Efeitos do fósforo

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 7268 (2022) Citar este artigo

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A deficiência de fósforo (P) em solo agrícola é uma preocupação mundial. A modificação de P do biochar, um condicionador de solo comum produzido pela pirólise de resíduos e resíduos, pode aumentar a disponibilidade de P e melhorar a qualidade do solo. Este estudo tem como objetivo investigar os efeitos do biocarvão modificado com P como corretivo do solo no crescimento e na qualidade de uma planta medicinal (Pseudostellaria heterophylla). P. heterophylla foram cultivadas por 4 meses em solo laterítico modificado com P-modificado e não modificado (casca de amendoim) nas dosagens de 0, 3% e 5% (em massa). Comparado com o biochar não modificado, o biochar modificado com P reduziu o metal pesado Cd disponível no solo em até 73,0% e a sucção osmótica na zona radicular em até 49,3%. A aplicação de biocarvão modificado com P a 3% e 5% promoveu significativamente a produção de tubérculos de P. heterophylla em 68,6% e 136,0%, respectivamente. Isso foi diferente do tratamento com biochar não modificado, onde a produção de tubérculos foi estimulada na dosagem de 3%, mas inibida na dosagem de 5%. As concentrações de ingredientes ativos (ou seja, polissacarídeos, saponinas) no tubérculo aumentaram de 2,9 a 78,8% sob a alteração do biochar modificado com P em comparação com o controle, indicando a melhor qualidade do tubérculo. Este estudo recomendou a aplicação de 5% de biocarvão modificado com P para promover o rendimento e a qualidade de P. heterophylla.

O fósforo (P) é um elemento essencial para o crescimento e produtividade das plantas, devido ao seu papel vital em muitos metabolismos básicos, incluindo a fotossíntese e a respiração. O P fixado nos solos está na forma de fosfatos de alumínio/ferro ou cálcio/magnésio, que geralmente não estão disponíveis para absorção pelas plantas1. O P disponível é escasso em 30–40% dos solos aráveis ​​ao redor do mundo2. A aplicação direta de fertilizantes fosfatados pode levar a uma baixa eficiência de uso de P devido à formação de precipitação e adsorção às partículas do solo2. Além disso, o uso de fertilizantes com alto teor de P pode causar um risco maior de perda de P por lixiviação do solo, escoamento superficial e erosão, possivelmente levando a problemas ambientais como a eutrofização da água3. Portanto, como reduzir a perda de P e aumentar a eficiência do uso de P no solo merece ser estudado.

É uma abordagem potencial usar algumas correções orgânicas do solo, como biochar, para melhorar a retenção de P do solo e, portanto, reduzir a perda de P. Biochar é um material rico em carbono produzido a partir da pirólise de resíduos de biomassa em alta temperatura com suprimento limitado de oxigênio. Tem recebido grande atenção devido à sua relação custo-eficácia e natureza ambientalmente amigável. Biochar pode melhorar a fertilidade do solo devido aos altos níveis de nutrientes possuídos4. Enquanto isso, o biochar pode aumentar a capacidade de retenção de água e imobilizar os metais potencialmente tóxicos por meio de uma grande área de superfície específica, aumento de microporos e grupos funcionais contendo oxigênio3. Portanto, o crescimento das plantas e a produtividade das culturas podem ser melhorados. As matérias-primas do biochar eram principalmente os resíduos e desperdícios na agricultura ou na indústria5. Por exemplo, a grande produção de amendoim na China resultou em alta produção de biocarvão de casca de amendoim para reutilização de recursos6. No entanto, uma limitação na aplicação de biocarvão de casca de amendoim é que o teor de P total é geralmente muito baixo (< 1%)2. Isso pode levar a um teor de nutrientes desequilibrado, inibindo a germinação das sementes e o crescimento das plantas7. Portanto, é necessário melhorar a disponibilidade de P no biochar.

Recentemente, descobriu-se que a modificação do biochar com P melhora a eficiência de utilização de P e o desempenho de adsorção de forma eficiente3. Com base nos estudos anteriores, o biochar modificado com P foi produzido por meio de dois tipos principais de métodos. Um tipo era impregnar a matéria-prima na solução de H3PO4 ou K3PO4 e depois pirolisá-la a uma determinada temperatura e duração3,8. Outra maneira era misturar o biochar puro com a solução de Ca(H2PO4)2∙H2O ou KH2PO4 para carregá-lo com P9,10,11. Posteriormente, as características físico-químicas e microestruturas do biocarvão modificado com P foram medidas para avaliar a modificação. Grupos mais funcionais, como grupos P–O, P–C, foram produzidos na superfície do biocarvão após a modificação, indicando biocarvão carregado por P3. O aumento da porosidade no biocarvão modificado com P contribuiu para uma maior capacidade de possuir P ​​quando foi oxidado e imerso em solução de fosfato. Consequentemente, ao misturar biocarvão modificado com P com solo, o P disponível no biocarvão seria liberado, causando uma maior concentração de P no solo por um longo prazo12. Zhang et al.3 mostraram que o biocarvão modificado com P teve maior eficiência para imobilizar Cu e Cd no solo. Foi atribuído ao aumento da capacidade de adsorção com maior capacidade de troca catiônica (CEC) e área de superfície específica após a modificação. Lyu et al.13 e Tan et al.11 apontaram a taxa de lixiviação reduzida de urânio (U) sob remediação por biocarvão modificado com P. No entanto, os estudos anteriores focam principalmente na influência do biocarvão modificado com P como condicionador de solo na remediação de solo contaminado, alterando propriedades físicas e químicas3,11,13. Os efeitos do biocarvão modificado com P no crescimento e qualidade de plantas medicinais não foram estudados.