Adição de Zn à ureia para redução das perdas de amônia por volatilização e aumento da eficiência de uso de N
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Tipo de documento: | Tese |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11140/tde-03102025-160419/ |
Resumo: | O desenvolvimento de fertilizantes nitrogenados mais eficientes, com menores perdas para o ambiente e que apresentem maior eficiência de uso do N (EUN) tem grande potencial para impactar positivamente a agricultura mundial. A hipótese deste estudo é de que a adição de zinco à ureia, na forma de nanopartículas (NP), pode resultar em um fertilizante nitrogenado de eficiência aumentada, com menores perdas de amônia, maior EUN e melhor desempenho dos cultivos. O objetivo foi avaliar o potencial da adição de fontes de Zn, especialmente por meio da fonte ZnO NP, à ureia com e sem o inibidor de urease N-(n-butil) tiofosforico triamida (NBPT), na redução das perdas de N-NH3 por volatilização e de N2O por desnitrificação, na EUN, na biodisponibilidade de Zn e no aumento da produtividade da cultura do milho. O trabalho foi conduzido em três etapas: etapa I efeito dos fertilizantes cogranulados com Zn em casa de vegetação; etapa II caracterização físico-química e avaliação da volatilização de fertilizantes revestidos com Zn em laboratório e etapa III avaliação da viabilidade da nova tecnologia em campo. Os tratamentos foram compostos por duas fontes de ureia (com e sem NBPT), três fontes de Zn (ZnO, ZnO NP e ZnSO4), e duas concentrações de Zn (1% e 1,5%). Foram avaliados: etapa I parâmetros biométricos, fisiológicos e nutricionais no milho, a recuperação do 15N-fertilizante pela técnica do traçador isotópico; etapa II volatilização de NH3 teores residuais de NH4+e NO3-, caracterização físicoquímica e solubilidade dos fertilizantes; e etapa III parâmetros biométricos, teor N e Zn, NH4+ e NO3-, na planta e nas folhas, teor nutricional de N, Zn e proteínas de reserva nos grãos, a emissão de NH3 e N2O e a produtividade do milho. Os resultados indicaram que a adição isolada do NBPT foi mais eficiente do que a adição isolada do Zn na redução da emissão de amônia. Entretanto, a combinação do NBPT com ZnO NP reduziu a volatilização, enquanto a adição do ZnSO4 com o NBPT aumentou a volatilização no solo argiloso. Além disso, houve alterações nas características físico-químicas dos fertilizantes com a associação do ZnO NP e ZnSO4 com o NBPT. Nos resultados de emissão de N2O a ureia com DCD mostrou efeito em reduzir as emissões no solo argiloso, enquanto a ureia apenas com ZnO NP e o ZnSO4 não apresentaram efeito em reduzir as emissões. No geral houve efeitos positivos em parâmetros biométricos, fisiológicos e nutricionais do milho, principalmente com a adição do NBPT, incluindo aumento na recuperação do 15N-fertilizante. No experimento em casa de vegetação com solo arenoso, a Ur-ZnO NP e Ur-NBPT ZnO NP, na dose de 1,5%, reduziu o crescimento e acúmulo de biomassa das plantas de milho, indicando potencial de toxidez. Embora no campo a produtividade do milho tenha sido afetada pela condição hídrica, observaram-se resultados promissores com a aplicação de Ur-NBPT ZnO NP, pois este formulado promoveu menor volatização, apresentou tendência em aumentar produtividade, além de melhorias na qualidade dos grãos. A combinação de ZnO NP com NBPT, apresentou resultados positivos na maioria dos parâmetros avaliados. Assim, a combinação de Zn, especialmente a fonte ZnO NP com NBPT, surge como alternativa promissora, associando a redução da volatilização e disponibilidade de Zn para as culturas. |
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Adição de Zn à ureia para redução das perdas de amônia por volatilização e aumento da eficiência de uso de NAddition of Zn to urea to reduce ammonia losses by volatilization and increase N use efficiencyFertilizantesFertilizersLossesNanotechnologyNanotecnologiaNitrogenNitrogênioPerdasO desenvolvimento de fertilizantes nitrogenados mais eficientes, com menores perdas para o ambiente e que apresentem maior eficiência de uso do N (EUN) tem grande potencial para impactar positivamente a agricultura mundial. A hipótese deste estudo é de que a adição de zinco à ureia, na forma de nanopartículas (NP), pode resultar em um fertilizante nitrogenado de eficiência aumentada, com menores perdas de amônia, maior EUN e melhor desempenho dos cultivos. O objetivo foi avaliar o potencial da adição de fontes de Zn, especialmente por meio da fonte ZnO NP, à ureia com e sem o inibidor de urease N-(n-butil) tiofosforico triamida (NBPT), na redução das perdas de N-NH3 por volatilização e de N2O por desnitrificação, na EUN, na biodisponibilidade de Zn e no aumento da produtividade da cultura do milho. O trabalho foi conduzido em três etapas: etapa I efeito dos fertilizantes cogranulados com Zn em casa de vegetação; etapa II caracterização físico-química e avaliação da volatilização de fertilizantes revestidos com Zn em laboratório e etapa III avaliação da viabilidade da nova tecnologia em campo. Os tratamentos foram compostos por duas fontes de ureia (com e sem NBPT), três fontes de Zn (ZnO, ZnO NP e ZnSO4), e duas concentrações de Zn (1% e 1,5%). Foram avaliados: etapa I parâmetros biométricos, fisiológicos e nutricionais no milho, a recuperação do 15N-fertilizante pela técnica do traçador isotópico; etapa II volatilização de NH3 teores residuais de NH4+e NO3-, caracterização físicoquímica e solubilidade dos fertilizantes; e etapa III parâmetros biométricos, teor N e Zn, NH4+ e NO3-, na planta e nas folhas, teor nutricional de N, Zn e proteínas de reserva nos grãos, a emissão de NH3 e N2O e a produtividade do milho. Os resultados indicaram que a adição isolada do NBPT foi mais eficiente do que a adição isolada do Zn na redução da emissão de amônia. Entretanto, a combinação do NBPT com ZnO NP reduziu a volatilização, enquanto a adição do ZnSO4 com o NBPT aumentou a volatilização no solo argiloso. Além disso, houve alterações nas características físico-químicas dos fertilizantes com a associação do ZnO NP e ZnSO4 com o NBPT. Nos resultados de emissão de N2O a ureia com DCD mostrou efeito em reduzir as emissões no solo argiloso, enquanto a ureia apenas com ZnO NP e o ZnSO4 não apresentaram efeito em reduzir as emissões. No geral houve efeitos positivos em parâmetros biométricos, fisiológicos e nutricionais do milho, principalmente com a adição do NBPT, incluindo aumento na recuperação do 15N-fertilizante. No experimento em casa de vegetação com solo arenoso, a Ur-ZnO NP e Ur-NBPT ZnO NP, na dose de 1,5%, reduziu o crescimento e acúmulo de biomassa das plantas de milho, indicando potencial de toxidez. Embora no campo a produtividade do milho tenha sido afetada pela condição hídrica, observaram-se resultados promissores com a aplicação de Ur-NBPT ZnO NP, pois este formulado promoveu menor volatização, apresentou tendência em aumentar produtividade, além de melhorias na qualidade dos grãos. A combinação de ZnO NP com NBPT, apresentou resultados positivos na maioria dos parâmetros avaliados. Assim, a combinação de Zn, especialmente a fonte ZnO NP com NBPT, surge como alternativa promissora, associando a redução da volatilização e disponibilidade de Zn para as culturas.The development of more efficient nitrogen fertilizers, with lower environmental losses and higher nitrogen use efficiency (NUE), has great potential to positively impact global agriculture. The hypothesis of this study is that adding zinc to urea in the form of nanoparticles (NP) can result in an enhanced-efficiency nitrogen fertilizer, with lower ammonia losses, higher NUE, and improved crop performance. The objective was to evaluate the potential of adding Zn sourcesespecially ZnO nanoparticlesto urea, with and without the urease inhibitor N-(n-butyl) thiophosphoric triamide (NBPT), in reducing N-NH3 losses by volatilization and N2O losses by denitrification, increasing NUE and Zn bioavailability, and improving maize crop yield. The study was conducted in three stages: Stage I the effect of co-granulated Zn fertilizers in a greenhouse; Stage II physicochemical characterization and volatilization assessment of Zn-coated fertilizers in a laboratory; and Stage III evaluation of the field viability of the new technology. The treatments included two urea sources (with and without NBPT), three Zn sources (ZnO, ZnO NP, and ZnSO4), and two Zn concentrations (1% and 1.5%). The following were evaluated: Stage I biometric, physiological, and nutritional parameters in maize, as well as fertilizer 15N recovery using isotope tracer techniques; Stage II NH volatilization, residual NH4+ and NO3- levels, physicochemical characterization and solubility of the fertilizers; and Stage III biometric parameters, N and Zn content, NH4+ and NO3-in plants and leaves, nutritional levels of N, Zn, and storage proteins in the grains, NH3 and N2emissions, and maize productivity. The results indicated that the isolated addition of NBPT was more effective than the isolated addition of Zn in reducing ammonia emissions. However, the combination of NBPT with ZnO NP reduced volatilization, while the addition of ZnSO4 with NBPT increased volatilization in clay soil. Furthermore, the association of ZnO NP and ZnSO4 with NBPT led to changes in the physicochemical characteristics of the fertilizers. Regarding N2emissions, urea combined with DCD (dicyandiamide) showed a reduction effect in clay soil, while urea with only ZnO NP or ZnSO4 had no significant effect on emissions. Overall, there were positive effects on biometric, physiological, and nutritional parameters in maize, especially with the addition of NBPT, including increased 15N fertilizer recovery. In the greenhouse experiment with sandy soil, the formulations Ur-ZnO NP and Ur-NBPT ZnO NP at the 1.5% dose reduced maize plant growth and biomass accumulation, indicating potential toxicity. Although maize yield in the field was affected by water availability, promising results were observed with the application of Ur-NBPT ZnO NP, as this formulation reduced volatilization, showed a trend toward increased yield, and improved grain quality. The combination of ZnO NP with NBPT showed positive results in most evaluated parameters. Thus, combining Znespecially the ZnO NP sourcewith NBPT emerges as a promising alternative, reducing volatilization while ensuring Zn availability for crops.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPOtto, RafaelPereira, Frederico Luiz2025-07-18info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11140/tde-03102025-160419/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-10-06T14:40:02Zoai:teses.usp.br:tde-03102025-160419Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-10-06T14:40:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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