Biocarvões de palha de café e os atributos do solo, desenvolvimento inicial e nutrição do cafeeiro conilon

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dc.contributor.advisor1Passos, Renato Ribeiro
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/000000017730748X
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3882320619443256
dc.contributor.authorAlvarenga, Anarelly Costa
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-0487-881X
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4438847218692002
dc.contributor.referee1Mendonca, Eduardo de Sá
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000332847129
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4735276653354808
dc.contributor.referee2Andrade, Felipe Vaz
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000000306318581
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2975343157348373
dc.contributor.referee3Guimaraes, Lorena Abdalla de Oliveira Prata
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0003-4620-9849
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/0879888234877795
dc.date.accessioned2024-05-29T22:11:57Z
dc.date.available2024-05-29T22:11:57Z
dc.date.issued2019-02-28
dc.description.abstractCoffee is the main agricultural activity in Espírito Santo, being of economic and social relevance to the state. However, during this activity a large volume of by products is generated, especially coffee straw. Proper disposal of this residue is one of the biggest challenges for coffee growing, as it is forbidden to apply fresh coffee straw to the soil. One of the options is to transform coffee straw into biochar, since their addition promotes improvements in the chemical, physical and biological properties of the soil and, consequently, favoring plant development. The objective of this work was to evaluate the effects of the use of conilon coffee straw biochar on the chemical and biological attributes of the soil and also on the initial development and nutrition of conilon coffee. Intuition experiments were carried out under various environmental conditions (field, greenhouse and laboratory). Chapter 1 aimed to evaluate the effects of coffee straw biochar on soil organic matter components. For this, experiments were performed under field and laboratory conditions. The experiment under field conditions was carried out at the Federal Institute of Espírito Santo (IFES), with a 2 x 5 factorial distribution, two conilon coffee straw biochar (two pyrolysis temperatures, 350 and 600 °C) and five doses of these. Biochar applied to the coffee pit: (0.00, 1.5, 3.0, 4.5, 6.0 dm3 ). The experiment under laboratory conditions at the Center of Agrarian Sciences and Engineering of the Universidade Federal do Espírito Santo in a randomized block design (DBC) with five replications. The treatments corresponded to a 2x5 factorial, being the factor 1: the coffee straw biochar produced at two pyrolysis temperatures (350 and 600 ° C); factor 2: coffee straw biochar in 5 doses (0, 5, 10, 15 and 20 t ha-1 ). The results showed that biocarbons did not cause changes in biomass C content and soil microbial activity under field conditions. Pyrolysis temperature had no influence on the oxidizable carbon fractions under field conditions, but there was a dose effect (dm3 ) for labile oxidable carbon fractions, F1 and F2, and for non-labile carbon fractions, F3, in the 0-10 cm from the ground. The use of 6.0 dm3 of biochar in the coffee pit promoted increases of 50 and 70% in the carbon values of labile oxidable fractions, F1 and F2, respectively. For the nonlabile oxidizable carbon fraction, F3, the volume of 4.5 dm3 increased the contents of this fraction by 61%. In the 0-10 cm depth of the soil there was influence of the pyrolysis temperature on the soil TOC contents, where biocarbons produced at 600 ° C promoted a 48% increase in the TOC contents. Regardless of the carbonization temperature, the volume of 4.5 dm3 promoted the increase of 46% in TOC contents in the 10-20 cm soil layer. The results obtained from these studies prove that conilon coffee straw biocarbons are efficient in rapidly increasing soil TOC contents. On the other hand, it was observed that under laboratory conditions, treatments with 600 °C biochar and standardized pH values had a negative effect on soil microbial activity at all doses. Chapter 2 aimed to evaluate the effect of coffee straw biocarbons on soil chemical attributes and initial development of conilon coffee under field conditions. The experiment was carried out at the Instituto Federal do Espírito Santo (IFES), with a 2 x 5 factorial distribution. Two biocarbons of conilon coffee straw (pyrolysis temperatures, 350 and 600 °C) and five doses of these biocarbons, applied to the pit. of coffee: (0.00, 1.5, 3.0, 4.5, 6.0 dm3 ). Coffea canephora Pierre, Robusta Tropical variety (EMCAPER 8151) was used as an indicator plant. The experiment was conducted for 240 days. Among the evaluated variables, the ones that stood out were the high K contents in pits with biochar application, regardless of the pyrolysis temperature. The use of 6.0 dm3 of coffee straw biochar increased the available soil K contents in the depth of 0-10 cm by 140 mg dm3 . A similar result was observed in the depth of 10-20 cm of soil in which there was an increase of 158 mg dm3 of K with the use of 6 dm3 of biochar in the coffee pit. These increases in soil K contents are caused by the ashes present in the biochar. These materials, regardless of pyrolysis temperature, also promoted increases in soil Ca and Mg contents at 0-10 cm depth. Only biochar produced at 350 °C promoted increases in Cu concentrations in the 0-10 cm soil layer, which was directly proportional to the applied dose, with an increase of 53.5% in the highest dose. The lack of effect of biochar on the initial development and nutrition of coffee may be related to the low capacity of coffee straw biochar to provide macro, except K, and micronutrients to the soil. Chapter 3 aimed to evaluate the effects of increasing doses of coffee straw biochar on the chemical attributes of soil, initial development and nutrition of conilon coffee, (Coffea canephora Pierre, clone 02.) under controlled conditions, greenhouse. Treatments corresponded to a 2x5 factorial, two biochar of coffee straw (pyrolysis temperatures of 350 600 °C); and five doses of each biochar (0; 5; 10; 15 and 20 t ha-1 ). The experimental period began with the planting of seedlings, lasting 180 days. Regardless of pyrolysis temperature, increasing doses of coffee straw biochar promoted progressive increases in soil P and Mg contents. The increase in available P concentrations may be related to the release of humic substances by the biochars. These compounds have functional groups, such as the carboxylic and phenolic groups, that block the phosphorus adsorption sites, increasing the availability of this nutrient in the soil. The increase in available soil K contents was directly proportional to the applied biochar doses, with the highest increases observed when using the biochar produced at 600 ° C. Doses close to 15 and 20 t ha-1 of the coffee straw biochar produced at 600 ° C and 350 ° C, respectively, raise the available soil K content above 200 mg dm3 , which is sufficient to supply the initial demand for this nutrient for the Conilon coffee seedlings. However, it is noteworthy that it is the ashes present in biochar that are responsible for the increase of K concentrations in the soil. Increasing biochar doses up to 10 t ha-1 promoted an increase in plant height and leaf dry mass and total dry mass values. Plants that developed in soils with the addition of biochar produced at 350 ° C had higher leaf dry mass and total dry mass and, consequently, accumulated higher N, K, Fe, Mn contents.
dc.description.resumoA cafeicultura é a principal atividade agrícola exercida no Espírito Santo, sendo de relevância econômica e social para o Estado. No entanto, durante a realização dessa atividade é gerado grande volume de subprodutos, com destaque para palha de café. Dar uma destinação adequada para esse resíduo é um dos maiores desafios da cafeicultura, pois no Estado é proibida a aplicação da palha de café in natura ao solo. Uma das opções é transformar a palha de café em biocarvões, já que a adição desses promove melhorias nas propriedades químicas, físicas e biológicas do solo e, consequentemente, favorecendo o desenvolvimento vegetal. Diante do exposto, o objetivo do trabalho foi avaliar os efeitos do uso do biocarvão de palha de café conilon sobre os atributos químicos e biológicos do solo e também no desenvolvimento inicial e nutrição do cafeeiro conilon. Com esse intuído foram realizados experimentos em diversas condições ambientais (campo, casa de vegetação e laboratório). O capítulo 1 teve como objetivo avaliar os efeitos dos biocarvões de palha de café sobre os componentes da matéria orgânica do solo. Para isso foram realizados experimentos em condições de campo e laboratório. O experimento em condições de campo foi realizado no Instituto Federal do Espírito Santo (Ifes), com distribuição fatorial de 2 x 5, sendo dois biocarvões de palha de café conilon (duas temperaturas de pirólise, 350 e 600 ° C) e cinco doses desses biocarvões aplicados na cova do cafeeiro: (0.00, 1,5, 3,0, 4,5, 6,0 dm3 ). O experimento em condições de laboratório no Centro de Ciências Agrárias e Engenharias da Universidade Federal do Espírito Santo em delineamento em blocos casualizados (DBC) com cinco repetições. Os tratamentos corresponderam a um fatorial 2 x 5, sendo o fator 1: o biocarvão de palha de café produzido em duas temperaturas de pirólise (350 e 600 °C); fator 2: biocarvão de palha de café em 5 doses (0; 5; 10; 15 e 20 t ha-1 ). Os resultados encontrados demonstraram que os biocarvões não causaram alterações nos teores de C da biomassa e na atividade microbiana no solo em condições de campo. A temperatura de pirólise não teve influência sobre as frações oxidáveis de carbono em condições de campo, porém houve efeito das doses (dm3 ) para as frações de carbono oxidáveis lábeis, F1 e F2, e para não lábeis, F3, na camada de 0-10 cm do solo. A utilização de 6,0 dm3 de biocarvão na cova do cafeeiro promoveu acréscimos de 50 e 70% nos valores de carbono das frações oxidáveis lábeis, F1 e F2, respectivamente. Já para a fração de carbono oxidável não lábil, F3, o volume de 4,5 dm3 elevou os teores dessa fração em 61%. Na profundidade de 0- 10 cm do solo houve influência da temperatura de pirólise sobre os teores de COT do solo, onde biocarvões produzidos a 600 °C promoveram um acréscimo de 48 % nos teores de COT. Independente da temperatura de carbonização, o volume de 4,5 dm3 promoveu o aumento de 46% nos teores de COT na camada de 10-20 cm do solo. Os resultados obtidos nesses trabalhos comprovam que os biocarvões de palha de café conilon são eficientes em aumentar rapidamente os teores de COT no solo. Por outro lado, foi observado que em condições de laboratório, os tratamentos com biocarvão 600 °C e com padronização dos valores de pH, promoveram efeito negativo sobre a atividade microbiana do solo, em todas as doses utilizadas. O Capítulo 2 teve como objetivo avaliar o efeito dos biocarvões de palha de café sobre os atributos químicos do solo e desenvolvimento inicial do cafeeiro conilon, em condições de campo. O experimento foi realizado no Instituto Federal do Espírito Santo (Ifes), com distribuição fatorial de 2 x 5, sendo dois biocarvões de palha de café conilon (temperaturas de pirólise, 350 e 600 °C) e cinco doses desses biocarvões, aplicadas na cova do cafeeiro: (0.00, 1,5, 3,0, 4,5, 6,0 dm3 ). Como planta indicadora utilizou-se o Coffea canephora Pierre, variedade Robusta Tropical (EMCAPER 8151). O experimento foi conduzido por 240 dias. Dentre as variáveis avaliadas, as que mais se destacaram foram os elevados teores de K em covas com aplicação de biocarvões, independente da temperatura de pirólise. A utilização de 6,0 dm3 de biocarvão de palha de café elevou em 140 mg dm3 os teores disponíveis de K no solo na profundidade de 0- 10 cm. Resultado semelhante foi observado na profundidade de 10-20 cm do solo na qual houve incremento de 158 mg dm3 de K com a utilização de 6 dm3 de biocarvão na cova do cafeeiro. Esses acréscimos nos teores de K no solo são ocasionados pelas cinzas presente nos biocarvões. Esses materiais, independente da temperatura de pirólise, também promoveram acréscimos nos teores de Ca e Mg do solo na profundidade de 0-10 cm. Apenas o biocarvão produzido a 350 °C promoveu acréscimos nas concentrações de Cu na camada de 0-10 cm solo, sendo esse diretamente proporcional à dose aplicada, com incremento de 53,5% na maior dose. A não constatação de efeito dos biocarvões sobre o desenvolvimento inicial e nutrição do cafeeiro pode estar relacionado à baixa capacidade dos biocarvões de palha de café em fornecer macro, exceto K, e micronutrientes para o solo. O Capítulo 3 teve como objetivo avaliar os efeitos do uso de doses crescentes de biocarvões de palha de café sobre os atributos químicos do solo, desenvolvimento inicial e nutrição do cafeeiro conilon, (Coffea canephora Pierre, clone 02. Com essa finalidade foi realizado um experimento em condições controladas, em casa de vegetação. Os tratamentos corresponderam a um fatorial 2x5, sendo dois biocarvões de palha de café (temperaturas de pirólise de 350 e 600 °C); e cinco doses de cada biocarvão (0; 5; 10; 15 e 20 t ha-1 ). O período experimental teve início com o plantio das mudas, tendo duração de 180 dias. Independente da temperatura de pirólise, doses crescentes dos biocarvões de palha de café promoveram aumentos progressivos nos teores de P e Mg no solo. O aumento das concentrações de P disponível pode estar relacionado à liberação de substâncias húmicas pelos biocarvões. Esses compostos apresentam grupos funcionais, como o grupo carboxílico e fenólico, que bloqueiam os sítios de adsorção de fósforo, aumentando a disponibilidade desse nutriente no solo. O aumento nos teores de K disponíveis no solo foi diretamente proporcional às doses dos biocarvões aplicadas, com os maiores acréscimos observados quando utilizado o biocarvão produzido a 600 °C. Doses próximas a 15 e 20 t ha-1 dos biocarvões de palha de café produzidos a 600 °C e 350 °C, respectivamente, elevam os teores disponíveis de K no solo para valores acima de 200 mg dm3 , esses teores são suficientes para suprir a demanda inicial desse nutriente pelas mudas do cafeeiro conilon. No entanto, vale ressaltar que são as cinzas presentes no biocarvão são responsáveis pelo aumento das concentrações de K no solo. O aumento das doses dos biocarvões até o limite de 10 t ha-1 promoveu incremento na altura da planta e nos valores de massa seca de folhas e massa seca total. Plantas que se desenvolveram em solos com adição do biocarvão produzido a 350 °C apresentaram maior massa seca de folhas e massa seca total e, consequentemente, acumularam maiores teores de N, K, Fe, Mn.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/13654
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Agronomia
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Agrárias e Engenharias
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Agronomia
dc.rightsopen access
dc.subjectBiochar
dc.subjectCoffee-growing
dc.subjectPlant residues
dc.subjectCondicionador do solo
dc.subjectCafeicultura
dc.subjectResíduos vegetais
dc.subjectPlant nutrition
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqAgronomia
dc.titleBiocarvões de palha de café e os atributos do solo, desenvolvimento inicial e nutrição do cafeeiro conilon
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typedoctoralThesis
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