dissertação

Biochar-nitrogen composites: synthesis, properties and use as fertilizer for maize

Carregando...
Imagem de Miniatura

Notas

Editores

Coorientadores

Título da Revista

ISSN da Revista

Título de Volume

Editor

Universidade Federal de Lavras

Faculdade, Instituto ou Escola

Departamento

Departamento de Ciência do Solo

Programa de Pós-Graduação

Programa de Pós-graduação em Ciência do Solo

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

O nitrogênio é altamente reativo e propenso a ser facilmente perdido para o ar e água do solo. O biocarvão desempenha um papel crucial na mitigação das perdas de nitrogênio no sistema solo-planta, e os compósitos de nitrogênio-biocarvão-mineral têm se mostrado eficientes na nutrição do milho. A formulação de compósitos à base de nitrogênio com biocarvão exige cuidados, especialmente em termos de controle de pH, redução de perdas de N durante a formulação e garantia de níveis ótimos e disponibilidade de N no compósito final. Este estudo teve como objetivo sintetizar e avaliar as propriedades de compósitos de biocarvão-nitrogênio formulados com sulfato de amônio (SA), ureia e diamônio fosfato (DAP), bem como avaliar a eficiência agronômica destas fontes de N na nutrição e promoção do crescimento do milho. Os biocarvões foram produzidos a partir da pirólise a 300 o C de duas biomassas contrastantes: esterco de galinha (N = 3,5%) e torta de leguminosas (N = 9%). O pH do biocarvão foi ajustado para ~6, utilizando-se, para isso, soluções ácidas antes da mistura desses biocarvões com SA, ureia e DAP, o que possibilitou a fomulação de seis compósitos de N-biocarvão. O milho foi cultivado por 50 dias em condições de casa de vegetação, com avaliação da matéria seca (MS) e nitrogênio na parte aérea. Os teores de nitrogênio mineral (amoniacal e nítrico) e nitrogênio residual de amostras de um latossolo vermelho-amarelo de textura média utilizado para o cultivo de milho também foram analisados. Amostras dos biocarvões e compósitos foram caracterizadas para atributos químicos e físico- químicos, bem como para espécies químicas e solubilidade do N nos compósitos e biocarvão. A dinâmica da liberação de N mineral (amoniacal e nítrica) dos compósitos e biocarvões originais foi avaliada simultaneamente ao longo do cultivo do milho, em função da amostragem sucessiva da solução do solo. Com a oferta de N em uma única dose (400 mg kg -1 de N), os compósitos mostraram-se tão eficazes quanto a ureia dividida em três aplicações no fornecimento de nitrogênio às plantas de milho. Além disso, os compósitos formulados com DAP e supridos em menor dose (270 mg kg -1 de N) produziram a mesma quantidade de matéria seca que outros compósitos nos quais o N foi fornecido às plantas na dose de 400 mg kg -1 . Os compósitos contendo SA foram muito eficazes na liberação da maior parte do N mineral na solução do solo, embora, ao final do cultivo do milho, não tenham sido observadas diferenças no nitrogênio residual no latossolo para as diversas fontes de N, incluindo a ureia. Os compósitos testados demonstraram eficiência agronômica comparável à ureia na promoção do crescimento do milho. A biomassa do milho foi menor para as plantas nutridas com biocarvões puros sem adição de N mineral, indicando que a disponibilidade de N das matrizes carbonizadas é reduzida e que o N não é liberado dentro do prazo requerido pelas plantas de milho. .

Abstract

Nitrogen is highly reactive and prone to be easily lost into the air and soil water. Biochar plays a crucial role in mitigating nitrogen losses in the soil-plant system, and biochar-mineral nitrogen composites have proven to be efficient in nourishing maize. The formulation of nitrogen-based composites with biochar demands careful consideration, particularly in pH control, minimum loss of N during formulation, and ensuring optimal levels and available N in the final composite. This study aimed to synthesize and assess the properties of biochar-nitrogen composites formulated with the following synthetic fertilizers: ammonium sulfate (AS), urea, and diammonium phosphate (DAP), as well as evaluate the agronomic efficiency of N composites in nourishing and promoting the maize plentiful growth. Biochars were derived from two contrasting biomass: chicken manure (N = 3.5%) and leguminous cake (N = 9%) and pyrolyzed at 300°C. The biochar pH was adjusted to ~6 using acid solutions before they blended with AS, urea, and DAP, thus, it was formulated six composites. Maize was cultivated for 50 days in greenhouse conditions, with the evaluation of dry matter (DM) and nitrogen in the shoot. Mineral nitrogen content (ammonium and nitrate) and residual nitrogen in the Red-yellow Latosol medium-texture used for maize cultivation were also analyzed. Biochar and composite properties underwent scrutiny for chemical and physicochemical attributes, as well as for N chemical species, and their solubility in composites and biochars as well. The dynamics of mineral N (ammonium and nitrate) released from the composites and raw biochars were concurrently assessed throughout maize cultivation by successively sampling soil solution. With N supplied in a single dose (400 mg kg -1 N), composites proved to be as effective as urea - split in three applications - in providing nitrogen to maize plants. Additionally, composites formulated with DAP and provided at the dose of 270 mg kg -1 N yielded the same dry matter production as other composites in which N was furnished to plants at the rate of 400 mg kg -1 . Composites containing AS effectively released most mineral N into the soil solution, although, at the end of maize cultivation, no differences in residual nitrogen in the Oxisol were observed among the various N sources, including soil samples treated with N from urea. The formulated composites demonstrated comparable agronomic efficiency to urea in promoting plentiful maize growth. Maize biomass was lower for plants nourished with raw biochars without mineral N doping, indicating that the availability of N from the carbonized matrices is reduced, and N is not released within the required timeframe for maize plants.

Descrição

Área de concentração

Agência de desenvolvimento

Palavra chave

Marca

Objetivo

Procedência

Impacto da pesquisa

Resumen

ISBN

DOI

Citação

MOTA, C. P. Biochar-nitrogen composites: synthesis, properties and use as fertilizer for maize. 2024. 44 p. Dissertação (Mestrado em Ciência do Solo)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024.

Link externo

Avaliação

Revisão

Suplementado Por

Referenciado Por

Licença Creative Commons

Exceto quando indicado de outra forma, a licença deste item é descrita como Attribution 4.0 International