Potential of Composted Macrophytes as a Sustainable Organic Fertilizer: Environmental and Agronomic Insights

Resumo

Este estudo avaliou o potencial agronômico e o impacto ambiental de um fertilizante à base de macrófitas (OMF) no cultivo de milho. O OMF foi previamente caracterizado de acordo com as normas regulatórias e aplicado em solos franco-arenoso e argiloso em seis doses (0, 2, 4, 6, 8 e 10 g/dm³). O delineamento experimental incluiu também um controle com fertilizante mineral (MF), que recebeu quantidades de N, P e K equivalentes à aplicação de 10 g/dm³, em blocos casualizados. Após 45 dias em casa de vegetação, foram quantificados a biomassa e o acúmulo total de nutrientes do milho, as concentrações de macronutrientes no solo e as atividades de arilsulfatase, β-glicosidase e fosfatase ácida. A respiração basal do solo (RBS) e a lixiviação de nutrientes também foram avaliadas em análises de laboratório. O OMF aumentou a RBS, com liberação de CO₂ nos solos franco-arenoso e argiloso maior sob OMF (11,5; 10,7 mg/g), intermediária sob composto de lodo de esgoto (7,06; 7,51 mg/g) e menor no solo sem adubação (2,34; 3,40 mg/g). O OMF também promoveu aumentos lineares nos teores de P, K, Ca, Mg e S no solo, bem como na biomassa do milho e no acúmulo total de N, P e K. Contudo, a maior dose de OMF atingiu apenas 20–31% da biomassa obtida com MF. Além disso, os fertilizantes orgânicos reduziram de forma consistente a lixiviação de N-NO₃⁻, N-NH₄⁺ e K⁺ em comparação com o MF. No solo arenoso, a lixiviação de N-NO₃⁻ diminuiu 31,2% e 38,5%, a de N-NH₄⁺ 45,6% e 37,4% e a de K⁺ 71,3% e 24,3% sob SSC e OMF, respectivamente. No solo argiloso, as reduções chegaram a 44,6% e 46,4% para N-NO₃⁻, 24,0% e 20,9% para N-NH₄⁺ e 35,9% e 15,7% para K⁺ sob SSC e OMF, respectivamente. O OMF oferece vantagens ambientais ao reduzir a lixiviação de N-NO₃⁻ e fornecer uma fonte de K⁺ de liberação lenta, embora permaneça menos eficaz que o fertilizante mineral na promoção do crescimento do milho.

Abstract

This study evaluated the agronomic potential and environmental impact of a macrophyte-based fertilizer (OMF) in maize cultivation. OMF was previously characterized in accordance with regulatory standards and applied to sandy loam and clayey soils at six rates (0, 2, 4, 6, 8, and 10 g/dm³). The experimental design also included a mineral fertilizer (MF) control receiving N, P, and K amounts equivalent to the 10 g/dm³ application, arranged in a randomized block design. After 45 days in greenhouse conditions, maize biomass and total nutrient accumulation, soil macronutrient concentrations, and the activities of arylsulfatase, β-glucosidase, and acid phosphatase were quantified. Basal soil respiration (BSR) and nutrient leaching were also evaluated through laboratoy-based analyses. OMF increased BSR, with CO₂ release in sandy loam and clayey soils highest under OMF (11.5; 10.7 mg/g), moderate under sludge compost (7.06; 7.51 mg/g), and lowest in unfertilized soil (2.34; 3.40 mg/g). OMF also promoted linear increases in soil P, K, Ca, Mg, and S, as well as in maize biomass and total N, P, and K accumulation. However, the highest OMF dose achieved only 20–31% of MF biomass. Moreover, organic fertilizers consistently reduced NO₃⁻-N, NH₄⁺-N, and K⁺ leaching compared with MF. In sandy soil, NO₃⁻-N leaching decreased by 31.2% and 38.5%, NH₄⁺-N by 45.6% and 37.4%, and K⁺ by 71.3% and 24.3% under SSC and OMF, respectively. In clayey soil, reductions reached 44.6% and 46.4% for NO₃⁻-N, 24.0% and 20.9% for NH₄⁺-N, and 35.9% and 15.7% for K⁺ under SSC and OMF, respectively. OMF offers environmental advantages by decreasing NO₃⁻-N leaching and supplying a slow-release K⁺ source, although it remains less effective than mineral fertilizer in promoting maize growth.