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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2023.tde-04012024-152409
Documento
Autor
Nome completo
Luiz Henrique Marcandalli
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2023
Orientador
Banca examinadora
Miranda, Jarbas Honorio de (Presidente)
Ohashi, Augusto Yukitaka Pessinatti
Pires, Regina Celia de Matos
Tezotto, Tiago
Título em português
Biopolímero: efeitos em aspectos físico-hídricos do solo e na dinâmica de nitrogênio e potássio
Palavras-chave em português
Breakthrough curves
Dinâmica de solutos
Lixiviação de nutrientes
Modelagem computacional
Modelo HYDRUS-1D
Starch-polymer
Resumo em português
O estudo e o desenvolvimento de novas tecnologias, passam a ser uma necessidade, para viabilizar o cultivo agrícola em regiões com maior déficit hídrico. Nos últimos 10 anos, o desenvolvimento de biopolímeros à base de amido tem crescido, por serem tecnologias mais eficazes, fontes renováveis e que não gerem poluição ao ambiente. Dessa forma, o objetivo da presente pesquisa será avaliar a influência do biopolímero (à base de amido) nas propriedades físico-hídricas do solo, mediante a elaboração da curva de retenção de água no solo, em dois solos distintos, com diferentes doses de biopolímero no solo (0; 0,25; 0,50 e 1,00 g L-1) bem como, obter os parâmetros de transporte dos íons nitrogênio (N) e potássio (K), mediante o ajuste numérico de Breakthrough Curves (BTC) pelo modelo STANMOD. Por fim, diante da obtenção dos parâmetros físico-hídricos e de transporte, avaliar a dinâmica de N e K, na presença do biopolímero, em um perfil de solo, utilizando-se rotinas do software, Hydrus 1D na resolução da equação de convecção-dispersão (ADE). Foram utilizados dois tipos de solos distintos: Latossolo Vermelho Amarelo, série “Sertãozinho” (S1) (“arenoso”) e Nitossolo Vermelho (S2) (“argiloso”). Em relação a aspectos físico-hídricos, o solo arenoso, com o uso de biopolímero, apresentou um incremento de 11% na capacidade de retenção de água. Já o solo argiloso apresentou um incremento de 18% na capacidade de retenção de água. Pôde-se observar que a maior retenção de água pelo solo com o biopolímero ocorreu nas frações de água mais disponíveis para planta, relacionadas a uma tensão de 100 c.c.a. Em termos de efeito adsortivo, em relação ao nitrato, os valores foram baixo, significando que não houve uma retenção ou colaboração para retenção desse íon pelo solo. Porém, em relação ao potássio, pôde-se observar que houve um forte efeito adsortivo quando comparado aos valores apresentados pelo nitrato, devendo-se esse fato principalmente à presença do biopolímero. A resolução da ADE evidenciou o maior deslocamento do íon nitrato em relação ao potássio, nessas condições.
Título em inglês
Biopolymer: effects on soil physical-water properties and nitrogen and potassium dynamics
Palavras-chave em inglês
Breakthrough curves
Computational modeling
Hydrus model
Nutrients leaching
Solutes dynamics
Starch-polymer
Resumo em inglês
Studies and development of new technologies have enabled agriculture to be done in regions with water deficit. Over the past 10 years, the use of starch-based biopolymers has grown due to their effectiveness and for being a renewable source, not polluting the environment. Thus, the objectives of this research were to evaluate the influence of biopolymer (starch-based) on soil physical-water properties through the elaboration of soil water retention curve in two distinct soils with different doses of biopolymer (0; 0,25; 0,50 e 1,00 g L-1); to obtain the transport parameters of nitrogen (N) and potassium (K) by numerical adjustment of Breakthrough Curves (BTC) using STANMOD model; and, to evaluate the dynamics of N and K, in the presence of biopolymer, in a soil profile, using hydrus 1D software through the convection-dispersion equation (ADE). Two different soil types were used: Yellow Red Latosol, series “Sertãozinho” (S1) (“sandy”) and Red Nitosol (S2) (“clay”). Regarding physico-water aspects, sandy soil, with the use of biopolymer, presented an 11% increase in water retention capacity. On the other hand, clay soil showed an 18% increase in water retention capacity. It was observed that the higher water retention by the soil with the biopolymer occurred in the most plant-available water fractions, related to a head pressure of 100 cm water column. In terms of adsortive effect, in relation to nitrate, the values were low, meaning that there was no retention or collaboration for retention of this ion by the soil. However, regarding potassium, it was observed that there was a strong adsorptive effect when compared to the values presented by nitrate, and this fact was mainly due to the presence of the biopolymer. The resolution of the ADE showed the greater displacement of the nitrate ion in relation to potassium, in these conditions.
 
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Data de Publicação
2024-01-05
 
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