dissertação
Modelagem não linear da dinâmica do carbono em solo tratado com lodo de curtume
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
Departamento
Departamento de Estatística
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Estatística e Experimentação Agropecuária
Agência de fomento
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Em 2020, o rebanho comercial de bovino brasileiro foi o maior do mundo, representando 14,3%
do rebanho mundial, com 217 milhões de cabeças. Embora essa atividade produza lucros significativos,
contribuindo para o desenvolvimento econômico e social do país, tem sido alvo de
preocupações, principalmente em função da grande produção de resíduos/efluentes observada
ao longo do beneficiamento do couro bovino. O curtimento é o processamento da pele cru do
animal que consiste em transformar em couro. Durante o processo de curtimento estima-se que
cada pele processada produza cerca de 15 kg de resíduos, destes 7,5 kg decantam no fundo da
lagoa de tratamento primário na forma de lodo. O lodo de curtume é um adubo agrícola em
potencial, pois é rico em vários nutrientes para os vegetais, entretanto apresenta restrição, principalmente,
devido a presença de metais pesados em elevadas concentrações. Quando se adiciona
um resíduo orgânico ao solo, a atividade microbiana é estimulada e os micro-organismos
utilizam o carbono como fonte de energia para seus processos metabólicos, e assim, parte do
carbono é incorporada às células microbianas e parte é liberada na forma de dióxido de carbono
(CO2). A mineralização é muito importante, pois no processo de decomposição desses resíduos
orgânicos ocorre também a liberação de nutrientes que são fundamentais para o crescimento das
plantas. A dinâmica de liberação do carbono pode ser descrita por modelos não lineares. Desta
forma, o presente trabalho tem como objetivo modelar a mineralização do carbono orgânico no
solo para as dose de 6, 12, 24 e 36 miligramas por hectare de lodo de curtume utilizando os
modelos não lineares Stanford & Smith, Cabrera e Juma. Foram utilizadas amostras do solo de
textura muito argilosa: Nitossolo vermelho eutroferrico típico (Nvef), o carbono mineralizado
foi medido em 21 observações ao longo do tempo até o 105o dia de incubação. Ajustou-se
os modelos não lineares considerando a estrutura dos erros autorregressivos de primeira ordem
(AR1) e heterocedasticidade de variâncias quando necessário. A estimação dos parâmetros foi
feita utilizando o método de Mínimos Quadrados Generalizado. Os ajustes foram comparados
utilizando os seguintes critérios de seleção: critério de informação de akaike Corrigido
(AICc) e o coeficiente de determinação ajustado (R2a
j). Os modelos não lineares Cabrera e Juma
apresentaram bons ajustes. Embora o Stanford & Smith seja o mais utilizado na descrição da
mineralização de carbono de resíduos orgânicos, neste trabalho não apresentou bons ajustes. O
modelo Cabrera apresentou os melhores ajustes para as doses 6, 12 e 24 e o Juma para a dose
36 com base nos critérios de seleção utilizado.
Abstract
In 2020, the Brazilian commercial cattle herd was the largest in the world, representing 14.3%
of the world herd, with 217 million heads. Although this activity produces significant profits,
contributing to the country’s economic and social development, it has been the target of concerns,
mainly due to the large production of residues/effluents observed during the processing of
bovine hide. Tanning is the processing of the animal’s raw skin, which consists of transforming
it into leather. During the tanning process, it is estimated that each processed hide produces
about 15 kg of waste, of which 7.5 kg settles at the bottom of the primary treatment pond in
the form of sludge. Tannery sludge is a potential agricultural fertilizer, as it is rich in several
nutrients for vegetables, however it is restricted, mainly due to the presence of heavy metals in
high concentrations. When an organic waste is added to the soil, microbial activity is stimulated
and microorganisms use carbon as an energy source for their metabolic processes, and thus,
part of the carbon is incorporated into the microbial cells and part is released in the form of dioxide
of carbon (CO2). Mineralization is very important, as the decomposition process of these
organic residues also releases nutrients that are essential for plant growth. The carbon release
dynamics can be described by nonlinear models. Thus, the present work aims to model the mineralization
of organic carbon in the soil at doses of 6, 12, 24 and 36 milligrams per hectare of
tannery sludge using the nonlinear models Stanford & Smith, Cabrera and Juma. Soil samples
with a very clayey texture were used: Typical Eutroferric Red Nitosol (Nvef), the mineralized
carbon was measured in 21 observations over time until the 105th day of incubation. Nonlinear
models were adjusted considering the structure of first-order autoregressive errors (AR1) and
heteroscedasticity of variances when necessary. Parameter estimation was performed using the
Generalized Least Squares method. The fits were compared using the following selection criteria:
Corrected akaike information criterion (AICc) and the adjusted determination coefficient
(R2a
j). The nonlinear Cabrera and Juma models showed good fits. Although the Stanford &
Smith is the most used in the description of carbon mineralization from organic residues, in this
work it did not present good fits. The Cabrera model showed the best fits for doses 6, 12 and 24
and the Juma for dose 36 based on the selection criteria used.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
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DOI
Citação
SILVA, M. L. da. Modelagem não linear da dinâmica do carbono em solo tratado com lodo de curtume. 2021. 63 p. Dissertação (Mestrado em Estatística e Experimentação Agropecuária) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2021.
