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Título: Resíduos orgânicos e solos: formulação, índices de maturação de substratos e compostos orgânicos voláteis alvos
Autor(es): Higashikawa, Fábio Satoshi
Orientador: Silva, Carlos Alberto
Coorientador(es): Sánchez-Monedero, Miguel Angel
Membro da banca: Nunes, Cleiton Antônio
Guerreiro, Mário César
Lima, José Maria de
Área de concentração: Fertilidade do Solo e Nutrição de Plantas
Assunto: Subproduto
Compostagem
Meio de crescimento alternativo
Calibração multivariada
Gas
By-product
Composting
Alternative growing media
Multivariate calibration
Data de Defesa: 16-Abr-2013
Data de publicação: 2013
Agência de Fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Referência: HIGASHIKAWA, F. S. Resíduos orgânicos e solos: formulação, índices de maturação de substratos e compostos orgânicos voláteis alvos. 2013. 146 p. Tese (Doutorado em Ciência do Solo)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2013.
Resumo: Os compostos orgânicos, quando maturos, podem ser utilizados na agricultura como componentes de substratos para crescimento de plantas. Entretanto, durante a compostagem de resíduos orgânicos, ocorre liberação de diversos gases que englobam os compostos orgânicos voláteis (COVs). Diante do exposto, três experimentos foram conduzidos para estudar diferentes usos e aplicações de resíduos orgânicos. Objetivou-se nesses experimentos avaliar: a) o crescimento de mudas de eucalipto em substratos alternativos obtidos por meio da compostagem de resíduos orgânicos de origens diversificadas, em comparação com substratos comerciais; b) o desenvolvimento de modelos de predição para índices de maturação de amostras de substratos, combinando-se técnicas de espectroscopia de infravermelho (FTIR) e regressão por mínimos quadrados parciais (PLS); c) o desenvolvimento e otimização da metodologia de microextração por fase sólida (SPME) em headspace para análises de COVs alvos de grupos comuns (hidrocarbonetos, alcoóis, aromáticos, hidrocarbonetos clorados, cetonas e terpenos) em uma série de matrizes que inclui solos com diferentes texturas, matrizes orgânicas de estercos e compostos de diferentes origens e biocarvões. No primeiro experimento, concluiu-se que os substratos anternativos estavam desbalanceados quanto aos nutrientes. Somente o teor de boro disponível se correlacionou positivamente com a produção de matéria seca de eucalipto. A condutividade eletrolítica não afetou significativamente a produção de biomassa total, no entanto, pode ser utilizada como preditora de teores disponíveis de NH4 +, P, K+, Mg2+, Na+, Cu2+ e Fe2+. A utilização de análise de componentes principais auxiliou na identificação dos atributos que diferenciaram os substratos quanto à produção de biomassa de eucalipto. Em relação ao segundo experimento, todos os modelos ajustados para os índices de maturação foram preditivos, robustos e não apresentaram correlação aleatória. Os modelos ajustados permitiram predizer os índices de maturação em substratos formulados com diferentes misturas de resíduos orgânicos e com larga faixa de variação do grau de maturação. No terceiro experimento, as características das matrizes, especialmente o pH e a matéria orgânica, tiveram acentuado impacto na SPME, devido a competição de analitos por sítios ativos na fibra. A metodologia apresentou boa performance para solos de texturas variadas e para matrizes orgânicas, exceto para biochars, que foram caracterizados por uma forte capacidade de adsorção, que resultou na competição por sítios ativos da fibra SPME, limitando, desse modo, a extração dos analitos das matrizes.
Organic compounds, when mature, may be used in agriculture as substrate components for the growing plants. However, many gases, including volatile organic compounds (VOCs), are released during the composting of organic residues. Three experiments were conducted in order to study different uses and applications for organic residue. The objective of these experiments was to evaluate: a) the growth of eucalyptus seedlings in alternative substrates obtained through the composting of organic residues of different origins, in comparison to commercial substrates; b) the development of prediction models for substrate samples maturity indexes, combining Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and partial least squares (PLS) regression techniques; c) the development and optimization of the solid phase microextraction (SPME) methodology in headspace for the analyses of common groups (hydrocarbons, alcohols, aromatics, chloride hydrocarbons, ketones and terpenes) targeted VOCs in a series of matrices which include soils with different textures, manure organic matrices and compounds of different origins and biochars. In the first experiment, we concluded that the alternative substrates were unbalanced in regard to the nutrients. Only the content of available boron was positively correlated to the production of eucalyptus dry matter. The electrical conductivity did not significantly affect the production of total biomass, however, it may be used as predictor of available content of NH4 +, P, K+, Mg2+, Na+, Cu2+ and Fe2+. The use of principal component analysis aided in identifying the attributes which differentiated the substrates in regard to the production of eucalyptus biomass. In regard to the second experiment, all the models adjusted to the maturation indexes were predictive, robust and did not present a random correlation. The adjusted models allowed us to predict the maturation indexes in substrates formulated with different organic residue mixtures and with a wide range of maturation degree variation. In the third experiment, the matrices characteristics, especially pH and organic matter, had an accentuated impact over the SPME, due to the competition of analytes for the fiber’s active sites. The methodology presented a good performance for soils of varied textures and for organic matrices, except for biochars, which were characterized by a strong absorption capacity, which resulted in the competition for active sites of the SPME fiber, thus, limiting the extraction of analytes from the matrices.
Informações adicionais: Tese apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Pós- Graduação em Ciência do Solo, área de concentração em Fertilidade do Solo e Nutrição de Plantas, para a obtenção do título de Doutor.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/1089
Publicador: UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
Idioma: pt_BR
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