Alkalinized sewage sludge application improves fertility of acid soils / Aplicação de lodo de esgoto alcalinizado melhora a fertilidade de solos ácidos

ABSTRACT Although it is known that alkalinized sewage sludge raises the pH of acid soils, there is limited knowledge regarding its effects on other soil fertility indicators, such as P and K availability and soil organic C content. Thus, the goal of this study was to evaluate how the application of alkalinized sewage sludge affects the fertility of acid soil. Twenty sewage treatment plants were selected throughout Paraná State (Brazil), and samples of alkalinized sewage sludge and samples of the most representative agricultural soil of the region were collected (covering soils with medium, clayey or very clayey texture). Each soil was incubated for 60 days with doses of sewage sludge (0, 10, 20, 40, and 80 Mg ha-1) from its region and equivalent doses of limestone. The alkalinized sewage sludge was superior to limestone in the correction of soil acidity (pH, Al3+, and H + Al3+) and P and Ca2+ availability. The sludge also increased Mg2+ availability in all soils, K+ in seven soils and organic C in three soils. The very clayey soils (higher buffering capacity) supported higher sludge doses than did clayey and medium texture soils. The alkalinized sewage sludge application in acid soils proved to be an interesting alternative to recycling this type of waste, because it improved soil fertility and could reduce costs associated with soil management and crop fertilization.

RESUMO Embora seja conhecido a capacidade do lodo de esgoto alcalinizado em elevar o pH de solos ácidos, tem-se um limitado conhecimento sobre o efeito em outros indicadores da fertilidade do solo, como disponibilidade de P e K e, teor de C orgânico no solo. Assim, o objetivo do estudo foi avaliar como a aplicação de lodo de esgoto alcalinizado afeta a fertilidade de solos ácidos. Foram selecionadas vinte estações de tratamento de esgoto ao longo do Paraná (Brasil), onde foram coletadas amostras de lodo de esgoto alcalinizado e amostras do solo agrícola mais representativo da região (abrangendo solos com textura média, argilosa ou muito argilosa). Cada solo foi incubado por 60 dias com doses de lodo de esgoto (0, 10, 20, 40, e 80 Mg ha-1) da sua região e com doses equivalentes de calcário. O lodo de esgoto alcalinizado foi superior ao calcário na correção da acidez do solo (pH, Al3+ e H+Al3+) e na elevação da disponibilidade P e Ca2+. O lodo também aumentou a disponibilidade de Mg2+ em todos os solos, K+ em sete solos e C orgânico em três solos. Os solos muito argilosos (alta poder tampão) suportam maior dose de lodo em comparação aos solos de textura argilosa e média. A aplicação de lodo de esgoto alcalinizado em solos ácidos demonstrou ser uma interessante alternativa para reciclar esse tipo de resíduo, pois melhorou a fertilidade dos solos e pode vir a reduzir custos com manejo do solo e adubação das culturas.

Zinc, copper and manganese availability in soils treated with alkaline sewage sludge from Paraná state (Brazil) / Disponibilidade de Zn, Cu e Mn em solos tratados com lodo de esgoto alcalinizado do estado do Paraná (Brasil)

ABSTRACT In Paraná, most of the sludge generated in sewage treatment plants is subjected to the prolonged alkaline stabilization process. Although it is known that the alkaline sewage sludge contains micronutrients such as Zn, Cu and Mn, little is known about the availability of these elements in soils treated with this type of sewage sludge. Thus, the objective of the study was to evaluate the influence of alkaline sewage sludge from Paraná on Zn, Cu and Mn availability in soils. Twenty sewage treatment plants were selected throughout Paraná, where alkaline sewage sludge and the most representative agricultural soil of the each region were collected. Each soil was incubated for 60 days with alkaline sewage sludge rates (0, 10, 20, 40, and 80 Mg ha-1) from their region. Subsequently, Zn, Cu and Mn availability was determined using the Mehlich-1 extractant. The alkaline sewage sludge increased Zn availability and decreased Mn availability in most soils. Cu showed intermediate results, with increased availability, primarily in medium texture soils and decrease in most of the clayey soils. In soils with pH close to ideal for the plant growth, the alkaline sewage sludge rate should be carefully calculated so that there is no excessive increase in the pH and Zn, Cu and Mn imbalance.

RESUMO No Paraná, a maioria do lodo de esgoto gerado em estações de tratamento é submetida ao processo de estabilização alcalina prolongada. Embora seja conhecido que o lodo de esgoto alcalinizado contém micronutrientes como Zn, Cu e Mn, pouco se conhece sobre a disponibilidade desses elementos em solos tratados com esse tipo de lodo de esgoto. Assim, o objetivo do estudo foi avaliar a influência de lodos de esgoto alcalinizados do estado do Paraná sobre a disponibilidade de Zn, Cu e Mn no solo. Foram selecionadas vinte estações de tratamento de esgoto ao longo do Paraná, onde foram coletadas amostras de lodo de esgoto alcalinizado e amostras do solo agrícola mais representativo da região. Cada solo foi incubado por 60 dias com doses de lodo de esgoto (0, 10, 20, 40, e 80 Mg ha-1) da sua região. Posteriormente, foi determinada a disponibilidade de Zn, Cu e Mn no solo usando o extrator Mehlich-1. A aplicação de lodo de esgoto alcalinizado ao solo aumentou a disponibilidade de Zn e diminuiu a disponibilidade de Mn na maioria dos solos. Já o Cu apresentou resultados intermediários, com aumento de disponibilidade basicamente em solos de textura média e com diminuição para a maioria dos solos muito argilosos. Em solos com pH próximo ao ideal para o cultivo agrícola, a dose de lodo de esgoto alcalinizado deve ser cuidadosamente calculada para que não ocorra o aumento excessivo do pH e desbalanço nos teores de Zn, Cu e Mn.

Lodos de esgoto alcalinizados em solos do estado do Paraná: taxa de aplicação máxima anual e comparação entre métodos para recomendação agrícola / Alkaline sewage sludge on soils of Paraná state: maximum annual application rate and comparison between methods for agricultural recommendation

Para o uso agrícola do lodo de esgoto higienizado por processo de estabilização alcalina prolongada (lodo EAP), além de estabelecer limites de aplicação máxima conforme a legislação, é necessário estudar atributos dos lodos e dos solos que favoreçam as metodologias de sua recomendação. Objetivou-se determinar a taxa de aplicação máxima anual (TAMA) de lodo EAP pelo critério de elevação do pH para 20 lodos e solos do estado do Paraná; determinar a influência dos atributos desses solos nos valores da TAMA de lodo EAP; avaliar o uso dos métodos de saturação por bases (V%) e pH referência (SMP), utilizando como padrão o método da incubação. Empregou-se o ensaio de incubação para lodo EAP aplicado ao solo, conforme metodologia oficial. Os resultados indicam que as TAMA de lodo EAP variaram de 10 a >80 Mg.ha-1 para as 20 regionais estudadas; Os atributos químicos (capacidade de troca de cátions, H+Al e carbono) e físico (argila) são os que melhor definem a determinação da TAMA, apresentando relação diretamente proporcional. Os métodos do V% e do pH referência (SMP) para pH H2O 5,5 mostraram-se seguros quanto à recomendação agrícola.

For agricultural use of alkalinized sludge (AS), beyond to establish the maximum application limits to comply with the legislation, it is necessary to study the attributes of sludges and soils that favor the methodologies of its recommendation. The objectives of this study were to determine the maximum annual application rate (MAAR) of alkalinized sludge (AS) according to the pH elevation criterion for 20 sludge origins and soils of the Paraná state; to determine the influence of soil attributes over the MAAR of AS; to evaluate two methods rate calculation for AS, the base saturation (V%) and pH reference (SMP) by comparing with the standard incubation methodology for AS sludge application. It was used incubation test for AS applied to soil, following official methodology. The results indicated that the MAAR were ranged 10 to >80 Mg.ha-1, for the 20 regions; the chemical properties (cation exchange capacity, H+Al and carbon) and physical properties (clay) were the best parameters to the determination of the MAAR, showing direct relationship; the V% and SMP (pH H2O 5,5) methods were safe to the agricultural recommendation.