Nanomateriais de carbono em formulação NPK com enxofre

Abstract

A utilização de nanomateriais de carbono (NC) é recente na agricultura, porém, vem se mostrando uma tecnologia muito promissora no sentido de promover melhoria na eficiência de uso dos fertilizantes e estabilidade de misturas. Neste trabalho objetivou- se avaliar o uso de NC em formulações NPK com enxofre (S), visando a melhoria de suas propriedades físicas, físico-químicas, e índice de eficiência agronômica relativa (iEAR) na sucessão de culturas (milho e milheto). As formulações NPK com S foram preparadas com a mistura homogênea de DAP e KCl com as fontes de S Poly4®, CaSO4, CaSO4 + S0 e (NH4)2SO4, onde DAP e KCl quando somados equivalem a 75% e as fontes de S a 25% da formulação (massa massa-1). Os NC (Inerte, CBx e Arbolina) foram adicionados na proporção de 0,5 % massa massa -1. As caracterizações de dureza e higroscopicidade dos grânulos dos fertilizantes foram avaliadas em laboratório. Para avaliar o iEAR e efeito residual dos fertilizantes foi realizado um experimento em casa de vegetação, com cultivo sucessivo milho- milheto. Um solo com baixa disponibilidade de S foi coletado na camada de 0-20 cm. Amostras de 7 dm3 de solo foram acondicionadas em sacos plásticos e incubadas com CaCO3 e MgCO3 (proporção 3:1), por 30 dias. A calagem foi feita pelo método da neutralização do Al3+ e elevação dos teores de Ca2+ e Mg2+. Após o período de incubação, as amostras foram secas e colocadas em vasos plástico do tipo jardineira com capacidade de 8,45 dm3. O experimento foi montado em esquema fatorial 4 x 3 + 1, sendo quatro fontes de enxofre (Poly4®, CaSO4, S0 e (NH4)2SO4), três NC (aditivos) (Inerte, Carbon Black x (CBx) e Arbolina) e um tratamento controle, sem aplicação de S. O delineamento foi em blocos casualizados com quatro repetições. Os fertilizantes foram aplicados em sulco de plantio, utilizando uma dose de referência de P de 43 kg ha-1. Foi feita a semeadura de nove sementes do milho vaso-1, e, após a germinação, manteve-se cinco plantas. As plantas foram cultivadas por 35 dias após germinação e então cortadas e secas em estufa de circulação de ar forçada à 65ºC. Na sequência foi semeado o milheto, utilizando 20 sementes vaso-1, e após a emergência, mantidas 10 plantas. As plantas de milheto foram cultivas por dois ciclos sucessivos, com intervalo de 30 dias entre eles. As plantas de milheto foram secas em estufa de circulação de ar forçada à 65ºC. As amostras de plantas foram pesadas para quantificar a massa de matéria seca de parte aérea e moídas para determinação do teor foliar de S. O teor de S foi determinado pelo método Turbidimétrico, após digestão seca e diluição em HNO3 1 mol L-1. Conteúdo, taxa de recuperação de S e o iREA foram obtidos a partir do teor de S e mMSPA das plantas de milho e milheto. Os resultados foram submetidos a análise de variância, e as médias comparadas pelo teste de Tukey a 0,05 de significância. As fontes de S adicionadas ao NPK foram igualmente eficientes para suprir esse nutriente para as plantas de milho e milheto, mostrando além disso, o efeito não deletério dos nanomateriais de C nas mesmas. A dureza dos grânulos das misturas de DAP e KCl com as fontes de S foram altas e adequadas para garantir sua qualidade física ( 5,8 kgf cm-2). A adição dos nanomateriais de C promoveu melhora significativa na dureza dos grânulos, porém, não propiciou melhoria na higroscopicidade e a estabilidade da mistura se deu, em geral, até 20 dias após seu preparo. Os resultados obtidos a partir da utilização de CaSO4 mostraram o quão promissora essa fonte é para a produção de misturas granuladas multinutrientes (NPK + S), se tornando ainda mais interessante se for considerada a oferta do produto no mercado e seu baixo preço aquisição. Palavras-chave: Dureza. Estabilidade de formulação. Fertilizantes multinutrientes. Higroscopicidade.

The use of carbon nanomaterials (CN) is recent in agriculture, however, it has shown to be a very promising technology to promote improvement in the efficiency of fertilizer use and mixture stability. The objective of this study was to evaluate the use of CN in NPK formulations with sulfur (S), aiming the improvement of its physical, physicochemical properties, and relative agronomic efficiency index (RAEi) in succession crops (corn and millet). The NPK formulations with S were prepared with the homogeneous mixture of DAP and KCl with the S sources Poly4 ®, CaSO4, CaSO4 + S0 and (NH4)2SO4, where DAP and KCl when added equal 75% and the S sources 25% of the formulation (mass mass-1). The CN’s (Inert, CBx and Arbolina) were added in the proportion of 0.5 % mass mass-1. Characterizations of hardness and hygroscopicity of the fertilizer granules were evaluated in the laboratory. To evaluate the RAEi and residual effect of the fertilizers, a greenhouse experiment was conducted with successive maize-millet cultivation. A soil with low S availability was collected in the 0-20 cm layer. Samples of 7 dm3 of soil were packed in plastic bags and incubated with CaCO3 and MgCO3 (3:1 ratio) for 30 days. Liming was done by the method of neutralization of Al3+ and elevation of Ca2+ and Mg2+ contents. After the incubation period, the samples were dried and placed in 8,45 dm3 plastic pots. The experiment was set up in a 4 x 3 + 1 factorial scheme, with four S sources (Poly4®, CaSO4, S0 and (NH4)2SO4), three NC (additives) (Inert, Carbon Black x (CBx) and Arbolina) and a control treatment, without S application. The design was randomized block design with four repetitions. Fertilizers were applied in the planting furrow, using a reference dose of P of 43 kg ha-1. Nine corn seeds were sown vase-1 and, after germination, five plants were maintained. The plants were grown for 35 days after germination and then cut and dried in a forced air circulation oven at 65 ºC. Next, the millet was sown, using 20 seeds vase-1, and after emergence, 10 plants were kept. The millet plants were grown for two successive cycles, with a 30 day interval between them. The millet plants were dried in a forced air circulation oven at 65 ºC. The plant samples were weighed to quantify the dry matter mass of the aerial part (mMMAP) and milled to determine the foliar S content. The S content was determined by the Turbidimetric method, after dry digestion and dilution in HNO3 1 mol L-1. Content S, S recovery rate and RAEi were obtained from the S content and mMMAP of corn and millet plants. The results were submitted to analysis of variance, and the means were compared by Tukey's test at 0.05 significance level. The sources of S added to NPK were equally efficient in supplying this nutrient to corn and millet plants, further showing the non deleterious effect of CN’s on them. The granule hardness of the mixtures of DAP and KCl with the S sources were high and adequate to ensure their physical quality (5.8 kgf cm-2). The addition of CN’s promoted significant improvement in the hardness of the granules (8.54 kgf cm-2), however, it did not provide improvement in the hygroscopicity and the stability of the mixture was, in general, until 20 days after its preparation. The results obtained from the use of CaSO4 showed how promising this source is for the production of granulated multinutrient mixtures (NPK + S), becoming even more interesting if the supply of the product in the market and its low purchase price are considered. Keywords: Hardness. Multi-nutrient fertilizers. Formulation Stability. Hygroscopicity.