Uso de partícula nanosintética rica em ferro em solos tropicais e os efeitos da aplicação em atributos químicos, mineralógicos e microbiológicos

Abstract

A intensificação sustentável da agricultura requer inovações que ampliem a eficiência do uso de recursos e restaurem a funcionalidade dos solos tropicais. Este estudo avaliou os efeitos da aplicação de nanopartículas sintéticas ricas em ferro (NPS) sobre atributos químicos, mineralógicos e microbiológicos de solos tropicais com diferentes formações geológicas, cultivados com cana-de-açúcar. Foram conduzidos dois experimentos em casa de vegetação, utilizando solos de origens basáltica e arenítica, com distintas doses de NPS aplicadas isoladamente e em combinação com biochar e pó de rocha. As análises revelaram que a aplicação das nanopartículas promoveu incremento na fertilidade e na capacidade de troca catiônica, além de aumento da biomassa microbiana e da abundância do gene 16S rRNA, indicando maior atividade biológica e potencial de ciclagem de nutrientes. Alterações na proporção entre ferro amorfo e cristalino sugerem reorganização mineralógica e maior reatividade superficial dos óxidos, favorecendo a disponibilidade de fósforo. Em solos de menor teor de ferro, os efeitos foram mais pronunciados, evidenciando a contribuição da NPS para a regeneração da fertilidade e para o fortalecimento das funções ecossistêmicas do solo. Esses resultados demonstram que o uso de nanomateriais compatíveis com a geoquímica tropical representa uma estratégia promissora para promover solos mais resilientes e produtivos, alinhada aos ODS 2 (Fome Zero e Agricultura Sustentável), 12 (Consumo e Produção Responsáveis) e 15 (Vida Terrestre).

Sustainable intensification of agriculture requires innovations that enhance resource use efficiency and restore the functionality of tropical soils. This study evaluated the effects of applying iron-rich synthetic nanoparticles (NPs) on the chemical, mineralogical, and microbiological attributes of tropical soils with different geological formations, cultivated with sugarcane. Two greenhouse experiments were conducted using soils of basaltic and arenitic origin, with various NP doses applied either alone or in combination with biochar and rock powder. Analyses revealed that the application of nanoparticles increased soil fertility and cation exchange capacity, as well as microbial biomass and the abundance of the 16S rRNA gene, indicating increased biological activity and nutrient cycling potential. Changes in the proportion of amorphous to crystalline iron suggested mineralogical reorganization and greater oxide surface reactivity, favoring phosphorus availability. In soils with lower iron content, the effects were more pronounced, highlighting the contribution of NPs to fertility regeneration and the strengthening of soil ecosystem functions. These results demonstrate that the use of nanomaterials compatible with tropical geochemistry represents a promising strategy for promoting more resilient and productive soils, aligned with the Sustainable Development Goals (SDGs) 2 (Zero Hunger), 12 (Responsible Consumption and Production), and 15 (Life on Land).