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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2021.tde-10092021-164816
Document
Author
Full name
Guilherme Lucio Martins
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2021
Supervisor
Committee
Regitano, Jussara Borges (President)
Mendes, Lucas William
Nogueira, Thiago Assis Rodrigues
Oliveira, Fernando Carvalho
Title in Portuguese
Compostagem de resíduos agropecuários: seguridade ambiental, ciclagem de nutrientes e eficácia agronômica
Keywords in Portuguese
Agricultura sustentável
Fertilizantes orgânicos
Microbioma
Abstract in Portuguese
O uso de resíduos agropecuários junto com fertilizantes minerais é uma prática que busca aumentar a eficiência e reduzir a dependência pelos insumos externos. Porém, ainda restam dúvidas sobre as vantagens de se realizar o processo de compostagem nesses resíduos, principalmente em termos de aumento de produtividade das plantas e da qualidade do solo. Por isso, esse trabalho visou avaliar as vantagens do processo de compostagem nos principais resíduos agropecuários gerados e utilizados na agricultura brasileira, como a torta de filtro, a cama de frango e o esterco de poedeiras, para serem utilizados como suplemento da adubação mineral. Esses benefícios foram avaliados através das propriedades físico-químicas dos resíduos agropecuários nas formas "in natura" e compostado, e dos resultados obtidos no sistema solo-planta, tais como disponibilização e efeitos residuais dos nutrientes para as plantas e acúmulo de carbono no solo. Também foram avaliadas as mudanças no microbioma do solo associados às plantas de milho, tais como diversidade e riqueza de espécies, composição e estruturação da comunidade microbiana do solo e das correlações com os dados ambientais do solo, como carbono total, pH e teores de macro e micronutrientes no solo. Os resultados do processo de compostagem levaram a redução dos teores de matéria orgânica, carbono e de macronutrientes nos resíduos. Porém, os resíduos compostados apresentaram maior eficiência para o uso dos nutrientes pelas plantas e acumularam mais carbono no solo, proporcionalmente. Por outro lado, os resíduos "in natura" apresentam maiores resultados para produção de biomassa aérea e acumularam mais macronutrientes nas plantas. Todavia, apresentaram poucas diferenças em relação ao acúmulo de micronutrientes, e não apresentaram diferenças nos teores de carbono e nitrogênio do solo. Em contrapartida, os resíduos compostados apresentaram melhores respostas microbiológicas em termos de aumento da diversidade, riqueza e estruturação da comunidade de bacteriana, tanto nos resíduos como no solo. Assim, foi possível concluir que os resíduos "in natura" podem oferecer melhores resultados a curto prazo devido a presença de maiores teores de nutrientes. Porém, podem levar a um desequilíbrio da qualidade do solo, uma vez que apresentam menor diversidade e riqueza de microbiana nos resíduos e no solo, além de poder causar riscos ambientais devido ao excesso de nutrientes, principalmente N e P. Já os resíduos compostados, oferecem maior segurança ambiental e estimulam o aumento da diversidade e riqueza da comunidade microbiana do solo, podendo oferecer melhores resultados a longo prazo.
Title in English
Composting of agricultural wastes: environmental security, nutrient cycling, and agronomic efficiency
Keywords in English
Microbiome
Organic fertilizers
Sustainable agriculture
Abstract in English
The use of agricultural wastes along with mineral fertilizers is a practice that seeks to increase efficiency and reduce dependence on external inputs, however, there are still concerns about the advantages of performing the composting process in these wastes, especially in terms of increased plant productivity and soil quality. Therefore, this work aimed to evaluate the advantages of the composting process in the main agricultural wastes generated and used in Brazilian agriculture, such as sugarcane filter cake, poultry litter, and chicken manure, as to be used as a supplement to mineral fertilization. These benefits were evaluated through the physicochemical properties of the agricultural wastes "in natura" and composted forms, and the results obtained in the soil-plant system, such as availability and residual effects of the nutrients for plants and carbon accumulation in the soil. Changes in the soil microbiome associated with maize plants were also evaluated, such as diversity and richness of species, soil microbial community composition and structure, and the correlations with soil environmental data, such as total carbon, pH, and macro and micronutrients contents in the soil. The composting process results led to a reduction in the contents of organic matter, carbon, and macronutrients in the wastes. However, the composted residues showed greater efficiency for the use of the nutrients by plants and accumulated more carbon in the soil, proportionally. On the other hand, "in natura" wastes present greater results for aerial biomass production and accumulated more macronutrients in plants. However, they showed few differences concerning micronutrient accumulation and did not show differences in soil carbon and nitrogen contents. In contrast, the composted residues presented better microbiological responses in terms of increasing the diversity, richness, and structuring of the bacterial community, both in the residues and in the soil. Thus, it was possible to conclude that "in natura" wastes can offer better results in the short term due to the presence of higher nutrient levels. However, they can lead to an imbalance in soil quality, since they present lower microbial diversity and richness in waste and soil, in addition to causing environmental risks due to excess nutrients, especially N and P. On the other hand, composted wastes offer greater environmental safety, stimulate the increase of the diversity and richness of the soil microbial community, and can offer better results in the long term.
 
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Publishing Date
2021-09-14
 
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