Bio-based fertilizers typically deliver on either high nutrient release or soil health parameters

Resumo

A transição para uma economia circular e de base biológica exige a reciclagem de nutrientes a partir de subprodutos e resíduos agrícolas, industriais e sociais. Além de seu papel no fornecimento de nutrientes para a produção agrícola, os fertilizantes de base biológica (FBBs) também têm o potencial de melhorar a saúde do solo por meio da contribuição de matéria orgânica. No entanto, à medida que o quadro legal evolui e uma gama mais ampla de FBBs se torna disponível, um desafio fundamental para a implementação e adaptação reside na grande variabilidade do seu valor nutricional e dos efeitos na saúde do solo. Portanto, o objetivo deste estudo foi examinar os efeitos de uma amostra diversificada de FBBs na liberação de nutrientes (nitrogênio, enxofre e fósforo) e em uma série de parâmetros de saúde do solo. Em um estudo de incubação de 11 meses, avaliamos onze fertilizantes de base biológica diferentes: quatro digestatos, dois compostos, resíduo de insetos (frass) e subprodutos da produção e processamento animal, medicinal e vegetal. Os resultados revelaram um trade-off entre alta liberação de nutrientes e melhorias na saúde do solo. A alta disponibilidade de N foi significativa e negativamente correlacionada com todos os parâmetros de saúde do solo examinados, enquanto a maioria dos parâmetros de saúde do solo foi positivamente ligada à quantidade de carbono (C) adicionado. Para superar o trade-off entre disponibilidade de nutrientes e saúde do solo, misturas personalizadas de FBBs com perfis otimizados de nutrientes e C adaptados às necessidades específicas do campo podem oferecer uma solução prática para os agricultores. Mais pesquisas, particularmente em condições de campo, são necessárias para entender completamente os efeitos de longo prazo dos FBBs nas propriedades do solo e no crescimento das culturas.

Abstract

The transition to a circular and bio-based economy requires nutrient recycling from agricultural, industrial, and societal by-products and wastes. Beyond their role in nutrient supply for crop production, bio-based fertilizers (BBFs) also have the potential to improve soil health by contributing organic matter. However, as the legal framework evolves and a broader range of BBFs becomes available, a key challenge for implementation and adaptation lies in the great variability of their nutritional value and effects on soil health. Therefore, the aim of this study was to examine the effects of a diverse sample of BBFs on both nutrient release (nitrogen, sulfur and phosphorus) and a range of soil health parameters. In an 11-month incubation study, we evaluated eleven different bio-based fertilizers: four digestates, two composts, insect frass, and by-products from animal, medicinal, and plant production and processing. The results revealed a trade-off between high nutrient release and soil health improvements. High N availability was significantly and negatively correlated to all examined soil health parameters, while most soil health parameters were positively linked to the amount of added carbon (C). To overcome the trade-off between nutrient availability and soil health, customized BBF blends with optimized nutrient and C profiles tailored to specific field needs may offer a practical solution for farmers. Further research, particularly under field conditions, is needed to fully understand the long-term effects of BBFs on soil properties and crop growth.