Circular economy in action: palm oil kernel biochar and boiler ash enhance growth of Amaranthus viridis via ROS-induced antioxidants modulation

  • J. S. Yaacob
  • M. Sheba
  • G. C. Lee
  • R. Abdullah
  • L. S. Rusli
  • Q. Fariduddin
  • L. Nyanasaigran
  • N. S. A. Halim
  • A. Abdul Rahman
  • N. S. Mohd Rosli
2026 - Environmental Science and Pollution Research
Palavras-chave: Metabólitos antioxidantes, biochar, cinzas de caldeira, solo salino, tolerância ao estresse, valorização de resíduos
Termos de indexação: Estresse oxidativo, pirólise, ciclagem de nutrientes, reúso de resíduos, condicionadores de solo
 

Resumo

A salinização do solo prejudica significativamente a produção global de alimentos, representando uma séria ameaça à segurança alimentar. O biochar e a cinza de caldeira, subprodutos da indústria do óleo de palma, têm mostrado potencial como condicionadores de solo para melhorar a qualidade do solo e apoiar o crescimento das plantas em solos salinos. Este estudo avaliou os efeitos do biochar e da cinza de caldeira no desempenho de crescimento de Amaranthus viridis cultivado em solo salino. As plantas foram submetidas a quatro tratamentos: solo salino (SS) sem emendas (controle), SS com fertilizante NPK (N), SS com NPK e biochar (BCN) e SS com NPK e cinza de caldeira (BAN). Entre as plantas estressadas pelo sal, aquelas cultivadas com BAN exibiram a maior altura de planta, contagem de folhas, largura das folhas, valor SPAD e biomassa fresca e seca, seguidas pelas do tratamento BCN. A aplicação de biochar reduziu a CE do solo salino, enquanto tanto o biochar quanto a cinza de caldeira aumentaram o pH do solo. As plantas controle registraram os menores níveis de clorofila a, clorofila b e carotenoides. Por outro lado, os teores de pigmentos foram significativamente melhorados em plantas estressadas pelo sal tratadas com biochar e cinza de caldeira. As plantas tratadas com BAN apresentaram os maiores níveis de clorofila b, enquanto as plantas tratadas com BCN exibiram os maiores teores de carotenoides e clorofila a. Além disso, a suplementação com biochar e cinza de caldeira reduziu os marcadores de estresse oxidativo (H₂O₂ e MDA), ao mesmo tempo que melhorou as defesas antioxidantes, incluindo prolina, ácido ascórbico, ascorbato peroxidase, catalase e metabólitos secundários, como antocianinas, flavonoides e compostos fenólicos. Essas descobertas sugerem que o biochar e a cinza de caldeira, quando combinados com fertilizante NPK, servem como condicionadores de solo eficazes para mitigar o estresse salino e melhorar o crescimento das plantas e a resiliência fisiológica em ambientes salinos.

 

Abstract

Soil salinization significantly hampers global food production, posing a serious threat to food security. Biochar and boiler ash, byproducts of the oil palm industry, have shown potential as soil amendments to enhance soil quality and support plant growth under saline soils. This study evaluated the effects of biochar and boiler ash on the growth performance of Amaranthus viridis cultivated in saline soil. Plants were subjected to four treatments: saline soil (SS) without amendments (control), SS with NPK fertilizer (N), SS with NPK and biochar (BCN), and SS with NPK and boiler ash (BAN). Among the salt-stressed plants, those grown with BAN exhibited the highest plant height, leaf count, leaf width, SPAD value, and fresh and dry biomass, followed by those in the BCN treatment. Biochar application reduced the EC of the saline soil, while both biochar and boiler ash increased soil pH. Control plants recorded the lowest levels of chlorophyll a, chlorophyll b, and carotenoids. On the other hand, pigment contents were significantly improved in salt-stressed plants treated with biochar and boiler ash. BAN-treated plants showed the highest chlorophyll b levels, while BCN-treated plants exhibited the highest carotenoid and chlorophyll a levels. Furthermore, biochar and boiler ash supplementation reduced oxidative stress markers (H2O2 and MDA) while enhancing antioxidant defenses, including proline, ascorbic acid, ascorbate peroxidase, catalase, and secondary metabolites such as anthocyanins, flavonoids, and phenolic compounds. These findings suggest that biochar and boiler ash, when combined with NPK fertilizer, serve as effective soil amendments for mitigating salt stress and enhancing plant growth and physiological resilience in saline environments.

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