Sustainable agro-technology for enhancement of rice production in the red and lateritic soils using seaweed based biostimulants
Resumo
Uma avaliação da eficácia de extratos de algas marinhas derivados de Kappaphycus e Gracilaria (EAMs) foi realizada em um ensaio de campo. O objetivo foi determinar sua capacidade de melhorar a produção de arroz em solos vermelhos e lateríticos, ao mesmo tempo em que avaliava a sustentabilidade de seu uso de EAMs através da avaliação do ciclo de vida. Para avaliar o impacto dos diferentes tratamentos, utilizou-se o delineamento em blocos casualizados, envolvendo treze tratamentos, que incluíram várias combinações de doses recomendadas de fertilizantes (DRF) 80: 40: 40 N: P2O5: K2O kg ha−1 e EAMs aplicados em várias concentrações (2.5, 5, 7.5, 10 e 15%) foram testados juntamente com um grupo controle (spray de água + DRF). A eficácia dos EAMs a 7,5% também foi testada com menor dose de DRF (50% DRF). Os EAMs foram aplicados foliarmente 25, 50 e 70 dias após o transplante de arroz. A avaliação dos impactos no ciclo de vida (AICV) foi realizada para avaliar o impacto ambiental da produção de fertilizantes e EAMs para 1 hectare de cultivo de arroz pelo método ReCiPe Midpoint e a quantificação desses impactos foram expressos como impactos por tonelada de produção de arroz (impactos.t−1 ). A análise dos resultados do experimento revelou que as EAMs de Kappaphycus (KSWE) e Gracilaria (GSWE) quando aplicadas na concentração de 15% aumentaram significativamente a produtividade de grãos de arroz em 29% e 28%, respectivamente, sobre o controle; no entanto, EAMs a 10% deram mais benefício líquido por investimento unitário em comparação com o controle. Notavelmente, a produtividade de grãos nos tratamentos envolvendo combinação de EAMs com 50% de DRF foi estatisticamente igual ao controle. De acordo com a análise da AICV, o tratamento envolvendo a combinação de DRF com 15% de KSWE obteve uma redução máxima de 11,4% na categoria de impacto da mudança climática por tonelada de arroz (CC impactos.t−1), enquanto a combinação com 10% de GSWE obteve uma redução de 14,8%. Vale ressaltar que a utilização de 50% de DRF combinados com EAMs levou a uma diminuição significativa de pelo menos 43% na categoria de impacto da mudança climática por tonelada de arroz (CC impactos.t−1) , resultando em uma economia de cerca de 35 kg de equivalentes de CO2 por tonelada métrica de arroz (CO2equivalentes.t−1). Da mesma forma, também foram observadas reduções para outras categorias de impacto. Os EAMs representam uma oportunidade atraente para os esforços mundiais para combater as mudanças climáticas, reduzir os impactos ambientais e alcançar um crescimento sustentável na produção de arroz.
Abstract
A field trial was conducted to evaluate the efficacy of Kappaphycus and Gracilaria based seaweed extracts (SWEs) to enhance the yield of rice in red and lateritic soils and also simultaneously assess the sustainability of the use of SWEs through life cycle assessment. A total of thirteen treatments involving combinations of recommended rate of fertilizers (RRF) 80: 40: 40 N: P2O5: K2O kg ha−1 and SWEs applied at concentrations (2.5, 5, 7.5, 10 and 15%) were tested along with a suitable control (water spray + RRF) in a randomized block design. The efficacy of SWEs at 7.5% was also tested with lower dose of RRF (50% RRF). The SWEs were foliar applied 25, 50, and 70 d after transplanting of rice. Life cycle impact assessment (LCIA) for the production of fertilizers and SWEs required for 1ha of rice cultivation was carried out using ReCiPe Midpoint method and were expressed as impacts t−1 of rice production. Combined analysis of data of the experiment revealed that SWEs from Kappaphycus (KSWE) and Gracilaria (GSWE) when applied at 15% concentration significantly increased the grain yield of rice by 29% and 28%, respectively, over control; however, SWEs at 10% gave more net benefit per unit investment compared to the control. Notably, the grain yield in the treatments involving combination of SWEs with 50% RRF was statistically at par with control. LCIA revealed that in comparison to the control, maximum reductions of 11.4% and 14.8% in climate change (CC) impact category t−1 of rice were obtained in treatments involving combination of RRF with 15% KSWE and 10% GSWE, respectively. Interestingly, treatments involving 50% RRF + SWEs brought about at least 43% reduction in CC impact t−1 of rice, which amounts to savings of about 35 kg CO2-equivalents t−1 of rice. Similarly, reductions were also observed for other impact categories. SWEs offer great promise in global perspective towards mitigating climate change as well as other environmental impacts and sustainably increasing rice yield.
Loknath Sharma
Mahua Banerjee
Ganesh C. Malik
Vijay Anand K Gopalakrishnan
Sudhakar T. Zodape
Arup Ghosh
2017 - Journal of Cleaner Production
