valorização de fibras de plantas invasoras

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Valorização de fibras vegetais de exóticas invasoras: formulação de substratos orgânicos destinados à produção de plantas envasadas Equipa de investigação: Catarina Chemetova, Henrique Ribeiro, Jorge Gominho e António Fabião Workshop Gestão de epécies Invasoras em Portugal: Para onde estamos e para onde queremos ir? Coimbra, 11 de Julho 2017 Catarina Chemetova [email protected]

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Valorização de fibras vegetais de exóticas invasoras:formulação de substratos orgânicos destinados àprodução de plantas envasadas

Equipa de investigação:

Catarina Chemetova, Henrique Ribeiro, Jorge Gominho e António Fabião

Workshop

Gestão de epécies Invasoras em Portugal:

Para onde estamos e para onde queremos ir?

Coimbra, 11 de Julho 2017

Catarina [email protected]

Objectivo

Produção de substrato orgânico a partir dos resíduos de casca de Acácia

Estrutura da apresentaçãoIntrodução

◦ O que são substratos orgânicos?

Metodologia

◦ Espécie-alvo utilizada: Acacia melanoxylon

◦ Propriedades analisadas: Biológicas, Químicas e Físicas.

Resultados

◦ Fitotoxicidade (planta teste – agrião)

◦ Propriedades Químicas&Físicas

◦ Ensaio em vaso (planta teste – couve chinesa)

Conclusões&Sugestões

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O que são substratos orgânicos?

Substratos orgânicos são utilizados no cultivo de plantas e funcionam como meio de suporte na fixaçãodas raízes. Desempenhando uma importante função na retenção de água e nutrientes essenciais a cadacultura.

As fibras de spagnum (turfa) são o substrato orgânico mais utilizado mundialmente. A sua extração estáassociada a problemas ambientais cuja procura de soluções alternativas à utilização de turfa temaumentado ao longo dos anos. Em Portugal, a turfa é importada de países como: Finlândia, Dinamarca,Polónia, Letónia, Lituânia, entre outros.

Características desejadas na escolha do substrato orgânico:

Não tóxico;

Biologicamente estável;

Capacidade de reter água;

Arejamento da raíz;

Localmente disponível.

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Espécie-alvo utilizada: Acacia melanoxylon

Local de recolha material: Parques Sintra Monte da Lua

Biomassa vegetal: cascas de Acacia melanoxylon provenientes do descasque de árvores adultas Inverno/2015

Secagem ao ar livre em ambiente seco nas instalações do CEF/ISA

Moenda da cascas: casca fina (crivo Ø = 4mm) e casca grosseira (crivo Ø = 10mm)

Envelhecimento da cascas com adição de água até ao “fist”Condições (temperatura e exposição luminosa) controlasDuração do envelhecimento: 8 semanas

Formulação de substratos orgânicos em proporções de 25/75 e 50/50

casca frescacasca envelhecida

Turfa

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Propriedades dos substratos analisadas

Químicas

Análise do substrato (1:5 volume de extrato)

pH

Condutividade eléctrica

Principais elementos extraíveis: Azoto mineral (NO3- + NH4

+) e Fósforo (P)

Físicas

Relações ar-água

Biológicas – resposta da planta

Fitotoxicidade

Ensaio caixas petri utilizando Lepidium sativum (agrião) como planta teste

Ensaio em vaso utilizando Brassica napa spp. pekenensis (couve chinesa)

Normas Europeias: Growing Media and Soil Amendments

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Fitotoxicidade (agrião)

casca fresca (crivo Ø = 10mm) casca fresca (crivo Ø = 4mm) Turfa (testemunha)

As cascas frescas (grosseira e fina) inibiram o crescimento da raíz do agrião

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Fitotoxicidade (agrião)

casca envelhecida (crivo Ø = 10mm) casca envelhecida (crivo Ø = 4mm) Turfa (testemunha)

Após 8 semanas, as cascas (grosseira e fina) permitiram o crescimento da raíz do agrião semelhante à turfa

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Propriedades químicas

Crivo EnvelhecimentoPropriedades químicas

pH CE N min P

(mm) (semanas) (mS m-1) (mg L-1) (mg L-1)

40 5.56 d1 39.2 a 32.9 a 20.8 a

8 5.92 b 19.9 c 6.0 c n.d.2

100 5.69 c 26.4 b 23.4 b 18.4 b

8 6.20 a 14.6 d 5.2 c n.d.

Turfa - 6.00 b 7.8 e 22.4 b 7.7 c

1 Médias seguidas pela mesma letra, em coluna, não diferem para P ≤ 0.05 pelo LSD-test2 n.d. – não detectado, abaixo do limite de quantificação (2 mg L-1)

Tabela 1. pH, condutividade eléctrica (CE), azoto mineral (N) e fósforo (P) nas cascas

Após 8 semanas:• pH tende a subir • CE diminui• N mineral foi imobilizado até

nível residual• P níveis inferiores aos

quantificáveis

Casca fina vs. grosseira:• < pH e > CE, Nmin e P

Adição de fertilização

> % finos (Ø < 1mm)

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Propriedades físicas

30

40

50

60

70

80

90

100

Peat 25% 50% 25% 50% 25% 50% 25% 50%

% v

olu

me

4 mm

Fesh Bark Aged bark

4 mm 10 mm 10 mm

Crivo (mm)Distribuição do tamanho das patículas (%)

Ø >10 mm 10 - 5 mm 5 - 2 mm 2 - 1 mm Ø <1mm

4 0.00 0.00 1.84 48.51 49.65

10 0.01 2.00 45.04 25.05 27.90

Tabela 2. Distribuição das partículas em cada fracção

Água dificilmente disponívelÁgua “buffering”Água facilmente disponívelPorosidade preenchida com ar

Independente do envelhecimento, o incremento de 50% de casca:• Crivo Ø = 10 mm promoveu o

arejamento• Crivo Ø = 4 mm manteve

capacidade retenção de H2O

Gráfico 1. Efeito do incremento, 25% e 50%, de casca nas misturas com turfa

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Ensaio em vaso (couve chinesa)

1 – 25% casca fresca 4mm3 – 25% casca fresca 10mm5 – 25% casca envelhecida 4mm7 – 25% casca envelhecida 10mm14 – Turfa

Avaliação do peso fresco aéreo

Misturas 25% casca fresca = 25% casca envelhecida = turfa

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Ensaio em vaso (couve chinesa)

2 – 50% casca fresca 4mm4 – 50% casca fresca 10mm6 – 50% casca envelhecida 4mm8 – 50% casca envelhecida 10mm14 – Turfa

Misturas 50% casca fresca < 50% casca envelhecida = turfa

Avaliação do peso fresco aéreo

Efeito fitotoxico da casca fresca

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Ensaio em vaso (couve chinesa)Avaliação visual da raíz

Menor desenvolvimento da raíz nas misturas 50% casca fresca, manifestando o efeito fitotoxico:• Pior avaliação registada na 50% casca fresca (Ø = 4 mm)

Misturas de substrato com casca envelhecida = turfa

Em síntese: Misturar 50% de casca de Acacia melanoxylonenvelhecida (independente da granulometria)proporcina o crescimento aéreo e radicular da planta(em vaso) igual à turfa.

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VantagensOs substratos de cultivo são, maioritariamente, produzidos a partir de turfa. É necessário reduzir a suaimportação.

Com este trabalho, demonstrou-se:

•Existência de matéria-prima disponível localmente (casca de Acacia melanoxylon) que permitiu substituir50% da turfa;

•As duas granulometrias apresentaram características físicas distintas o que permite a utilização da cascacom objetivos diferentes: a grosseira promoveu o arejamento, e a fina manteve a retenção de água.

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Dificuldades das alternativas tomadasEscala laboratorial poderá condicionar as características da casca:

•Granulometria diferente obtida dos moinhos “industriais”

•Envelhecimento em câmaras de incubação (condições controladas)

Necessidade em larga escala:

•Envelhecimento obriga a existência de uma infraestrutura adequada;

•Disponibilidade para período de envelhecimento de, pelo menos, 8 semanas;

•Custos de aquisição de um moinho e os custos energéticos da moenda;

•Optimização da granulometria das cascas obtidas.

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SugestõesAvanço para ensaios piloto:

•Utilização de moinhos “industriais”;

•Infraestrutura piloto de dimensão ajustada para o envelhecimento;

•Teste das cascas envelhecidas em viveiros industriais e com várias espécies de plantas.

Trabalho fututoPotencial para aproveitamento e valorização de resíduos de biomassa provenientes das medidas decontrolo de outras espécies de exóticas invasoras.

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Obrigada pela vossa atenção!

Catarina [email protected]