Digestato, biocarvão e azospirillum brasilense: efeitos nos atributos químicos do solo e no crescimento do milho crioulo

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Agroecossistemas, Florianópolis, 2020.Com extensa criação de animais para alimentação humana e o aumento do uso de biodigestores para produção de biogás há a consequente geração de biomassa residual provenientes dessas atividades e, com isso, vem a necessidade de se estudar formas eficientes e seguras de tratamento e possíveis aplicações desses resíduos na agricultura. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do uso de biocarvão oriundo da pirólise de diferentes fontes orgânicas e do digestato (efluente residual de biodigestores) nos atributos químicos do solo e no crescimento de plantas de milho crioulo, além da sinergia desses substratos com a bactéria promotora do crescimento vegetal Azospirillum brasilense. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em vasos de 8 litros, com solo de baixa fertilidade natural, em delineamento blocos casualizados, em esquema fatorial 7 x 2, contendo 4 repetições. Os tratamentos foram: biocarvão de cama de aviário (BC), biocarvão de digestato de suínos (BD), digestato líquido de suínos (DS); mistura de BC com DS (BCDS), mistura de BD com DS (BDDS), adubação mineral (NPK) e testemunha sem adubação (Test). Todos esses tratamentos foram combinados com dois tratamentos de inoculação das sementes de milho, com e sem o inoculante de Azospirillum brasilense. As dosagens de aplicação em BC e BD foram respectivamente, 11,22 g (3,72 t ha-1) e 8,68 g (2,87 t ha-1) em cada vaso. Para as misturas BCDS e BDDS, com e sem inoculante, foram usadas as respectivas quantidades de biocarvão e digestato de suíno em estado líquido em cada vaso: 5,61 g e 20,94 ml para BCDS e 4,34 g e 20,94 ml para BDDS. Para DS foi aplicado uma quantidade de 41,88 ml por vaso (equivalente à 13 m3 ha-1) . Foi semeado milho da variedade crioula Amarelinho, conduzindo o experimento por 123 dias. Posteriormente foram avaliados no solo: pH em água, pH SMP, H + Al, Al, Ca, Mg, Na, K e P, C, N, S, Cu, Zn, H+Al, CTCefetiva, CTCpH 7,0, Saturação por Al (m%), Saturação por Bases (V%). Em relação à planta avaliaram-se o comprimento do colmo, diâmetro do colmo, massa seca de parte aérea e raiz, C, N, S acumulados na parte aérea e raiz, índice SPAD nas folhas. De maneira geral, o uso dos BD e BC aumentaram a CTC (~13%), a saturação por bases (~13%), o pH do solo (~6%) e a disponibilidade de P (entre 20 e 50 vezes), e reduziu a saturação por alumínio (~48%). Essas condições beneficiaram o crescimento e a absorção de nutrientes pelo milho. O Cu e Zn acumulados no solo com a aplicação dos biocarvões ficaram abaixo dos limites da legislação. Resultados similares foram encontrados nos tratamentos com as misturas, porém em magnitude menor que os tratamentos só com biocarvão. Houve aumento considerável da massa seca de raízes e parte aérea do milho em relação à testemunha (entre 334 e 652%) e em patamares semelhantes ou superiores ao NPK, nos tratamentos com biocarvões (BC e BD), e nas misturas com digestato (BDDS e, em especial, BCDS). Também se verificaram aumentos do diâmetro (entre 54 e 94%) e comprimento de colmo (entre 15 e 88%), assim como N acumulado na raiz (entre 264 e 559%), parte aérea (entre 64 e 333%) e total da planta (entre 93 e 361%). Em relação a sinergia do biocarvão com a Azospirillum brasilense, os principais efeitos foram: no solo, o P disponível nos tratamentos inoculados, 34 e 13 % maior em BC e BD, e 39% menor em BDDS; os teores de Cu foram 16% maior para BD e 11% menor para BDDS; os teores de Zn foram 19% maior em BD e 16% menor para BDDS; o N foi 53% maior para BDDS e 13% para DS; os teores de S foram 11% menor nos tratamentos inoculados. No milho, os tratamentos inoculados apresentaram desempenho superior para: massa seca das raízes (BDDS=39%, NPK=39%, BC=36%, BCDS=24%), massa seca da parte aérea (BDDS= 44% e BD=31%), massa seca total (BDDS=40%, BD=22%, NPK=11% e BCDS=7%), N acumulado na raiz (NPK=116%, BDDS=69%, BD=43%, BCDS=35%), N acumulado na parte aérea (BDDS=104%, Test=77%, NPK=72%, BD=43%, DS=33%; BC=33% menor), N acumulado total (BDDS=93%, NPK=80%, Test=72%, BD=42%, DS=32%, BCDS=18%; BC=33% menor), S acumulado na raiz (NPK=104%, DS=52% e BDDS=39%), S acumulado na parte aérea (BD=80%, BDDS=53%, BC=28%). No geral, os biocarvões e as misturas com o inoculante favoreceram o crescimento de plantas de milho crioulo, com melhoraria dos atributos químicos do solo e sinergia positiva com o inoculante de Azospirillum brasilense nas condições explicitadas.Abstract: With the extensive breeding of animals for human consumption and the increasing use of biodigesters for the production of biogas, there is a consequent generation of residual biomass from these activities and then comes the need to study efficient and safe forms of treatment and possible applications of these waste in agriculture. This research aimed to evaluate the influence of the use of biochar from pyrolysis of different organic sources and of the digestate (residual effluent from biodigesters) on the chemical attributes of the soil and on the growth of maize landrace plants, in addition to the synergy of these substrates with plant growth promoting bacteria Azospirillum brasilense. The experiment was carried out in a greenhouse, in 8-liter pots, with low natural fertility soil, outlined in randomized blocks in a 7 x 2 factorial scheme in a 7 x 2 factorial scheme, of 4 repetitions each. The treatments were: poultry litter biochar (BC), swine manure digestate biochar (BD), liquid swine manure digestate (DS); mixture of BC with DS (BCDS), mixture of BD with DS (BDDS), mineral fertilization (NPK) and control without fertilization (Test). All treatments were combined with two maize seed inoculation treatments, with and without the Azospirillum brasilense inoculant. The application dosages in BC and BD were, respectively, 11.22 g (3.72 t ha-1) and 8.68 g (2.87 t ha-1) in each pot. For mixtures BCDS and BDDS, with and without inoculant, the respective amounts of biochar and liquid swine digestate were used in each pot: 5.61 g and 20.94 ml for BCDS and 4.34 g and 20.94 ml for BDDS. For DS 41.88 ml per pot (equivalent to 13 m3 ha-1) was applied. Maize landrace variety Amarelinho was sown, carrying out the experiment for 123 days. Subsequently it was evaluated in soil: pH in water, pH SMP, H + Al, Al, Ca, Mg, Na, K and P, C, N, S, Cu, Zn, H + Al, CTCefective, CTCpH 7.0, Al saturation (m%), base saturation (V%). In plants, the stem length, stem diameter, dry mass of shoot and root, C, N, S accumulated in the shoot and root, SPAD index on leaves were evaluated. Overall, the use of BD and BC increased CTC (~ 13%), base saturation (~ 13%), soil pH (~ 6%) and P availability (between 20 and 50 times), and reduced Al saturation (~ 48%). These conditions benefited the maize growth and absorption of nutrients. The Cu and Zn accumulated in the soil with the application of biochars were below the limits of the legislation. Similar results were found in the treatments with the mixtures, but to a lesser extent than the treatments with biochar only. There was a considerable increase in the dry mass of roots and aerial part of maize compared to the control (between 334 and 652%) and at levels similar to or higher than the NPK, in the treatments with biochars (BC and BD), and in mixtures with digestate (BDDS and in particular BCDS). There were also increases in stem diameter (between 54 and 94%) and stem length (between 15 and 88%), as well as accumulated N at the root (between 264 and 559%), aerial part (between 64 and 333%) and plant total (between 93 and 361%). Regarding the synergy of biochar with Azospirillum brasilense, the main effects were: in soil, the P available in the inoculated treatments 34 and 13% higher in BC and BD and 39% lower in BDDS; Cu concentration were 16% higher in BD and 11% lower in BDDS; Zn concentration were 19% higher in BD and 16% lower in BDDS; the N was 53% higher in BDDS and 13% in DS; the levels of S were 11% lower in the inoculated treatments. In plant, the inoculated treatments showed superior performance for: dry root mass (BDDS = 39%, NPK = 39%, BC = 36%, BCDS = 24%), dry shoot weight (BDDS = 44% and BD = 31%), total dry mass (BDDS = 40%, BD = 22%, NPK = 11% and BCDS = 7%), N accumulated in the root (NPK = 116%, BDDS = 69%, BD = 43%, BCDS = 35%), N accumulated in the aerial part (BDDS = 104%, Test = 77%, NPK = 72%, BD = 43%, DS = 33%; BC=33% smaller), total accumulated N (BDDS = 93%, NPK = 80% , Test = 72%, BD = 42%, DS = 32%, BCDS = 18%; BC=33% smaller), S accumulated in the root (NPK = 104%, DS = 52% and BDDS = 39%), S accumulated in the aerial part (BD = 80%, BDDS = 53%, BC = 28%). Overall biochars and mixtures with the inoculant favored the growth of maize landrace plants, with improved soil chemical attributes and positive synergy with the inoculant of Azospirillum brasilense under the explained conditions