Synthesizing biochar-based slow-releasing fertilizers using vermicompost leachate, cow dung, and plant weed biomass

Resumo

Os fertilizantes de liberação lenta à base de biochar (FLLB) têm sido amplamente recomendados para a gestão eficiente de nutrientes do solo e a produção agrícola. Neste estudo, examinamos em um experimento em escala laboratorial o comportamento de liberação de N, P e K de biochar pirolisado (a 350 °C) de esterco bovino (CDB), vermicomposto (VCB) da planta daninha Lantana (LB) e impregnados de LB e CDB com lixiviado de vermicomposto (1:1 v/v) denominados LBVW e CDBVW, respectivamente. A caracterização dos FLLBs (CDB, VCB, LBVW e CBVW) foi realizada (FT-IR, SEM-EDX e análise de área de superfície) e, em seguida, testada sua adequação para aplicações solo-planta. O estudo de incubação do solo indicou o comportamento de liberação lenta dos FLLBs e a liberação global de P, N e K foi encontrada nas faixas de 72,3–84,5%, 73,1–79,0% e 43,1–85,3%, respectivamente, nas diferentes configurações de FLLBs. Além disso, os ensaios de laboratório sugeriram as maiores absorções de P (64,5%), N (75,3%) e K (86,8%) pela planta (Vigna radiata) nas configurações CDBVW e LBVW. Além disso, os experimentos em vasos com feijão-mungu (Vigna radiata) sugeriram um alto crescimento da parte aérea e da raiz, bem como a produtividade das plantas, nas mudas cultivadas com FLLB. Este estudo indica que o biochar de esterco animal, vermicomposto e da planta daninha terrestre Lantana pode ser usado efetivamente para preparar FLLBs para uma gestão eficiente de nutrientes solo-planta, com múltiplos benefícios ambientais.

Abstract

Biochar-based slow-releasing fertilizers (BSRF) have been recommended widely for efficient soil nutrient management and crop production. In this study, we examined the N, P, and K release behaviour of pyrolysed (at 350 °C) cow dung (CDB), vermicompost (VCB), and Lantana (LB) weed and impregnated LB (LBVW) and CDB (CDBVW) with vermicompost leachate (1:1 v/v) under a lab-scale trial. BSRFs (CDB, VCB, LBVW and VCBVW) characterization (FT-IR, SEM-EDX and surface area analysis) was done and then tested for its suitability for soil-plant applications. Soil incubation study indicated the slow-releasing behaviour of BSRFs and overall P, N, and K release was found to be in the ranges of 72.3–84.5%, 73.1–79.0%, and 43.1–85.3%, respectively in different BSRFs setups. Furthermore, lab trials suggested the highest P (64.5%), N (75.3%), and K (86.8%) uptakes by the plant (Vigna radiata) in CDBVW and LBVW setups. Moreover, pot trails with moong bean (Vigna radiata) suggested a high growth in shoot and root and plant yield as well in seedlings cultivated with BSRFs. This study indicates that animal manure, vermicompost and terrestrial weed Lantana biochar can be used effectively to prepare BSRFs for efficient soil-plant nutrient management with multiple environmental benefits.