nutrient contents without changing the soil pH, even though the effluent has acidic nature. In soil physical quality, the effluent application increased clay dispersion, a phenomenon that was attenuated with the combined application of PAM. The polymer was also associated with the soil hydraulic conductivity increasing despite the high concentrations of Na in the milk whey. The second chapter indicated that the milk whey addition increases the CO 2 flow from the soil, and the gas flow is affected by the soil texture. The effluent application increases soil biological activity, providing C and N gains in microbial biomass. The results suggest that the milk whey application should consider its effect on the soil's native organic matter degradation, which can be a problem. In the third chapter, the milk whey application combined with PAM does not alter the grassroots morphology but increases the contents of K in the roots in both soils, Ca in the clayey soil and Na in the sandy soil. PAM did not influence the contents of K, P, Ca, Mg and Na in the leaves. Otherwise, these contests increased with the increase of effluent doses. X- ray fluorescence analysis in Tifton 85 leaves indicates expressive accumulation of K, and also P and Na, and reduction in the accumulated Ca and Si. The plant production was practically unchanged with PAM use, but it is increased until the maximum in the 200 m 3 / ha dose, a situation that correlates with that observed inthe total N contents in leaves. The use of milk whey can be considered an interesting source of nutrients, with excellent potential for the nutrition and biomass production of Tifton 85, which tolerated high doses of the affluent. The general conclusion indicated the high potential of milk whey as a source of plant nutrients, and the use of PAM can be an excellent ally to avoid soil physical problems because of the high contents of sodium in the effluent. Even so, the use of the effluent in the soil must be followed by a soil quality monitoring program, in particular, deserving further studies on the effect of this material with high organic content on the soil's native organic matter due to the known phenomenon as a priming effect. Keywords: Cynodon Spp.. Tifton 85. Dispersion of Clays. PAM. Emission of Soil Gases. Soil Quality. Effluent Reuse. Soil Organic Matter. Pasture Management. Wastewater.