Preparation of NPK nanofertilizer based on chitosan nanoparticles and its effect on biophysical characteristics and growth of coffee in green house

Resumo

Foi preparado um nanofertilizante NPK, carregando nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K) em nanopartículas de quitosana. As nanopartículas de quitosana foram preparadas via gelificação iônica de tripolifosfato e solução de quitosana. As nanopartículas de quitosana foram caracterizadas por MEV, MET, potencial zeta e distribuição de tamanho. Os resultados mostraram que a distribuição de tamanho foi de 300 a 750 nm e potencial zeta de cerca de 50 mV. A cinética de liberação de nitrogênio, fósforo e potássio no nanofertilizante também foi investigada por 240 h. O nanofertilizante foi aplicado em mudas de café em condições de casa de vegetação. Os resultados mostraram que o nanofertilizante aumentou a absorção de nutrientes, a fotossíntese e o crescimento das plantas de café. A aplicação do nanofertilizante melhorou em 17,04% o nitrogênio, 16,31% o fósforo e 67,50% o teor de potássio nas folhas das parcelas tratadas em comparação com o controle; o teor total de clorofila aumentou até 30,68% e a taxa fotossintética líquida em 71,7%. A aplicação do nanofertilizante também aumentou o número de folhas, a altura da planta e a área foliar das mudas de café. O uso do nanofertilizante pode ser uma maneira potencial de aumentar a eficiência do uso de fertilizantes para o café.

Abstract

NPK nanofertilizer was prepared by loading nitrogen (N), phosphorous (P) and potassium (K) into chitosan nanoparticles. The chitosan nanoparticles were prepared via ionic gelation of tripolyphosphate and chitosan solution. The chitosan nanoparticles were characterized by SEM, TEM, zeta potential and size distribution. The results showed that size distribution was from 300 to 750 nm and zeta potential of around 50 mV. The released kinetics of nitrogen, phosphorous and potassium in nanofertilizer were also investigated for 240 h. The nanofertilizer was applied to coffee seedlings in a greenhouse condition. The results showed that the nanofertilizer enhanced uptake of nutrients, photosynthesis and growth of coffee plants. Application of the nanofertilizer improved 17.04% nitrogen, 16.31% phosphorous and 67.50% potassium content in the leaves of treated plots compared to the control; total chlorophyll content increased up to 30.68% and 71.7% of photosynthesis net rate. Application of nanofertilizer also enhanced leaf number, plant height and leaf area of the coffee seedlings. Using the nanofertilizer may be a potential way to enhance use efficiency of fertilizers for coffee.