Avaliação do potencial agronômico de fertilizante orgânico proveniente de plantas macrófitas na cultura do milho (Zea mays L.)
A erosão do solo e a contaminação dos recursos hídricos por nutrientes potencializam o processo de eutrofização, favorecem o crescimento de plantas macrófitas que impactam a geração de energia elétrica em reservatórios hídricos. A remoção dessas plantas próximo às margens das represas são passivos a...
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | Brasil |
| Institución: | Universidade de São Paulo (USP) |
| Repositorio: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
| Idioma: | portugués |
| OAI Identifier: | oai:teses.usp.br:tde-19092025-113534 |
| Acceso en línea: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11140/tde-19092025-113534/ |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Acúmulo de nutrientes Composto orgânico Lixiviação de nutrientes Nutrient accumulation Nutrient leaching Organic compost |
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Avaliação do potencial agronômico de fertilizante orgânico proveniente de plantas macrófitas na cultura do milho (Zea mays L.) Evaluation of the agronomic potential of organic fertilizer derived from macrophyte plants in maize (Zea mays L.) cultivation |
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Avaliação do potencial agronômico de fertilizante orgânico proveniente de plantas macrófitas na cultura do milho (Zea mays L.) Trindade, Paulo Sergio Costa Acúmulo de nutrientes Composto orgânico Lixiviação de nutrientes Nutrient accumulation Nutrient leaching Organic compost |
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A erosão do solo e a contaminação dos recursos hídricos por nutrientes potencializam o processo de eutrofização, favorecem o crescimento de plantas macrófitas que impactam a geração de energia elétrica em reservatórios hídricos. A remoção dessas plantas próximo às margens das represas são passivos ambientais que demandam um correto destino. Porém, a busca de práticas agrícolas sustentáveis com a adoção de fontes alternativas para a produção de fertilizantes orgânicos permite explorar essas plantas como fonte orgânica devido ao seu potencial de acumular, remover nutrientes dos reservatórios e reduzir a eutrofização. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar o uso de plantas macrófitas na produção de fertilizante orgânico e sua capacidade de suprir as necessidades nutricionais no desenvolvimento inicial do milho. O composto produzido foi caracterizado conforme parâmetros estabelecidos pela Instrução Normativa n° 61/2020 para fertilizantes orgânicos e pela Instrução Normativa SDA n° 7/2016 quanto aos elementos potencialmente tóxicos. Em casa-de-vegetação avaliou-se o potencial agronômico do fertilizante orgânico no estabelecimento da cultura do milho em dois tipos de solo (franco-arenoso e argiloso), seis doses de composto orgânico de plantas macrófitas (CMA) (0, 2, 4, 6, 8 e 10 g dm-3), além de um controle positivo com fertilizante mineral equivalente ao nitrogênio, fósforo e potássio da maior dose do fertilizante orgânico, totalizando 14 tratamentos em delineamento em blocos casualizados. Os atributos químicos do solo, atividades das enzimas arilsulfatase, β-glucosidase, fosfatase ácida, altura, diâmetro, área foliar, massa seca da raiz (MSR), massa seca da parte aérea (MSPA), massa seca total (MST), acúmulo de nutrientes na raiz, parte aérea e total, eficiência de absorção e recuperação dos nutrientes foram avaliados após 45 dias da semeadura (estádio fenológico do milho V9). A qualidade do composto orgânico foi avaliada por meio da respiração basal do solo (RBS) e lixiviação de nutrientes. No experimento de RBS, o delineamento foi inteiramente casualizado, com seis tratamentos e quatro repetições, considerando duas fontes orgânicas: um controle positivo de composto de lodo de esgoto (CLE), além de solo sem fertilização (CT). A liberação de CO2 foi quantificada aos 1, 2, 4, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56 e 63 dias após a incubação. No experimento de lixiviação, conduzido em colunas, foram avaliados nitrato (NO3-), amônio (NH4+) e potássio (K+) aos 1, 7, 21, 35, 49 e 63 dias. A caracterização do CMA apresentou pH 7,7, C% 23,92, N% 1,23, C/N 19, U% 4,8, CTC 519 mmolc kg-1 e CE 5,18 µS cm-1, o que atendeu aos requisitos das legislações para produção e comercialização de fertilizantes orgânicos. Os teores de arsênio, cádmio, chumbo, cromo, mercúrio, níquel e selênio apresentaram valores inferiores aos estabelecidos na Instrução Normativa SDA n° 27/2016. No solo o fornecimento de doses crescentes de CMA elevou os atributos químicos como a CTC, SB, V%, P, K, Ca, Mg e Mn em ambos os solos, MOS no solo argiloso e S no solo arenoso. Os valores de H+Al e Cu reduziram nos solos argiloso e franco-arenoso respectivamente. Já para a atividade enzimática, no solo franco-arenoso observou aumento da atividade β-glucosidase e fosfatase e redução da arilsulfatase, enquanto no solo argiloso houve redução da fosfatase. No desenvolvimento do milho houve incremento significativo para altura, diâmetro, MSPA, MSR e MST em razão da dose do CMA. Na dose de 10 g dm-3 de CMA, a MST foi de 15,9 gramas e 12,6 gramas em solos franco-arenoso e argiloso, equivalente a 20% e 31% da MST do fertilizante mineral. O aumento no acúmulo total dos nutrientes nas plantas de milho foi significativo nos solos franco-arenoso e argiloso em razão das doses de CMA, com exceção ao Mg, S e Cu no solo franco-arenoso. A eficiência de absorção e recuperação para o P aumentou em razão da dose de CMA. Para o N houve redução da eficiência de absorção no solo argiloso, enquanto a recuperação de N não alterou. Para o K, houve maior eficiência de absorção em solo franco-arenoso e recuperação em solo argiloso, porém a recuperação de K foi menor em solo franco-arenoso. A lixiviação acumulada de NO3- e NH4+ foi menor com CMA em comparação ao CT e não diferiu em comparação ao CLE em ambos os solos. Para o K os maiores valores de lixiviação foram observados para o fertilizante mineral (FM). O CMA apresentou valores de lixiviação da ordem de 7,74 e 8,03 mg coluna-1nos solos franco-arenoso e argiloso, respectivamente, valores inferiores ao FM e superiores quando comparado com CLE. A RBS apresentou maiores valores acumulados para o CMA, quando comparado com CLE e solo sem fertilização. O CMA atendeu aos requisitos mínimos para ser caracterizado como fertilizante orgânico, assim como mostrou-se seguro quanto aos teores de elementos potencialmente tóxicos e baixo risco de lixiviação para NO3-. Apesar de ser observado melhorias nas características químicas do solo e acúmulo de nutrientes na planta, o potencial agronômico do composto orgânico foi limitado quando comparado com fertilizante mineral. |
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Avaliação do potencial agronômico de fertilizante orgânico proveniente de plantas macrófitas na cultura do milho (Zea mays L.)Evaluation of the agronomic potential of organic fertilizer derived from macrophyte plants in maize (Zea mays L.) cultivationAcúmulo de nutrientesComposto orgânicoLixiviação de nutrientesNutrient accumulationNutrient leachingOrganic compostA erosão do solo e a contaminação dos recursos hídricos por nutrientes potencializam o processo de eutrofização, favorecem o crescimento de plantas macrófitas que impactam a geração de energia elétrica em reservatórios hídricos. A remoção dessas plantas próximo às margens das represas são passivos ambientais que demandam um correto destino. Porém, a busca de práticas agrícolas sustentáveis com a adoção de fontes alternativas para a produção de fertilizantes orgânicos permite explorar essas plantas como fonte orgânica devido ao seu potencial de acumular, remover nutrientes dos reservatórios e reduzir a eutrofização. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar o uso de plantas macrófitas na produção de fertilizante orgânico e sua capacidade de suprir as necessidades nutricionais no desenvolvimento inicial do milho. O composto produzido foi caracterizado conforme parâmetros estabelecidos pela Instrução Normativa n° 61/2020 para fertilizantes orgânicos e pela Instrução Normativa SDA n° 7/2016 quanto aos elementos potencialmente tóxicos. Em casa-de-vegetação avaliou-se o potencial agronômico do fertilizante orgânico no estabelecimento da cultura do milho em dois tipos de solo (franco-arenoso e argiloso), seis doses de composto orgânico de plantas macrófitas (CMA) (0, 2, 4, 6, 8 e 10 g dm-3), além de um controle positivo com fertilizante mineral equivalente ao nitrogênio, fósforo e potássio da maior dose do fertilizante orgânico, totalizando 14 tratamentos em delineamento em blocos casualizados. Os atributos químicos do solo, atividades das enzimas arilsulfatase, β-glucosidase, fosfatase ácida, altura, diâmetro, área foliar, massa seca da raiz (MSR), massa seca da parte aérea (MSPA), massa seca total (MST), acúmulo de nutrientes na raiz, parte aérea e total, eficiência de absorção e recuperação dos nutrientes foram avaliados após 45 dias da semeadura (estádio fenológico do milho V9). A qualidade do composto orgânico foi avaliada por meio da respiração basal do solo (RBS) e lixiviação de nutrientes. No experimento de RBS, o delineamento foi inteiramente casualizado, com seis tratamentos e quatro repetições, considerando duas fontes orgânicas: um controle positivo de composto de lodo de esgoto (CLE), além de solo sem fertilização (CT). A liberação de CO2 foi quantificada aos 1, 2, 4, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56 e 63 dias após a incubação. No experimento de lixiviação, conduzido em colunas, foram avaliados nitrato (NO3-), amônio (NH4+) e potássio (K+) aos 1, 7, 21, 35, 49 e 63 dias. A caracterização do CMA apresentou pH 7,7, C% 23,92, N% 1,23, C/N 19, U% 4,8, CTC 519 mmolc kg-1 e CE 5,18 µS cm-1, o que atendeu aos requisitos das legislações para produção e comercialização de fertilizantes orgânicos. Os teores de arsênio, cádmio, chumbo, cromo, mercúrio, níquel e selênio apresentaram valores inferiores aos estabelecidos na Instrução Normativa SDA n° 27/2016. No solo o fornecimento de doses crescentes de CMA elevou os atributos químicos como a CTC, SB, V%, P, K, Ca, Mg e Mn em ambos os solos, MOS no solo argiloso e S no solo arenoso. Os valores de H+Al e Cu reduziram nos solos argiloso e franco-arenoso respectivamente. Já para a atividade enzimática, no solo franco-arenoso observou aumento da atividade β-glucosidase e fosfatase e redução da arilsulfatase, enquanto no solo argiloso houve redução da fosfatase. No desenvolvimento do milho houve incremento significativo para altura, diâmetro, MSPA, MSR e MST em razão da dose do CMA. Na dose de 10 g dm-3 de CMA, a MST foi de 15,9 gramas e 12,6 gramas em solos franco-arenoso e argiloso, equivalente a 20% e 31% da MST do fertilizante mineral. O aumento no acúmulo total dos nutrientes nas plantas de milho foi significativo nos solos franco-arenoso e argiloso em razão das doses de CMA, com exceção ao Mg, S e Cu no solo franco-arenoso. A eficiência de absorção e recuperação para o P aumentou em razão da dose de CMA. Para o N houve redução da eficiência de absorção no solo argiloso, enquanto a recuperação de N não alterou. Para o K, houve maior eficiência de absorção em solo franco-arenoso e recuperação em solo argiloso, porém a recuperação de K foi menor em solo franco-arenoso. A lixiviação acumulada de NO3- e NH4+ foi menor com CMA em comparação ao CT e não diferiu em comparação ao CLE em ambos os solos. Para o K os maiores valores de lixiviação foram observados para o fertilizante mineral (FM). O CMA apresentou valores de lixiviação da ordem de 7,74 e 8,03 mg coluna-1nos solos franco-arenoso e argiloso, respectivamente, valores inferiores ao FM e superiores quando comparado com CLE. A RBS apresentou maiores valores acumulados para o CMA, quando comparado com CLE e solo sem fertilização. O CMA atendeu aos requisitos mínimos para ser caracterizado como fertilizante orgânico, assim como mostrou-se seguro quanto aos teores de elementos potencialmente tóxicos e baixo risco de lixiviação para NO3-. Apesar de ser observado melhorias nas características químicas do solo e acúmulo de nutrientes na planta, o potencial agronômico do composto orgânico foi limitado quando comparado com fertilizante mineral.Soil erosion and water contamination by nutrients enhance the process of eutrophication, favoring the growth of macrophyte plants that affect electricity generation in water reservoirs. The removal of these plants near reservoir margins creates environmental liabilities that require proper disposal. However, the pursuit of sustainable agricultural practices, including the use of alternative sources for the production of organic fertilizers, allows the exploitation of these plants as organic sources due to their potential to accumulate and remove nutrients from reservoirs and reduce eutrophication. Thus, this study aimed to evaluate the use of macrophyte plants in the production of organic fertilizer and their capacity to meet the nutritional requirements for the initial development of maize. The compost produced was characterized according to the parameters established by Normative Instruction N° 61/2020 for organic fertilizers and Normative Instruction SDA N° 7/2016 regarding potentially toxic elements. In a greenhouse, the agronomic potential of the organic fertilizer was evaluated for maize establishment in two soil types (sandy loam and clayey), with six doses of macrophyte-based organic compost (CMA) (0, 2, 4, 6, 8, and 10 g dm3), plus a positive control with mineral fertilizer equivalent to the nitrogen, phosphorus, and potassium content of the highest CMA dose, totaling 14 treatments in a randomized block design. Soil chemical attributes, enzyme activities (arylsulfatase, β-glucosidase, and acid phosphatase), plant height, stem diameter, leaf area, root dry mass (RDM), shoot dry mass (SDM), total dry mass (TDM), nutrient accumulation in root, shoot, and total plant, as well as nutrient uptake and recovery efficiency, were evaluated 45 days after sowing (V9 stage of maize). The compost quality was assessed by soil basal respiration (SBR) and nutrient leaching. In the SBR experiment, a completely randomized design was used with six treatments and four replications, considering two organic sources: a positive control with sewage sludge compost (SSC), and unfertilized soil (control - CT). CO2 release was measured at 1, 2, 4, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56, and 63 days after incubation. In the leaching experiment, conducted in soil columns, nitrate (NO3), ammonium (NH4+), and potassium (K+) were evaluated at 1, 7, 21, 35, 49, and 63 days. The CMA characterization showed pH 7.7, C 23.92%, N 1.23%, C/N ratio 19, moisture 4.8%, CEC 519 mmolc kg-1, and EC 5.18 µS cm-1, meeting the legal requirements for the production and commercialization of organic fertilizers. The concentrations of arsenic, cadmium, lead, chromium, mercury, nickel, and selenium were below the limits established by Normative Instruction SDA N° 27/2016. Increasing CMA doses improved soil chemical attributes such as CEC, SB, base saturation (V%), P, K, Ca, Mg, and Mn in both soils, increased SOM in the clayey soil, and increased S in the sandy soil. H++Al and Cu levels decreased in the clayey and sandy loam soils, respectively. Enzymatic activity increased for β-glucosidase and phosphatase and decreased for arylsulfatase in the sandy loam soil, whereas phosphatase decreased in the clayey soil. Maize development showed significant increases in plant height, stem diameter, SDM, RDM, and TDM with increasing CMA doses. At 10 g dm-3 of CMA, the TDM was 15.9 g and 12.6 g in sandy loam and clayey soils, respectively, corresponding to 20% and 31% of the TDM obtained with mineral fertilizer. Total nutrient accumulation in maize increased significantly with CMA doses in both soils, except for Mg, S, and Cu in sandy loam. Phosphorus uptake and recovery efficiency increased with CMA dose. For nitrogen, uptake efficiency decreased in the clayey soil, while recovery remained unchanged. For potassium, uptake efficiency increased in sandy loam and recovery in clayey soil, but recovery decreased in sandy loam. Cumulative NO3- and NH4+ leaching was lower with CMA compared to the control and similar to SSC in both soils. For K, the highest leaching occurred with mineral fertilizer. CMA leaching values were 7.74 and 8.03 mg column-1 in sandy loam and clayey soils, respectivelylower than mineral fertilizer and higher than SSC. SBR was higher with CMA than with SSC and unfertilized soil. CMA met the minimum requirements to be classified as an organic fertilizer, showed safety regarding potentially toxic elements, and posed low nitrate leaching risk. Despite improvements in soil chemical attributes and plant nutrient accumulation, the agronomic potential of the organic compost was limited when compared to mineral fertilizer.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPTezotto, Tiago2025-06-09info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11140/tde-19092025-113534/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPReter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais.info:eu-repo/semantics/openAccessporTrindade, Paulo Sergio Costa2025-09-22T13:14:02Zoai:teses.usp.br:tde-19092025-113534Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-09-22T13:14:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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