Improving the fertilizer value of sugarcane wastes through phosphate rock amendment and phosphate-solubilizing bacteria inoculation

Resumo

A compostagem de subprodutos da indústria da cana-de-açúcar (Saccharum spp.) pode ajudar a alcançar a produção sustentável de biocombustíveis, substituindo fertilizantes minerais e proporcionando uma disposição adequada de resíduos. A  hipótese desta pesquisa foi que o composto de torta de filtro e cinzas enriquecido com/sem rochas fosfáticas (apatita-A e fosforita-P) e bactérias solubilizadoras de fosfato pode substituir os fertilizantes P minerais e melhorar a produção de cana-de-açúcar. Um composto foi produzido a partir de uma mistura de torta de filtro e cinzas em 60 dias de compostagem. O composto + A e o composto + P (com/sem bactérias) foram aplicados no plantio da cana-de-açúcar para fornecer 150 kg ha⁻¹ de P2O5. Foram monitorados, o rendimento e a qualidade da cana-de-açúcar, a dinâmica do P no solo e as atividades enzimáticas no solo. Os resultados mostraram que a aplicação de 20 Mg ha⁻¹ de composto aumentou o rendimento da cana-de-açúcar (até 6%) e a atividade da β-glucosidase (até 15%) quando comparado ao controle mineral. A adição de rocha fosfática no composto permitiu uma redução na quantidade total de composto de 20 para 10 Mg ha⁻¹, com rendimentos semelhantes. A inoculação com bactérias aumentou o rendimento da cana-de-açúcar (até 5%) e a atividade da fosfatase ácida (até 6–18%), aumentando a disponibilidade de P no solo. O composto + P aumentou os teores de P lábil e moderadamente lábil com uma redução da atividade da fosfatase ácida. O aumento do P solúvel (P-disponível) no solo é um ganho importante porque a maior parte do P é fixado (indisponível) em solos tropicais. O estudo revelou um grande potencial para otimizar os subprodutos gerados pela indústria da cana-de-açúcar com o enriquecimento do composto (adicionando rocha fosfática e bactérias solubilizadoras de fosfato), reduzindo a dependência da produção de cana-de-açúcar em reservas minerais finitas de P.

Abstract

Composting of by-products from the sugarcane (Saccharum spp.) industry can help achieve sustainable biofuel production by replacing mineral fertilizers and adequate residual disposal. The hypothesis was that the compost of filter cake and ash enriched with/without phosphate rocks (apatite-A and phosphorite-P) and phosphate-solubilizing bacteria can replace mineral P fertilizers and improve sugarcane production. A compost was produced from a mixture of filter cake and ash in 60 days of composting. The compost + A and the compost + P (with/without bacteria) were applied at sugarcane planting to supply 150 kg ha−1 P2O5. Yield and quality of sugarcane, soil P dynamics, and enzyme activities in the soil were monitored. Results showed that the application of 20 Mg ha−1 of compost increased sugarcane yield (up to 6%) and β-glucosidase activity (up to 15%) when compared to mineral control. Adding phosphate rock in compost allowed a reduction in the total compost amount from 20 to 10 Mg ha−1, with similar yields. Bacteria inoculation increased sugarcane yield (up to 5%) and acid phosphatase activity (up to 6–18%), enhancing the soil P availability. Compost + P increased labile and moderately labile P contents with a reduction of the acid phosphatase activity. The increase of soluble P (available-P) in the soil is an important gain because most P is fixed (unavailable) in tropical soils. The study revealed a great potential for optimizing by-products generated by the sugarcane industry with the enrichment of compost (adding phosphate rock and phosphate solubilizing bacteria), reducing the dependency of sugarcane production on finite P mineral reserves.