Bioprocessos para a otimização de pós de rocha utilizados na agricultura

Abstract

No Brasil é frequente a busca de alternativas ao uso de fertilizantes que sejam mais sustentáveis, acessíveis localmente e financeiramente viáveis, como os pós de rocha. Esta tecnologia é permitida pela legislação brasileira, inclusive para uso na agricultura orgânica. Porém, essa tecnologia ainda é pouco conhecida. As diversas formas de utilização e as técnicas mais eficientes que aceleram a disponibilização de nutrientes dos minerais dos pós de rochas precisam ser melhor estudadas. A disponibilização de nutrientes presentes nos minerais pode ser acelerada a partir da associação do uso dos pós de rochas com tecnologias que potencializam a atividade dos organismos, a exemplo da vermicompostagem e dos sistemas biodiversos, a exemplo dos sistemas agroflorestais. Muitos pós de rocha são acessíveis aos agricultores, mas para que eles sejam utilizados é preciso conhecer seus potenciais e ricos, a exemplo da presença de metais pesados. O objetivo geral da pesquisa foi avaliar o potencial nutricional de pós de rocha para a produção de café (Coffea arabica) orgânico. Os objetivos específicos foram: i) sistematizar as informações relativas ao uso dos pós de rocha por agricultores familiares em sistemas agroflorestais; ii) avaliar o crescimento de mudas de café adubadas com substratos preparado com pós de rocha de gnaisse e esteatito; iii) avaliar os teores nutrientes e a bioacumulação de metais pesados e elementos potencialmente tóxicos em mudas de café adubadas com pós de rocha de gnaisse e esteatito; iv) avaliar a qualidade química, microbiológica e bioquímica do solo e a produção de café, cultivado em sistema agroflorestal fertilizado com pó de gnaisse e; v) avaliar as qualidades físico-química do solo e da bebida do café cultivado em sistema agroflorestal fertilizado com pó de gnaisse. No primeiro capítulo as iniciativas de uso de pós de rocha pelos agricultores familiares em transição agroecológica na Zona Mata mineira foram identificadas e analisadas. Objetivou-se identificar as principais técnicas, as principais impressões e aprendizados e os principais desafios na utilização dos pós de rocha e; novas perguntas de pesquisa sobre o uso dos pós de rocha. As informações foram adquiridas em rodas de conversa e diálogos sobre a temática dos pós de rochas em eventos agroecológicos, tais como a Troca de Saberes, Intercâmbios Agroecológicos, Mutirões nas propriedades rurais e uma pesquisa participativa com uso de pó de rocha, desenvolvida com agricultores/as. Os eventos agroecológicos contribuíram para visibilizar o reconhecimento dos saberes daqueles que lidam com a terra e sobre a importância da tecnologia da rochagem, como forma de melhorar a qualidade do solo. Esses eventos foram úteis também para apontar novos caminhos de pesquisa. No segundo capítulo, avaliou-se o crescimento das mudas de café fertilizadas com substratos produzidos a partir de uso de pó de gnaisse e esteatito adicionados a processo de vermicompostagem; a capacidade do processo de vermicompostagem em potencializar a liberação de nutrientes desses pós de rochas para o desenvolvimento das mudas e; a absorção pelas plantas dos metais pesados presentes nos pós de rocha. Os estudos foram conduzidos em casa de vegetação, através do desenvolvimento, por seis meses, de mudas de café fertilizadas com substratos produzidos com pós de gnaisse e esteatito vermicompostados. Parâmetros de desenvolvimento das plantas, teores de macro e micronutrientes e metais pesados no substrato e nas folhas das plantas ao final do experimento. As plantas se desenvolveram melhor nos tratamentos com pós de gnaisse e esteatito . No solo, com a aplicação dos pós de rocha, houve aumento do pH, da soma de bases e da CTC. As concentrações de metais pesados Ni, Cd, Cr e Pb no substrato foram abaixo dos valores estabelecidos pela legislação brasileira. O pó de gnaisse vermicompostado apresentou potencial para ser utilizado na agricultura, pois promoveu melhorias nas características químicas do solo. O uso do pó de esteatito, devido à presença de alguns metais pesados, em especial o Ni e o Cr na rocha, requer cuidados, mas quando vermicompostado pode ser indicado para produção de mudas perenes que não tenha finalidade de produção de alimentos. No terceiro capítulo analisou-se a disponibilização de nutrientes e a adição de metais pesado advindos de pó de gnaisse para o solo cultivado com cafeeiro agroecológico, em sistema agroflorestal ou a pleno sol e; o efeito do pó de gnaisse na qualidade físico-química e sensorial do café. O estudo foi conduzido em três propriedades agroecológicas de agricultura familiar, no município de Divino, Minas Gerais. As análises realizadas para avaliar a qualidade do solo foram umidade, respiração e carbono da biomassa microbiana e análise enzimática da β-glicosidase. Para avaliação da qualidade do café, características físicas e bioquímicas tais como densidade dos grãos, condutividade elétrica, pH, acidez total titulável foram realizadas. A qualidade sensorial da bebida do café também foi avaliada. Os sistemas agroflorestais potencializaram os efeitos do pó de gnaisse na liberação de K, Ca 2+ e Mg 2+ , além de micronutrientes como Cu e Zn e melhoraram a umidade do solo. Ademais, não houve, em geral, aumento de metais pesados, como Cd, Pb e Cr no solo. Em relação ao sistema a pleno sol, nos sistemas agroflorestais a respiração microbiana foi maior e, em um dos sistemas, a β- glicosidase foi também maior. Nos sistemas agroflorestais, os grãos de café apresentaram maior densidade e menor condutividade elétrica, indicando a produção de grãos com menor quantidade de defeitos, indicando, portanto, grãos de melhor qualidade. Os valores de acidez total titulável ficaram dentro dos níveis encontrados na literatura e podem ser considerados como palatáveis. A análise sensorial indicou que o manejo agroecológico melhorou a qualidade sensorial da bebida, pois os cafés, mesmo a pleno sol, produzidos em duas propriedades alcançaram notas acima de 80, classificados como cafés especiais. Há evidencias de que os SAFs associados com pós de rocha contribuem com a produção de cafés de qualidade. Em uma propriedade, os cafés receberam notas em torno de 60, exceto o SAF que recebeu pó de rocha, que recebeu nota maior que 80. De forma geral, os processos biológicos, associados aos tipos de manejo agroecológicos utilizados contribuíram para melhor as qualidades do solo e do café. Entretanto, nos sistemas agroflorestais, com maior biodiversidade que o cafezal a pleno sol, os processos biológicos contribuíram mais com a disponibilização de nutrientes do pó de rocha para as plantas. Palavras-chave: Agrofloresta. Café. Agroecologia. Agrominerais. Gnaisse. Esteatito.

In Brazil there is a frequent search for alternatives to the use of fertilizers that are more sustainable, locally accessible, and financially viable, such as rock powder. This technology is allowed by Brazilian legislation, including for use in organic agriculture. However, this technology is still little known. The various forms of use and the most efficient techniques that accelerate the availability of nutrients from rock powder minerals need to be better studied. The availability of nutrients present in minerals can be accelerated by associating the use of rock powders with technologies that enhance the activity of organisms, such as vermicomposting and biodiverse systems, such as agroforestry systems. Many rock powders are accessible to farmers, but for them to be used it is necessary to know their potentials and richness, for example the presence of heavy metals. The general objective of the research was to evaluate the nutritional potential of rock powder for organic coffee (Coffea arabica) production. The specific objectives were: (i) systematize the information regarding the use of rock powders by family farmers in agroforestry systems (SAFs); (ii) evaluate the growth of coffee seedlings fertilized with substrates prepared with gneiss and steatite rock powders; (iii) evaluate the nutrient contents and bioaccumulation of heavy metals and potentially toxic elements in coffee seedlings fertilized with gneiss and steatite rock powders; iv) to evaluate the chemical, microbiological and biochemical quality of the soil and the production of coffee, cultivated in agroforestry system fertilized with gneiss powders and; v) to evaluate the physical-chemical quality of the soil and the beverage of coffee cultivated in agroforestry system fertilized with gneiss dust. In the first the initiatives of use of rock powder by family farmers in agroecological transition in the Zona Mata region of Minas Gerais were identified. The aims were to identify the main techniques, the main impressions and learnings and the main challenges in the use of rock powder and; new research questions about the use of rock powder. The information was acquired in conversation wheels and dialogues on the theme of rock powders in agroecological events, such as the Exchange of Knowledge, Agroecological Exchanges, Mutirões on farms and participatory research with the use of rock powder, developed with farmers, which occurred in the region. The agroecological events contributed to make visible the recognition of the knowledge of those who deal with the land and the importance of the rock technology as a way to improve soil quality. These events were also useful in pointing out new research paths. In the second chapter, we evaluated the growth of coffee seedlings fertilized with substrates produced from the use of gneiss and steatite powder added to the vermicomposting process; the ability of the vermicomposting process to enhance the release of nutrients from these rock powders for seedling development and; the absorption by plants of heavy metals present in the rock powders. The studies were conducted in a greenhouse, through the development, for six months, of coffee seedlings fertilized with substrates produced with vermicomposted gneiss and steatite powders. Parameters of plant development, macro and micronutrient contents and heavy metals in the substrate and plant leaves at the end of the experiment. The plants grew better in the treatments with gneiss and steatite powders. In the soil, with the application of rock powder, there was an increase in pH, base sum and CEC. The concentrations of heavy metals Ni, Cd, Cr and Pb in the substrate were below the values established by Brazilian legislation. The vermicomposted gneiss powder presented potential to be used in agriculture, because it promoted improvements in the chemical characteristics of the soil. The use of steatite powder, due to the presence of some heavy metals, especially Ni and Cr in the rock, requires care, but when vermicomposted it can be indicated for the production of perennial seedlings not intended for food production. The third chapter analyzed the availability of nutrients and addition of heavy metal from gneiss powder to the soil cultivated with agroecological coffee trees, in agroforestry or full sun systems, and the effect of gneiss powder on the physical-chemical and sensorial quality of coffee. The study was conducted in three agroecological family farms in the municipality of Divino, Minas Gerais. The soil quality was evaluated. Moisture, respiration and carbon of microbial biomass, and enzymatic analysis of β-glucosidase were analyzed. To evaluate the quality of the coffee, physical, biochemical characteristics such as s bean density, electrical conductivity, pH, total titratable acidity were analyzed. Sensorial quality of coffee beverage was also evaluated. The agroforestry systems enhanced the effects of gneiss powder in the release of K, Ca 2+ and Mg 2+ , besides micronutrients such as Cu and Zn, and improved soil moisture. Moreover, in general, heavy metal, such as Cd, Pb e Cr, did not increase in the soil. Compared to the full sun system, in the agroforestry systems microbial respiration was higher and, in one of the systems, β-glucosidase was also higher. In the agroforestry systems, the coffee beans presented higher density and lower electrical conductivity, indicating the production of beans with fewer defects, therefore indicating better quality beans. The total titratable acidity values were within the levels found in the literature and can be considered palatable. The sensorial analysis indicated that the agro-ecological management improved the sensorial quality of the beverage, since the coffee beverages, even under full sun, were graded above 80 (in two properties), and, therefore, the coffee was classified as special. There is evidence that the SAFs associated with rock powder contribute to the production of quality coffees. On one property, the coffees received grades around 60, except for the SAF with rock powder, which received a grade higher than 80. In general, the biological processes, associated with the types of agro- ecological management used, contributed to better soil and coffee quality. However, in the agroforestry systems, with greater biodiversity than the coffee crop in full sun, the biological processes contributed more for the nutrient availability from the rock powder to plants. Keywords: Agroforestry. Coffee. Agroecology. Gneiss. Steatite.