Agricultural byproduct-based organomineral fertilizers as alternative nutrient sources for crop production: A review

Resumo

Esta revisão explora como os fertilizantes organominerais (FOM) – produzidos pela combinação de estercos e resíduos de culturas com fertilizantes minerais – são formulados, o que contêm e qual a sua eficácia. Descreve as contribuições dos FOM para aumentar a produtividade das culturas, melhorar a fertilidade do solo e reduzir os impactos das mudanças climáticas. Embora os FOM sejam bastante promissores, sua adoção permanece limitada devido a questões de acesso, incerteza econômica no nível da propriedade e em meio aos desafios globais atuais, e à fraca integração aos sistemas de produção vigentes. Este trabalho sintetiza as pesquisas existentes, identifica lacunas de conhecimento e propõe direções futuras de pesquisa voltadas à otimização do uso de resíduos agrícolas em formulações de FOM que apoiem sistemas de produção sustentáveis. Os artigos revisados demonstram que os FOM podem aumentar a disponibilidade de nutrientes no solo, elevar o teor de matéria orgânica, reduzir a emissão de gases de efeito estufa e aumentar a atividade microbiana e a retenção de umidade. Em muitos casos, essas melhorias mantiveram ou aumentaram a produtividade e a qualidade das culturas em relação aos fertilizantes exclusivamente minerais (FEM), podendo ter sido maiores se os estudos tivessem duração superior a 1–2 anos. Permanecem lacunas importantes: a redução de emissões de gases de efeito estufa e o acúmulo de metais pesados foram medidos em relativamente poucos estudos e requerem análise mais aprofundada. Concretizar o potencial dos FOM exigirá pesquisas de longo prazo que reúnam conhecimentos de agronomia, biologia, engenharia, marketing e economia para desenvolver produtos organominerais confiáveis à base de subprodutos agrícolas, em comparação com os FEM. Os protocolos de avaliação sugeridos nesta revisão permitiriam documentar o desempenho dos FOM e orientar sua adoção segura, eficaz e rentável nos sistemas agrícolas.

Abstract

This review explores how organomineral fertilizers (OMFs)—produced by combining manure and crop residues with mineral fertilizers—are formulated, what they contain, and how effectively they perform. It outlines the contributions of OMFs to increasing crop productivity, improving soil fertility, and reducing climate change impacts. Although OMFs show considerable promise, their adoption remains limited due to issues of accessibility, economic uncertainty at the farm level and amid ongoing global challenges, and weak integration into current farming systems. This paper synthesizes existing research, identifies key knowledge gaps, and proposes future research directions aimed at optimizing agricultural waste materials for use in OMF formulations that support sustainable production systems. Reviewed papers demonstrate that OMF can enhance soil nutrient availability, improve soil organic matter content, reduce greenhouse gas release, and increase microbial activity and moisture retention. In many cases these improvements were shown to maintain or improve crop yield and quality relative to mineral-only fertilizers (MOF) and may have been greater were studies longer than 1–2 years in duration. Key knowledge gaps remain; reduced greenhouse gas emissions and heavy metal accumulation were measured in relatively few studies and require further scrutiny. Realizing the potential of OMF will require long-term research that draws on expertise from agronomy, biology, engineering, marketing, and economics to develop reliable agricultural biproduct-based OMF products compared with MOF. Evaluation protocols suggested in this review would document OMF’s performance and guide safe, effective, and profitable adaptation for use in agricultural systems.