Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar se aplicação anual de lodo de esgoto e vinhaça, resíduos empregados com a finalidade exclusiva de fornecer a quantidade necessária de N e K para cana-de-açúcar, causaria alterações nas propriedades físicas, teores totais de metais pesados no solo e na planta, produtividade agrícola e variáveis agroindustriais. O solo da área experimental foi classificado como Latossolo Vermelho distroférrico textura argilosa, que já estava sendo cultivado com cana-de-açúcar (variedade SP81-3250). O experimento foi conduzido em blocos ao acaso com três repetições. Os tratamentos consistiram em: (i) dose de lodo de esgoto para suprir 100% do N exigido pela cultura; (ii) dose de lodo de esgoto para suprir 200% do N exigido; (iii) dose de vinhaça para suprir 100% do K exigido; (iv) dose de vinhaça para suprir 200% do K exigido; (v) combinação dos tratamentos (i) e (iii); (vi) combinação dos tratamentos (ii) e (iv); (vii) adubação mineral recomendada. Os somatórios das doses dos resíduos foram de 39 e 51 t ha1 de lodo de esgoto e de 532 e 1064 m3 ha1 de vinhaça até o 3o e 4o cortes, respectivamente. Os resultados indicam que o lodo de esgoto, como fonte de N, e a vinhaça como fonte de K, não causaram alterações nos atributos físicos do solo, nos teores totais de metais pesados do solo e da planta, na produtividade agrícola e nas características tecnológicas. / Abstract: The objective this work was to evaluate if annual application of sewage sludge and vinasse, residues employed with exclusive purpose to supply N and K to sugar cane, would cause alteration on some physical attributes, on the totals heavy metals on the soil and on the plant, on the cane yield and technological characteristics. Soil from the experimental area was classified as clay Haplustox, which already has been cultivated with sugar cane (variety SP81-3250). The experiment was carried out in a complete randomized block design with three replications. The treatments were: (i) rate of sewage sludge to supply 100% of the N required by the crop; (ii) dose rate of sewage sludge to supply 200% of the N required; (iii) rate of vinasse to supply 100% of the K required; (iv) rate of vinasse to supply 200% of the K required; (v) combination of the treatments (i) and (iii); (vi) combination of the treatments (ii) and (iv); (vii) without sewage sludge and vinasse application. Sums of rates of the residues were of 39 and 51 t ha1 of sewage sludge and of 532 and 1064 m3 ha1 of vinasse until 3rd and 4th cuts, respectively. The results indicate that sewage sludge as N source and vinasse as K source, did not cause alteration on the soil physical attributs, on the totals heavy metals on the soil and the plant, on the cane yield and technological characteristics. / Orientador: Itamar Andrioli / Coorientador: Marcos Omir Marques / Banca: Ailto Antonio Casagrande / Banca: José Frederico Centurion / Banca: Jairo Antônio Mazza / Banca: Fábio Luís Ferreira Dias / Doutor