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metadata.teses.dc.title: Biochar-based phosphate fertilizer as an alternative to improve phosphorus use efficiency in tropical soils
metadata.teses.dc.title.alternative: Fertilizante fosfato baseado em biochar como alternativa para melhorar a eficiência de uso de fósforo em solos tropicais
metadata.teses.dc.creator: Lustosa Filho, José Ferreira
metadata.teses.dc.creator.Lattes: http://lattes.cnpq.br/7877976995570633
metadata.teses.dc.contributor.advisor1: Melo, Leônidas Carrijo Azevedo
metadata.teses.dc.contributor.advisor-co1: Silva, Carlos Alberto
metadata.teses.dc.contributor.referee1: Pavinato, Paulo Sergio
metadata.teses.dc.contributor.referee2: Mattiello, Edson Marcio
metadata.teses.dc.contributor.referee3: Carvalho, Teotonio Soares de
metadata.teses.dc.contributor.referee4: Zinn, Yuri Lopes
metadata.teses.dc.subject: Sorção de fósforo
Latossolo
Fertilizante à base de biocarvão
Fertilizante de liberação lenta (FLL)
Solo - Fósforo
Eficiência agronômica
Fracionamento de fósforo
Fertilizantes fosfatados
Phosphorus sorption
Oxisol
Latosol
Biochar-based fertilizer (BBF)
Slow-release fertilizer (SRF)
Soil - Phosphorus
Agronomic efficiency
Phosphorus fractions
Phosphate fertilizers
metadata.teses.dc.date.issued: 16-Oct-2018
metadata.teses.dc.description.sponsorship: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
metadata.teses.dc.identifier.citation: LUSTOSA FILHO, J. F. Biochar-based phosphate fertilizer as an alternative to improve phosphorus use efficiency in tropical soils. 2018. 114 p. Tese (Doutorado em Ciência do Solo)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2018.
metadata.teses.dc.description.resumo: O fósforo (P) é rapidamente sorvido em solos tropicais altamente intemperizados. A maioria dos fertilizantes fosfatados utilizados no Brasil possuem alta solubilidade, proporcionando liberação rápida do P e maior susceptibilidade à fixação de P nos solos. Assim, buscou-se produzir um fertilizante organomineral à base de biocarvão com o objetivo de aumentar a eficiência de uso de P em solos tropicais ácidos. Para este propósito, fosfato monoamônico (MAP), superfosfato triplo (TSP) e ácido fosfórico (H3PO4) com e sem a adição de óxido de magnésio (MgO) foram misturados com cama de frango para produzir fertilizantes à base de biocarvão (BBFs) por meio da pirólise a 500 °C. Três estudos foram realizados para caracterizar e avaliar a eficiência agronômica dos BBFs. Na primeira parte do estudo, avaliou-se a composição mineral, difração de raios-X, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, cinética de liberação de P em água e um ensaio em casa de vegetação com milho cultivado em Latossolo argiloso. A adição de MgO reduziu drasticamente a cinética de liberação de P em água dos BBFs, devido à formação de compostos de baixa solubilidade. No entanto, estes BBFs promoveram produção de biomassa de milho próxima a obtida com TSP e também elevaram o pH e o teor de Mg do solo após o cultivo. Na segunda parte do estudo, foram avaliados dois BBFs (biocarvão cama de frango + TSP + MgO, identificado como BCF-TSP-MgO e biocarvão cama de frango + H3PO4 + MgO, identificado como BCF-H3PO4-MgO) em relação: (i) as frações solúveis, (ii) difusão de P no solo utilizando uma técnica de visualização ao longo do tempo e (iii) eficiência agronômica na forma granular e em pó na cultura do milho. A solubilidade do P em água dos BBFs foi drasticamente reduzida, mas a solubilidade no ácido cítrico e citrato neutro de amônio + água é semelhante a do TSP. O método de visualização mostrou que o processo de difusão de P no solo dos BBFs é mais lento que o do TSP, característico de fertilizantes de liberação lenta. Os BBFs possuem eficiência agronômica semelhante ao TSP quando aplicados em pó. O BCF-H3PO4-MgO, aplicado na forma de grânulo, promoveu produção de biomassa do milho equivalente a obtida com TSP, apesar da pequena proporção do grânulo que dissolveu durante o cultivo do milho (~ 16%, em contraposto a 40% do TSP), preservando o P disponível no grânulo para cultivos futuros. Na terceira parte do estudo, os BBFs foram aplicados em diferentes doses em um Latossolo Vermelho e incubados por um período antes do cultivo com Urochloabrizantha durante três ciclos de crescimento para avaliar a eficiência agronômica e, posteriormente, um procedimento de extração sequencial foi utilizado para determinar a distribuição de P entre as diferentes frações de P. O rendimento de matéria seca da parte aérea no primeiro ciclo de cultivo na dose mais elevada foi maior para o TSPplantio (sem incubação). No entanto, nos ciclos de cultivo subsequentes, todos os BBFs apresentaram maior rendimento de biomassa em comparação com o TSPplantio. A adição de BCF-TSP influenciou positivamente a dinâmica das frações de P no solo com aumento das frações lábeis e moderadamente lábeis de P no solo após o cultivo.
metadata.teses.dc.description.abstract: Phosphorus (P) is rapidly sorbed on highly weathered tropical soils. Most phosphate fertilizers used in Brazil have high solubility, providing fast P release and greater susceptibility to P fixation in soils. Thereby, we sought to produce a biochar-based organomineral fertilizer aiming to increase the P use efficiency in acidic tropical soils. For this purpose, monoammonium phosphate (MAP), triple superphosphate (TSP) and phosphoric acid (H3PO4) with and without the addition of magnesium oxide (MgO) were mixed with poultry litter to produce biochar-based fertilizers (BBFs) by pyrolysis at 500 °C. Three studies were carried out to characterize and evaluate the agronomic efficiency of the BBFs. In the first part of the study, it was evaluated mineral composition, X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, P release kinetics in water of the BBFs and a bioassay with maize in a greenhouse using a clayey Oxisol. The addition of MgO dramatically reduced the release kinetics of P in water from BBFs due to the formation of low solubility compounds. However, these BBFs promoted maize biomass production close to TSP and also raised the pH and soil Mg content after cultivation. In the second part of the study, it was evaluated two BBFs (biochar poultry litter + TSP + MgO, identified as PLB-TSP-MgO, and biochar poultry litter + H3PO4 + MgO, identified as PLB-H3PO4-MgO) in relation to (i) the soluble fractions, (ii) diffusion of P in the soil using a visualization technique over time, and (iii) the agronomic efficiency in granular and powder form in the maize crop. The P water solubility of BBFs was dramatically reduced, but the solubility of citric acid and neutral ammonium citrate + water is similar to the TSP. The method of visualization showed that the P diffusion process of BBFs in soil is slower than the TSP, characteristic of slow-release fertilizers. BBFs have agronomic efficiency similar to TSP when applied in powder. The PLB-H3PO4-MgO, applied as a granule, promoted maize biomass production equivalent to TSP, despite the smaller proportion of the granule that dissolved during maize cultivation (~ 16% versus 40% of TSP), preserving P available in the granule for future harvests. In the third part of the study, the BBFs were applied at different doses in an Oxisol and incubated for a period before cultivation of Urochloabrizantha for three growth cycles to evaluate the agronomic efficiency and thereafter, a sequential extraction procedure was used to determine the P distribution among different P pools. The shoot dry matter yield in the first cropping cycle was higher at the highest P rate for TSPplanting (no incubation). However, in subsequent crop cycles, all BBFs showed higher biomass yield as compared to TSPplanting. The PLB-TSP addition positively influenced the dynamics of the P fractions in the soil with an increase in the labile and moderately labile P fractions in soil after cultivation.
metadata.teses.dc.identifier.uri: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/31387
metadata.teses.dc.publisher: Universidade Federal de Lavras
metadata.teses.dc.language: eng
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