Atualmente, a vinhaça é considerada fonte alternativa de nutrientes para uso agrícola (DONZELLI et al., 2005). Sua utilização in natura, através da fertirrigação em quantidades racionais, apresenta efeitos altamente positivos sobre a produtividade agrícola (elevação da produtividade por hectare e prolongamento do ciclo da cana-de-açúcar) e ainda reduz a poluição dos rios e mananciais, já que se evita o despejo do resíduo em cursos d´água (MELO; SILVA, 2001). Devido à reciclagem de água e de nutrientes para o solo cultivado, o manejo da cana-de-açúcar que contempla a aplicação de vinhaça também mitiga os efeitos dessa monocultura sobre o ambiente (BEBÉ et al., 2009b).
No Brasil, praticamente toda a vinhaça produzida é usada como fertilizante na irrigação como alternativa para atender as exigências nutricionais da cana-de-açúcar, principalmente as de K (DEMATTÊ et al., 2004). Em muitas situações, a aplicação de vinhaça elimina a necessidade de utilização de fertilizantes potássicos (MAGALHÃES, 2010; WAAL et al., 2009; WHEALS et al., 1999).
A aplicação da vinhaça como fertilizante teve boa aceitação devido ao pouco investimento inicial, ao baixo custo de manutenção à rápida disposição, aos ganhos compatíveis com o investimento e à baixa dependência de tecnologia complexa (CORTEZ et al., 1992).
A vinhaça pode contribuir para elevar o pH dos solos, melhorar as propriedades físicas, químicas e biológicas dos solos, além de favorecer o aumento da disponibilidade de
alguns elementos para as plantas e o desenvolvimento de microrganismos que atuam nas
reações químicas do solo, proporcionando mais fácil nitrificação e conferindo-lhe maior índice de fertilidade; principalmente em solos pobres e em regiões mais secas, substituindo os fertilizantes tradicionais. Este efluente também propicia condições mais favoráveis ao ciclo vegetativo da cana-de-açúcar, retardando sua maturação. Porém, pode aumentar a riqueza sacarina e a pureza do caldo, se cortada na ocasião correta. Seu uso contínuo modifica os padrões das terras, além de características e de padrões de solos férteis e produtivos
(ALMEIDA, 1955, apud FREIRE; CORTEZ, 2000; GIACHINI; FERRAZ, 2009; SILVA et al., 2007; COELHO et al., 2006).
A vinhaça também pode promover modificações das propriedades físicas do solo, melhorando a agregação e aumentando a capacidade de infiltração da água no solo. Consequentemente, há aumento da probabilidade de lixiviação de íons, de forma a contaminar as águas subterrâneas quando em concentrações elevadas, além de promover a dispersão de partículas do solo (SILVA et al., 2007).
O estudo de BRITO et al. (2007) indicaram que as variações nos valores de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5), Demanda Química de Oxigênio (DQO), Condutividade Elétrica (CE), Sólidos Dissolvidos Totais (SDT) e pH, decorrentes da aplicação da vinhaça em colunas de solo, não trouxeram maiores preocupações quanto às questões ambientais. Esta afirmação foi feita com base na comparação dos valores dos parâmetros citados no percolado de colunas de solo com os mesmos valores da vinhaça in natura. Desta forma, os solos Nitossolo Háplico, Argissolo Amarelo e Espodossolo Cárbico, apesar de apresentarem diferentes texturas e, consequentemente, diferentes propriedades físico-químicas, mostraram elevado poder de retenção, diminuindo sobremaneira a possibilidade do resíduo causar poluição às águas subsuperficiais
Mesmo com os efeitos benéficos da vinhaça no solo, Centuríon et al. (1989) alertaram que, quando aplicada em altas taxas, conduz a efeitos indesejáveis, como o comprometimento da qualidade da cana-de-açúcar para produção de açúcar, poluição do lençol freático e até para a salinização do solo. Com a difusão da prática da fertirrigação e com o uso ainda continuado de "áreas de sacrifício", o solo é o elemento dos ecossistemas que passa a ser mais afetado pela disposição da vinhaça (CORAZZA, 2006). Porém, os impactos que incidem sobre o solo repercutem na qualidade das águas, especialmente as subterrâneas.
Camargo et al. (1984) incubaram um LATOSSOLO VERMELHO Distrófico com o objetivo de verificar os efeitos da adição da vinhaça in natura e de outros resíduos da agroindústria sucroalcooleira, e verificaram que o teor de nitrato aumentou no solo com o tempo, para o tratamento com a vinhaça in natura. Cruz e Righetto (1991), em experimento realizado em áreas com diferentes períodos de aplicação de 300 m3 ha-1 ano-1 de vinhaça por fertirrigação (0, 5, 10 e 15 anos), avaliaram as mudanças na absorção de nitrogênio e na fertilidade do solo. Constataram que houve tendência de manutenção da fertilidade do solo, mas com elevação da concentração de nitratos nas águas subterrâneas.
Os estudos de Hassuda (1989) sobre o efeito da infiltração da vinhaça no aquífero Bauru, um dos mais importantes do Estado de São Paulo, apontaram para riscos de
contaminação das águas subterrâneas relacionadas à aplicação de vinhaça. O autor sugeriu que a avaliação as alterações provocadas pela infiltração da vinhaça nos aquíferos, seja feita pelas indústrias canavieiras, com o objetivo de determinar o impacto da aplicação deste efluente sobre a zona não saturada do solo e sobre o aquífero, principalmente pela avaliação dos parâmetros que excederem os padrões de potabilidade.
Os resultados obtidos por Gloeden (1994) nas análises químicas da água subterrânea da região de recarga regional do Sistema Aquífero Botucatu, demonstraram que os parâmetros carbono orgânico dissolvido (COD), cloreto (Cl-), nitrogênio Kjeldahl total, nitrogênio amoniacal (NH4+) e SO42-, atingiram as águas subterrâneas após a aplicação da vinhaça, causando alterações nos seus valores naturais. Desta forma, estes parâmetros, devido ao fato constatado de que podem atingir a zona saturada e alterar as características naturais de qualidade de água, deveriam ser considerados na decisão de definição de taxas de aplicação da vinhaça, com o intuito de não alterar as características naturais das águas subterrâneas.
A aplicação de vinhaça na fertirrigação de canaviais, apesar de minimizar seu potencial poluidor, não garante o atendimento a todos os parâmetros de qualidade exigidos pela CONAMA 357/2005 (BRASIL, 2005) para rios de Classe 2, podendo afetar a qualidade da água do lençol freático, não somente pelo K, mas também para o nitrato, para uma taxa de aplicação de 300 m3 ha-1 (LYRA et al., 2003).
Szmrecsányi et al. (2008) consideraram que a maior parte dos estudos sobre vinhaça no solo abordou apenas os aspectos relativos à fertilidade, geralmente enfatizando seus efeitos positivos, sendo pouco numerosos e pouco conclusivos os estudos mais aprofundados sobre o potencial poluidor da aplicação desse resíduo sobre o solo e água subterrânea.
A maioria dos estudos sobre o impacto da aplicação da vinhaça dedicou-se à dinâmica do K no solo e ao seu potencial de alcançar as águas subterrâneas (NUNES et al., 1981; SENGIK et al., 1998; BRITO et al., 2005; BEBÉ et al., 2009a). Gonzalo et al. (2005; 2006) observaram que as quantidades de K variaram de 385 e 2369 kg de K2O, na camada de 0-1 m de solos fertirrigados por 10 anos consecutivos com vinhaça. Os teores estiveram de 2 a 19 vezes mais altos do que em áreas sem aplicação do efluente. Amostras de solo coletadas sob os canais de escoamento de vinhaça, à profundidade de 0,8-1 m, apresentaram 9830 kg K2O ha-1.
Dalri et al. (2010) identificaram alterações em atributos físicos do solo, já que a aplicação de vinhaça propiciou redução da taxa de infiltração básica do solo de textura franco arenosa, causando efeito negativo para essa característica, pois isso pode elevar o risco de erosão do solo por escoamento superficial.
A possibilidade de a fertirrigação por vinhaça aumentar os níveis de metais em diferentes componentes ambientais, como em solos e, consequentemente, na cana-de-açúcar cultivada na região, não pode ser descartada (SEGURA-MUÑOZ et al., 2006; RIBEIRO et al., 2010). Ribeiro et al. (2010), em condições de não equilíbrio (ensaio de lixiviação em colunas), observaram que a aplicação da vinhaça aumentou a lixiviação de Pb em um Cambissolo. Com base nesses resultados, atenção especial deve ser dada a áreas que estejam recebendo vinhaça ao longo dos anos e que estejam ocasionalmente sujeitas à contaminação por Pb.