Recycling potassium from cow manure compost can replace potassium fertilizers in paddy rice production systems

Resumo

A prevalência da deficiência de potássio e do balanço negativo de potássio na produção de arroz aumenta a demanda por fertilizantes potássicos. No entanto, a principal fonte desses fertilizantes, a rocha de potássio, é limitada. A reciclagem de potássio a partir do composto de esterco bovino (CMC) é uma solução sustentável. Contudo, os efeitos da substituição do fertilizante potássico pelo CMC sobre a produtividade do arroz, a fertilidade do solo e o balanço parcial de potássio (PKB) ainda não são bem compreendidos. Assim, foi conduzido um experimento de campo com quatro tratamentos (controle – sem fertilização; MNP K – CMC mais fertilizante NPK; MNP ½ K – CMC mais NP e 50% do fertilizante K; e MNP – CMC mais fertilizante NP) entre 2020 e 2022 para estudar os efeitos da substituição do fertilizante potássico pelo potássio do CMC no crescimento, produtividade, absorção de potássio pelas plantas, fertilidade do solo e PKB. Os resultados indicaram que o aporte de potássio pelo CMC excedeu o nível recomendado de fertilizante potássico, sendo suficiente para o crescimento e produtividade ideais do arroz ao longo de três safras e para a absorção de potássio nas duas últimas. A absorção de potássio aumentou com o aporte total de K e atingiu um platô quando esse aporte se aproximou do máximo absorvido pela planta. No tratamento MNP, o PKB foi negativo nas duas primeiras safras, mas tornou-se positivo na última, devido à equivalência entre o aporte de K pelo CMC e a absorção pelas plantas. Fatores-chave que influenciaram o PKB foram o aporte de K pelo CMC e a absorção pelas plantas. Aumentar a taxa de aplicação do CMC nas duas primeiras safras pode levar a um PKB positivo. Nesse tratamento, o K trocável do solo variou conforme o PKB, diminuindo nas duas primeiras safras e aumentando na última. Em geral, determinar a quantidade adequada de CMC para um PKB positivo é essencial para a sustentabilidade da substituição do fertilizante potássico pelo potássio do CMC em sistemas de arroz irrigado.

Abstract

The prevalence of K deficiency and negative K balance in rice production increases the demand for K fertilizer. However, the primary source of K fertilizer, potash rock, is limited. Recycling K from cow manure compost (CMC) is a sustainable solution. Nevertheless, the effects of substituting K fertilizer with CMC on rice yield, soil K fertility, and partial K balance (PKB) are not well understood. Therefore, a field experiment with four treatments (control – unfertilized, MNP K – CMC plus NPK fertilizer, MNP ½ K – CMC plus NP and 50 % K fertilizer, and MNP – CMC plus NP fertilizer) was conducted from 2020 to 2022 to study the effects of replacing K fertilizer with K from CMC on rice growth, yield, plant K uptake, soil K fertility, and PKB. The results indicated that K input from CMC exceeded the recommended K fertilizer level, sufficient for optimal rice growth and yield over three growing seasons and plant K uptake in the last two seasons. Plant K uptake increased with total K input and reached a plateau when total K input approached the maximum plant K uptake. In the MNP treatment, PKB was negative in the first two seasons but became positive in the last season, owing to the equivalence between K input from CMC and plant K uptake. Key factors influencing PKB in this treatment were K input from CMC and plant K uptake. Increasing the CMC application rate during the first two seasons could lead to a positive PKB. In this treatment, soil exchangeable K changed correspondingly with PKB, decreasing in the first two seasons but increasing in the last season. Overall, determining the appropriate amount of CMC application for a positive PKB is vital for the sustainability of substituting K fertilizer with K from CMC in paddy rice systems.