Nanocompostos de carbono e fertilizantes NPKS na nutrição do milho

Abstract

A crescente demanda por otimização do uso de recursos naturais, impulsionada por fatores ambientais e pelo aumento dos custos de produção, tem direcionado investimentos para tecnologias que visam ao aprimoramento da eficiência dos fertilizantes utilizados na agricultura. Neste contexto, o uso de nanomateriais e de biofertilizantes, com ação de indução fisiológica, surge como uma estratégia promissora para a melhoria da eficiência nutricional e redução de perdas de nutrientes, possibilitando ganhos em produtividade e sustentabilidade. O presente estudo teve como objetivo avaliar o emprego do nanocomposto de carbono (Nano_C2) na formulação granulada de fertilizantes minerais, visando ao desenvolvimento de um fertilizante multinutrientes (NPKS) e sua interação com a aplicação foliar do biofertilizante Arbolina® na cultura do milho. Para tal, fertilizantes nas formulações NPK 12-30-20 e NPKS 11-28-17+5,6S foram produzidos utilizando- se matérias-primas convencionais (DAP e KCl com e sem a adição de H2SO4 e S0) acrescidas de 1,0 % (m/m) do Nano_C2. A pesquisa envolveu a caracterização físico-química dos fertilizantes, incluindo a determinação da higroscopicidade, potencial hidrogeniônico (pH) e dissolução em coluna de substrato inerte. A eficiência agronômica foi avaliada em experimento de campo com um híbrido de milho para silagem (BM 3063 Pro3) em sistema de plantio direto, conduzido na Universidade Federal de Viçosa (UFV). O experimento foi conduzido em delineamento em blocos casualizados (DBC), com cinco repetições, em esquema de parcelas subdivididas. As parcelas corresponderam às diferentes formulações de fertilizantes (NPK_nano = 12-30-20; NPKS_nano = 11-28-17+5,6S; NPK_com = 08- 28-16; e controle sem adubação de plantio), enquanto as subparcelas foram constituídas pela presença ou ausência da aplicação foliar da Arbolina®. Foram analisadas as variáveis fisiológicas: Soil Plant Analysis Development (SPAD), Rendimento quântico efetivo do PSII (II), Rendimento quântico de dissipação não regulada de energia não fotoquímica do PSII (NO) e Rendimento quântico da dissipação regulada de energia não fotoquímica do PSII (NPQ), além da análise foliar dos teores de macro e micronutrientes. Aspectos fitotécnicos (altura de plantas e altura de inserção de espigas), produtividade de matéria verde, produtividade de matéria seca e exportação de nutrientes foram quantificadas ao final do ciclo do milho. Os dados foram submetidos às análises de normalidade e homogeneidade de variâncias como premissas da análise de variância (ANOVA) e os tratamentos foram comparados pelo teste de Tukey a 5% de significância. As formulações à base de DAP e KCl, com ou sem adição de H2SO4 e S0, podem ser produzidas de forma concentrada e estável por longo período ao incorporar 1,0% (m/m) de Nano_C2 na matriz mineral do fertilizante. A presença do Nano_C2 não altera a cinética de liberação dos nutrientes, nem causa efeitos negativos sobre o crescimento, o estado nutricional, a tolerância a estresses abióticos ou a produtividade das plantas de milho. Nas condições avaliadas, a aplicação foliar da Arbolina® não proporcionou incrementos significativos nas variáveis fisiológicas, nutricionais ou produtivas das plantas que receberam adequada fertilização. Palavras-chave: Zea mays; multispeQ; mistura granulada; fertilizante multinutrientes; eficiência nutricional.The growing demand for optimizing the use of natural resources, driven by environmental factors and rising production costs, has directed investments toward technologies aimed at improving the efficiency of fertilizers used in agriculture. In this context, the use of nanomaterials and biofertilizers with physiological induction action emerges as a promising strategy to enhance nutritional efficiency and reduce nutrient losses, enabling gains in productivity and sustainability. The present study aimed to evaluate the use of the carbon nanocomposite (Nano_C2) in the granular formulation of mineral fertilizers, targeting the development of a multi-nutrient fertilizer (NPKS) and its interaction with the foliar application of the biofertilizer Arbolina® in maize cultivation. To this end, fertilizers with formulations NPK 12-30-20 and NPKS 11-28- 17+5.6S were produced using conventional raw materials (DAP and KCl with and without the addition of H2SO4 and S0), supplemented with 1.0% (w/w) Nano_C2. The research involved the physicochemical characterization of the fertilizers, including the determination of hygroscopicity, hydrogen potential (pH), and dissolution in an inert substrate column. Agronomic efficiency was evaluated in a field experiment using a maize hybrid for silage (BM 3063 Pro3) under a no-tillage system, conducted at the Federal University of Viçosa (UFV). The experiment followed a randomized complete block design (RCBD) with five replications in a split-plot arrangement. The main plots corresponded to different fertilizer formulations (NPK_nano = 12-30-20; NPKS_nano = 11-28-17+5.6S; NPK_conv = 08-28-16; and an unfertilized control), while the subplots consisted of the presence or absence of foliar application of Arbolina®. The following physiological variables were analyzed: Soil Plant Analysis Development (SPAD), effective quantum yield of PSII (II), quantum yield of non-regulated non- photochemical energy dissipation of PSII (NO), and quantum yield of regulated non- photochemical energy dissipation of PSII (NPQ), in addition to leaf analysis of macro- and micronutrient contents. Agronomic traits (plant height and ear insertion height), green biomass yield, dry matter yield, and nutrient export were quantified at the end of the maize cycle. Data were subjected to tests of normality and homogeneity of variances as assumptions for analysis of variance (ANOVA), and treatments were compared using Tukey’s test at the 5% significance level. Formulations based on DAP and KCl, with or without the addition of H2SO4 and S0, can be produced in concentrated and stable forms over a long period when incorporating 1.0% (w/w) Nano_C2 into the mineral fertilizer matrix. The presence of Nano_C2 does not alter nutrient release kinetics nor cause negative effects on growth, nutritional status, tolerance to abiotic stress, or productivity of maize plants. Under the evaluated conditions, foliar application of Arbolina® did not provide significant increases in physiological, nutritional, or productive variables in plants receiving adequate fertilization. Keywords: Zea mays; multispeQ; granular blend; multi-nutrient fertilizer; nutrient use efficiency.