ABSTRACT Soil irrigation using treated wastewater in the Brazilian semiarid region is a promising practice as this area currently faces water scarcity and pollution of water resources by domestic sewage. The aim of this study was to evaluate the use of treated wastewater in drip irrigation and its effect on the chemistry of soil cultivated with squash (Cucurbita maxima Duch.) Coroa IAC and to verify whether there was an increase in soil salinity under a semiarid climate. The experiment was conducted for 123 days on a farm close to the sewage treatment plant, in a randomized block design with five treatments and four replications. The treatments consisted of two irrigation water depths (100 and 150 % of the evapotranspiration), two applications of gypsum to attenuate wastewater sodicity (0 and 5.51 g per plant), and a control treatment with no application of wastewater or gypsum. During the experiment, treated wastewater and soil gravitational water, at a depth of 0.40 m, were collected for measurement of Na+, K+, Ca2+, Mg2+, NO−3, NH4+, Cl− , alkalinity, electrical conductivity, pH and sodium adsorption ratio. At the end of the experiment, soil samples were collected at depths of 0.00-0.10, 0.10-0.20, and 0.20-0.40 m; and pH, total N, organic C, exchangeable cations and electrical conductivity of the saturation extract (CEs) were analyzed. Besides an increase in pH and a reduction in total N, the irrigation with wastewater reduces soil salinity of the naturally salt-rich soils of the semiarid climate. It also led to soil sodification, in spite of the added gypsum, which indicates that irrigation with wastewater might require the addition of greater quantities of gypsum to prevent physical degradation of the soil.

A irrigação com águas residuárias tratadas (ART) é uma técnica utilizada na agricultura para reduzir as necessidades hídricas e o impacto da carga de nutrientes nos mananciais, porém vários efeitos negativos já foram registrados nas propriedades químicas (salinização, sodificação, etc.) e físicas do solo (alteração na porosidade e condutividade hidráulica do solo, etc.). Este estudo teve como objetivo definir, por meio de uma análise multivariada, inter-relações entre essas mudanças em um Latossolo onde foram cultivados durante dois anos milho (Zea mays L.) e girassol (Helianthus annuus L.), irrigando com ART. Foram analisados: teores de Ca2+; Mg2+; Na+; K+ e H + Al, capacidade de troca catiônica (CTC), soma das bases (SB), saturação por bases (V), textura (areia, silte e argila), macro-, micro- e criptoporosidade (V MA, V MI e V CRI), umidades na saturação (θS) e na capacidade de campo (θCC), umidade residual (θR), densidade aparente do solo (d s), argila dispersa em água (ADA) e condutividade hidráulica em meio saturado (K SAT). A análise revelou os seguintes seis fatores principais. Porosidade fina (composto por Na+; K+; WDC, θR, θCC e V CRI), Porosidade larga (θS, d s, V MA, Vs), CTC do solo (Ca2+; Mg2+; CCC, SB, V), Acidez do solo (H + Al) e Textura do solo (fatores 5 e 6). Uma estrutura de porosidade dupla apareceu claramente nos fatores 1 e 2, mostrando relações nítidas entre Porosidade fina e os cátions monovalentes Na+ e K+. O efeito da irrigação (utilizando água encanada sódica potável ou ART) foi somente significativo para os fatores Porosidade fina e Porosidade Larga, enquanto os fatores 3 e 4 (CTC do solo e acidez do solo) foram correlacionados com a profundidade do solo. A conclusão principal é a mudança da distribuição dos poros do solo durante a irrigação com ART (poros grossos para poros finos), o que leva ao aumento do armazenamento da água no solo e à redução da drenagem dos sais.

Irrigation with treated domestic sewage wastewater (TSE) is an agricultural practice to reduce water requirements of agroecossystems and the nutrient load impact on freshwaters, but adverse effects on soil chemical (salinization, sodification, etc.) and soil physical properties (alteration in soil porosity and hydraulic conductivity, etc.) have been reported. This study aimed to define some relationships among these changes in an Oxisol using multivariate analysis. Corn (Zea mays L.) and sunflower (Helianthus annuus L.) were grown for two years, irrigated with TSE. The following soil properties were determined: Ca2+; Mg2+; Na+; K+ and H + Al contents, cationic exchangeable capacity (CEC), sum of bases (SB), base saturation (V), texture (sand, silt and clay), macro-, micro-, and cryptoporosity (V MA, V MI and V CRI), water content at soil saturation (θS) and at field capacity (θFC), residual water content (θR), soil bulk density (d s), water dispersed clay (WDC) and saturated hydraulic conductivity (K SAT). Factor analysis revealed the following six principal factors: Fine Porosity (composed of Na+; K+; WDC, θR, θRFC, and V CRI); Large Porosity (θS, d s, V MA, Vs); Soil CEC (Ca2+; Mg2+; CEC, SB, V); Soil Acidity (H + Al); and Soil Texture (factors 5 and 6). A dual pore structure appears clearly to the factors 1 and 2, with an apparent relationship between fine porosity and the monovalent cations Na+ and K+. The irrigation (with potable sodic tap water or sewage wastewater) only had a significant effect on Fine Porosity and Large Porosity factors, while factors 3 and 4 (Soil CEC and Soil Acidity) were correlated with soil depth. The main conclusion was a shift in pore distribution (large to fine pores) during irrigation with TSE, which induces an increase of water storage and reduces the capacity of drainage of salts.

A porosidade do solo, principalmente a distribuição dos poros, é um fator importante que controla a infiltração de água, condutividade hidráulica e retenção da água no solo. Este estudo teve como objetivo verificar os efeitos do efluente de estação de tratamento de esgoto (TSE) na porosidade de um Latossolo de textura média. A área experimental foi dividida em três parcelas: solo cultivado com milho e girassol e irrigado com TSE (STW); solo cultivado e irrigado com água subterrânea sódica (W); e solo não cultivado e não irrigado (C-controle). No final de dois anos de experimento, amostras não deformadas de solo foram coletadas de 0 a 2,0 m (oito amostras). As curvas de retenção de água no solo foram obtidas com mesas de tensão e câmara de Richards, e a distribuição de poros no solo foi calculada a partir da derivação dessas curvas. Foi observado decréscimo da microporosidade V MI (poros com diâmetro entre 0,2 e 50 μm) no solo irrigado com TSE e água tratada. Por outro lado, observou-se aumento significativo da criptoporosidade V CRI (< 0,2 μm). A presença de Na+ nos dois tipos de água confirmou o papel desse íon na distribuição dos poros e na umidade do solo (maior retenção de água no solo).

Soil porosity, especially pore size distribution, is an important controlling factor for soil infiltration, hydraulic conductivity, and water retention. This study aimed to verify the effect of secondary-treated domestic wastewater (STW) on the porosity of a sandy loam Oxisol in the city of Lins, state of São Paulo, Brazil. The two-year experiment was divided into three plots: soil cultivated with corn and sunflower and irrigated with STW, soil cultivated and irrigated with sodic groundwater, and non-irrigated and non-cultivated soil (control). At the end of the experiment, undisturbed core samples were sampled from 0 to 2.0 m (8 depths). The water retention curves were obtained by tension plates and Richard's pressure plate apparatus, and the pore size distribution inferred from the retention curves. It was found that irrigation with treated wastewater and treated groundwater led to a decrease in microporosity (V MI), defined as the pore class ranging from 0.2 to 50 μm diameter. On the other hand, a significant increase in cryptoporosity (V CRI) (< 0.2 μm) was identified throughout the soil profile. The presence of Na+ in both waters confirmed the role of this ion on pore size distribution and soil moisture (higher water retention).

A composição química da solução do solo pode ser considerada indicadora da presença de nutrientes ou contaminantes no solo. Para analisar a variação dessa composição nos poros do solo, utilizou-se um sistema de extração sequencial da solução do solo em diferentes classes de diâmetro de poro. Colunas de PVC foram construídas e preenchidas com terra fina seca ao ar de um Cambissolo Háplico distrófico, e irrigadas com água destilada (T1), efluente de estação de tratamento de esgoto sanitário EETE (T2) e EETE + 1,2 g L-1 CaSO4 (T3), aplicando lâminas de 150 e 300 mm. Antes da irrigação e após cada lâmina, aplicaram-se na base de cada coluna os seguintes potenciais: 0, 13,3, 26,7, 40,0 e 53,3 kPa para extração e coleta da solução do solo nas faixas de poros: Ø > 76,2 µm, 44,6 < Ø < 76,2 µm, 29,6 < Ø < 44,6 µm, 25,2 < Ø < 29,6 µm, e 23,3 < Ø < 25,2 µm. Os atributos analisados nas soluções extraídas foram pH, condutividade elétrica e as concentrações de Na+, Ca2+, NO3-e NH4+. A variação das concentrações iônicas na porosidade do solo foi semelhante, sendo 3 a 10 vezes maior na microporosidade (Ø < 44,6 m) do que na macroporosidade (Ø > 44,6 m). Todos os dados foram ajustados significativamente ao modelo linear Y = a - b.log(X), onde Y é o atributo avaliado e X o diâmetro de poro do solo. Embora a concentração de NO3-na microporosidade supere o valor limite [NO3-]lim para água doce potável (Classe 1), a baixa concentração na macroporosidade (sempre inferior a [NO3-]lim/4) limita o risco de contaminação por lixiviação. Constatou-se também que a adição de gesso promove a redução da concentração de NO3-e de Na+ no solo.

The chemistry of the soil solution can be regarded as an indicator of the presence of nutrients or contaminants in the soil. To evaluate the variation of this chemical composition in the soil pores, a sequential system of extraction of the soil solution from the different soil pore classes was used. Soil columns were constructed and filled with air-dried fine soil of a Dystrophic Ultisol, and irrigated with: distilled water (T1), treated wastewater (T2) and treated wastewater + 1.2 g L-1 CaSO4 (T3) at irrigation levels of 150 and 300 mm, added progressively (without leaching). Before and after irrigation the soil solution was extracted by applying successive tensions at the base of the columns: 0; -13.3; -26.7; -40.0 and -53.3 kPa, corresponding to the following soil pore classes: Ø > 76.2 µm; 44.6 < Ø < 76.2 µm; 29.6 < Ø > 44.6 µm; 25.2 < Ø < 29.6 µm and 23.26 < Ø < 25.2 µm. The pH, electrical conductivity, Na+, Ca2+, NO3-and NH4+ were analyzed. The variation in ionic concentrations within the pores was always similar, that is, 3 - 10 times higher in micropores (< 44.6 µm) than in macropores; (> 44.6 µm). The data were fitted to the linear model Y = a + b.log(X), where Y is the measured value and X the pore diameter, was significant, specially after applying 300 mm of water or wastewater. Although the nitrate micropore concentration exceeded the limit value [NO3-]lim for potable freshwater (Class 1), the low macropore concentration (always lower than [NO3-]lim/4) limited the contamination risk by leaching. Moreover, the addition of gypsum resulted in reduced nitrate and sodium concentrations.