Análise da sinergia entre biocarvão, fertilizante mineral e Rhizobium tropici

Authors

  • Lorena de Oliveira Felipe Departamento de Química, Biotecnologia e Engenharia de Bioprocessos (DQBIO). Universidade Federal de São João del-Rei/Campus Alto Paraopeba (UFSJ/CAP).
  • Edson Romano Nucci Universidade Federal de São João del-Rei/Campus Alto Paraopeba (UFSJ/CAP).
  • Felipe Antônio Lacerda Universidade Federal de São João del-Rei/Campus Alto Paraopeba (UFSJ/CAP).
  • Francine Silveira Vieira Universidade Federal de São João del-Rei/Campus Alto Paraopeba (UFSJ/CAP).
  • Guilherme Guimarães Ascendino Universidade Federal de São João del-Rei/Campus Alto Paraopeba (UFSJ/CAP).
  • Kaíque Souza Gonçalves Cordeiro Oliveira Universidade Federal de São João del-Rei/Campus Alto Paraopeba (UFSJ/CAP).
  • Sílvia Natália Guimarães Lima Universidade Federal de São João del-Rei/Campus Alto Paraopeba (UFSJ/CAP).
  • Bruno Meireles Xavier Cornell University/NYSAES, 630 W. North Street, Geneva, NY 14456.

DOI:

https://doi.org/10.21206/rbas.v6i4.371

Keywords:

Biocarvão. Desenvolvimento Sustentável. Fertilidade do Solo. Gerenciamento ambiental. Produtividade Agrícola. Segurança Alimentar.

Abstract

Adisseminação do uso de carvão como adjuvante de fertilidade do solo depende do desenvolvimento de tecnologias que tragam benefícios comerciais também no curto prazo. Desse modo, o objetivo desse artigo
consistiu na avaliação da interação do biocarvão com a fertilização convencional (NPK 4:30:16) e o bioinoculante (Rhizobium tropici). Para tal, foi aplicada a metodologia do Delineamento Central Composto Rotacional
(DCCR) tendo como variável resposta a avaliação da produtividade do feijoeiro, nodulação de raiz e pH do solo das parcelas experimentais. O experimento foi realizado em duplicata, com dois pontos centrais. Observou-se que as interações das variáveis testadas foram significativas (p < 0,05) para a produtividade do feijoeiro, sendo que o maior estímulo foi observado nos níveis +1 de R.tropici, biocarvão e NPK. Entretanto, o incremento no estímulo à produtividade foi menor nos níveis mais altos das variáveis estudadas, indicando uma relação de custo-benefício ideal de NPK 4:30:16 e R.tropici compatível com as recomendações feitas pela literatura especializada e adição de 7,5% m/m de biocarvão. Assim, nossos resultados indicam que, aplicado nessas proporções,
o biocarvão otimize o rendimento da produção agrícola quando aliado a técnicas tradicionais de fertilização.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Lorena de Oliveira Felipe, Departamento de Química, Biotecnologia e Engenharia de Bioprocessos (DQBIO). Universidade Federal de São João del-Rei/Campus Alto Paraopeba (UFSJ/CAP).

É Mestre em Ciências pela Universidade Federal de São João del-Rei/Campus Alto Paraopeba (UFSJ/CAP, 2015), com área de concentração em Tecnologias para o Desenvolvimento Sustentável. É também Bacharel em Ciência e Tecnologia (UFSJ/CAP, 2013) e em Engenharia de Bioprocessos (UFSJ/CAP, 2015). Atualmente é professora vinculada ao Departamento de Química, Biotecnologia e Engenharia de Bioprocessos (DQBIO) da UFSJ/CAP. Ainda, é uma das estudantes selecionadas para o Programa Oportunidades Acadêmicas 2016 do Education USA - uma rede global que prepara alunos brasileiros para estudarem nos Estados Unidos. Tem experiência na área de microbiologia, bioprospecção, fermentação submersa/asséptica de micro-organismos, ferramentas estatísticas aplicada a delineamento experimental e biocarvão (biochar). 

Edson Romano Nucci, Universidade Federal de São João del-Rei/Campus Alto Paraopeba (UFSJ/CAP).

Possui graduação em Matematica pela Universidade Federal de São Carlos(2000), mestrado em Engenharia Química pela Universidade Federal de São Carlos(2003), doutorado em Engenharia Química pela Universidade Federal de São Carlos(2007), pós-doutorado pela Universidade Federal de São Carlos(2009) e pós-doutorado pela Universidade Federal de São Carlos(2010). Atualmente é Professor Adjunto III da Universidade Federal de São João Del-Rei.

Felipe Antônio Lacerda, Universidade Federal de São João del-Rei/Campus Alto Paraopeba (UFSJ/CAP).

Estudante de Engenharia Civil e bolsista do Programa de Educação Tutorial Biotecnologias para a Sustentabilidade (PET BioSus).

Francine Silveira Vieira, Universidade Federal de São João del-Rei/Campus Alto Paraopeba (UFSJ/CAP).

Estudante de Engenharia Química e bolsista do Programa de Educação Tutorial Biotecnologias para a Sustentabilidade (PET BioSus).

Guilherme Guimarães Ascendino, Universidade Federal de São João del-Rei/Campus Alto Paraopeba (UFSJ/CAP).

Estudante de Engenharia Química e bolsista do Programa de Educação Tutorial Biotecnologias para a Sustentabilidade (PET BioSus).

Kaíque Souza Gonçalves Cordeiro Oliveira, Universidade Federal de São João del-Rei/Campus Alto Paraopeba (UFSJ/CAP).

Estudante de Engenharia Química e bolsista do Programa de Educação Tutorial Biotecnologias para a Sustentabilidade (PET BioSus).

Sílvia Natália Guimarães Lima, Universidade Federal de São João del-Rei/Campus Alto Paraopeba (UFSJ/CAP).

Estudante de Engenharia Civil e bolsista do Programa de Educação Tutorial Biotecnologias para a Sustentabilidade (PET BioSus).

Bruno Meireles Xavier, Cornell University/NYSAES, 630 W. North Street, Geneva, NY 14456.

Tutor do o Programa de Educação Tutorial Biotecnologias para a Sustentabilidade (PET BioSus) de 2009 à 2016 e professor vinculado ao Departamento de Química, Biotecnologia e Engenharia de Bioprocessos (DQBIO) da UFSJ/CAP. Atualmente está alocado no Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos da Universidade de Cornell (USA) como extensionita associado.

References

ALBURQUERQUE, J.A., CABELLO, M., AVELINO, R., BARRÓN, V., CAMPILLO, M.C., TORRENT, J. Plant growth responses to biochar amendment of Mediterranean soils deficient in iron and phosphorus. J. Plant Nutr. Soil Sci., v. 178, p. 567–575, 2015.
BIEDERMAN, L. A., STANLEY HARPOLE, W., 2013. Biochar and its effects on plant productivity and nutrient cycling: A meta-analysis. GCB Bioenergy., v. 5, p. 202–214, 2013. doi:10.1111/gcbb.12037
CASTELLINI, M., GIGLIO, L., NIEDDA, M., PALUMBO, A.D., VENTRELLA, D. Impact of biochar addition on the physical and hydraulic properties of a clay soil. Soil Tillage Res., v. 154, p. 1–13, 2015. doi:10.1016/j.still.2015.06.016
CHEN, C.-P., CHENG, C.-H., HUANG, Y.-H., CHEN, C.-T., LAI, C.-M., MENYAILO, O. V., FAN, L.-J., YANG, Y.-W. Converting leguminous green manure into biochar: changes in chemical composition and C and N mineralization. Geoderma, v. 232-234, p. 581–588, 2014. doi:10.1016/j.geoderma.2014.06.021
CROMBIE, K., MAŠEK, O., CROSS, A., SOHI, S. Biochar - synergies and trade-offs between soil enhancing properties and C sequestration potential. GCB Bioenergy, v. 7, p. 1161–1175, 2015. doi:10.1111/gcbb.12213
DAI, Z., WANG, Y., MUHAMMAD, N., YU, X., XIAO, K., MENG, J., LIU, X., XU, J., BROOKES, P.C. The effects and mechanisms of soil acidity changes, following incorporation of biochars in three soils differing in initial pH. Soil Sci. Soc. Am. J., v. 78, p. 1606–1614, 2014. doi:10.2136/sssaj2013.08.0340
DOMENE, X., HANLEY, K., ENDERS, A., LEHMANN, J. Short-term mesofauna responses to soil additions of corn stover biochar and the role of microbial biomass. Appl. Soil Ecol., v. 89, p. 10–17, 2015. doi:10.1016/j.apsoil.2014.12.005
DONG, D., FENG, Q., MCGROUTHER, K., YANG, M., WANG, H., WU, W. Effects of biochar amendment on rice growth and nitrogen retention in a waterlogged paddy field. J. Soils Sediments, v. 15, p. 153–162, 2014. doi:10.1007/s11368-014-0984-3
EMBRAPA - Arroz e Feijão. Manual de Métodos Empregados em Estudos de Microbiologia Agrícola. Brasília: Serviço de Produção de Informação, 1994. 542p. (EMBRAPA-CNPAF. Documentos, 46). In: http://livimagens.sct.embrapa.br/amostras/00060840.pdf (acessado em 11 de agosto de 2016).
EMBRAPA - Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual Métodos de Análise de Solo. Rio de Janeiro: 1997. 212p. (EMBRAPA-CNPS. Documentos, 1). In: http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/Repositorio/Manual+de+Metodos_000fzvhotqk02wx5ok0q43a0ram31wtr.pdf (acessado em 11 de agosto de 2016).
EMBRAPA - Arroz e Feijão. Cultivo do Feijoeiro Comum. Sistemas de Produção, 2. Versão Eletrônica. 2003. In: http://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/FontesHTML/Feijao/CultivodoFeijoeiro/fbnitrogenio.htm (acessado em 11 de agosto de 2016).

EMBRAPA Rondônia. Cultivo do Feijão Comum em Rondônia. Sistemas de Produção, 2. Versão Eletrônica. 2005. In: http://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/FontesHTML/Feijao/CultivodoFeijaoComumRO/clima.htm (acessado em 11 de agosto de 2016).
GÜEREÑA, D.T., LEHMANN, J., THIES, J.E., ENDERS, A., KARANJA, N., NEUFELDT, H. Partitioning the contributions of biochar properties to enhanced biological nitrogen fixation in common bean (Phaseolus vulgaris). Biol. Fertil. Soils, v. 51, p. 479–491, 2015. doi:10.1007/s00374-014-0990-z
GUL, S., WHALEN, J.K., THOMAS, B.W., SACHDEVA, V., DENG, H. Physico-chemical properties and microbial responses in biochar-amended soils: Mechanisms and future directions. Agric. Ecosyst. Environ., v. 206, p. 46–59, 2015. doi:10.1016/j.agee.2015.03.015
INMET. Faixa Normal da Precipitação Trimestral. 2015. In: http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=clima/faixaNormalPrecipitacaoTrimestral (acessado em 11 de agosto de 2016).
JEFFERY, S., BEZEMER, T.M., CORNELISSEN, G., KUYPER, T.W., LEHMANN, J., MOMMER, L., SOHI, S.P., VAN DE VOORDE, T.F.J., WARDLE, D. A., VAN GROENIGEN, J.W. The way forward in biochar research: Targeting trade-offs between the potential wins. GCB Bioenergy, v.7, p. 1–13, 2013. doi:10.1111/gcbb.12132
KOCHIAN, L. V. Cellular Mechanisms of Aluminum Toxicity and Resistance in Plants. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., v. 46, p. 237–260, 1995.
LEHMANN, J., JOSEPH, S. Biochar for Environmental Management: Science, Technology and Implementation. New York: Routledge. 2? edição. 976p. 2015.
LIU, X., ZHANG, A., JI, C., JOSEPH, S., BIAN, R., LI, L., PAN, G., PAZ-FERREIRO, J., 2013. Biochar’s effect on crop productivity and the dependence on experimental conditions—a meta-analysis of literature data. Plant Soil, v. 373, p. 583–594, 2013. doi:10.1007/s11104-013-1806-x
LONE, A.H., NAJAR, G.R., GANIE, M.A., SOFI, J.A., ALI, T. Biochar for Sustainable Soil Health: A Review of Prospects and Concerns. Pedosphere, v. 25, p. 639–653, 2015. doi:10.1016/S1002-0160(15)30045-X
LUO, L., XU, C., CHEN, Z., ZHANG, S., 2015. Properties of biomass-derived biochars: Combined effects of operating conditions and biomass types. Bioresour. Technol., v. 192, p. 83–9, 2015. doi:10.1016/j.biortech.2015.05.054
METE, F.Z., MIA, S., DIJKSTRA, F.A., ABUYUSUF, M., HOSSAIN, A.S.M.I. Synergistic Effects of Biochar and NPK Fertilizer on Soybean Yield in an Alkaline Soil. Pedosphere, v. 25, p. 713–719, 2015. doi:10.1016/S1002-0160(15)30052-7
NIELSEN, S., MINCHIN, T., KIMBER, S., VAN ZWIETEN, L., GILBERT, J., MUNROE, P., JOSEPH, S., THOMAS, T. Comparative analysis of the microbial communities in agricultural soil amended with enhanced biochars or traditional fertilisers. Agric. Ecosyst. Environ., v. 191, p. 73–82, 2014. doi:10.1016/j.agee.2014.04.006
NOVAK, J., RO, K., OK, Y.S., SIGUA, G., SPOKAS, K., UCHIMIYA, S., BOLAN, N. Biochars multifunctional role as a novel technology in the agricultural, environmental, and industrial sectors. Chemosphere, v. 142, p. 1–3, 2015.
PÉREZ-RAMÍREZ, N. Seeds of Phaseolus vulgaris bean carry Rhizobium etli. FEMS Microbiol. Ecol., v. 26, p. 289–296, 1998. doi:10.1016/S0168-6496(98)00043-9
PRENDERGAST-MILLER, M.T., DUVALL, M., SOHI, S.P. Biochar-root interactions are mediated by biochar nutrient content and impacts on soil nutrient availability. Eur. J. Soil Sci., v. 65, p. 173–185, 2014. doi:10.1111/ejss.12079
QUILLIAM, R.S., DELUCA, T.H., JONES, D.L., 2013. Biochar application reduces nodulation but increases nitrogenase activity in clover. Plant Soil, v. 366, p. 83–92, 2013.
SMEBYE, A., ALLING, V., VOGT, R.D., GADMAR, T.C., MULDER, J., CORNELISSEN, G., HALE, S.E. Biochar amendment to soil changes dissolved organic matter content and composition. Chemosphere, v. 142, p. 100–5, 2016.
VANEK, S.J., LEHMANN, J. Phosphorus availability to beans via interactions between mycorrhizas and biochar. Plant Soil, v. 395, p. 105-123, 2014.
ZHANG, J., LIU, J., LIU, R. Effects of pyrolysis temperature and heating time on biochar obtained from the pyrolysis of straw and lignosulfonate. Bioresour. Technol., 176, p. 288–91, 2015. doi:10.1016/j.biortech.2014.11.011

Downloads

Published

2016-12-31

How to Cite

Felipe, L. de O., Nucci, E. R., Lacerda, F. A., Vieira, F. S., Ascendino, G. G., Oliveira, K. S. G. C., Lima, S. N. G., & Xavier, B. M. (2016). Análise da sinergia entre biocarvão, fertilizante mineral e Rhizobium tropici. Brazilian Journal of Sustainable Agriculture, 6(4). https://doi.org/10.21206/rbas.v6i4.371

Issue

Vol. 6 No. 4 (2016)

Section

Artigos

License

1. Proposta de Política para Periódicos de Acesso Livre

Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:

Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.