Neste texto iremos abordar os resultados obtidos em um trabalho realizado em parceria com a Universidade Federal de Lavras (UFLA), sob autoria de Lima et al. (2023), onde foram avaliados aspectos agronômicos e ambientais após a utilização de fertilizantes compostos pela matriz orgânica AZOGEL® da ILSA Brasil.

INTRODUÇÃO

            Promover a segurança alimentar e manter padrões de produção sustentáveis são os principais desafios da agricultura mundial, que são alvo dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável das Nações Unidas (https://sdgs.un.org/goals). Globalmente, a expansão da agricultura ocorre em um cenário de aumento da demanda por fertilizantes e esgotamento dos recursos naturais, o que requer fontes alternativas e economicamente viáveis de nutrientes, ações que sustentam a economia circular (Velenturf et al., 2019). A utilização de subprodutos industriais na agricultura surge como uma estratégia para reduzir o descarte de resíduos no meio ambiente, além de fornecer uma fonte alternativa de nutrientes para as plantas e possivelmente reduzir custos com a aplicação de fertilizantes minerais (Lima et al., 2010; Coelho et al., 2015).

            A reutilização de resíduos derivados do couro é uma questão premente dentro da economia circular e representa um passo importante para a sustentabilidade da indústria de curtumes (Chojnacka et al., 2021). O couro cru ou resíduo de couro tratado pode conter até 10,5% de proteína por peso seco, que pode ser hidrolisado para obtenção de colágeno como matéria-prima para a produção de fertilizantes orgânicos ou corretivos de solo (Nogueira et al., 2011; Oliveira-Longatti et al., 2017; Majee et al., 2021). A matriz orgânica dos fertilizantes contendo o subproduto do processo de curtimento intermediário (BPIPT) derivado da transformação do colágeno de couros e peles é homogênea.

            O BPIPT pode ter altos teores de N (até 140 g kg^-1 N por peso seco) e em combinação com outros nutrientes pode ser usado para produzir fertilizantes inteligentes (Majee et al., 2021; Stefan et al., 2021). Esses produtos podem complementar ou substituir a aplicação de fertilizantes N minerais (por exemplo, uréia), aumentam a eficiência do uso de nutrientes (NUE) (Nogueira et al., 2011; Ciavatta et al., 2012), aumentam a mineralização de N e a atividade microbiana (Oliveira-Longatti et al., 2017) e levam ao aumento da biomassa e do rendimento da cultura (Lima et al., 2010; Coelho et al., 2015; Majee et al., 2021).

            Visto a importância do uso fertilizantes produzidos com subproduto do processo intermediário de curtimento o trabalho teve como objetivo:

• Avaliar as propriedades químicas e biológicas do solo após a aplicação de fertilizantes organominerais formulados com a matriz AZOGEL ®;
• Avaliar os impactos de tais produtos no crescimento e nutrição do trigo.

  Observação: Importante salientar que o presente ensaio foi conduzido com fins regulatórios e os resultados apresentados aqui foram adaptados do original a fim de evidenciar o efeito da  matriz orgânica AZOGEL ® nos parâmetros citados acima.

MATERIAL E MÉTODOS

            Amostras de solo foram coletadas na camada de 0-0,2 m de uma área nativa (vegetação nativa do Cerrado) localizada na região do Campo das Vertentes, Minas Gerais, Brasil. De acordo com o Solo Brasileiro Sistema de classificação (Santos et al., 2018), os solos foram classificados como típicos Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico (LVAd) e Vermelho distrófico típico Latossolo (LVd), correspondendo a Latossolo na Taxonomia de Solos do USDA (Equipe de Levantamento do Solo, 2014). As propriedades físicas e químicas foram determinadas na terra fina seca ao ar (ADFE; < 2mm) (Tabela 1).

            As amostras de solo foram secas, trituradas e passadas por um tubo de 4 mm peneira. Em seguida, as amostras foram homogeneizadas e armazenadas em bolsas plásticas. Uma mistura de carbonatos de cálcio (Ca) e magnésio (Mg) na proporção molar de 3:1 (Ca: Mg) foi usado para aumentar o pH do solo e aumentar a saturação de base para 60%, de acordo com análises de solo anteriores (Álvarez e Ribeiro, 1999). O solo foi incubado em ambiente temperatura por 60 dias com umidade do solo mantida na capacidade de campo. As amostras de solo foram homogeneizadas uma vez por semana durante o período de incubação. Ao final dos 60 dias, os valores médios de pH para LVAd e LVd foram 6,15 ± 0,08 e 6,23 ± 0,06, respectivamente.

Tabela 1 – Caracterização química e física do típico Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico (LVAd) e o típico Latossolo Vermelho distrófico Latossolo (LVd) utilizado nos experimentos.

Os experimentos foram conduzidos em duas etapas sequenciais:

1) incubação dos fertilizantes em amostras de solo por 30 dias; e

2) cultivo de trigo (Triticum aestivum L.) após incubação dos fertilizantes por 30 dias.

Foram conduzidos dois experimentos, um em cada solo (LVAd e LVd), com o mesmo delineamento inteiramente casualizado, com cinco tratamentos e cinco repetições. Os tratamentos consistiram na composição de dois tipos de fertilizantes organominerais (FOM), que continham fertilizantes minerais à base de nitrogênio (N), fósforo e potássio (fertilizante NPK), com e sem adição de S.

A matriz orgânica do fertilizante organomineral (FOM) foi BPIPT (subproduto do processo de curtimento intermediário). Os tratamentos foram identificados como OM-IPT (FOM à base de BPIPT), OM IPT+S (FOM à base de BPIPT mais Enxofre (S)). Na Tabela 2 descreve-se a composição e teor de nutrientes de cada FOM.

Todos os fertilizantes foram secos em estufa (40°C) e triturados em moinho de bolas antes de sua caracterização e aplicação no solo. Em seguida, foram passadas em peneira de 1 mm para padronização da granulometria dos fertilizantes e esquartejadas em um amostrador de aço inoxidável. OS FOM foram caracterizados de acordo com o Manual de Métodos Analíticos Oficiais para Fertilizantes e Corretivos (Brasil, Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento – MAPA, 2017).

TABELA 2 – Descrição dos tratamentos utilizados no experimento.

A aplicação dos macronutrientes (N, P, K e S) foi baseada na recomendação de adubação proposta por Malavolta (1980), com modificações para atender aos objetivos deste estudo, ou seja, não foram adicionados micronutrientes, que já constavam na FOM fonte, e as doses de S variaram com os tratamentos.  As fontes de fertilizantes inorgânicos (fontes comerciais) utilizadas para fornecer N, P e K foram, respectivamente, uréia, fosfato monoamônico (MAP) e cloreto de potássio (KCl). Não foram aplicados micronutrientes.

Incubação de FOM nos solos (1ª etapa)

A primeira etapa do experimento foi a incubação do FMO nos solos por um período de 30 dias. O objetivo desta etapa foi avaliar a interação entre o FOM e os solos, avaliando os teores de nutrientes disponíveis após a incubação e o efeito sobre a microbiota do solo.

• à Incubação de FOM: elementos disponíveis nos solos
• Disponibilidade de Cr, Cu, Pb, Zn, P e K após a incubação de FOM em solos foi determinada pelo método Mehlich-1 (Mehlich, 1953).
• Incubação de FOM: atributos microbiológicos nos solos

Carbono da biomassa microbiana (MBC, µg C g-1) foi determinado por metodologia de (Islam e Weil, 1998). A atividade metabólica da microbiota do solo no nível da comunidade foi medida pela respiração basal (SBR, µg CO2 g-1 72 h-1) (Alef, 1995).

As atividades da b-glicosidase (µg r-nitrofenol g-1 h-1) (EC 3.2.1.21) (Eivazi e Tabatabai, 1988) e arilsulfatase enzimas (µg r-nitrofenol g-1 h-1) (EC 3.1.6.1) (Tabatabai e Bremner, 1970) foram medidas pela diferença de densidade óptica usando um espectrofotômetro (Modelo B582 da micronal ®). A atividade enzimática total do solo (FDA) foi estimada através da hidrólise do diacetato de fluoresceína (FDA, mg fluoresceína g-1 24 h-1) (Dick, 2011).

Incubação de FOM e cultivo de trigo (2ª etapa)

A segunda etapa do experimento foi avaliar o crescimento das plantas no solo após a incubação do FOM. Dez sementes de trigo (Triticum aestivum L. cultivar TBIO Aton) foram semeadas em vasos com 800 g de solo após a incubação do FOM. Foram realizadas irrigações diárias para manter a umidade do solo na capacidade de campo. Após sete dias, as mudas foram desbastadas para ficar com apenas sete plantas por vaso. O experimento foi conduzido por 30 dias em casa de vegetação, com temperatura e umidade do ar controladas. O material vegetal foi seco em estufa (60°C) até peso constante (após ± 72 h), e a massa seca de raízes e parte aérea foi pesada e registrada.

• Incubação de FOM e cultivo de trigo: FDA (atividade enzimática total do solo) e atividade de b-glicosidase no solo.

A atividade da enzima b-glicosidase (EC 3.2.1.21) (Eivazi e Tabatabai, 1988) e a estimativa da atividade enzimática total do solo  foram obtidas através da hidrólise do diacetato de fluoresceína (FDA) (Dick, 2011).

• Incubação de FOM e cultivo de trigo: pH do solo.

O pH em H₂O e CaCl₂ foi medido usando uma relação solo: solução de 1:2,5 (v/v) (medidor de pH TEC-11 da Tecnal) em amostras de solo após incubação de FOM e cultivo de trigo por 30 dias.

• Incubação de FOM e cultivo de trigo: composição elementar total dos solos.

A composição elementar total das amostras de solo ao final dos dois experimentos (incubação e eficiência agronômica) foi obtida por espectrometria de fluorescência de raios X portátil (pXRF) seguindo o recomendações descritas por Weindorf e Chakraborty (2020) e o método USEPA 6200 (USEPA, 2007).

A análise estatística foi realizada na linguagem de programação R (R Development Core Team, 2020), versão 4.0.3. A normalidade e a homocedasticidade dos dados foram avaliadas. A análise de variância (p ÿ 0,05) foi utilizada para verificar a significância dos tratamentos. Em seguida, os tratamentos foram comparados usando o teste Tukey HSD com o pacote emmeans v1.4 (Length, 2020). A análise de componentes principais (PCA) foi realizada usando o pacote Vegan v2.5-7 (Oksanen et al., 2016) para demonstrar a importância das variáveis na explicação do conteúdo de nutrientes e aumento da biomassa das plantas de trigo.

RESULTADOS

1ª Etapa

Os teores de P e K aumentaram em ambos os solos após a aplicação de FOM (Figura 1). Foi possível notar que essa maior disponibilidade de elementos – nutrientes – foi benéfica para o desenvolvimento do trigo e para a atividade biológica do solo. Fertilizantes à base de subprodutos de curtume têm mostrado muitos benefícios aos atributos do solo e à produção vegetal. Apresentam teores aumentados de C e N em sua composição (Ciavatta et al., 2012; Majee et al., 2021) e liberação gradativa de N (Lima et al., 2010), o que otimiza o uso de fertilizantes nitrogenados pelas lavouras. Essa maior eficiência no uso do N pode resultar em maiores rendimentos (Castilhos et al., 2002; Coelho et al., 2015) e menor acidez do solo (Ferreira et al., 2003; Teixeira et al., 2006). Assim, a utilização do BPIPT para a produção de FOM favorece uma economia circular (Chojnacka et al., 2021), pois o subproduto é incorporado a um setor produtivo diferente, ou seja, da indústria de curtumes à agricultura.

Figura 1 – Teores de P e K extraídos por Mehlich-1 em Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico típico (LVAd) e Latossolo Vermelho distrófico típico (LVd) após incubação de FOM contendo a matriz AZOGEL ® (média ± EP, n = 5).

O carbono da biomassa microbiana (MBC) aumentou com a adição dos FOM, o que reflete maior atividade biológica do solo (Figura 2). Com a adição de OMF foi possível observar que houve aumentos na disponibilidade de recursos, carbono e nutrientes para a microbiota, o que favoreceu o aumento da CBM e das atividades microbianas, mesmo em um curto período experimental. Este efeito deveu-se provavelmente ao aumento da disponibilidade de nutrientes e energia para a comunidade microbiana neste solo. Os subprodutos de curtume são ricos em proteínas e lipídios, que representam uma fonte promissora de nutrientes, pois podem estimular as atividades de decomposição e mineralização da comunidade heterotrófica do solo, fornecendo nutrientes para plantas e microrganismos (Majee et al., 2021). O que torna o reaproveitamento desse resíduo uma atividade ecologicamente correta, é que além de disseminar o conceito de economia circular na indústria (Velenturf et al., 2019), também é fonte de fertilizantes multielementos para plantas e micro-organismos.

Figura 2 – Carbono da biomassa microbiana (MBC) em Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico típico (LVAd – A, B e C) e um típico Latossolo Vermelho distrófico (LVd – D, E e F) após incubação de FOM contendo a matriz AZOGEL ® (média ± SE, n = 5).

A análise de FDA refletiu melhor os efeitos da aplicação dos FOM em ambos os tipos de solo, enquanto a da enzima β – glicosidase e arilsulfatase apresentaram comportamentos variáreis (Figura 3).  A aplicação de FOM levou a maiores rendimentos de trigo e aumento das atividades enzimáticas no solo. No entanto, a atividade da enzima arilsulfatase diminuiu após a aplicação de FOM no LVd (Figura 3), o que pode estar relacionado a uma maior disponibilidade de S após a aplicação dos produtos. Essa enzima atua em algumas etapas da mineralização do S orgânico, podendo ocorrer reduções na atividade da arilsulfatase caso o S inorgânico esteja presente nesses fertilizantes. Oliveira Longatti e cols. (2017) também observaram aumentos na biomassa microbiana e nas atividades das enzimas b-glIcosidase e urease após a aplicação de subprodutos de curtume em dois solos tropicais.

Figura 3 – Atividade enzimática geral do solo (hidrólise de diacetato de fluoresceína – FDA), arilsulfatase e b-glicosidase em Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico típico (LVAd ) e um típico Latossolo Vermelho distrófico (LVd) após incubação de diferentes fertilizantes organominerais contendo a matriz orgânica AZOGEL (média ± SE, n = 5).

2ª Etapa

Após o plantio do trigo os tratamentos com os FOM que possuem como matéria-prima o colágeno (ILSA) apresentaram maior atividade enzimática total e maior atividade da enzima b-glicosidase. As atividades de b-glicosidase e FDA foram avaliadas antes e após o cultivo do trigo (Figura 4). Essas enzimas foram muito sensíveis na avaliação da atividade microbiológica do solo na fase de incubação e no desenvolvimento da planta após a aplicação de FOM. Ambos os solos apresentaram uma tendência de aumento das atividades de b-glicosidase e FDA após a aplicação de FOM e maiores rendimentos de trigo.

Figura 4 – Atividade enzimática geral do solo (hidrólise do diacetato de fluoresceína – FDA) e b-glicosidase em solos de Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico típico (LVAd) e Latossolo Vermelho distrófico típico (LVd) após cultivo de trigo com fertilizantes organominerais contendo a matriz orgânica AZOGEL ® (média ± EP, n = 5).

Após o plantio do trigo os tratamentos com os FOM apresentaram maior peso de parte aérea (SDM) e de raízes (RDM) (Figura 6).

Figura 5 – Teores massa seca da parte aérea (SDM), MSD e massa seca da raiz (RDM) de trigo em Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico típico (LVAd) e Latossolo Vermelho distrófico típico (LVd) após o cultivo do trigo com fertilizantes organominerais contendo a matriz orgânica AZOGEL ® (média ± EP, n = 5).

O incremento nutricional de macronutrientes e micronutrientes nos dois tipos de solos utilizados podem ser observados nas figuras 6 e 7. No trigo cultivado no LVAd, os teores de P e K na SDM aumentaram significativamente em todos os tratamentos em comparação com o controle. No entanto, nenhuma diferença foi observada entre FOM tratamentos. Os teores de Ca e Mg não diferiram do controle. O teor de S no SDM foi o maior para OM-ITP+S (3 g kg^-1) e o menor para o controle (1,8 g kg^-1).

No geral, a aplicação de FOM no LVAd aumentou os teores de micronutrientes. Especificamente, o Mn teve um teor médio de 36 mg kg^-1 no controle, e um teor médio de 225 mg kg^-1 para os tratamentos FOM no LVAd.  No geral, os teores de micronutrientes em SDM aumentaram após a adição de FOM. No entanto, provavelmente devido ao efeito tampão do maior teor de argila desse solo, os aumentos nos teores de Mn e Zn foram menos pronunciados quando comparados com o LVAd.

Figura 6 – Teores de macronutrientes e micronutrientes em Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico típico (LVAd).

Figura 7 – Teores de macronutrientes e micronutrientes em Latossolo Vermelho distrófico típico (LVd).

CONCLUSÕES

A aplicação de fertilizante organomineral (FOM) nos solos do presente estudo aumentou o crescimento, teores de macro (P, K, Ca, Mg e S) e micronutrientes (Cu, Fe, Mn, B, Zn) em plantas de trigo.

Tal tendência foi mais evidente no Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico (LVAd), que apresentou menores teores de argila e óxidos de Fe do que o Latossolo Vermelho distrófico (LVd) e, portanto, pode ser mais responsivo a mudanças nas práticas de manejo. Após o cultivo do trigo, a presença de S no FOM levou à acidificação do solo.

Além disso, aplicação de fertilizante organomineral (FOM) incrementa o carbono da biomassa microbiana (MBC) com aumento da adição dos FOM, o que reflete maior atividade biológica do solo. Com a adição de FOM foi possível observar que houve aumentos na disponibilidade de recursos, carbono e nutrientes para a microbiota, o que favoreceu o aumento da CBM e das atividades microbianas.

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Autores

• Eng. Agr. Dra. Angélica Schmitz Heinzen
• Eng. Agr. Msc. Carolina Custódio Pinto
• Eng. Agr. Msc. Thiago Stella de Freitas