Balancing environmental impacts and benefits of wastewater reuse

Wastewater reuse is being widely promulgated to help address the global freshwater resource crisis. It can assist in reducing extraction of freshwater from the environment, and reuse of wastewater lessens the need for environmental discharge, which is clearly beneficial to receiving waters. But the practice itself also has the potential to be detrimental to natural and human environments: soil structure can become degraded, aquifers may be polluted, and human health may be threatened. The challenge facing natural resource managers is to identify the potential benefits and risks, and to achieve an appropriate balance. This paper describes environmental benefits and threats concomitant with the reuse of wastewater. We frequently draw upon examples from China and Australia-two countries that face particularly daunting water resource
challenges-but the principles can be.extended far beyond these geographical bounds and are applicable to
many parts of the world.

Sustainability: meaning and measurement with application to agriculture

Sustainability refers to having the ability to meet present needs without impacting on future generations to meet their needs. It incorporates social, economic and environmental aspects, and as a measure of sustainability, a range of sustainability indicators at the economy, regional, and individual level, have been suggested. However, given the complex and multidisciplinary nature of the concept, an interdisciplinary approach is necessary. Sustainability is not something that is easily measurable, and the aim of this paper is to present a conceptual framework for quantifying sustainability on the basis of social economic efficiency. According to neoclassical economic theory, economic activity will only be sustained by the private sector as long as it is profitable. However, private economic decisions do not always ensure long-term sustainability of environmental resources or production. The approach suggested here is to derive a measure of social economic efficiency as a measure of sustainability. For dairy farmers, increased productivity has been emphasized, while recognizing the need to reduce greenhouse emissions, pests and disease, nutrient run-off into the environment and degradation of the soil structure. By incorporating environmental and economic impacts, a fuller measure of efficiency, social economic efficiency, and sustainability of the farming practice can be developed.

Análise dinâmica de solos submetidos à ação simultânea das três componentes da excitação na base rochosa

Durante a análise sísmica de estruturas complexas, o modelo matemático empregado deveria incluir não só as distribuicões irregulares de massas e de rigidezes senão também à natureza tridimensional da ecitação sísmica. Na prática, o elevado número de graus de liberdade involucrado limita este tipo de análise à disponibilidade de grandes computadoras. Este trabalho apresenta um procedimento simplificado, para avaliar a amplificação do movimento sísmico em camadas de solos. Sua aplicação permitiria estabelecer critérios a partir dos quais avalia-se a necessidade de utilizar modelos de interação solo-estrutura mais complexos que os utilizados habitualmente. O procedimento proposto possui as seguientes características : A- Movimento rígido da rocha definido em termos de três componentes ortagonais. Direção de propagação vertical. B- A ecuação constitutiva do solo inclui as características de não linearidade, plasticidade, dependência da história da carga, dissipação de energia e variação de volume. C- O perfil de solos é dicretizado mediante um sistema de massas concentradas. Utiliza-se uma formulação incremental das equações de movimento com integração directa no domínio do tempo. As propriedades pseudo-elásticas do solo são avaliadas em cada intervalo de integração, em função do estado de tensões resultante da acção simultânea das três componentes da excitação. O correcto funcionamento do procedimento proposto é verificado mediante análises unidimensionais (excitação horizontal) incluindo estudos comparativos com as soluções apresentadas por diversos autores. Similarmente apresentam-se análises tridimensionais (acção simultânea das três componentes da excitação considerando registros sísmicos reais. Analisa-se a influência que possui a dimensão da análise (uma análise tridimensional frente a três análises unidimensionais) na resposta de camadas de solos submetidos a diferentes níveis de exçitação; isto é, a limitação do Princípio de Superposisão de Efeitos.

Dinâmica da água no solo em cultivos de milho sob plantio direto e preparo convencional

A dinâmica da água em sistema de plantio direto (PD) é alterada em relação ao preparo convencional (PC) devido a modificações na estrutura do solo e a presença de palha na superfície. Para avaliar estas diferenças foram conduzidos experimentos de campo, em 2001/02 e 2002/03, em Eldorado do Sul, RS. O objetivo geral foi quantificar alterações físico-hídricas no perfil e na superfície do solo em PD e PC, com ênfase na dinâmica da água e respostas das plantas de milho. Os sistemas de manejo do solo foram implantados na área em 1995. Foram avaliadas propriedades físicas, a movimentação e a armazenagem de água no solo. Mediu-se a infiltração e a capacidade de campo e monitorou-se a dinâmica da água durante o ciclo da cultura, enfocando a secagem do solo e a extração de água em períodos sem precipitação. Nestes períodos também foi determinada a evaporação da água na superfície e avaliadas respostas das plantas. Os efeitos do plantio direto se evidenciaram nas camadas de solo próximas à superfície. A mesoporosidade foi a propriedade física mais afetada, apresentando uma distribuição exponencial de mesoporos no plantio direto, enquanto no preparo convencional a mesma se aproximou de uma curva normal. Em geral, a condutividade hidráulica, a retenção e a disponibilidade de água foram mais elevadas em plantio direto, principalmente, próximo à superfície. O solo em PD também apresentou maior umidade volumétrica com menor energia de retenção, resultando em redução no avanço da frente de secagem do solo e extração de água. A evaporação também foi maior em PD, demonstrando que a maior umidade no solo em plantio direto se deve ao aumento na capacidade de armazenagem de água. O aprofundamento radicular foi sempre maior no preparo convencional. O plantio direto altera propriedades físicas ligadas à dinâmica da água, proporcionando maior disponibilidade hídrica no solo ao longo do tempo.

Atividade microbiana do solo em pomar de laranja em resposta ao cultivo de adubos verdes

Adubos verdes (AVs) são condicionadores do solo utilizados para a melhoria da estrutura e fertilidade do solo. Este estudo avaliou o efeito de Crotalaria spectabilis Roth (crotalária), Cajanus cajan (L) Millsp (guandu) e Brachiaria decumbens Stapf (braquiária) nas propriedades microbiológicas e bioquímicas do solo sob laranjal. As leguminosas foram plantadas nas entrelinhas do laranjal e, após 3 meses, cortadas e lançadas nas entrelinhas. A braquiária, já estabelecida, foi roçada e lançada nas entrelinhas. Após 5 meses, as amostras de solo foram coletadas na entrelinha e na linha, na profundidade de 0-20 cm. O delineamento experimental foi em parcela subdividida. Efeito significativo (p< 0,05%) da aplicação dos AV sobre as contagens de bactérias, as atividades da desidrogenase e nitrificante foram obtidas e aumentaram, em média, de 20, 39 e 190%, respectivamente. O número de fungos diminuiu de 57%. A atividade da urease e a solubilizadora, e os conteúdos de matéria orgânica e umidade não foram influenciados pela aplicação dos AVs. Dentre as plantas, respostas significativas foram obtidas decorrentes do estímulo da atividade da desidrogenase em 57% pelo guandu, da urease em 58% pela braquiária, solubilizadora em 346% pela crotalária e nitrificante em 236% pelo guandu ou braquiária em relação aos demais AVs. Estes resultados sugerem que a aplicação de AVs durante anos consecutivos pode estimular a ação dos microrganismos e melhorar a qualidade do solo.

Efeitos de sistemas de cultivo na densidade e macroporosidade do solo e no desenvolvimento radicular do milho em latossolo roxo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Agregação de um argissolo sob pomar de goiabeiras após aplicação de resíduos da indústria processadora de goiaba

A utilização de resíduos da indústria de processamento de frutas na agricultura pode proporcionar melhorias à qualidade do solo. Dessa forma, objetivou-se com este estudo avaliar o efeito da aplicação de resíduos de sementes de goiaba na agregação e no estoque de carbono orgânico do solo (EC). O experimento esteve inserido em um pomar comercial irrigado de goiabeiras (cv. Paluma), com sete anos de idade, sobre um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico típico. O delineamento experimental foi em blocos casualizados e parcelas subdivididas, sendo cinco tratamentos (doses de: 0;9;18;27 e 36 Mg ha-1 de resíduo) e duas camadas de solo (0-0,10 e 0,10-0,20 m). Foi avaliado o mesmo tipo de solo sobre mata nativa adjacente à área experimental. As análises realizadas foram a distribuição do tamanho dos agregados estáveis em água, o diâmetro médio ponderado, o diâmetro médio geométrico, os agregados maiores que 2 mm e o EC. Os dados foram submetidos à análise de variância (Teste F), seguindo o delineamento em blocos casualizados com parcelas subdivididas (5 doses x 2 camadas). As médias dos tratamentos foram comparadas pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade, e as médias das camadas foram comparadas pelo teste F, a 5% de probabilidade. Os dados coletados no solo sob mata foram utilizados apenas como referência de um solo em estado natural e, portanto, não foram considerados como fator de variação nas análises de variância. Os valores dos índices de agregação com o estoque de carbono orgânico do solo foram submetidos à correlação de Pearson (p < 0,05). O efeito das doses de resíduo de sementes de goiaba sobre o estoque de carbono orgânico, na camada de 0-0,20 m do solo, foi avaliado por análise de regressão. Os tratamentos não diferiram em relação à agregação do solo, contudo EC foi diretamente relacionado à quantidade de resíduo aplicado ao solo. Houve correlação positiva e significativa entre os índices de agregação e o EC. A aplicação de resíduos de sementes de goiaba proporcionou melhoria da qualidade do solo.

Carbohydrate Composition and Water-Stable Aggregation of an Oxisol as Affected by Crop Sequence under No-Till

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Compactação do solo e intervalo hídrico ótimo no crescimento e na produtividade da cultura do milho

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Atributos físicos do solo e produtividade de milho em resposta a culturas de pré-safra

O objetivo deste trabalho foi avaliar os atributos físicos de um Latossolo Vermelho distrófico argiloso e a produtividade de milho em sistemas de manejo que incluem plantas de cobertura cultivadas em pré-safra (setembro a novembro). Foram utilizadas, durante quatro anos, as seguintes plantas de cobertura: crotalária (Crotalaria juncea); milheto (Pennisetum americanum sin. tiphoydes); lab-lab (Dolichus lablab) em sistema de semeadura direta; e pousio cultivado em sistema de preparo convencional, antecedendo o cultivo de milho. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso com parcelas subdivididas e quatro repetições. Amostras de solo indeformadas foram coletadas para determinações físicas e avaliou-se a produtividade de milho em área de 22,5 m². As plantas de cobertura no sistema de semeadura direta promoveram maior estabilidade de agregados e maior densidade do solo na camada superficial, sem alteração do conteúdo de água disponível às plantas. A utilização de lab-lab, em pré-safra, promoveu a menor produtividade de milho. A utilização de plantas de cobertura em pré-safra no sistema de semeadura direta de milho é viável no Estado de São Paulo.

Avaliação da compressibilidade de um Nitossolo Vermelho distroférrico sob sistema plantio direto, preparo convencional e mata nativa

Os efeitos do tráfego de máquinas nos atributos do solo de acordo com o tempo de adoção do sistema plantio direto são ainda pouco pesquisados em ambientes tropicais, e muitas dúvidas ainda persistem sobre a variação dinâmica da estrutura do solo e a sua interação com máquinas e equipamentos. Objetivou-se com este estudo avaliar o efeito do tempo de adoção do sistema plantio direto, comparativamente com área de mata nativa e de preparo convencional, usando os modelos de compressibilidade do solo. O estudo foi realizado em um Nitossolo Vermelho distroférrico, sob mata nativa (MN), preparo convencional (PC), plantio direto com um ano (PD1), plantio direto com quatro anos (PD4), plantio direto com cinco anos (PD5) e plantio direto com 12 anos (PD12). Amostras indeformadas e deformadas foram coletadas em duas profundidades (0-5 e 10-15 cm). O tempo de adoção do sistema plantio direto alterou o comportamento compressivo dos solos em ambas as profundidades, por meio das mudanças na pressão de preconsolidação. A profundidade de 0-5 cm apresentou menor capacidade de suporte de carga do que a profundidade de 10-15 cm. A profundidade de 0-5 cm, em todos os sistemas de manejo, mostrou-se mais susceptível à compactação em relação à profundidade de 10-15 cm. Os sistemas de plantio direto e convencional apresentaram a capacidade de suporte de carga crescente na seguinte ordem: PD5 < PD12 < PD1 < PD4 @ PC, para a profundidade de 0-5 cm e para a profundidade de 10-15 cm: MN @ PD12 < PC @ PD4 < PD5, enquanto o sistema PD1 apresentou comportamento diferenciado.

Estabilidade de agregados de um latossolo vermelho degradado em recuperação com adubos verdes, calcário e gesso

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Influência do preparo inicial sobre a estrutura do solo quando da adoção do sistema plantio direto, avaliada por meio da pressão de preconsolidação

Os efeitos do tráfego e do tipo de preparo sobre a estrutura dos solos agrícolas, quando da adoção do sistema plantio direto na região dos Cerrados, têm sido pouco pesquisados. Os estudos desenvolvidos são apenas qualitativos e utilizam-se, geralmente, de propriedades, tais como: a densidade do solo e a resistência do solo à penetração, as quais não possibilitam predizer quanto de pressão o solo pode receber de forma que, em manejos futuros, a compactação possa ser evitada. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência do preparo inicial do solo quando da adoção do sistema plantio direto sobre a estrutura de um Latossolo Vermelho distrófico por meio da pressão de preconsolidação (sigmap). Os valores de sigmap foram obtidos a partir da elaboração de modelos de compressibilidade, os quais consideraram a influência dos seguintes fatores: (1) preparo inicial do solo: arado de aivecas (AA), arado de discos (AD), grade aradora (GA) e vibrosubsolador (VS); (2) manejo: sistema plantio convencional (PC), o qual foi utilizado como testemunha para avaliar a influência dos preparos e (3) profundidade: superficial (SP - 0,00 a 0,05 m) e profundidade média de trabalho dos implementos (PMT- 0,24 a 0,27 m). Os resultados evidenciaram que a sigmap mostrou-se eficiente na avaliação da influência do preparo inicial sobre a estrutura do solo quando da instalação do sistema plantio direto no Latossolo Vermelho distrófico, tendo o seu valor variado entre preparos e profundidades estudados. A sigmap evidenciou maior resistência mecânica e, portanto, maior consolidação da estrutura do solo na profundidade SP dos tratamentos da área sob plantio direto. Verificou-se, também, que os preparos iniciais avaliados reduziram a resistência mecânica do solo na profundidade PMT, quando comparados à do sistema plantio convencional. Todavia, são o vibrosubsolador e o arado de discos os implementos recomendados para alívio dessa resistência, isto é, para a melhoria da estrutura do solo nas profundidades SP e PMT, respectivamente, quando da adoção do sistema plantio direto.

Pressão de preconsolidação como ferramenta de análise da sustentabilidade estrutural de classes de solos com diferentes usos

O principal problema ambiental causado pelo uso do solo em áreas de preservação permanente longitudinais aos rios é a supressão da mata ciliar. O tipo e a intensidade desse uso alteram a estrutura do solo e comprometem as funções físicas dessas áreas, principalmente próximo aos cursos d'água. O objetivo deste trabalho foi avaliar a sustentabilidade estrutural, a partir do ensaio de compressão uniaxial, de três classes de solo (Cambissolo Háplico, Argissolo Amarelo e Gleissolo Háplico) e o impacto de diferentes tipos de usos do solo - não permitido pela legislação ambiental - de áreas de preservação permanente na sub-bacia do rio Ribeira de Iguape, SP. Foram delimitadas na área experimental três classes de solo: Cambissolo, Argissolo e Gleissolo. Numa primeira etapa, compararam-se as três classes de solos sob mata nativa e sob pastagem. Na segunda, avaliou-se a influência de diferentes tipos de uso do solo - cultivo de banana, pastagem degradada, uso silvipastoril e mata nativa - sobre a estrutura de um Cambissolo. A pressão de preconsolidação mostrou-se ferramenta capaz de identificar a degradação nos solos. O uso do solo nas áreas de preservação permanente altera a pressão de preconsolidação do solo, causando sua degradação estrutural, colocando em risco a sustentabilidade das terras, e não deve ser permitido. O Gleissolo mostrou maiores valores de pressão de preconsolidação em função de teores crescentes de água e, portanto, maior capacidade de suporte de carga em relação ao Cambissolo e Argissolo. O cultivo de banana foi o tipo de uso que mais degradou os solos das áreas de preservação permanente.

Compressibilidade do solo e sistema radicular da cana-de-açúcar em manejo com e sem controle de tráfego

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)