Revista Brasileira de Ciências Ambientais – Número 24 – Junho de 2012 ISSN Impresso 1808-4524 / ISSN Eletrônico: 2176-9478
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Efeito da fertirrigação combinado com a adubação mineral e
orgânica sobre as propriedades químicas do solo
Effect of fertirrigation combined with mineral and organic fertilization on soil
chemical properties
RESUMO
O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do uso combinado da irrigação
com esgoto tratado com as práticas agronômicas da adubação mineral e
orgânica e da calagem sobre as propriedades químicas do solo. O
experimento foi realizado em casa de vegetação, no delineamento
experimental inteiramente casualizado, tendo como unidades experimentais
vasos com capacidade de 14 L. Os tratamentos constaram de três
combinações, adubo, efluente e dez variedades de batata-doce,
constituindo um fatorial 3 x 10, com 10 repetições. Os resultados obtidos
indicaram que a irrigação com efluente de esgoto tratado trouxe efeitos
benéficos para o solo estudado, notadamente, no aumento da capacidade
de troca catiônica (CTC). Além disso, complementado pela adubação
química e mineral, o efluente melhorou os níveis de fertilidade do solo ao
incrementar as concentrações de macro elementos.
PALAVRAS-CHAVE: fertirrigação; química do solo; reuso.
ABSTRACT
The aim of this study was to evaluate the effect of combined use of
irrigation with treated sewage to the agronomic practices of mineral and
organic fertilization and liming on soil chemical properties. The experiment
was conducted in a greenhouse in a completely randomized design, with
pots as experimental units with a capacity of 14 L. Treatments consisted of
three combinations: fertilizer, effluent and ten varieties of sweet potato,
constituting a factorial 3 x 10, with 10 repetitions. The results indicated that
irrigation with treated sewage effluent has brought beneficial effects in the
studied soil, notably in the increased cation exchange capacity. Moreover,
supplemented by mineral and chemical fertilizers, improved the effluent
levels of soil fertility by increasing the concentrations of macro elements.
KEYWORDS: fertirrigation; soil chemistry; reuse.
Liliana Pena Naval
Bióloga, doutorado em Engenharia
Química. Docente da Universidade
Federal do Tocantins. Palmas,
Tocantins, Brasil
liliana@uft.edu.br
Fued Abrão Junior
Engenheiro Ambiental, Mestre em
Ciências do Ambiente pela UFT.
INFRAERO-Superintendência
Regional do Rio de Janeiro, Rio de
Janeiro, RJ, Brasil.
fajunior.sbgl@infraero.gov.br
Daniel Vidal Pérez
Pesquisador A da Empresa
Brasileira de Pesquisa Agropecuária.
Doutorado em Química pela
Pontifícia Universidade Católica do
Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, RJ,
Brasil
danperezenator@gmail.com
Revista Brasileira de Ciências Ambientais – Número 24 – Junho de 2012 55 ISSN Impresso 1808-4524 / ISSN Eletrônico: 2176-9478
INTRODUÇÃO
De acordo com o World
Resources Institute (WRI, 2000), se
nos dias atuais quase metade da
população mundial enfrenta
problemas de escassez de água,
sobretudo no que se refere à
disponibilidade de águas
superficiais, o Programa das Nações
Unidas para o Meio Ambiente
(PNUMA, 2004) alerta que as
previsões para os próximos anos não
são nada favoráveis nem, tampouco,
otimistas.
Para Brown (2003), o mundo
caminha para um déficit hídrico
generalizado, em que a irrigação é
uma grande contribuinte desta
realidade, dado ao aumento e à
evolução tecnológica das formas de
captação de água (bombas elétricas
e a combustíveis fósseis de grande
potência) ocorrida no último meio
século. Esta afirmação corrobora
com Câmera e Santos (2002) que,
além de ratificarem que a irrigação é
a atividade humana que mais
consome água, estimam que o
percentual deste tipo de uso frente
aos demais é da ordem de 80%.
Segundo Hespanhol (2003), no
Brasil 70% da água consumida é
destinada à agricultura, o que
permite concluir que a falta deste
recurso passa a ser um fator
limitante à produção agrícola; ante o
que, a reciclagem e o reuso de água
vêm tornado quase que uma
necessidade para a conservação e
manutenção das fontes naturais
ainda existentes (USEPA, 2004). De
acordo com a Food and Agriculture
Organization (FAO, 2003), o total de
áreas com solos irrigados com
esgoto concentrado ou diluído, é
estimado em 20 milhões de hectares
distribuídos em 50 países,
representando aproximadamente
10% das áreas irrigadas em países
em desenvolvimento. Neste
contexto, o emprego de efluentes
de esgotos tratados na irrigação se
tem mostrado como fonte
alternativa viável de água, desde
que tomados os devidos cuidados e
controles (Hespanhol, 2003).
Pollice et al. (2003),
avaliaram os efeitos da irrigação
com efluentes tratados sobre o solo
e cultivares de tomates e funcho, e
observaram que não houve
alterações significativas em suas
propriedades químicas e
microbiológicas. De acordo com
Bastos (1999), 70% das áreas
irrigadas com efluentes no Peru são
destinadas ao cultivo de hortaliças.
Devido ao grande potencial de
geração de esgoto doméstico
tratado e em virtude do déficit
hídrico que vem se acentuando, a
prática do reuso na agricultura
apresenta-se não apenas como uma
prática viável, mas também
importante. Nesse sentido este
estudo objetivou conhecer o
comportamento do solo frente a
este tipo de atividade.
OBJETIVO
Avaliar o efeito do uso
combinado da irrigação com
efluente de uma estação de
tratamento de esgoto com as
práticas agronômicas da adubação
mineral e orgânica e da calagem
sobre as propriedades químicas do
solo.
METODOLOGIA
O experimento foi realizado
em casa de vegetação, no
delineamento experimental
inteiramente casualizado, tendo
como unidades experimentais vasos
com capacidade de 14 L preenchidos
com amostra seca e destorroada da
camada de 0 a 15 cm de
profundidade de um Latossolo
Vermelho-Amarelo (Tabelas 1 e 2).
Os tratamentos constaram de três
combinações, adubo, efluente e dez
variedades de batata-doce,
constituindo um fatorial 3 x 10, com
10 repetições. A configuração de
cada tratamento foi a seguinte: T1:
irrigação com efluente de esgoto
tratado em solo de pH corrigido por
calagem; T2: irrigação com efluente
de esgoto tratado em solo de pH
corrigido por calagem e adubado
(química e organicamente); T3:
irrigação com água em solo de pH
corrigido por calagem e adubado
(química e organicamente).
A adubação e calagem
seguiram as recomendações de
Ribeiro et al. (1999), sendo aplicados
em função dos tratamentos, 41,5
g/vaso de calcário dolomítico, 15,0
g/vaso de adubo mineral (Tabela 3)
e 150,0 g/vaso de adubo orgânico
(Tabela 4).
As dez cultivares de batata
doce [Ipomoea batatas (L) Lam]
utilizadas foram: 7 clones (C08, C48,
C58, C100, C106, C112, C114) e 3
variedades (Palmas, Brasilandia Roxa
e Branca); esta olerícola foi
escolhida por se adaptar bem às
condições locais, além de servir
como alimento e matéria-prima para
a produção de álcool.
O efluente usado ao longo do
experimento foi proveniente de uma
Estação de Tratamento de Esgoto
(ETE), a qual é composta de Filtro
Biológico seguido de Reator UASB;
os parâmetros analisados foram
aqueles que constituem os principais
agentes poluidores de corpos d’água
por esgotos domésticos e industriais
(Von Sperling, 2005). Os
procedimentos analíticos foram
realizados de acordo com APHA
(2005).
Para estimar a quantidade de
água utilizada na irrigação, adotou-
se o método Epan, conforme a
descrição apresentada por
Papadopoulos (1999); trata-se de
um método simples que, a partir de
medições básicas da evaporação da
água de um Tanque Classe A,
localizado na área cultivada, estima
a evapotranspiração da cultura
através de equações matemáticas e,
consequentemente, a necessidade
de água por ela demandada; na fase
inicial, correspondente ao período
seco, foi aplicada uma lâmina d’água
de 14 L m-2 dia-1; na fase final,
referente ao período chuvoso,
Revista Brasileira de Ciências Ambientais – Número 24 – Junho de 2012 56 ISSN Impresso 1808-4524 / ISSN Eletrônico: 2176-9478
Tabela 1. Características químicas e físicas do Latossolo Vermelho-Amarelo utilizado no experimento
Profundidade pH-H2O C N Ca Mg Na K Al CT
C
P Argila Areia Silte
Cm g kg-
1-
----------------------- cmolc kg
-1 --------- mg
kg-1
--------g kg-1 ---
0-15 5,4 9,1 0,8 0,5 0,3 0,01 0,18 0,1 4,
8
1 220 7
0
6
74
Tabela 2. Características químicas e físicas do Latossolo Vermelho-Amarelo utilizado no experimento
Profundidade Fe Mn Zn Cu Cr Ni Cd Pb
Cm ----------------------------------------------------------------- mg kg-1--------------------------------------
Mehlich 1
0-15 13,7 2,43 0,60 0,25 0,029 0,069 < LD 0,24
Água Régia
0-15 22240 43,3 6,07 3,79 21,9 3,47 2,56 1,39
< LD significa menor que o limite de detecção
Tabela 3. Características químicas dos insumos utilizados no experimento
Insumo Fe Mn Zn Cu Cr Ni Cd Pb
-------------------------------------------------------------- g kg-1------------------------------------
NPK 4-14-8 19,6 1,18 5,32 0,19 0,044 < LD < LD 0,4
6
Calcário 1,23 0,03 < LD < LD < LD < LD < LD < LD
< LD significa menor que o limite de detecção
Tabela 4. Características químicas dos insumos utilizados no experimento
Adubo Orgânico*
C N Ca Mg Na K P Al Fe S
--------------------------------------------------------- g kg-1------------------------ ------------------g.kg-1------------
45,2 6,23 79,7 7,17 1,22 10,42 17,42 22,1 10,9 0,004
Metais
B Mn Zn Co Cu Cr Ni Cd Pb
---------------------------------------------------------------------------------g kg-1-----------------------------------------
0,06 0,39 0,34 <LD 0,05 0,01 <LD 0,001 0,002
* Composto de esterco de galinha e casca de arroz; < LD significa menor que o limite de detecção
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aplicaram-se 7 L m-2 dia-1; desta
forma, foi aplicado um volume total
de 14,10 m3, que equivaleu a 150
L/vaso. Um semestre após o plantio
foram coletadas amostras de solo
em todas as unidades
experimentais, nas quais foram
analisados pH (em água), capacidade
de troca catiônica (CTC), carbono
orgânico (C orgânico), nitrogênio
total (N total), fósforo assimilável
(P), micronutrientes (Fe, Mn, Zn, Cu)
e metais (Cr, Cd, Pb, Ni) extraídos
por solução Mehlich 1, segundo
EMBRAPA (1997).
Os dados de solo (pH, C, N,
Ca, Mg, Na, K, CTC, P, Fe, Mn, Zn, Cu,
Cr, Ni, Cd e Pb) obtidos foram
analisados estatisticamente,
empregando-se o Proc GLM do
Statistical Analysis System (SAS,
2000). Para os resultados
significativos encontrados pelo teste
F, foi aplicado o teste de Tukey, a
nível de 5% de probabilidade, a fim
de se classificar as médias de
tratamentos; em alguns casos, se
usou a transformação raiz quadrada
(√x + 1), visando homogeneizar os
dados quando a razão entre o maior
e o menor valor da variável a ser
analisada apresentou resultado
superior a 20, em conformidade com
Fernandez (1992).
RESULTADOS
A análise de variância
indicou para a maioria das variáveis
de solo analisadas, que apenas a
aplicação de efluente exerceu efeito
significativo sobre as características
avaliadas, situação em que o efeito
da aplicação foi estudado como se
não existisse o efeito dos clones e de
sua interação (Gomes, 1982). Em
função da variação nas quantidades
de efluente e adubo adicionadas ao
solo e das condições de realização
do experimento, é possível
particularizar o efeito de alguns
desses fatores sobre os parâmetros
de solo estudados; com respeito ao
pH e apesar dos três tratamentos
terem contado com a mesma
correção (calagem), aquele que
recebeu água (T3) ao invés do
efluente, foi o que apresentou um
valor de pH significativamente maior
que os outros 2 tratamentos (Tabela
6). É possível especular que tal
resultado esteja relacionado ao
elevado poder tampão da matéria
orgânica, que se traduz pelo seu
Ponto de Carga Zero (PCZ) próximo a
2,0 (Uehara, 1988) e a elevada carga
elétrica de superfície dos colóides
orgânicos (Silveira et al., 2003; neste
sentido, o significativo aumento do
teor de matéria orgânica no solo,
medido indiretamente pelo
aumento do teor de carbono
orgânico em T1 e T2, corrobora com
esta hipótese, (Tabela 6).
A principal fonte de cálcio
nos três tratamentos de solo
estudados, foi o calcário; mesmo
assim, não se pode negligenciar a
contribuição dos fertilizantes, tanto
minerais como orgânicos; daí, o
resultado de Ca em T1 ter sido
significativamente menor que os
outros, já que esse tratamento não
recebeu adubação.
Os teores de potássio
obtidos também expressam a
contribuição do fertilizante,
principalmente, o de origem
mineral; ou seja, T2 mostrou
concentração de K
significativamente maior (Tabela 6),
Tabela 5. Composição química média de efluente proveniente da Estação de Tratamento de Esgoto
Variável Efluente Variável Efluente
pH 6,5 Na (mg L-1) 45,0
Sólidos Totais (mg L-1) 247 S (mg L-1) 18,0
Sólidos Solúveis Totais (mg L-1) 49 Cu (mg L-1) 0,04
Sólidos Dissolvidos Totais (mg L-1) 202 Fe (mg L-1) 0,38
N AMONIACAL (mg L
-1) 22 Mn (mg L-1) 0,06
N ORGÂNICO (mg L
-1) 8 Zn (mg L-1) 0,06
N TOTAL (mg L
-1) 30 Ni (mg L-1) 0,04
P (mg L-1) 5 Cr (mg L-1) 0,12
K (mg L-1) 12,0 Pb (mg L-1) 0,02
Ca (mg L-1) 16,0 Cd (mg L-1) 0,03
Mg (mg L-1) 3,0 B (mg L-1) 0,05
Alcalinidade (mg L-1) 116 Co (mg L-1) 0,03
DBO (mg L-1) 36 - -
Revista Brasileira de Ciências Ambientais – Número 24 – Junho de 2012 58 ISSN Impresso 1808-4524 / ISSN Eletrônico: 2176-9478
pois envolveu duas fontes desse
elemento: a principal, oriunda do
adubo mineral (NPK) e a secundária,
do efluente; o T3 apresentou um
resultado intermediário, visto que só
possuía a contribuição do K do
fertilizante mineral; por último, T1
só contava com a contribuição do
efluente que, comparativamente,
possui menos K.
É notória a preocupação com o
aumento da concentração de sódio
em solo pelo uso de efluentes
(Pescod, 1992) o que, também, foi
observado no presente estudo; isto
é, as maiores concentrações de Na
foram encontradas nos tratamentos
T1 e T2 (Tabela 6), diferindo
significativamente do que foi
irrigado com água (T3). Vale
ressaltar, no entanto, que os valores
de RAS (Razão de Adsorção de
Sódio) calculados para T1 e T2
foram, respectivamente, 1,2 meqL-1
e 1,1 meqL-1, não oferecendo,
portanto, risco potencial às plantas
(USEPA, 2004).
O aumento significativo da
Capacidade de Troca Catiônica (CTC)
verificado em T1 e T2 está
relacionado ao incremento,
também, significativo, do teor de
carbono orgânico nesses
tratamentos (Tabela 6), A maior
influência da matéria orgânica nas
propriedades químicas do solo
reside na alteração do seu complexo
coloidal; isso se reflete diretamente
no aumento de cargas superficiais
negativas e, consequentemente, a
maior retenção de cátions (Zech et
al., 1997; Abreu Jr. et al., 2001).
Como, em média, os valores de pH
se mantiveram próximos à
neutralidade (Tabela 6) e superiores
ao valor correspondente ao PCZ da
matéria orgânica, que é de
aproximadamente 2,0 (Uehara,
1988), se justifica o aumento de
cargas superficiais negativas
(medidas através da CTC) em função
da aplicação de efluente em T1 e T2.
Os teores de fósforo, tal como os
de potássio, também representam a
contribuição dos fertilizantes.
Ressalta-se, contudo, que o baixo
valor de P obtido em T1 está
relacionado, provavelmente, à baixa
concentração de P no efluente
(Tabela 5 ) e à possibilidade de
formação de fosfato de cálcio, que é
insolúvel, oriundo da reação de uma
fonte em que o P encontra-se
totalmente dissolvido, como é a
forma presente no efluente, com o
calcário.
Apesar de se esperar um teor de
nitrogênio maior nos tratamentos
que receberam o efluente como
fonte de água, observa-se (Tabela 6)
que, estatisticamente, não houve
diferenciação para os teores desse
elemento entre os tratamentos
empregados. Fonseca (2001)
observou que as perdas de
nitrogênio pela volatilização de NH3
em solos irrigados com efluentes
têm sido altas. Ramirez-Fuentes et
al. (2002) observam, também, que
outras formas de perda de N em
solos que receberam efluentes
podem ocorrer em decorrência da
lixiviação de nitrato, oriundo da
nitrificação do NH4
+ presente no
efluente, ou da desnitrificação,
processo de redução biológica do N
mineral até N2, que pode ocorrer
quando o solo fica encharcado, após
a aplicação do efluente.
As maiores concentrações de
manganês obtidas em T2 e T3
refletem, sem dúvida, a elevada
contribuição, via fertilizante mineral
e orgânico, como se apresenta na
Tabela 3 e 4, uma vez que o teor de
Mn no efluente foi baixo (Tabela 5),
o que corrobora Pescod (1992) e
Bastos et al. (2003).
Os resultados de ferro e cobre
também refletem a contribuição do
adubo mineral e orgânico (Tabela 3
e Tabela 4); contudo, desta vez não
se pode descartar a participação do
efluente (Tabela 3), que embora não
apresente valores significativos
destes elementos por unidade de
volume, contribuiu
cumulativamente para os
incrementar; assim, T2 foi o
tratamento que, significativamente,
destacou-se, pois apresentava as
Ta bela 6. Características químicas do Latossolo Vermelho Amarelo submetido a três tipos de combinação, entre
irrigação e adubação, ao término do experimento
Tratamento pH-H2O C N Ca Mg Na K CTC P
--------- g kg-1--- ----------------------------- cmolc kg
-1 --------------- mg
kg-1
Efluente + calcário
(T1)
6,99 b 10,1 a 0,9 a 3,3 b 1,3 a 0,67 a 0,06 c 6,2 a 9 c
Efluente + calcário +
adubo (T2)
6,93 b 10,0 a 0,9 a 3,9 a 0,9 c 0,63 a 0,15 a 6,2 a 244 a
Água + calcário +
adubo (T3)
7,37 a 9,3 b 0,9 a 4,0 a 1,1 b 0,30 b 0,12 b 5,4 b 129 b
CV 5 12 11 13 18 34 3* 13 41*
Médias seguidas de letras diferentes na mesma coluna significa que são estatisticamente diferentes pelo teste de Tukey a 5% de
probabilidade
*Análise de variância calculada com dado transformado por raiz quadrada
Revista Brasileira de Ciências Ambientais – Número 24 – Junho de 2012 59 ISSN Impresso 1808-4524 / ISSN Eletrônico: 2176-9478
duas contribuições, tanto do adubo
mineral e orgânico, quanto do
efluente; já T1 e T3 indicaram
menores valores de Fe e Cu, pois
tinham apenas duas fontes de
contribuição; o comportamento do
zinco é similar ao do K e P (Tabela 7).
Também, no caso do cádmio, os
resultados obtidos no solo (Tabela 7)
refletem as contribuições dos
insumos utilizados (Tabela 4 e 5), em
que o adubo orgânico e o efluente
são os principais contribuintes;
desta forma, T2 e T3 apresentaram
valores significativamente maiores
que T1. Quanto ao Ni, apesar do
efluente ser o principal contribuinte
(Tabela 3), os dois tratamentos que
levaram sua aplicação, T1 e T2,
diferiram significativamente.
Com respeito ao chumbo
existem, aparentemente, dois
mecanismos envolvidos; o efluente
torna o Pb mais disponível devido à
sua facilidade de complexação pela
matéria orgânica (Silveira et al.,
2003); com isso, esperava-se que
tanto T1 como T2 apresentassem os
maiores valores de Pb no solo; mas,
o que se observa é que a
concentração de Pb no solo de T2 é
significativamente menor que o de
T1; Melamed et al. (2003)
observaram que o P forma
facilmente compostos insolúveis
com Pb; como o solo de T2
apresenta concentração de P
disponível significativamente
superior ao de T1 (Tabela 6),
justifica-se, então, o fato observado
de que Pb é significativamente
maior em T1 do que em T2
(Tabela7).
CONCLUSÃO
O efeito do uso combinado
da irrigação com esgoto tratado com
as práticas agronômicas da
adubação mineral, 15,0 g/vaso, e
orgânica, 150,0 g/vaso, e da
calagem, 41,5 g/vaso, sobre as
concentrações dos elementos
químicos analisados, C, N, Ca, Mg,
Na, K, P, Fe, Mn, Zn, Cu, Cr Ni, Cd,
Pb, possibilitou verificar que a
adição de 150 L/vaso* esgoto
tratado contribuiu para o
incremento dos nutrientes N, P e K,
essências ao desenvolvimento
vegetal, mas em concentrações
inferiores à adubação química, o que
não permite considera-lo um
substituto à esta. Entretanto, o
esgoto causou variação na
concentração de C, 10,0 gkg-1 contra
9,3 gkg-1
Nas parcelas que não o
receberam, influenciando
positivamente no aumento de
aproximadamente 13% da
capacidade de troca catiônica (CTC),
do solo. Esse efeito quando
associado às práticas agronômicas
de correção da acidez e de correção
química, melhoraram os aspectos
nutricionais do solo. Nesse sentido,
as parcelas adubadas e irrigadas
com efluente quando comparada
àquelas adubadas e irrigadas com
água, apresentaram variações
percentuais positivas de 20% e 47%
para os macronutrientes K e P, e de
24% e 30% para os micronutrientes
Zn e Cu. No que se refere à
sodicidade do solo, avaliada a partir
da razão de de sódio, as parcelas
irrigadas com esgoto apresentaram
maiores valores, variando de 1< rãs
<1,2, o que não é considerado um
fator de risco ao desenvolvimento
vegetal, dado que este é de ras<3.
Quanto aos metais de
interesse do ponto de vista da
contaminação, principalmente Cr,
Cd e Pb o efluente não influenciou
significativamente em seus teores,
com exceção do Pb que apresentou
50% a mais de concentração na
parcelas não adubadas e com ele
irrigadas. Entretanto, essa
concentração de 0,12 mgkg-1, está
abaixo daquela considerada critica
para irrigação, que
aproximadamente 5 mgkg-1.
Em geral, o esgoto se
mostrou uma fonte de água
alternativa à irrigação, não
apresentado riscos significativos
quanto ao aumento da sodicidade e
a contaminação do solo por metais.
Ademais, o incremento do carbono
orgânico é benéfico do ponto de
Tabela 7. Características químicas do Latossolo Vermelho Amarelo submetido a três tipos de combinação, entre
irrigação e adubação, ao término do experimento
Tratamento Fe Mn Zn Cu Cr Ni Cd Pb
------------------------------------------ mg kg-1----------------------------------------------------
Mehlich 1
Efluente + calcário
(T1)
5,8 b 3,7 b 1,6 c 0,19 b 0,030 b 0,050 c 0,001 b 0,12 a
Efluente + calcário
+ adubo (T2)
9,01 a 5,9 a 10,3 a 0,26 a 0,088 a 0,086 a 0,030 a 0,07 b
Água + calcário +
adubo (T3)
6,2 b 6,4 a 7,8 b 0,18 b 0,079 a 0,066 b 0,022 a 0,05 b
CV 22 21 18* 3* 1* 1* 1* 3*
Médias seguidas de letras diferentes na mesma coluna são estatisticamente diferentes pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade
* Análise de variância calculada com dado transformado em √ (raiz quadrada)
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vista agronômico. Assim, se bem
administrada, a irrigação de
determinadas culturas agrícolas com
esgoto tratado pode reduzir o uso
de água convencional na agricultura,
podendo reduzir os custos de
produção e o redirecionamento da
quantidade de água não utilizada
para fins potáveis, como
abastecimento humano e animal.
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Recebido em: jun/2011
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