Effect of Sludge Application on Physical Properties of a Silty Clay Loam Soil

Abstract

This study was conducted to elucidate the long‐term effect of dewatered sludge application on a silty clay loam soil, which possesses poor permeability and other undesirable physical properties. A Zimpro®‐processed dewatered sludge was applied in early 1977 at treatment rates of 0, 11.2, 22.4, 44.8, and 112.0 Mg ha−1 (dry solids basis) to a Kewaunee silty clay loam soil (Typic Hapludalf). A sixth treatment was an annual application of 22.4 Mg ha−1 from 1977 to 1982, resulting in a total input of 134.4 Mg ha−1. Bulk density, infiltration, hydraulic conductivity, and aggregate stability were measured $ yr after application (note: fifth year of annual sludge application at 22.4 Mg ha−1). The bulk density decreased by 0, 0.7, 3.5, 8.3, and 6.3% over the control for the 11.2, 22.4, 44.8, 112.0, and 134.4 Mg ha−1 of sludge treatment, respectively. The hydraulic conductivities of saturated soil cores were 0, 4.2, 45.4, 70.2, and 70.6% higher for the 11.2, 22.4, 44.8, 112.0, and 134.4 Mg ha−1 sludge treatment, respectively, over the control. The improved soil permeability was due to the enhancement of aggregate stability, which increased relative to the control by 3.3, 9.4, and 11.9% with the 44.8, 112.0, and 134.4 Mg ha−1 treatment, respectively. The in situ volumetric moisture content of the sludge‐treated soils was always higher than the control, especially after a prolonged period of evaporation. At 33.3 kPa or less, more water was released from soils treated with high rates of sludges. This indicated an increase in the volume of larger pores, which resulted in the higher hydraulic conductivities. Lower rates of sludge treatments (11.2 and 22.4 Mg ha−1) had no effects on the soil physical properties after 5 yr. Small yearly applications improved the soil physical properties equally as well as a single large application.

Estabilidade de agregados e resistência à penetração em Latossolos adubados por cinco anos com biossólido

“…O maior teor de MO com aplicação de biossólido na camada de 0,0-0,1 m resultou em maior estabilidade de agregados nos dois solos, verificados pelo diâmetro médio geométrico (DMG) e agregados > 2 mm (Quadro 4), concordando com os estudos de Wei et al (1985), os quais verificaram que a utilização de lodo de esgoto aumentou o teor de MO, a estabilidade de agregados e o índice de agregação. A maior agregação atribuída ao aumento no teor de MO deve-se ao fato de ela apresentar grande superfície específica e capacidade de troca de cátions, possibilitando maior número de ligações eletrostáticas entre esta e as partículas de solo.…”

“…Entretanto, dada a presença de metais pesados neste material, deve-se evitar a utilização de doses excessivas, as quais são calculadas de acordo com teor inicial de metais pesados no solo; quantidade total adicionada de metais pesados; carga total cumulativa de elementos metálicos; toxidez desses elementos para as plantas; valores limites de concentração de metais pesados nos solos; interação entre os elementos e características dos solos; e sensibilidade da planta (Kabata-Pendias & Pendias, 1992). Na literatura, encontram-se vários trabalhos que evidenciam o efeito benéfico da matéria orgânica na estabilidade de agregados (Wei et al, 1985;Jorge et al, 1991;Hadas et al 1994;Campos et al, 1995;Albiach, 1997;Martinez-Mena et al, 1998;Beutler et al, 2001;Grandy et al, 2002;Whalen & Chang, 2002) e na resistência do solo à penetração (Kumar et al, 1985;Smith et al, 1997). A aplicação de biossólido, além de aumentar o teor de matéria orgânica, pode aumentar a agregação e alterar a proporção de agregados estáveis em água (Jorge et al, 1991).…”

Condutividade hidráulica saturada e não saturada de Latossolo Vermelho eutroférrico tratado com lodo de esgoto

“…Nestes potenciais em que foram detectadas diferenças entre as doses, buscou-se realizar uma análise polinomial, porém nenhum ajuste até 3º grau foi adequado. Estes resultados estão de acordo com os obtidos por Morel et al (1978), Chang et al (1983), Wei et al (1985) e Marciano (2001), cujos resultados de condutividade hidráulica demonstraram não haver efeito significativo dos tratamentos para os potenciais próximos à saturação e sua redução à medida que o solo se afasta da saturação. Nos potenciais -3 e -6 kPa, não houve diferença significativa da condutividade hidráulica entre os tratamentos, confirmando dados obtidos por Gupta et al (1977).…”

“…A aplicação do lodo de esgoto no solo aumenta o seu teor de matéria orgânica (Bataglia et al, 1983;Outwater, 1994) e, como conseqüência, tem-se uma melhora na capacidade de armazenamento e de infiltração da água no solo, bem como na condutividade hidráulica próxima à saturação (Morel et al, 1978;Chang et al, 1983;Wei et al, 1985;Marciano et al, 2001;Barbosa et al, 2002), pelo aumento da porosidade total (Kladivko., 1979;Jorge et al, 1991;Lue-Hing et al, 1992;Wisniewski et al, 1996), aeração e formação de agregados (Carvalho & Barral, 1981;Bernardes, 1982;Tsutya, 2000;Marciano et al, 2001) e diminuição da densidade (Bernardes,1982;Bonnet, 1995). Segundo Gupta et al (1977), a condutividade hidráulica diminui conforme o aumento da dose de lodo nas parcelas de solos não saturados.…”

Amending Subsoil with Composted Poultry Litter-I: Effects on Soil Physical and Chemical Properties

“…The reduction in the soil bulk density with organic material addition is also related to factors such as compost application rate, soil type, and extent of soil compaction [37]. Wei et al [38] also observed a 6.3% decrease in bulk density of silty clay loam by the application of sludge compost at 1.34 × 10 −8 kg m −2 .…”