Efeito residual do composto de lodo de esgoto na ciclagem e no metabolismo de nitrogênio na rotação feijão-urochloa brizantha-soja em sistema plantio direto no Cerrado

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Data

2022-10-27

Autores

Silva, Mariana Bocchi da

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Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

A segurança alimentar é um dos maiores desafios da humanidade. O papel dos solos neste contexto consiste em suprir a crescente demanda mundial por alimentos e manter os serviços agroecossistêmicos. Por outro lado, a grande quantidade de resíduos gerados pelas populações urbanas e sua inadequada disposição pode ocasionar a poluição dos solos provocando danos à saúde humana. Todavia, quando esses produtos são utilizados como fertilizantes orgânicos, podem promover melhorias da qualidade do solo e ganhos de produtividade das culturas. Há muito tempo já se conhece os benefícios do aproveitamento do lodo de esgoto na agricultura. O lodo possui elevadas quantidades de nitrogênio (N) e seu efeito residual pode proporcionar a liberação gradual desse nutriente para as culturas, além de contribuir para a redução do uso de fertilizantes minerais. O N é o nutriente mais exigido pela maioria das espécies vegetais. Por sua vez, sabe-se que plantas leguminosas, como o feijão e a soja, fazem associação radicular por meio da simbiose entre planta-rizóbio promovendo a fixação biológica de N2 (FBN), desempenhando papel importante no manejo da adubação nitrogenada. A ciclagem de N por meio de plantas de cobertura cultivadas em sistemas conservacionistas, também possuem mecanismos de manutenção do N no solo. Contudo, pesquisas acerca do impacto causado por sucessivas aplicações de composto de lodo de esgoto (CLE), visando incrementar a ciclagem do N e interferência na eficiência da FBN ainda são incipientes. Nesse cenário, em que faltam resultados experimentais sobre os efeitos causados pelo fornecimento do CLE no desenvolvimento e produtividade dessas culturas, objetivou-se por meio deste estudo: (i) avaliar o efeito residual de sucessivas aplicações de doses de CLE como fonte de N na rotação feijão-Urochloa brizantha-soja sob plantio direto no Cerrado e (ii) monitorar a ciclagem de N por meio das alterações no metabolismo de N (com ênfase na eficiência do processo de FBN e suas implicações na nutrição, no desenvolvimento e na produtividade das culturas). O experimento foi instalado em condições de campo, em um delineamento em blocos casualizados, com quatro repetições. Os tratamentos foram compostos por quatro doses de CLE (10, 15, 20 e 25 t ha-1, base úmida) acumuladas de duas aplicações e um tratamento controle (sem adição de fertilizante mineral ou orgânico). Com base nos resultados das análises nutricionais, bioquímicas, fisiológicas e no desempenho agronômico do feijão e da soja, observamos que o efeito residual do CLE manteve os teores de N adequado para ambas as culturas e aumentou a produtividade das mesmas. Além disso, manteve uma N-fixação eficiente, devido a estabilidade do metabolismo de ureídeos nas plantas e aumento do conteúdo de proteínas. O CLE aumentou o conteúdo de nitrato e, consequentemente, a atividade da nitrato redutase na soja. A atividade da urease e o conteúdo de amônia foram afetadas pelo efeito residual do CLE, devido às alterações no metabolismo de ureia na planta. Notou-se aumento no acúmulo de N na parte aérea do capim-marandu. Nossos resultados indicaram que o CLE pode ser utilizado como uma fonte alternativa para suprir a necessidade de N pelas culturas, promovendo ganhos de produtividade, ciclagem de N por meio da forrageira e melhoria no metabolismo deste nutriente. Ademais, trata-se de destino sustentável para a disposição final do lodo de esgoto.
Food security is one of humanity's greatest challenges. The role of soils in this context is to meet growing global food demand while continuing to provide agroecosystem services. Conversely, the substantial amount of waste generated by urban populations often is not disposed of adequately and pollutes soil, which causes damage to human health. However, when urban waste products are used as organic fertilizers, they can lead to several improvements in soil quality and crop productivity. The benefits of sewage sludge in agriculture have long been known. Sewage sludge contains large amounts of nitrogen (N), which can be used by crops and substitute for a portion of synthetic fertilizers. Nitrogen is required by most plant species in larger amounts than other nutrients. Roots of leguminous species, such as common bean and soybean, form an association with rhizobia resulting in biological N2 fixation (BNF), which contributes to soil N pools. Nitrogen cycled using cover crops facilitates maintenance of N in the soil. However, there is a lack of research exploring the impact of successive composted sewage sludge (CSS) applications on N cycling and changes in BNF efficiency. Given the importance of having such information from a soil N perspective, it was intended through this project to: (i) evaluate the residual effect of past CSS applications on plant available N supply to a bean-Urochloa brizantha-soybean rotation under no-tillage in the Cerrado, (ii) monitor N cycling including changes in N metabolism (e.g., BNF efficiency and photosynthetic response) and its impact on crop nutrition, development, and yield. The experiment was carried out under field conditions, in a randomized complete block design with four replications. The proposed treatments were four rates of CSS (10, 15, 20, and 25 Mg ha-1, wet basis) and a control (no CSS or mineral fertilizer application). Based on the results of nutritional, biochemical, physiological analyzes, and on the agronomic performance of beans and soybeans, we observed that the residual effect of CSS kept the levels of N adequate for both crops and increased their productivity. Furthermore, it maintained an efficient N-fixation, due to the stability of ureide metabolism in the pans and increased protein content. The CSS application rates increased nitrate content and, consequently, the reductase nitrate activity in soybean. Urease activity and ammonia content were affected by the residual effect of CSS rates, due to changes in urea metabolism in the plant. Use of CSS increased shoot N accumulation in marandu grass. Our results indicate that CSS can be used as an alternative source for N fertilization, optimizing yield gains, N cycling through forage and improvement in N metabolism. In addition, it is a sustainable destination for the final disposal of sewage sludge.

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Palavras-chave

Glycine max L., Phaseolus vulgaris L., Urochloa brizantha cv. Marandu, Fertilizante orgânico, Planta de cobertura, Resíduo urbano, Organic fertilizer, Cover plant, Urban waste

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