Biocarvões de palha de café e casca de eucalipto produzidos a 350 e 600 °C como condicionadores do solo

Abstract

A matéria orgânica do solo (MOS) é de grande importância na formação e manutenção de propriedades químicas, físicas e biológicas dos solos tropicais e, contribui com até 80 % de sua capacidade de troca catiônica. No entanto, em regiões tropicais, a taxa de mineralização da MOS atinge altos níveis devido a altas temperaturas, umidade e a atividade microbiana, reduzindo sua quantidade nos solos. Uma alternativa para a manutenção da MOS é a utilização de biocarvão, produto da decomposição térmica de materiais orgânicos sob baixa concentração de oxigênio e em temperaturas controladas. O biocarvão é mais resistente à degradação biológica é indicado como alternativa promissora para armazenar carbono no solo por longo tempo. Além disso, sua presença no solo pode aumentar o pH, CTC, nutrientes, retenção de água, atividade biológica do solo e o rendimento das culturas. No entanto, as características e benefícios do biocarvão estão associados com a temperatura de pirólise e a matéria prima utilizada para o seu processamento. Neste sentido, com o objetivo de avaliar o potencial de biocarvões de palha de café (PC) e casca de eucalipto (CE) produzidos a 350 e 600 oC como condicionadores do solo, realizaram-se dois experimentos de incubação em ambiente com temperatura controlada a 25 oC. O primeiro experimento visou avaliar a influência dos biocarvões associado ao calcário, sobre o pH e cargas negativas do solo. Os tratamentos foram compostos por biocarvões produzidos a partir de PC e CE, duas temperaturas finais de pirólise 350 e 600 oC, quatro doses de biocarvão 5, 10, 15 e 20 t ha -1 , cinco doses de CaCO3 0, 0.55, 1.1, 2.2 e 3.3 t ha -1 e um tratamento adicional sem adição de biocarvão. O segundo experimento teve como objetivo avaliar os efeitos do uso dos biocarvões nas propriedades químicas do solo. Os tratamentos foram compostos por biocarvões produzidos a partir de PC e CE, duas temperaturas finais de pirólise 350 e 600 oC, quatro doses de biocarvão 5, 10, 15 e 20 t ha -1 , um tratamento adicional sem adição de biocarvão e sete épocas de avaliação 0, 7, 15, 30, 60, 90 e 120 dias após a incubação. Os resultados experimentais mostram que biocarvões de PC promovem maior elevação do pH do solo. Biocarvões produzidos a 600 oC proporcionaram maior elevação do pH do solo em relação à biocarvões produzidos a 300 oC. O efeito neutralizante da acidez pelos biocarvões se deu na seguinte ordem crescente: CE350; PC350; CE600 e PC600, apresentando elevação no pH do solo quando comparado ao tratamento controle de 1,26; 1,46; 1,61 e 1,71 unidades respectivamente. O pH do solo foi elevado com o aumento da dose de aplicação de biocarvão. A associação de doses de biocarvão com CaCO 3 apresentou interação positiva no aumento do pH do solo. No entanto, o uso em conjunto do corretivo e o condicionador, em doses mais altas elevou o pH do solo além da faixa de pH ideal para a maioria das culturas (5,5 – 6,0). Biocarvões proporcionaram maior carga liquida negativa do solo. Esse efeito foi maior com o uso de biocarvões de PC, e potencializado com elevação da temperatura de pirólise para 600 °C. Os biocarvões de PC proporcionaram maiores teores de P, K, Mg e maior capacidade de troca de cátions (CTC). Os tratamentos com biocarvões de CE se destacaram pela maior concentração de Ca, em média, os teores de Ca no solo foram acrescidos em 5,9 e 19,4 % para as temperaturas de 350 e 600 oC respectivamente comparando aos biocarvões de PC nas mesmas temperaturas. Tratamentos com biocarvões produzidos em maior temperatura de pirólise (600 oC) apresentaram maiores valores de Ca e CTC para ambos os biocarvões e, maior concentração de K com uso do biocarvão de PC. O aumento da dose de biocarvão proporcionou maior concentração de nutrientes e CTC independente do material de origem e temperatura de pirólise. Já o aumento do tempo de incubação causou redução, para todos os tratamentos, nas concentrações de nutrientes, exceto o Ca e CTC do solo.

Soil organic matter (SOM) is of great importance in the formation and maintenance of chemical, physical and biological properties of tropical soils and contributes up to 80 % of its cation exchange capacity (CEC). However, in tropical regions, the rate of mineralization of SOM reaches high levels due to high temperatures, humidity and microbial activity, reducing its amount in soils. An alternative to the maintenance of SOM is the use of biochar, the product of thermal decomposition of organic materials under low oxygen concentration and controlled temperatures. The biochar is more resistant to biological degradation is indicated as a promising alternative to store soil carbon for a long time. In addition, its presence in soil can increase pH, CEC, nutrients, water retention, soil biological activity and crop yield. However, the characteristics and benefits of biochar are associated with the pyrolysis temperature and the raw material used for its processing. In this sense, with the objective of evaluating the potential of biochar of coffee straw (CS) and eucalyptus bark (EB) produced at 350 and 600 °C as soil conditioners, two incubation experiments were carried out in a controlled temperature environment 25 °C ±1 . The first experiment was aimed at evaluating the influence of the biochars associated to CaCO 3 in the pH and soil negative charges. The treatments were composed of biochars produced from CS and EB, two final pyrolysis temperatures 350 and 600 °C, four doses of biochar, 5; 10; 15 and 20 t ha -1 , five doses of CaCO3 0.00; 0.55; 1.10; 2.20 and 3.30 t ha -1 and an additional treatment without addition of biochar. The second experiment had as objective to evaluate the effects of the use of the biochars in the chemical properties of the soil. The treatments were composed of biochars produced from CS and EB, two final pyrolysis temperatures 350 and 600 °C, four doses of biochar, 5; 10; 15 and 20 t ha -1 , an additional treatment without addition of biochar and seven seasons. Of evaluation 0; 7; 15; 30; 60; 90 and 120 days after incubation. The experimental results show that CS biochars promote higher soil pH elevation. The neutralizing effect of acidity by biochars occurred in the following growing order: EB350; CS350; EB600 and CS600, showing elevation in soil pH when compared to the control treatment of 1.26; 1.46; 1.61 and 1.71 units, respectively. The pH of the soil was elevated with the increase of the application dose of biochar. The association of doses of biochar with CaCO 3 showed a positive interaction in the increase of pH of the soil. However, the use of the corrective and the conditioner at higher doses raised soil pH beyond the ideal pH range for most crops (5.5 - 6.0). Biochars provided higher negative net soil load. This effect was greater with the use of CS biochars, and potentiated with raising the pyrolysis temperature to 600 °C. CS biochars provided higher levels of P, K, Mg and higher cation exchange capacity (CEC). The treatments with EB biochars were highlighted by the higher concentration of Ca, on average the Ca contents in the soil were increased by 5.9 and 19.4% for the temperatures of 350 and 600 °C respectively, comparing to the CS biochars in the same temperatures. Treatments with biochars produced at higher pyrolysis temperature (600 °C) showed higher Ca and CEC values for both biochars, and higher K concentration with CS biochar. The increase of the biochar dose gave a higher concentration of nutrients and CEC independent of the source material and pyrolysis temperature. However, the increase in incubation time caused a reduction, for all treatments, in nutrient concentrations, except the Ca and CEC of the soil.