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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE AGRONOMIA, MEDICINA VETERINÁRIA E
ZOOTECNIA
Programa de Pós-graduação em Agricultura Tropical
ALTERAÇÃO DE ATRIBUTOS DO SOLO DEVIDO AO EMPREGO DE
BIOCARVÃO DE FRUTOS DE Cocos nucifera L.
SIMONE FRANCIELI GUARNIERI
C U I A B Á - MT
2016
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE AGRONOMIA, MEDICINA VETERINÁRIA E
ZOOTECNIA
Programa de Pós-graduação em Agricultura Tropical
ALTERAÇÃO DE ATRIBUTOS DO SOLO DEVIDO AO EMPREGO DE
BIOCARVÃO DE FRUTOS DE Cocos nucifera L.
SIMONE FRANCIELI GUARNIERI
Engenheira Agrônoma
Orientador: Francisco de Almeida Lobo
Dissertação apresentada à Faculdade de Agronomia, Medicina Veterinária e Zootecnia da Universidade Federal de Mato Grosso, para obtenção do título de Mestre em Agricultura Tropical.
C U I A B Á - MT
2016
AGRADECIMENTOS
Agradeço aos meus pais, Valdemiro e Loirissa Guarnieri pelo amor, carinho e
dedicação durante toda a minha vida. Vocês se sacrificaram, se dedicaram e
abdicaram dos seus sonhos para que eu tivesse a oportunidade de estudar. Eu devo
tudo que sou a vocês. Obrigada meu pai e minha mãe! Sem vocês, nada disso seria
possível. Amo muito vocês!
Ao meu irmão, Márcio Guarnieri, pelo apoio, confiança e por me incentivar sempre.
Ao meu esposo, Victor Landeiro, pelo amor, companheirismo, paciência e
orientação; pelo incentivo dado à aprendizagem da linguagem de programação R;
pela ajuda na confecção do forno e pela persistência durante a pirólise, sem a sua
ajuda eu não teria conseguido.
Ao prof. Dr. Francisco de Almeida Lobo, pela amizade, dedicação, orientação e pelo
tempo disponibilizado durante todo o processo de aprendizado.
Aos membros da banca examinadora, pelos comentários, críticas e sugestões que
contribuíram para melhorar a qualidade deste trabalho.
Ao prof. Dr. Mark Johnson, pelo desenho do forno de pirólise.
Ao Robson Costa Jr., por me ajudar a quebrar e peneirar o biocarvão e me ajudar
durante todo o trabalho de pesquisa.
Aos meus amigos e colegas do Grupo de Ecofisiologia Vegetal, Carmen, Glauce,
Bruna, André e família, Magdiel, Tiago, Sydney, Diana, Maicon e Higo, pelo apoio,
incentivo e por me ajudar na realização deste trabalho.
Agradeço à Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT), ao Programa de Pós-
graduação em Agricultura Tropical (PPGAT) e à FAPEMAT/Capes, pela bolsa de
estudos concedida para que eu pudesse almejar e investir em minha careira
acadêmico/científica.
ALTERAÇÃO EM ATRIBUTOS DO SOLO DEVIDO AO EMPREGO DE
BIOCARVÃO DE FRUTOS DE Cocos nucifera L.
RESUMO - O avanço da agricultura gera uma grande demanda por pesquisas e práticas agronômicas sustentáveis. Uma dessas práticas é a utilização de biocarvão como condicionador do solo. Diante do exposto o objetivo do trabalho foi caracterizar o biocarvão produzido a partir de resíduos de frutos de coqueiro e avaliar como este pode alterar beneficamente a capacidade de retenção de água e nutrientes dos solos com textura arenosa. O biocarvão foi produzido em um forno com sistema de retorta e posteriormente analisado quanto às suas características químicas e físicas. A avaliação do potencial condicionador de solo do biocarvão foi realizada em colunas de PVC de 10 cm de diâmetro e 50 cm de altura, preenchidas com solo arenoso até 10 cm. Os 30 cm superficiais receberam os tratamentos que consistiram em 0, 1, 2, 3, 4 e 5 % (p/p) de biocarvão misturados ao solo seco. As colunas foram inicialmente repletas de água até a saturação e posteriormente drenadas até toda a água gravitacional ser eliminada. Em seguida, amostras de solo de todas as profundidades foram retiradas para determinar o seu teor de umidade. O experimento de retenção de nutrientes e lixiviação também foi realizado em colunas, com os mesmos tratamentos e procedimentos adotados para o experimento de retenção de água, porém, além das concentrações de biocarvão, os tratamentos receberam a mesma adubação de NPK. O solo foi umedecido até a saturação, com uma quantidade de 750 mL em cada coluna e diariamente 250 mL de água foram adicionados em cada coluna para a coleta da solução lixiviada. Esse procedimento foi realizado até que se verificasse a estabilização da concentração de nitrato (NO3
-) no lixiviado (oito dias). Após esse período, o solo correspondente aos 30 cm de profundidade foi retirado, homogeneizado e analisado quanto à composição química. Do material lixiviado, analisou-se a concentração de NO3
- e carbono orgânico dissolvido (COD). Todos os experimentos foram desenvolvidos em delineamento inteiramente casualizado com quatro repetições. A retenção de umidade nos 30 cm superficiais, assim como o pH, a capacidade de intercâmbio catiônica efetiva do substrato, a saturação por bases e as concentrações de P e K, aumentaram com o aumento da concentração de biocarvão. A adição de biocarvão de frutos de coco não reduziu a perda de NO3
- por lixiviação e o COD lixiviado foi superior ao controle naqueles com adição de biocarvão. O biocarvão de frutos de coco demonstrou potencial para aumentar a retenção de água e melhorar a retenção de nutrientes em solos arenosos.
Palavras-chave: biochar, frutos de coco, lixiviação, retenção de água, retenção de nutrientes.
CHANGE IN SOIL ATTRIBUTES DUE TO EMPLOYMENT BIOCHAR OF FRUIT
Cocos nucifera L.
ABSTRACT - The advancement of agriculture has generated a great demand for research and sustainable agricultural practices. Among these practices, one important possibility is the use of biochar as a soil conditioner. The objective of this work was to characterize the biochar produced from coconut residues and evaluate how this can beneficially change the water holding capacity and nutrients from sandy soil texture. The biochar was produced in a furnace with a retort system and analyzed for chemical and physical characteristics. The evaluation of the soil conditioner potential of biochar was performed in PVC columns of 100 mm diameter and 500 mm height, filled with sandy soil up to 100 mm height. Dry soil mixed with biochar at 0, 1, 2, 3, 4 and 5% (by weight) filled the next 30 cm by height. The columns were initially filled with water to saturation and then drained until all gravitational water is eliminated. Soil samples from all depths were taken to determine their moisture content. Nutrient retention and leaching was also tested in columns with the same treatments and procedures adopted for the water retention experiment. However, equal levels of NPK fertilizer were added to each biochar treatment. The soil was moistened to saturation with 750 ml of water in each column and daily 250 ml of water was added in each column to collect leachate. This procedure was performed until stabilization of the concentration of NO3
- leached (eight days). After this period soil was collected to a depth of 300 mm, homogenized and analyzed for chemical composition. The leach solution was analyzed for nitrate (NO3
-) dissolved organic carbon (DOC). All experiments were conducted in a completely randomized design with four replications. Coconut fiber biochar showed better water retention at depths of 0 to 30 cm with increasing concentration of biochar. The pH, effective cation exchange capacity, base saturation, P, K of soil increased with the addition of biochar. The addition of coconut fruits biochar does not reduce the leaching loss of NO3
- and the DOC leaching was high for all treatments with biochar. Coconut fiber biochar demonstrated the potential to increase water retention and improve fertility in sandy soils. Key-words: biochar, coconut fiber, leaching, nutrient retention, water retention.
LISTA DE FIGURAS
Página
Figura 1. Detalhes do forno de pirólise de pequena escala de produção. (A.a)
Esquema do forno de pirólise com detalhes do tubo de retroalimentação e inserção
do termopar conectado ao datalogger, (A.b) Tampa do forno; (A.c) Chaminé; (B)
Forno preenchido com frutos de coco, antes da pirólises; (C) Forno durante a
pirólise, revestido com manta de fibra cerâmica para evitar a perda de calor; (D)
Detalhe da fibra de coco após a pirólise. .................................................................. 20
Figura 2. Temperatura durante a pirólise pirólise. a: Temperatura instantânea em
relação ao tempo de pirólise. b: Temperatura do ciclo de pirólise, ignorando
temperaturas inferiores à 100°C. ............................................................................... 26
Figura 3. Imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura de biocarvão de frutos de
coco. (A, B, C e D) Biocarvão de frutos de coco nas magnitudes 100X, 400X, 600X e
6000X, respectivamente. ........................................................................................... 30
Figura 4. Umidade do solo nos diferentes tratamentos versus a profundidade do
solo. ........................................................................................................................... 31
Figura 5. Umidade do solo (%) em faixas de profundidade (0-100, 100-200, 200-300
e 300-400 mm) após a aplicação de diferentes proporções de biocarvão de frutos de
coco. .......................................................................................................................... 31
Figura 6. Atributos químicos do solo arenoso com biocarvão combinado com
adubação, após 8 dias de incubação e drenagem. CTCefetiva = K+Ca+Mg+Al. ...... 33
Figura 7. Efeito do biocarvão na dinâmica de lixiviação de NO3- e COD após adição
de água; a: Concentração de NO3- após adição de 0,25 L de água por dia,
durante oito dias; b: teor médio de NO3-; c: concentração de COD após adição de
0,25 L de água por dia, durante oito dias; d: teor médio de COD. ............................ 35
LISTA DE TABELAS
Página
Tabela 1. Diferentes métodos de pirólise e seu rendimento estimado. ..................... 15
Tabela 2. Caracterização química e física do solo. M.O. – matéria orgânica, SB –
soma de bases, CTC – capacidade de troca de cátions, V% - saturação por bases.
.................................................................................................................................. 23
Tabela 3. Características físicas e químicas do fruto do coco in natura e do
biocarvão. Rg – rendimento gravimétrico, Dap – densidade aparente, CE –
condutividade elétrica, CTCefetiva – capacidade de troca de cátions e Dp –
diâmetro de poro. ...................................................................................................... 27
SUMÁRIO
Página
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 11
2. REVISÃO DE LITERATURA ................................................................................. 13
2.1. Origem do Biocarvão ...................................................................................... 13
2.2. Produção e Caracterização do Biocarvão ....................................................... 14
2.3. Papel do Biocarvão na Retenção de Água ..................................................... 16
2.4. Efeito do Uso de Biocarvão na Fertilidade dos Solos ..................................... 17
3. MATERIAL E MÉTODOS ...................................................................................... 19
3.1. Produção de Biocarvão de Frutos de Coco .................................................... 19
3.2. Caracterização do Biocarvão .......................................................................... 21
3.3. Coleta de Solo ................................................................................................ 22
3.4. Determinação da Capacidade de Retenção de Água Pelo Biocarvão ............ 23
3.5. Experimento de Retenção de Nutrientes e Lixiviação de COD e NO3- em
Coluna de Solo com Biocarvão .............................................................................. 24
3.6. Análise Estatística .......................................................................................... 25
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................. 26
4.1. Características do Biocarvão de Frutos de Coco ............................................ 26
4.2. Avaliação da Capacidade de Retenção de Água do Biocarvão ...................... 30
4.3. Avaliação da Capacidade de Retenção de Nutrientes .................................... 32
4.4. Lixiviação de NO3- e COD em Coluna de Solo ................................................ 34
5. CONCLUSÕES ..................................................................................................... 37
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 38
11
1. INTRODUÇÃO
O avanço da agricultura moderna e a premissa de sustentabilidade ambiental
gera uma grande demanda por pesquisas e práticas agronômicas que favorecem o
aumento da produtividade minimizam os impactos ambientais. Entretanto, para que
possam ser adotadas de forma permanente, essas mesmas práticas agronômicas
devem ser viáveis ao agricultor. Dentre essas práticas, destaca-se a utilização de
biocarvão como condicionador do solo para melhorar retenção de água, intensificar
a atividade biológica, aumentar o sequestro de carbono e consequentemente
melhorar a fertilidade do solo e a produtividade das culturas (Lehmann, 2007).
O biocarvão é o produto da pirólise de biomassa renovável, em um sistema
fechado com baixa disponibilidade de oxigênio e o resultado é um material rico em
carbono que se difere do carvão devido a sua finalidade de utilização, que consiste
na melhoria dos atributos do solo (Lehmann, 2007). Essa ideia de incorporar o
biocarvão ao solo foi inspirada em uma atividade ancestral, amplamente empregada
pelos indígenas da região amazônica. E essa atividade aparece como forte
candidato à se tornar uma prática agronômica corrente num futuro próximo e em
todo o mundo (Navia et al., 2010; O’neill et al., 2009; Woods et al., 2009).
A produção de biocarvão baseia-se, exclusivamente na utilização de resíduos
de biomassa renovável, como resíduos agrícolas e florestais, que não são utilizados
na alimentação animal. O resultado são biocarvões que podem apresentar
características distintas do ponto de vista da melhoria dos atributos físicos, químicos
e biológicos dos solos.
Dentre as fontes de biomassa em potencial, destaca-se a utilização da casca
do coco para a produção de biocarvão. O consumo da água dos frutos do coqueiro
(Cocos nucifera L.) e outros derivados é crescente no Brasil e com ele cresce
12
também o acúmulo do seu subproduto, a casca do coco verde, que é depositada em
lixões, tornando-se um problema devido a contribuir com o aumento da produção de
resíduos sólidos urbanos. Para tratar este problema, inúmeros trabalhos visam a
utilização de frutos de coco como uma fonte de substrato para a produção de mudas
(Carrijo et. al, 2002; Lacerda et al., 2006; Sorace et al., 2009). Alguns trabalhos já
utilizam a fibra de coco para a produção de biocarvão (Liu et al., 2014; Maia et al.,
2013), porém pouco se sabe sobre os benefícios deste na melhoria dos atributos
químicos e físicos dos solos.
Sendo assim, a motivação deste trabalho baseia-se na melhoria dos atributos
do solo com a utilização do biocarvão produzido a partir da casca de coco verde e
em contrapartida minimizar o problema de acúmulo de resíduo urbano. Portanto, o
objetivo do trabalho foi caracterizar o biocarvão produzido a partir de resíduos de
frutos de coqueiro e avaliar os benefícios da sua aplicação em solos arenosos
quanto à capacidade de retenção de água, nutriente e redução da lixiviação de
nitrato (NO3-) e carbono orgânico dissolvido (DOC).
13
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1. Origem do Biocarvão
O termo biocarvão ou biochar (do grego bios = vida e do inglês char = carvão)
foi proposto a partir dos estudos da matéria orgânica das Terras Pretas de Índios
(Lehmann et al., 2006). A primeira descrição da Terra Preta de Índio ou Terra Preta
Arqueológica foi realizada por Hartt (1885). Várias hipóteses foram propostas a
respeito da formação das Terras Pretas, mas a hipótese mais aceita é a de que o
solo teria sido formado pela atividade humana (Smith, 1980).
Solos de terra preta são amplamente distribuídas na Bacia Amazônica, mas
sua ocorrência ainda é pouco documentada. A maioria dos sítios de ocorrência da
terra preta foi mapeada perto de grandes rios que fornecem o transporte por barco e
comida por meio de atividades de pesca. A terra preta é mais difundida na Amazônia
central, entre Manaus e Santarém (Lehmann, 2009). De acordo com o trabalho de
McMichael et al. (2014), de predição da distribuição de ocorrência de terra preta, os
sítios tendem a ser mais comuns ao longo do curso dos grandes rios amazônicos e
estima-se que estes ocupem uma área de 154063 km2 ou 3,2% da Floresta
Amazônica.
Em geral, o horizonte do solo de terra preta chega a uma profundidade entre
0,2 e 0,6 m. Em alguns casos, a coloração escura atinge a profundidades de mais
de 2 m (Lehmann, 2009). Essas terras possuem altos teores de nutrientes (Glaser,
2007) e sua coloração escura é devido ao alto teor de matéria orgânica e pela
presença de carvão (Lehmann, 2009). Solos de Terra Preta da Amazônia Central
apresentam cerca de três vezes mais matéria orgânica do solo, nitrogênio e fósforo
e 70 vezes mais carvão em comparação com solos adjacentes (Glaser, 2007).
Geralmente, a terra preta de índio está associada à presença de fragmentos de
14
artefatos indígenas, bem como a outras evidências de atividade humana, como
restos de animais e vegetais, daí seu nome.
A existência dessas áreas com solos férteis, em uma região de solos pobres,
como os Latossolos Amazônicos, leva a crer que a fertilidade do solo pode ser
construída com o incremento de biocarvão, fonte de material estável, e adição de
nutrientes minerais (Lehmann e Joseph, 2009). Sob essa óptica, a geração de novos
sítios de Terra Preta poderia ser a base para a produção de alimentos para bilhões
de pessoas de forma sustentável e, desta forma, combater a degradação do solo,
aumentar o sequestro de CO2 atmosférico em longo prazo, e a manter a
biodiversidade (Glaser, 2007).
2.2. Produção e Caracterização do Biocarvão
Inspirados nas descobertas das áreas de Terra Preta de Índio, pesquisadores
começaram a adicionar materiais carbonizados para enriquecer e melhorar a
fertilidade dos solos em regiões tropicais e também sequestrar carbono (Novotny et
al., 2009). A partir de então, tecnologias foram aprimoradas para otimizar a produção
de biocarvão e garantir que suas propriedades alterem beneficamente os atributos
do solo.
O biocarvão é obtido a partir de biomassa pirolisada em ambiente fechado
com baixa ou nenhuma disponibilidade de oxigênio (O2) (Lehmann, 2007; Sohi,
2012). O resultado é um material cuja concentração de carbono é de 70 a 80%
(Lehmann et al., 2002). O biocarvão distingue-se do carvão convencional por ser
utilizado para o manejo do solo e sequestro de carbono (Lehmann et al., 2006).
O processo de pirólise abrange várias fases de decomposição térmica. A
primeira fase ocorre em um curto período de tempo, em temperaturas de até 150°C,
e observa-se grande perda de água, devido à secagem da biomassa, sendo que
associado ao vapor d´água também são eliminados ácidos fórmico e acético, e uma
pequena quantidade de CO2 (Levan et al., 1990). De 200°C até 400°C, ocorre a
liberação de CO e CO2. Nessa etapa ocorre a decomposição da hemicelulose e da
celulose e a formação da fase líquida formada por diferentes compostos orgânicos
(Shafizadeh, 1982). A partir de 400°C permanecem os compostos aromáticos e
acima de 600°C o teor de carbono aumenta (Fisher et al., 2002; Shafizadeh, 1982),
porém a produtividade do carvão é reduzida (Brownsort, 2009).
15
A qualidade do biocarvão e, por conseguinte os diferentes usos a que pode
ser destinado não dependem somente da natureza do material vegetal do qual o
biocarvão se origina, mas também do próprio processo de pirólise (Enders et al.,
2012). O efeito da temperatura de pirólise sobre o rendimento gravimétrico e a área
superficial do biocarvão em diferentes fontes de biomassa tem sido foco de estudo.
A natureza da biomassa, temperatura, taxa e tempo de aquecimento alteram a
composição de nutrientes do biocarvão (Chan e Xu, 2009). A partir desses estudos
concluiu-se que o biocarvão produzido em baixa temperatura (<600°C) possui maior
rendimento, é facilmente degradado (Mukherjee et al., 2013).
O biocarvão produzido em alta temperatura, acima de 700°C, possui
características recalcitrantes com agrupamentos aromáticos em sua estrutura e alta
área superficial, características que incrementam a capacidade de adsorção de água
(Lehmann, 2007).
Segundo Bridgwater (2003), a pirólise pode ser classificada em três formas:
pirólise rápida, lenta e gaseificação conforme a Tabela 1:
Tabela 1. Diferentes métodos de pirólise e seu rendimento estimado.
Tipo de pirólise Características de produção Rendimentos (%)
Líquido Carvão Gás
Pirólise rápida Temperatura moderada ~500°C, curtos
tempos de residência dos vapores e biomassa (< 2 s)
75 12 13
Carbonização ou Pirólise lenta
Baixas temperaturas (400-450°C), tempo de residência longo (horas ou dias)
30 35 35
Gaseificação Alta temperatura (> 750°C), longo período
de residência 5 10 85
Fonte: (Bridgwater, 2003).
Uma parte da qualidade do biocarvão tem a ver com suas propriedades
físicas, quais sejam, a porosidade e a área superficial específica. A porosidade se
deve basicamente às características estruturais das células da matéria-prima, mas o
aumento da temperatura do processo de pirólise pode promover o seu incremento. E
consequentemente, quanto maior a porosidade maior será área superficial do
biocarvão (Downie, 2011).
Biocarvões produzidos em altas temperaturas possuem pouca presença de
grupos funcionais de ácidos orgânicos (carboxílicos, alquílicos e fenólicos), e
consequentemente baixa capacidade de troca catiônica, que reflete diretamente na
16
qualidade do biocarvão como condicionador de solos (Singh et al., 2010; Song e
Guo, 2012). Dessa forma, o conhecimento do processo de produção é primordial
para definir a aplicação mais adequada dos biocarvões.
2.3. Papel do Biocarvão na Retenção de Água
A retenção de água no solo está diretamente relacionada com: a textura,
solos com textura arenosa possuem menor capacidade de retenção de água do que
solos com textura argilosa (Beutler et al., 2002); a estrutura do solo, solo com melhor
agregação de partículas retêm mais água (Klein, et al., 2015); a porosidade, o
diâmetro e a continuidade dos poros afeta a infiltração de água no solo (Lanzanova
et al., 2007); e o teor de matéria orgânica do solo (Costa et al., 2013).
A disponibilidade de água no solo é um fator preponderante para determinar a
produtividade agrícola. Solos ricos em matéria orgânica possuem maior capacidade
de retenção de água. Dessa forma, a adição de biocarvão no solo deve favorecer a
conservação da umidade do solo, que poderia ser uma ferramenta útil na melhoria
da paisagem, particularmente nos solos mais arenosos, em regiões áridas, onde a
retenção de água no solo é fundamental para o restabelecimento da vegetação
inicial e de outras culturas (Atkinson et al., 2010).
A capacidade do biocarvão em aumentar a retenção de água no solo pode
assegurar a produção das culturas, mesmo que elas estejam expostas a condições
de estresse hídrico durante os períodos críticos do crescimento (Libutti et al., 2010).
Em alguns casos o uso do biocarvão pode aumentar a permeabilidade da água no
solo, isso é um desafio em solos com alto teor de argila (Asai et al., 2009). Em
Angropossolos Amazônicos, com adição de biocarvão, a retenção de água pode ser
18% maior em relação à solos em áreas próximas sem o biocarvão (Glaser et al.,
2002).
A retenção de água no solo com o incremento do biocarvão é determinada,
basicamente, pela porosidade do biocarvão e devido à alta superfície específica
(Glaser et al., 2002b). Em biocarvão de lodo de fábrica de celulose produzido a
500°C, o volume de poros e área superficial duplicou em relação a matéria-prima
(Devi e Saroha, 2013).
17
2.4. Efeito do Uso de Biocarvão na Fertilidade dos Solos
O aumento na fertilidade do solo atribuído ao biocarvão é conhecido a partir
de incêndios que ocorrem, naturalmente e devido à utilização de resíduos de fornos
de carvão (Lehmann et al., 2006). O biocarvão aumenta a disponibilidade de
nutrientes e melhora o desenvolvimento das plantas (Chan et al., 2007; Eykelbosh et
al., 2014; Kolton et al., 2011; Lehmann et al., 2003), reduz a lixiviação de NO3-
(Zheng; Wang; Deng; Herbert; et al., 2013), reduz a emissão dos gases do efeito
estufa (Eykelbosh et al., 2014; Mukherjee e Lal, 2013), e aumenta a atividade de
microorganismos do solo (Atkinson et al., 2010; Lehmann et al., 2011; Zhang et al.,
2014). Os benefícios da aplicação do biocarvão ao solo também estão relacionados
com a sorção e degradação de herbicidas, como pode ser observado no Trabalho de
Spokas et al. (2009) que relatam o aumento da sorção de atrazine e acetochlor
(herbicidas agrícolas) em solos tratados com biocarvão de serragem.
O principal fator que determina o aumento da fertilidade dos solos tratados
com biocarvão é o incremento da CTC (Cheng et al., 2006; Norström et al., 2012), o
que promove maior retenção dos principais cátions e do fósforo (Glaser et al.,
2002b) devido à redução do processo de lixiviação dos nutrientes (Liang et al.,
2006).
Os solos arenosos, por sua natureza, são solos pobres, com baixa CTC,
baixo teor de matéria orgânica e de argila, sendo, portanto, susceptíveis a perdas de
nutrientes por lixiviação. Uma proposta para reduzir o risco de perda por lixiviação e
melhorar a fertilidade do solo é utilização do biocarvão (Lehmann et al., 2003a;
Major et al., 2012; Steiner et al., 2008; Tryon, 1948). Lehmann et al. (2003b)
realizaram um estudo em Latossolo e Antropossolo e verificaram que a lixiviação de
nitrogênio, aplicado como adubo nitrogenado, foi significativamente reduzida com a
aplicação de biocarvão, e a lixiviação de cálcio e magnésio foi retardada.
A aplicação do biocarvão tem efeito direto no aumento da produtividade das
culturas. Na cultura do milho foi observado que a aplicação somente de biocarvão e
biocarvão acrescido de adubo aumentaram a produtividade em relação a
testemunha em 91 e 278%, respectivamente (Oguntunde et al., 2004). Resultados
que também corroboram com o aumento da produtividade que foram observadas
para a cultura do arroz quando o biocarvão foi aplicado juntamente com fertilizante
(Steiner et al., 2007).
18
Além do efeito benéfico do biocarvão na fertilidade do solo por meio do
incremento na CTC, também há casos em que o biocarvão traga, em sua própria
composição, nutrientes essenciais às plantas (Lehmann et al., 2003) e outros casos
em que o biocarvão promove o incremento na fertilidade do solo por determinar
mudanças na sua dinâmica microbiana (Lehmann e Rondon, 2006). No entanto, os
efeitos do biocarvão no solo ainda não foram totalmente estabelecidos. Isso se deve
a influência de vários parâmetros como o tipo de biomassa, condições de pirólise, as
propriedades do solo e o complexo mecanismo envolvido no crescimento da planta
(Lee et al., 2013).
19
3. MATERIAL E MÉTODOS
3.1. Produção de Biocarvão de Frutos de Coco
Para a produção do biocarvão de frutos de coco construiu-se um forno, criado
por James Hookway (The Hookway Charcoal Retort, 2011), que utiliza uma fonte de
energia externa inicial para aquecer a biomassa vegetal até o momento em que a
própria biomassa começa a produzir gases que retroalimentam o forno aquecendo-o
ainda mais, esse sistema é conhecido como retorta. O forno foi construído a partir de
um tambor de metal com tampa removível (Figura 1). No centro do tambor foi
colocado um tubo de metal resistente em formato de L com duas saídas do tambor,
uma na tampa e outra na lateral inferior do tambor.
Na lateral superior do tambor, paralelo ao tubo em formato de L, foi acoplado
um cano de aço para canalizar os gases produzidos dentro do tambor até a parte
inferior do tubo em formato de L. Assim, todos os gases produzidos pelo
aquecimento da biomassa, em especial o metano, são reutilizados para
retroalimentar o fogo e continuar a aquecer a biomassa. Na tampa foi adaptada uma
válvula de exaustão, para que, caso a produção de gases fosse elevada e
produzisse uma chama muito forte, uma parte do fluxo de gases pudesse ser
desviado para aliviar a pressão interna no tambor. Para reduzir a perda de calor, o
tambor foi envolvido com uma manta de fibra cerâmica. Durante a pirólise uma
chaminé foi acoplada na saída superior do tubo em formato de L.
A temperatura de pirólise foi acompanhada com a utilização de um termopar
tipo K inserido, pela válvula de exaustão, até a metade do tambor (Figura 1). Dessa
forma, a junção sensível do termopar foi posicionada no centro da biomassa,
tomando cuidado para o sensor não encostar no tubo em L, responsável por
conduzir o calor para o interior do tambor. Esse cuidado foi tomado para evitar que
20
fosse medida apenas a temperatura do tubo e não a temperatura do interior do
tambor.
Após a pirólise o biocarvão foi moído e peneirado em peneiras de 2,0 e 0,2
mm. Para a implementação de dois experimentos foi utilizada a fração de biocarvão
que ficou retida entre as duas peneiras, ou seja, removeram-se as partículas muito
finas e as muito grossas.
Figura 1. Detalhes do forno de pirólise de pequena escala de produção. (A.a) Esquema do forno de pirólise com detalhes do tubo de retroalimentação e inserção do termopar conectado ao datalogger, (A.b) Tampa do forno; (A.c) Chaminé; (B) Forno preenchido com frutos de coco, antes da pirólises; (C) Forno durante a pirólise, revestido com manta de fibra cerâmica para evitar a perda de calor; (D) Detalhe da fibra de coco após a pirólise.
O biocarvão é proveniente de duas fornadas que foram homogeneizadas,
compondo uma só amostra, e então, utilizadas na caracterização química e física do
biocarvão e na implantação dos experimentos.
21
3.2. Caracterização do Biocarvão
O biocarvão foi caracterizado por meio dos seguintes atributos: i) rendimento
gravimétrico (n= 07), ii) densidade aparente (n= 07), iii) pH (n= 03), iv) condutividade
elétrica (n= 03), v) CTCefetiva (CTCefetiva = K+Ca+Mg+Al) (, vi) análise elementar
de carbono, hidrogênio e nitrogênio - CHN (n= 03), vii) teores de macro e
micronutrientes (n = 03), viii) microscopia eletrônica de varredura - MEV e ix)
diâmetro de poro a partir da medição das imagens obtidas por MEV (n= 10).
Para calcular o rendimento gravimétrico do biocarvão, todo o fruto de coco foi
pesado antes da pirólise e uma amostra foi tomada para determinar a sua umidade
inicial. A umidade inicial foi calculada com base na massa fresca inicial e a na massa
seca obtida após secagem em estufa ventilada por 72 h a 65°C. Após a pirólise, todo
biocarvão foi armazenado para posterior pesagem. Determinou-se também a
umidade do biocarvão da mesma forma mencionada para a biomassa de frutos de
coco. A partir da massa seca dos frutos de coco e da massa seca do biocarvão, o
rendimento gravimétrico foi calculado segundo a Equação 1.
𝑅𝑔 = (𝑊𝑠𝐵
𝑊𝑠𝐹) × 100 (Eq. 1)
Em que:
Rg = Rendimento gravimétrico (%),
WsB = Massa seca do biocarvão (g),
WsF = Massa seca da frutos de coco (g).
Para a obtenção da densidade aparente do biocarvão utilizou-se o método de
proveta, que consiste em preencher uma proveta volumétrica (10 mL) com biocarvão
até volume correspondente à 10 mL. Após este procedimento a proveta com o
biocarvão foi pesada. A densidade aparente foi obtida pela divisão da massa seca
do biocarvão pelo volume da proveta.
O pH e a condutividade elétrica do biocarvão foram medidos de acordo com
o Manual de Métodos Analíticos Oficiais Para Fertilizantes e Corretivos (MAPA,
2014). Para o pH, o método consistiu em pesar 10 g do biocarvão em um béquer de
100 mL, adicionar 50 mL de solução de CaCl2 0,01 mol L-1, homogeneizar e agitar a
22
cada 10 minutos por um período de 30 minutos. Após esse tempo, o pH da solução
foi medido evitando que o eletrodo entrasse em contato com o material decantado.
Para a condutividade elétrica, o processo de análise consistiu em adicionar
100 mL de água destilada em 10 g do biocarvão. A solução foi homogeneizada e
permaneceu em repouso por 10 min. Após esse período a solução foi filtrada e a
condutividade do líquido filtrado foi medida utilizando um condutivímetro.
A determinação da CTC efetiva do biocarvão foi realizada de acordo com o
Manual de Métodos Analíticos Oficiais Para Fertilizantes e Corretivos (MAPA, 2014).
O método consistiu na ocupação dos íons hidrogênio provenientes do ácido
clorídrico (HCl 0,5 mol L-1), deslocamento dos íons de hidrogênio adsorvidos com
uma solução de acetato de cálcio (CaOAc em pH 7,0) e titulação do ácido acético
formado por meio de titulação utilizando hidróxido de sódio (NaOH 1,0 mol L-1).
A análise do C, H e N elementar foi realizada em amostras de 1,0 mg de
massa seca de biocarvão inseridas em cápsulas de estanho específicas para o
analisador Série 680 (LECO Corporation World Headquarters, St. Joseph, MI, USA).
Os teores de macro (P, K, Ca, Mg e S) e micronutrientes (Zn, Cu, Fe, Mn e B)
do biocarvão foram determinados como material vegetal de acordo com as
metodologias do manual de análises químicas de plantas (EMBRAPA, 2009).
Para a obtenção das imagens por MEV, as amostras de biocarvão de frutos
de coco foram metalizadas com uma fina camada de ouro. A análise foi realizada
utilizando um microscópio eletrônico de varredura, modelo SSX-550 (Shimadsu
Corporation, Japan).
O diâmetro dos poros foi medido a partir das imagens obtidas por MEV,
utilizando o programa Meazure, software para processamento e análise de imagens,
desenvolvido por C Thing Software. Foram medidos 17 poros, sendo que em cada
poro foram realizadas 10 medições. As medidas permitiram estimar o tamanho dos
poros, porém os poros muito pequenos não foram medidos devido à dificuldade para
medi-los.
3.3. Coleta de Solo
O solo foi coletado em uma área de vegetação nativa no município de
Chapada dos Guimarães, Mato Grosso (15°25,707’ S 55°46,746’ W), cuja
granulometria é classe textural areia (Tabela 2).
23
O solo foi seco ao ar e peneirado (peneira 2 mm) e uma amostra foi retirada
para caracterização química e física, de acordo com o método da EMBRAPA (1997).
As características químicas e físicas encontram-se na Tabela 2.
Tabela 2. Caracterização química e física do solo. M.O. – matéria orgânica, SB – soma de bases,
CTC – capacidade de troca de cátions, V% - saturação por bases.
pH água
pH CaCl2
P K Ca Mg Al H M.O. SB CTC V Areia Silte Argila
mg.dm-3 cmol.dm-3 g.dm-3 cmolc.dm-3 %
5,6 4,8 11,3 26,2 1,5 0,58 0 3,25 20,6 2,15 5,4 39,81 75,6 5,6 18,8
3.4. Determinação da Capacidade de Retenção de Água Pelo Biocarvão
A avaliação da capacidade de retenção de água pelo biocarvão foi realizada
empregando-se cilindros de PVC com 100 mm de diâmetro e 500 mm de
comprimento (Eykelbosh et al., 2015). Uma das extremidades do tubo foi vedada
com um tampão final, porém no centro do tampão foi inserido um orifício para
drenagem da água. Para que não ocorresse perda de solo no fundo dos tubos foi
colocada uma tela de 0,25 mm e uma fina camada de fibra de vidro.
O solo recebeu seis tratamentos: 0, 1, 2, 3, 4 e 5% de biocarvão por peso de
terra fina seca ao ar. Para cada tratamento foram realizadas 4 repetições. Os tubos
foram preenchidos de tal forma que os primeiros 100 mm a partir da parte basal
continham apenas o solo original. A partir desse ponto e até 300 mm acima estavam
as misturas de solo e biocarvão, específicas de cada tratamento.
Durante o preenchimento dos tubos, foram retiradas três amostras de solo
das misturas de solo e biocarvão específicas de cada tratamento para determinar a
umidade inicial do solo. O orifício de drenagem de cada um dos tubos de PVC foi
vedado e, então, adicionou-se água destilada até o solo ficar completamente
saturado e com uma lâmina d’água de 20 mm. Após 48 horas de saturação, iniciou-
se o processo de drenagem das colunas com auxílio de uma bomba de vácuo
acoplada ao orifício de drenagem de cada coluna.
Após a drenagem forçada da água gravitacional utilizando uma bomba de
vácuo, com tensão de -30,0 kPa, amostras de cada tubo foram retiradas nas
camadas de 0-100 mm, 100-200 mm, 200-300 mm e 300-400 mm para
determinação do teor de umidade. A diferença entre a massa final saturada (Wf) e a
24
inicial do solo ou do solo com biocarvão (Wi), e a massa seca (Ws), possibilitou o
cálculo da umidade retida em cada tubo (Ur), empregando-se a Equação 2:
𝑈𝑟 =(𝑊𝑓−𝑊𝑖)
𝑊𝑠× 100 (Eq.: 2)
Em que:
Ur = umidade retida no solo, ou no solo com biocarvão (%),
Wf = massa do solo ou do solo com biocarvão após a saturação (g),
Wi = massa do solo ou do solo com biocarvão no início, antes da saturação
(g),
Ws = massa do solo ou do solo com biocarvão seco em estufa (g).
3.5. Experimento de Retenção de Nutrientes e Lixiviação de COD e NO3- em
Coluna de Solo com Biocarvão
O experimento de retenção de nutrientes e lixiviação de COD e NO3- foi
realizado em laboratório, utilizando exatamente os mesmos tubos de PVC e o
mesmo procedimento para o estabelecimento dos diferentes tratamentos de solo
com biocarvão descritos para a avaliação da retenção de umidade. A parte basal
dos tubos foi vedada com um tampão contendo um orifício de drenagem no centro.
Para que não ocorresse perda de solo pelos orifícios uma tela de 0,25 mm e uma
fina camada de fibra de vidro foi colocada no fundo dos tubos.
O experimento foi realizado em delineamento inteiramente casualizado, com 4
repetições e seis tratamentos: 0, 1, 2, 3, 4 e 5% de biocarvão por peso de terra fina
seca ao ar, acrescido da recomendação de adubação para a cultura do rabanete
(N=150 kg ha-1; P=210 kg ha-1; K=210 kg ha-1), sendo realizada em todos os
tratamentos. A recomendação de adubação por área abrange 200 mm de
profundidade, porém para este caso a adubação foi realizada considerando 400 mm
de profundidade. Por coluna foram aplicados 1,57 g de nitrato de cálcio que
corresponde à 0,2355 g de nitrogênio (N), 2,198 g de superfosfato simples que
corresponde à 0,3297 g de fósforo (P), e 0,5495 g de cloreto de potássio que
corresponde à 0,3297 g de potássio (K). Para melhor solubilização e distribuição, o
adubo foi moído até pó.
Os tubos foram preenchidos de tal forma que os primeiros 100 mm a partir da
parte basal continham apenas o solo adubado. A partir desse ponto e até 300 mm
25
acima estavam as misturas de solo e biocarvão, específicas de cada tratamento,
acrescidas de adubo.
Os tubos foram então umedecidos com 750 mL de água destilada, volume
necessário para atingir a capacidade de campo (calculada a partir da adição de um
volume de água conhecido na coluna de solo e subtraindo-se desse o volume de
água gravitacional retirada em seguida).
Para obter amostras da água lixiviada foram adicionados 250 mL de água
destilada, volume equivalente a 31,8303 mm de lâmina de chuva, sob gotejamento,
no centro de cada coluna todos os dias durante oito dias, tempo necessário para a
estabilização da concentração de NO3- contido na solução lixiviada.
A coleta da solução lixiviada foi realizada com o auxílio de uma bomba de
vácuo, com tensão de -30,0 kPa, acoplada ao orifício de drenagem, para drenar
completamente a água gravitacional. A solução lixiviada foi filtrada (filtro de fibra de
vidro 0,7 μm) e as concentrações de COD e NO3- foram medidos com auxílio de um
espectrômetro UV-Vis (Spectrolyser, S-can), com um espectro de absorção de 220 a
720 nm.
Após a estabilização da concentração de NO3- lixiviado, que ocorreu após oito
dias, o solo dos 300 mm superficiais de cada coluna foi retirado, homogeneizado e
uma amostra foi retirada para análise dos atributos químicos segundo método da
EMBRAPA (1997).
3.6. Análise Estatística
O efeito da aplicação de biocarvão na retenção de água e fertilidade do solo
foram analisados por meio da análise de regressão. Para os dados que não tiveram
distribuição normal foi realizada a análise de Monte Carlo, que consiste em um
método de amostragens aleatórias para calcular probabilidades. As análises
estatísticas foram realizadas utilizando o programa estatístico R Comander (R Core
Team, 2014).
26
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1. Características do Biocarvão de Frutos de Coco
O processo de pirólise dos frutos de coco durou ~14,5 horas (fornada 1) e ~9
horas (fornada 2) e as temperaturas máximas alcançadas durante o processo de
produção do biocarvão de frutos de coco foram de 637,4 e 661,9°C (Figura 2a), no
entanto, durante a maior parte do tempo as temperaturas foram mais brandas, entre
~120 a ~400°C (Figura 2b). Nesse tipo de pirólise, classificado como lento, a
biomassa é aquecida a ~500°C e a taxa de aquecimento varia de 1 à 20°C por
minuto e o tempo de pirólise é longo (Bahng et al., 2009).
Figura 2. Temperatura durante a pirólise pirólise. a: Temperatura instantânea em relação ao tempo de pirólise. b: Temperatura do ciclo de pirólise, ignorando temperaturas inferiores à 100°C.
O tempo e a temperatura de pirólise são variáveis, fato que pode ser
observado na Figura 2.a, pois dependem do poder calorífico da biomassa utilizada
para aquecer os frutos de coco até a produção de gases combustíveis. Quanto
27
maior o poder calorífico mais rápido será o processo de pirólise e mais elevada será
a temperatura. No início da pirólise, a biomassa é aquecida e começa a liberar vapor
d’água e outros compostos voláteis (Fisher et al., 2002; Levan et al., 1990).
Monóxido e dióxido de carbono começam a ser produzidos quando a temperatura
atinge cerca de 200°C (Shafizadeh, 1982). Nesse momento o processo torna-se
autossustentável, pois os gases produzidos são suficientes para continuar o
aquecimento da biomassa dentro do forno de pirólise.
O rendimento gravimétrico da pirólise dos frutos de coco foi de ~1/3 do peso
da matéria prima seca (Tabela 3), valor que corresponde aos definidos pela pirólise
lenta, em que o rendimento em carvão é de ~35% (Bridgwater, 2003). A densidade
aparente do biocarvão (Tabela 3) foi maior que a densidade da fibra de coco in
natura que é igual a 0,0012 kg m-3 observada por Bledzki e Gassan (1999).
Tabela 3. Características físicas e químicas do fruto do coco in natura e do biocarvão. Rg – rendimento gravimétrico, Dap – densidade aparente, CE – condutividade elétrica, CTCefetiva – capacidade de troca de cátions e Dp – diâmetro de poro.
Unidade Fruto do Coco in natura Biocarvão
Rg % _ 36,28 ±1,33
Dap kg m-3 _ 220,00 ± 0,00
pH _ 4,5 ± 0,00 9,03 ± 0,05
CE µS m-1 35,2 ± 0,005 125,8 ± 0,01
CTCefetiva cmol kg-1 _ 9,53 ± 0,57
Dp µm _ 9,51 ± 3,44 C % 45,31 ± 0,04 71,68 ± 0,21 H % 6,15 ± 0,02 2,87 ± 0,01 N % 0,5 ± 0,02 0,99 ± 0,008
C/N _ 90,62 ± 4,09 72,40 ± 0,36 H/C _ 0,14 ± 0,00 0,04 ± 0,00
P g kg-1 1,2 ± 0,00 3,33 ± 0,05
K g kg-1 15,03 ± 0,05 8,46 ± 0,05
Ca g kg-1 2,03 ± 0,11 6,16 ± 0,15
Mg g kg-1 1,36 ± 0,05 3,30 ± 0,20
S g kg-1 0,70 ± 0,00 1,76 ± 0,05
Zn g kg-1 0,012 ± 0,36 0,068 ± 0,58
Cu g kg-1 0,004 ± 0,32 0,012 ± 0,25
Fe g kg-1 0,252 ± 1,73 1,102 ± 9,00
Mn g kg-1 0,012 ± 1,00 0.04 ± 1,00
B g kg-1 0,028 ± 0,78 0.049 ± 3,55
O biocarvão de frutos de coco possui pH alcalino em cloreto de cálcio (CaCl2),
quando comparado ao pH ácido do fruto in natura (Tabela 3). A alcalinidade do
biocarvão é influenciada pela presença de grupos funcionais orgânicos (COOH e
28
OH), carbonatos (CaCO3 e MgCO3) e metais alcalinos (Na e K) (Yuan et al., 2011). A
contribuição dos grupos funcionais orgânicos diminui com o aumento da temperatura
devido à decomposição térmica enquanto a formação de carbonatos e metais
alcalinos é beneficiada em temperaturas acima de 500°C (Yuan et al., 2011).
A condutividade elétrica do biocarvão foi elevada com relação ao fruto de
coco in natura (Tabela 3). Materiais com condutividade elétrica alta, ou seja, com
alta salinidade, devem ser manejados com cautela, pois se aplicados ao solo em
grandes quantidades podem causar toxicidade em plantas (Song, et al., 2012).
A CTC efetiva do biocarvão (Tabela 3) produzido a uma temperatura média
de ~250°C apresentou valor menor ao encontrado por Sukartono et al. (2011), 11,78
cmol kg-1, para o biocarvão da casca do coco produzido em pirólise lenta e com uma
temperatura média de 240°C. Em outro trabalho, com a mesma biomassa, porém
produzido a 400°C, a CTC foi de 1,5 cmol kg-1 (Jegajeevagan et al., 2016). Essa
variação da CTC efetiva do biocarvão é influenciada pela temperatura de pirólise.
Altas temperaturas de pirólise podem volatilizar ou decompor os grupos funcionais
ácidos (Boehm, 2002; Song, et al., 2012), resultando em menores sítios de troca de
cátions.
O teor de C dos frutos de coco in natura e do seu biocarvão foram 45,31 e
71,68% da massa seca, respectivamente (Tabela 3). A concentração de N para os
frutos de coco foi de 0,5% e para o biocarvão foi de 0,99% da massa seca (Tabela
3). Valores similares foram obtidos por Liu et al. (2013) com biocarvão de frutos de
coco em que teores de N nos frutos e no biocarvão produzido em mufla à 250°C,
como uma taxa de aquecimento de 15°C min-1, foram de 0,9% e 1,13% de N,
respectivamente. O aumento da concentração de N é devido ao processo de pirólise
ser em baixa temperatura. O aumento da temperatura é responsável pela redução
do conteúdo de N no biocarvão (Gaskin et al., 2008; Zheng; Wang; Deng; Herbert; et
al., 2013).
A concentração de H foi menor no biocarvão em relação ao fruto do coco in
natura. A redução dos teores de H após a pirólise também foi relatada por Liu et al.
(2013), em que o teor de H no fruto de coco foi de 5,61% e após a pirólise os teores
variaram de 5,20% à 200°C e 4,12% à 330°C. Essa perda de H no processo de
pirólise se deve a redução dos grupos funcionais hidroxilas (OH) e processos de
desidratação (Antal e Grønli, 2003).
29
A razão H:C também diminuiu após o processo de pirólise (Tabela 3). Essa
razão é utilizada para expressar o grau de aromaticidade do biocarvão. Quanto
menor a relação H:C maior será o desenvolvimento de estruturas aromáticas nos
biocarvões (Kim et al., 2012; Wu et al., 2012), e maior será a recalcitrância dos
biocarvões (Lee et al., 2013; Zheng; Wang; Deng; Zhao; et al., 2013). Fatores que
conferem ao biocarvão maior resistência à decomposição e garante maior tempo de
residência do material no solo.
Os teores de todos os nutrientes do biocarvão foram maiores do que os
teores encontrados na biomassa in natura, com exceção do K, que teve o seu teor
reduzido após a pirólise (Tabela 3). A redução do teor de K foi contrária ao resultado
encontrado por Gaskin et al. (2008), no qual após a pirólise o teor de K aumentou.
A análise por MEV possibilitou a visualização de estruturas porosas
remanescentes no biocarvão (Figura 3). A estrutura porosa do biocarvão de frutos
de coco é decorrente da resistência de estruturas celulares, como as paredes
celulares. A decomposição térmica da celulose e da hemicelulose deixou evidente a
estrutura da parede celular, que é composta, em maior proporção, por lignina (Lee et
al., 2013).
As imagens obtidas a partir da MEV permitiram estimar, por meio de
medições, o tamanho dos poros do biocarvão (Tabela 3). Os poros medidos são
classificados como macroporos segundo a classificação da União Internacional de
Química Pura e Aplicada – IUPAC (Burwell, 1976), que classifica os poros em
macroporos (> 50x10-3 µm), mesoporos (2-50x10-3 µm) e microporos (< 2x10-3 µm).
30
Figura 3. Imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura de biocarvão de frutos de coco. (A, B, C e
D) Biocarvão de frutos de coco nas magnitudes 100X, 400X, 600X e 6000X, respectivamente.
4.2. Avaliação da Capacidade de Retenção de Água do Biocarvão
A umidade do solo, em cada tratamento, aumentou com a profundidade, no
entanto, nos tratamentos com biocarvão, na profundidade de 300-400 mm, faixa em
que não houve incorporação do biocarvão a umidade foi reduzida (Figura 4). A
retenção de água também foi maior quanto maior o incremento de biocarvão para
todas as profundidades do solo, com exceção da faixa sem aplicação de biocarvão
(Figura 5). Isso significa que a eficiência na retenção de água é dependente da
incorporação do biocarvão ao solo.
31
Figura 4. Umidade do solo nos diferentes tratamentos versus a profundidade do solo.
Figura 5. Umidade do solo (%) em faixas de profundidade (0-100, 100-200, 200-300 e 300-400 mm)
após a aplicação de diferentes proporções de biocarvão de frutos de coco.
32
A habilidade do biocarvão em reter água está fortemente relacionada à área
superficial e a porosidade do biocarvão (Glaser et al., 2002a). O biocarvão de frutos
de coco apresentou uma superfície com alta porosidade e com predominância de
macroporos (Tabela 3), visualizados nas imagens obtidas por MEV (Figura 3),
revelando o seu potencial de utilização para aumentar a retenção de água no solo.
Solos arenosos possuem baixa capacidade de retenção de água devido à
predominância de macroporos (>50 µm) e mesoporos (30-50 µm), e por ter baixa
quantidade de matéria orgânica e argila. A aplicação de biocarvão favorece a
conservação da umidade do solo e pode ser uma ferramenta útil no manejo dos
solos arenosos. A manutenção da umidade do solo é fundamental para o
estabelecimento das culturas e também garante que as plantas sofram menos
estresse em períodos críticos de déficit hídrico (Atkinson et al., 2010). A aplicação
de biocarvão de resíduos de poda de árvores em solo arenoso reduziu o estresse
hídrico em plantas de Vitis vinifera, e aumentou a atividade fotossintética das plantas
(Baronti et al., 2014). Bruun et al. (2014) relataram que o biocarvão de palha e de
madeira aumentou a retenção de água no solo, efeitos similares aos proporcionados
pelo húmus.
4.3. Avaliação da Capacidade de Retenção de Nutrientes
A adição do biocarvão de frutos de coco ao solo arenoso alterou algumas
características químicas essenciais para a fertilidade do solo (Figura 6). O pH do
solo, em água e CaCl2, aumentou (Monte Carlo, pHágua e pH CaCl2, P= 0,001, 1000
aleatorizações) (Figura 6) apenas com a aplicação do biocarvão, pois não foi
realizada nenhuma medida de correção do solo. A elevação do pH do solo está
associado a elevação da concentração de cátions (Ca2+, Mg2+ e K+) presentes no
biocarvão (Steiner et al., 2007), devido à presença de hidroxilas (OH) e bicarbonato
(HCO3-) (Norström et al., 2012). Além disso, a elevação do pH contribui para o
aumento nos teores de fósforo (Norström et al., 2012; Yao et al., 2010).
33
Figura 6. Atributos químicos do solo arenoso com biocarvão combinado com adubação, após 8 dias
de incubação e drenagem. CTCefetiva = K+Ca+Mg+Al.
34
As concentrações de fósforo e potássio foram maiores nos tratamentos com a
utilização do biocarvão (Figura 6), sendo que qualquer concentração de biocarvão é
melhor do que o controle para este tipo de solo (Monte Carlo, P e K, P=0,001, 1000
aleatorizações). Apesar de todos os tratamentos terem recebido a mesma
adubação, os tratamentos com adição de biocarvão apresentaram maior retenção de
fósforo e potássio. O aumento da concentração e do potássio no solo com a adição
de biocarvão é devido a elevação do pH (5,07 para o controle e 6,05 para o
tratamento com 5% de biocarvão) e aumento da CTC (Atkinson et al., 2010).
A disponibilidade de Ca e Mg não sofreu alteração com a adição de
biocarvão (Monte Carlo, Ca - P=0,004 e Mg - P=0,001, 1000 aleatorizações) (Figura
6). Apesar da concentração de Ca e Mg aumentar com o processo de pirólise
(Gaskin et al., 2008), a quantidade de Ca e Mg presente no biocarvão (Tabela 3) não
foi suficiente para elevar as suas concentrações no solo.
Com a adição de biocarvão ao solo a CTC efetiva aumentou (Monte Carlo, P=
0,001, 1000 aleatorizações) (Figura 6). Isso se deve principalmente ao biocarvão ser
um material poroso e consequentemente possuir área superficial elevada que pode
ser oxidada e elevar a CTC efetiva (Lehmann et al., 2005). A adição de biocarvão
em Latossolos e Antropossolos resulta no aumento da CTC destes solos (Lehmann
et al., 2003b). O incremento da adsorção de cátions pode estar também relacionado
com a presença de cargas negativas dos grupos carboxílicos no biocarvão (Brennan
et al., 2001; Cheng et al., 2006).
A saturação por bases (V%) também aumentou (Monte Carlo, P=0,001, 1000
aleatorizações) (Figura 6), com o aumento dos teores de biocarvão. Dessa forma,
quanto maior a concentração de biocarvão, maior é a retenção dos nutrientes e
consequentemente a V% será elevada.
4.4. Lixiviação de NO3- e COD em Coluna de Solo
A concentração de NO3- na solução lixiviada (Figura 7a), foi elevada durante
os três primeiros dias de coleta, sendo que, o tratamento com 5% de biocarvão
destacou-se dos demais tratamentos devido à menor concentração de NO3- na
solução lixiviada. No entanto, o biocarvão de frutos de coco não apresentou efeito
quanto a perda de NO3- por lixiviação (Figura 7b).
35
Figura 7. Efeito do biocarvão na dinâmica de lixiviação de NO3- e COD após adição de água;
a: Concentração de NO3- após adição de 0,25 L de água por dia, durante oito dias; b: teor médio de
NO3-; c: concentração de COD após adição de 0,25 L de água por dia, durante oito dias; d: teor médio
de COD.
Em geral, os biocarvões possuem carga superficial negativa, que, no solo, se
torna mais negativa com o envelhecimento (Cheng, et al., 2008). Estudos recente es
relataram que biocarvões produzidos com diferentes biomassas em temperaturas
entre 350 e 575°C também não foram eficientes quanto à redução da lixiviação de
NO3- (Eykelbosh, et al., 2015; Hollister, et al., 2013). Porém, biocarvões produzidos
em temperaturas elevadas (>600°C) possuem maior capacidade de troca de ânions,
e consequentemente, possuem maior capacidade de redução da lixiviação de NO3-
(Al-Wabel et al., 2013; Yao et al., 2012).
36
A lixiviação de COD está representada na Figura 7c e o teor acumulado de
COD lixiviado pode ser observado na Figura 7d. No início da coleta da solução
lixiviada, mais precisamente nos dois primeiros dias, a concentração de COD não foi
diferente entre os tratamentos. A partir do terceiro dia observou-se que a lixiviação
de COD entre os tratamentos começou a se diferenciar (Figura 7c). Isso pode ter
ocorrido devido ao processo de produção do biocarvão, que foi obtido a partir da
pirólise lenta, pois o biocarvão produzido em alta temperatura possui maior
capacidade sorção de COD do que o biocarvão produzido em temperaturas mais
baixas (Mukherjee e Zimmerman, 2013). O baixo teor de argila do solo arenoso pode
ser um dos fatores responsáveis pela perda de COD. Isso porque a fração
hidrofóbica do COD possui forte afinidade com a argila (Specht et al., 2000).
Os tratamentos que receberam diferentes concentrações de biocarvão
apresentaram uma tendência de redução da concentração de COD lixiviado a partir
do sétimo dia, porém como o experimento foi realizado em apenas 8 dias essa
tendência não ficou bem caracterizada (Figura 7c). Futuramente, para acompanhar a
dinâmica de lixiviação de COD é necessário que o tempo de coleta seja condizente
com a estabilização da solução lixiviada nos tratamentos com biocarvão.
37
5. CONCLUSÕES
O biocarvão de frutos de coco adicionado ao solo arenoso proporcionou maior
capacidade de retenção de água em todas as profundidades amostradas. Assim, a
aplicação de biocarvão pode ser uma ferramenta útil no manejo dos solos arenosos
para reduzir estresse das plantas em períodos críticos de restrição hídrica.
A aplicação de biocarvão de frutos de coco elevou o pH, a CTC efetiva e V%,
assim como aumentou a retenção de fósforo e potássio no solo arenoso que por sua
natureza, possui baixa capacidade de retenção de nutrientes.
A adição de biocarvão de frutos de coco não reduziu a perda de NO3- por
lixiviação e concentração de COD lixiviado foi maior conforme aumenta a dose do
biocarvão, porém a tendência é que com o tempo a concentração de COD lixiviado
estabilize. Dessa forma, recomenda-se que, em trabalhos futuros, a coleta da
solução lixiviada seja realizada por um período de tempo maior para que a
concentração de COD nos tratamentos com estabilize, permitindo uma melhor
inferência com relação a real dinâmica de lixiviação.
38
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AL-WABEL, Mohammad I. et al. Pyrolysis temperature induced changes in characteristics and chemical composition of biochar produced from conocarpus wastes. Bioresource Technology v. 131, p. 374–379 , 2013. Disponível em: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0960852412020238>.
ANTAL, MJ; GRØNLI, Morten. The art, science, and technology of charcoal production. Industrial & Engineering Chemistry Research v. 42, n. 8, p. 1619–1640 , abr. 2003. Disponível em: <http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie0207919>. Acesso em: 7 mar. 2014.
ASAI, Hidetoshi et al. Biochar amendment techniques for upland rice production in Northern Laos. Field Crops Research v. 111, n. 1-2, p. 81–84 , mar. 2009. Disponível em: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378429008002141>. Acesso em: 12 maio 2014.
ATKINSON, Christopher J.; FITZGERALD, Jean D.; HIPPS, Neil a. Potential mechanisms for achieving agricultural benefits from biochar application to temperate soils: a review. Plant and Soil v. 337, n. 1-2, p. 1–18 , 30 jun. 2010. Disponível em: <http://link.springer.com/10.1007/s11104-010-0464-5>. Acesso em: 29 jan. 2014.
BAHNG, Mi-Kyung et al. Current technologies for analysis of biomass thermochemical processing: A review. Analytica Chimica Acta v. 651, n. 2, p. 117–138 , 2009. Disponível em: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0003267009010927>.0003-2670.
BEUTLER, A.N. et al. Retenção de água em dois tipos de latossolos sob diferentes usos. Revista Brasileira de Ciência do Solo v. 26, n. 3, p. 829–834 , 2002. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-06832002000300029&lng=pt&nrm=iso&tlng=en>.
BLEDZKI, A. K.; GASSAN, J. Composites reinforced with cellulose based fibres .Progress in Polymer Science (Oxford). [S.l: s.n.]. , 1999
BOEHM, H. P. Surface oxides on carbon and their analysis: A critical assessment. Carbon v. 40, n. 2, p. 145–149 , 2002.1498921807492.
BRASIL. MINISTÉRIO DA AGRICULTURA. Pecuária e Abastecimento. Manual De Métodos Analíticos oficiais para fertilizantes e corretivos. Brasília: MAPA: [s.n.], 2014.
39
BRENNAN, John K. et al. Water in porous carbons. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects v. 187-188, p. 539–568 , 2001.1919513205.
BRIDGWATER, A.V V. Renewable fuels and chemicals by thermal processing of biomass. Chemical Engineering Journal v. 91, n. 2-3, p. 87–102 , 2003. Disponível em: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1385894702001420>.1385-8947.
BROWNSORT, P. Biomass Pyrolysis Processes: Performance Parameters and their Influence on Biochar System Benefits. Dissertation presented for the degree of Master of Sicence. University of Edinburgh, Edinburgh, 2009. 84 p.
BRUUN, E. W. et al. Biochar amendment to coarse sandy subsoil improves root growth and increases water retention. Soil Use and Management v. 30, n. 1, p. 109–118 , 7 mar. 2014. Disponível em: <http://doi.wiley.com/10.1111/sum.12102>. Acesso em: 12 maio 2014.
BURWELL, Robert L. Manual of Symbols and Terminology for Physicochemical Quantities and Units-Appendix II Heterogeneous Catalysis. Pure and Applied Chemistry v. 46, n. C, p. 71–90 , 1976.9780080223865.
CARRIJO, Osmar Alves; LIZ, Ronaldo Setti De; MAKISHIMA, Nozomu. Fibra da casca do coco verde como substrato agrícola. Horticultura Brasileira v. 20, n. 4, p. 533–535 , 2002.
CHAN, K Yin; XU, Zhihong. Biochar: Nutrient Properties and Their Enhancement. In: LEHMANN, Johannes; JOSEPH, Stephen (Orgs.). . Biochar for environmental management: science and technology. London: [s.n.], 2009. 1 v. p. 1689–1699. 978-1-84407-658-1.
CHAN, K. Y. et al. Agronomic values of greenwaste biochar as a soil amendment. Australian Journal of Soil Research v. 45, n. 8, p. 629–634 , 2007. Disponível em: <http://www.publish.csiro.au/?paper=SR07109>. Acesso em: 9 fev. 2014.
CHENG, Chih-Hsin et al. Oxidation of black carbon by biotic and abiotic processes. Organic Geochemistry v. 37, n. 11, p. 1477–1488 , nov. 2006. Disponível em: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0146638006001665>. Acesso em: 7 jun. 2014.
CHENG, Chih-Hsin; LEHMANN, Johannes; ENGELHARD, Mark H. Natural oxidation of black carbon in soils: Changes in molecular form and surface charge along a climosequence. Geochimica et Cosmochimica Acta v. 72, n. 6, p. 1598–1610 , 2008. Disponível em: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0016703708000306>.
COSTA, André et al. Water Retention and Availability in Soils of the State of Santa Catarina-Brazil : Effect of Textural Classes , Soil Classes and Lithology. Revista Brasileira de Ciencia do Solo v. 37, n. 1, p. 1535–1548 , 2013.
DEVI, P; SAROHA, A K. Effect of temperature on biochar properties during paper mill sludge pyrolysis. International Journal of ChemTech Research v. 5, n. 2, p. 682–687 , 2013. Disponível em: <http://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-84875110561&partnerID=40&md5=29c99fed274911efd2e8a13bbd967f5e>.
DOWNIE, Adriana. Biochar Production and use: environmental risks and rewards. 2011. 308 p.
40
EMBRAPA. Manual de análises químicas de solos, plantas e fertilizantes. 2. ed. Brasília, DF: Embrapa Informação Tecnológica, 2009. 627 p. EMBRAPA.. 2° ed.: Embrapa Informação Tecnológica, 2009, 627 p.978-85-7383-430-7.
EMBRAPA. Manual de Métodos de Análise de Solo. Rio de Janeiro: Centro Nacional de Pesquisa de Solos, 1997. 212 p. 2 v. .8585864036.
ENDERS, Akio et al. Characterization of biochars to evaluate recalcitrance and agronomic performance. Bioresource Technology v. 114, p. 644–653 , jun. 2012. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2012.03.022>. Acesso em: 19 fev. 2014.1873-2976 (Electronic)n0960-8524 (Linking).
EYKELBOSH, Angela Joy et al. Biochar from sugarcane filtercake reduces soil CO2 emissions relative to raw residue and improves water retention and nutrient availability in a highly-weathered tropical soil. PloS one v. 9, n. 6, p. e98523 , jan. 2014. Disponível em: <http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=4045802&tool=pmcentrez&rendertype=abstract>. Acesso em: 14 set. 2014.
EYKELBOSH, Angela Joy; JOHNSON, Mark S.; COUTO, Eduardo Guimarães. Biochar decreases dissolved organic carbon but not nitrate leaching in relation to vinasse application in a Brazilian sugarcane soil. Journal of Environmental Management v. 149, p. 9–16 , 2015. Disponível em: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0301479714004836>.
FISHER, Travis et al. Pyrolysis behavior and kinetics of biomass derived materials. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis v. 62, n. 2, p. 331–349 , 2002. Disponível em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165237001001292>.0165-2370.
GASKIN, J. W. et al. Effect of low-temperature pyrolysis conditions on biochar for agricultural use. Transactions Of The Asabe v. 51, n. 6, p. 2061–2069 , 2008.0001-2351.
GLASER, Bruno. Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty-first century. Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences v. 362, n. 1478, p. 187–96 , 28 fev. 2007. Disponível em: <http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=2311424&tool=pmcentrez&rendertype=abstract>. Acesso em: 19 fev. 2014.
GLASER, Bruno; LEHMANN, Johannes; ZECH, Wolfgang. Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal - a review. Biology and Fertility of Soils v. 35, n. 4, p. 219–230 , 1 jun. 2002a. Disponível em: <http://link.springer.com/10.1007/s00374-002-0466-4>. Acesso em: 29 abr. 2014.
GLASER, Bruno; LEHMANN, Johannes; ZECH, Wolfgang. Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal - a review. Biology and Fertility of Soils v. 35, n. 4, p. 219–230 , 1 jun. 2002b. Disponível em: <http://link.springer.com/10.1007/s00374-002-0466-4>. Acesso em: 15 jul. 2014.
HARTT, CF. Contribuições para a Ethnologia do Valle do Amazonas. Arquivo do Museu Nacional v. VI, p. 10–14 , 1885. Disponível em: <http://scholar.google.com/scholar?hl=en&btnG=Search&q=intitle:Contribuições+para+a+Ethnologia+do+Valle+do+Amazonas#0>. Acesso em: 1 out. 2014.
41
HOLLISTER, C Colin; BISOGNI, James J; LEHMANN, Johannes. Ammonium, Nitrate, and Phosphate Sorption to and Solute Leaching from Biochars Prepared from Corn Stover ( L.) and Oak Wood ( spp.). Journal of environmental quality v. 42, n. 1, p. 137–44 , 2013. Disponível em: <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23673748>. Acesso em: 4 mar. 2014.
JEGAJEEVAGAN, K et al. Artisanal and controlled pyrolysis-based biochars differ in biochemical composition, thermal recalcitrance, and biodegradability in soil. Biomass and Bioenergy v. 84, p. 1–11 , 2016. Disponível em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0961953415301367>.
KIM, Kwang Ho et al. Influence of pyrolysis temperature on physicochemical properties of biochar obtained from the fast pyrolysis of pitch pine (Pinus rigida). Bioresource Technology v. 118, p. 158–162 , 2012. Disponível em: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0960852412007183>.
KLEIN, Claudia; KLEIN, Vilson Antonio. Estratégias para potencializar a retenção e disponibilidade de água no solo. Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental v. 19, p. 21–29 , 2015.
KOLTON, Max et al. Impact of biochar application to soil on the root-associated bacterial community structure of fully developed greenhouse pepper plants. Applied and environmental microbiology v. 77, n. 14, p. 4924–30 , jul. 2011. Disponível em: <http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=3147372&tool=pmcentrez&rendertype=abstract>. Acesso em: 20 ago. 2014.
LACERDA, Maria Regina Beltrão et al. Características físicas e químicas de substratos à base de pó de coco e resíduos de sisal para produção de mudas de sabiá (Mimosa caesalpiniaefolia Benth). Sociedade de Investigações Florestais v. 30, n. 2, p. 163–170 , 2006.
LANZANOVA, Mastrângello E et al. Atributos físicos do solo em sistema de integração lavoura-pecuária sob plantio direto. Revista Brasileira de Ciência do Solo v. 31, n. 4, p. 1131–1140 , 2007.
LEE, Yongwoon et al. Comparison of biochar properties from biomass residues produced by slow pyrolysis at 500°C. Bioresource technology v. 148, p. 196–201 , nov. 2013. Disponível em: <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24047681>. Acesso em: 19 fev. 2014.
LEHMANN, J; JR, JP Da Silva. Slash-and-char-a feasible alternative for soil fertility management in the central Amazon. … Congress of Soil … n. 13, p. 1–12 , 2002. Disponível em: <http://www.css.cornell.edu/faculty/lehmann/publ/Lehmann et al., 2002, WCSS Bangkok, paper no.0449.pdf>. Acesso em: 10 mar. 2014.
LEHMANN, Johannes et al. Biochar effects on soil biota - A review .Soil Biology and Biochemistry. [S.l: s.n.]. , 2011
LEHMANN, Johannes. Bio-energy in the black. Frontiers in Ecology and the Environment v. preprint, n. 2007, p. 1 , 2007. Disponível em: <http://www.esajournals.org/perlserv/?request=get-abstract&doi=10.1890/060133>.
LEHMANN, Johannes. Encyclopedia of Soil Science Terra Preta de Indio. Encyclopedia of Soil Science v. 1, n. 915425287, p. 1–4 , 2009. Disponível em: <http://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=EOYYM0-
42
DAGQC&oi=fnd&pg=PR17&dq=Encyclopedia+of+Soil+Science&ots=P7XbyKGnWA&sig=W183AXpSD_Qw-jynY6KPjJIPvSg>. Acesso em: 10 mar. 2014.
LEHMANN, Johannes et al. Near-edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) spectroscopy for mapping nano-scale distribution of organic carbon forms in soil: Application to black carbon particles. Global Biogeochemical Cycles v. 19, n. 1, p. 1–12 , 2005.doi:10.1029/2004GB002435.
LEHMANN, Johannes; JR, JP da Silva; et al. Nutrient availability and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin: fertilizer, manure and charcoal amendments. Plant and soil v. 249, n. 2, p. 343–357 , 2003. Disponível em: <http://link.springer.com/article/10.1023/A:1022833116184>. Acesso em: 7 mar. 2014.
LEHMANN, Johannes; PEREIRA DA SILVA, J; et al. Nutrient availability and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin: fertilizer, manure and charcoal ramendments. Plant and Soil v. 249, p. 343–357 , 2003a. Disponível em: <http://link.springer.com/article/10.1023/A:1022833116184>. Acesso em: 1 out. 2014.0032-079X.
LEHMANN, Johannes; PEREIRA DA SILVA, J; et al. Nutrient availability and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin: fertilizer, manure and charcoal ramendments. Plant and Soil v. 249, p. 343–357 , 2003b.0032-079X.
LEHMANN, Johannes; GAUNT, John; RONDON, Marco. Bio-char Sequestration in Terrestrial Ecosystems – A Review. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change v. 11, n. 2, p. 395–419 , 16 maio 2006. Disponível em: <http://link.springer.com/10.1007/s11027-005-9006-5>. Acesso em: 19 fev. 2014.
LEHMANN, Johannes; JOSEPH, Stephen. Biochar for Environmental Management : An Introduction. In: LEHMANN, Johannes; JOSEPH, Stephen (Orgs.). . Biochar for environmental management: science and technology. 1. ed. London: Earthscan, 2009. 1 v. p. 1–12. 9781844076581.
LEHMANN, Johannes; RONDON, Marco. Bio-char soil management on highly weathered soils in the humid tropics. Biological approaches to sustainable soil systems. v. 1, p. 784 , 2006. Disponível em: <http://www.sswm.info/sites/default/files/reference_attachments/LEHMANN and RONDON 2006 Bio Char Soil Management.pdf>. Acesso em: 13 out. 2014.
LEVAN, Susan L; JERROLD. E., Winandy. Effects of fire-retardant treatments on wood strength: a review. Wood and Fiber Science v. 22, n. 1, p. 113–131 , 1990.
LIANG, B. et al. Black Carbon Increases Cation Exchange Capacity in Soils. Soil Science Society of America Journal v. 70, n. 5, p. 1719 , 2006. Disponível em: <https://www.soils.org/publications/sssaj/abstracts/70/5/1719>. Acesso em: 29 abr. 2014.
LIBUTTI, Angela; GAROFALO, Pasquale; MONTELEONE, Massimo. EFFECT OF BIOCHAR ON THE WATER RETENTION OF A SILTY-LOAM SOIL. 2010, [S.l: s.n.], 2010.
LIU, Zhengang et al. Production of solid biochar fuel from waste biomass by hydrothermal carbonization. Fuel v. 103, p. 943–949 , 2013. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1016/j.fuel.2015.05.032>.0016-2361.
43
LIU, Zhengang; BALASUBRAMANIAN, Rajasekhar. A comparative study of nitrogen conversion during pyrolysis of coconut fiber, its corresponding biochar and their blends with lignite. Bioresource technology v. 151, p. 85–90 , 2014. Disponível em: <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24211487>.0960-8524.
MAIA, Claudia M B F; LIMA, Rúbia M; GUIOTOKU, Marcela. Efeito da Temperatura final de carbonização nas propriedades físico-químicas do biocarvão da fibra de coco. Comunicado Técnico 323 n. 1980-3982 , 2013.
MCMICHAEL, C H et al. Predicting pre-Columbian anthropogenic soils in Amazonia. Proceedings of the Royal Society n. January, p. 2 – 9 , 2014.0962-8452.
MUKHERJEE, Atanu; LAL, Rattan. Biochar Impacts on Soil Physical Properties and Greenhouse Gas Emissions. Agronomy v. 3, n. 2, p. 313–339 , 18 abr. 2013. Disponível em: <http://www.mdpi.com/2073-4395/3/2/313/>. Acesso em: 26 set. 2014.
MUKHERJEE, Atanu; ZIMMERMAN, Andrew R. Organic carbon and nutrient release from a range of laboratory-produced biochars and biochar–soil mixtures. Geoderma v. 193-194, p. 122–130 , 2013. Disponível em: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0016706112003382>.
NAVIA, Rodrigo; CROWLEY, David E. Closing the loop on organic waste management: biochar for agricultural land application and climate change mitigation. Waste management & research : the journal of the International Solid Wastes and Public Cleansing Association, ISWA v. 28, n. 6, p. 479–80 , jun. 2010. Disponível em: <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20507863>. Acesso em: 13 maio 2014.
NORSTRÖM, Sara H. et al. Initial effects of wood ash application to soil and soil solution chemistry in a small, boreal catchment. Geoderma v. 187, p. 85–93 , 2012. Disponível em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016706112001747>.0016-7061.
NOVOTNY, Etelvino H. et al. Lessons from the Terra Preta de Índios of the Amazon Region for the utilisation of charcoal for soil amendment. Journal of the Brazilian Chemical Society v. 20, n. 6, p. 1003–1010 , 2009.0103-5053.
O’NEILL, B et al. Bacterial community composition in Brazilian Anthrosols and adjacent soils characterized using culturing and molecular identification. Microbial ecology v. 58, n. 1, p. 23–35 , jul. 2009. Disponível em: <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19381712>. Acesso em: 13 maio 2014.
OGUNTUNDE, Philip G. et al. Effects of charcoal production on maize yield, chemical properties and texture of soil. Biology and Fertility of Soils v. 39, n. 4, p. 295–299 , 2004. Disponível em: <http://link.springer.com/10.1007/s00374-003-0707-1>.0037400307071.
R CORE TEAM (2014). R: A language and environment for statistical computing . . R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria: [s.n.]. Disponível em: <http://www.r-project.org/>. , 2014
SHAFIZADEH, F. Introduction to pyrolysis of biomass. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis v. 3, n. 4, p. 283–305 , 1982.0165-2370.
SINGH, Balwant; SINGH, Bhupinder Pal; COWIE, Annette L. Characterisation and
44
evaluation of biochars for their application as a soil amendment. Australian Journal of Soil Research v. 48, n. 7, p. 516 , 2010. Disponível em: <http://www.publish.csiro.au/?paper=SR10058>.
SMITH, Nigel J. H. Anthrosols and human carrying capacity in Amazonia. Annals of the Association of American Geographers v. 4, n. 70, p. 553–566 , 1980.
SOHI, Saran P. Agriculture. Carbon storage with benefits. Science (New York, N.Y.) v. 338, n. 6110, p. 1034–5 , 23 nov. 2012. Disponível em: <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23180849>. Acesso em: 6 maio 2014.
SONG, Weiping; GUO, Mingxin. Quality variations of poultry litter biochar generated at different pyrolysis temperatures. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis v. 94, p. 138–145 , 2012. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1016/j.jaap.2011.11.018>.01652370.
SORACE, Mauren et al. Substratos alternativos ao xaxim no cultivo do híbrido C attleya intermedia X Hadrolaelia purpurata (Orchidaceae). Semina: Ciências Agrárias v. 30, n. 4, p. 771–778 , 2009.
SPECHT, C.H; KUMKE, M.U; FRIMMEL, F.H. Characterization of NOM adsorption to clay minerals by size exclusion chromatography. Water Research v. 34, n. 16, p. 4063–4069 , 2000. Disponível em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135400001482>.0043-1354.
SPOKAS, K.A. et al. Impacts of woodchip biochar additions on greenhouse gas production and sorption/degradation of two herbicides in a Minnesota soil. Chemosphere v. 77, n. 4, p. 574–581 , 2009. Disponível em: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0045653509007619>.
STEINER, Christoph et al. Long term effects of manure, charcoal and mineral fertilization on crop production and fertility on a highly weathered Central Amazonian upland soil. Plant and Soil v. 291, n. 1-2, p. 275–290 , 2007. Disponível em: <http://link.springer.com/10.1007/s11104-007-9193-9>.
SUKARTONO et al. Simple Biochar Production Generated From Cattle Dung and Coconut Shell. Journal of Basic and Applied Scientific Research v. 1, n. 10, p. 1680–1685 , 2011. Disponível em: <http://www.textroad.com/pdf/JBASR/J. Basic. Appl. Sci. Res., 1(10)1680-1685, 2011.pdf\npapers2://publication/uuid/54C936FE-5228-4869-A09C-6B71CA339D3A>.
UZOMA, K. C. et al. Effect of cow manure biochar on maize productivity under sandy soil condition. Soil Use and Management v. 27, n. 2, p. 205–212 , 15 jun. 2011. Disponível em: <http://doi.wiley.com/10.1111/j.1475-2743.2011.00340.x>. Acesso em: 30 abr. 2014.
WOODS, William I et al. Amazonian Dark Earths: Wim Sombroek’s Vision. In: WOODS, William I. et al. (Orgs.). . Dordrecht: Springer Netherlands, 2009. Disponível em: <http://link.springer.com/10.1007/978-1-4020-9031-8>. 978-1-4020-9030-1.
WU, Weixiang et al. Chemical characterization of rice straw-derived biochar for soil amendment. Biomass and Bioenergy v. 47, p. 268–276 , 2012. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1016/j.biombioe.2012.09.034>.0961-9534.
YAO, F. X. et al. Simulated geochemical weathering of a mineral ash-rich biochar in
45
a modified Soxhlet reactor. Chemosphere v. 80, n. 7, p. 724–732 , 2010. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2010.05.026>.0045-6535.
YAO, Ying et al. Effect of biochar amendment on sorption and leaching of nitrate, ammonium, and phosphate in a sandy soil. Chemosphere v. 89, n. 11, p. 1467–1471 , 2012. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2012.06.002>.0045-6535.
YUAN, Jin-Hua; XU, Ren-Kou; ZHANG, Hong. The forms of alkalis in the biochar produced from crop residues at different temperatures. Bioresource Technology v. 102, n. 3, p. 3488–3497 , 2011. Disponível em: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0960852410018201>.
ZHANG, Qing-Zhong et al. Effects of biochar on soil microbial biomass after four years of consecutive application in the north china plain. PloS one v. 9, n. 7, p. e102062 , jan. 2014. Disponível em: <http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=4098902&tool=pmcentrez&rendertype=abstract>. Acesso em: 24 ago. 2014.
ZHENG, Hao; WANG, Zhenyu; DENG, Xia; ZHAO, Jian; et al. Characteristics and nutrient values of biochars produced from giant reed at different temperatures. Bioresource Technology v. 130, p. 463–471 , 2013. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2012.12.044>.1873-2976 (Electronic)n0960-8524 (Linking).
ZHENG, Hao; WANG, Zhenyu; DENG, Xia; HERBERT, Stephen; et al. Impacts of adding biochar on nitrogen retention and bioavailability in agricultural soil. Geoderma v. 206, n. 9, p. 32–39 , 2013. Disponível em: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0016706113001365>.