Biofertilizantes como reatores em grânulo: sistemas carreadores com Aspergillus niger e Trichoderma asperelloides para ações no controle biológico, promoção do crescimento de plantas e solubilização de fósforo
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Tese |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16380 |
Resumo: | In recent years, the importance of microorganisms role in maintaining agricultural productivity has been highlighted, being essential in cycling nutrients and production of metabolites to contribute to plant growth and protection. All these factors contribute to growth of biological products market. However, studies are still needed to improve and develop production technologies and maintain the quality of these products. Associating the use of unprocessed phosphate rocks (PR) with the microbial P solubilization, we developed a process to produce a biofertilizer granule from cold extrusion, capable of scaling. The granule acts as a micro reactor, where the nutrient of formulation supports microorganism growth for production of metabolites capable of solubilizing the phosphorus (P) of rock, biological control, and plant growth promotion. In the first stage of this work, the P solubilization have been evaluated by Aspergillus niger and Trichoderma spp. isolated and combined in submerged cultivation, using different phosphate rocks powder. At this stage, the strains, and the PR to be used in the development of the granule were selected. The production of the biofertilizer granules process was developed, with the isolated and combined strains. In the biofertilizer granule, an increase of up to 150% in the solubilization of P was observed when compared to the cultures with phosphate rock powder. The antagonism in vitro of the biofertilizer with Fusarium oxysporum demonstrated the capacity of T. asperelloides for biological control. The combination with A. niger did not affect its performance of T. asperelloides. Subsequently, aiming to reduce the production costs of biofertilizers granules and reduce the waste generation, the substrate for microorganisms cultivation (rice grains) was used as a nutrient source in formulation. The viability of the formulations in storage at 4 °C and room temperature was evaluated, showing the importance of studying the storage conditions to maintain the quality of the product. Finally, the biofertilizer granules with isolated and combined microorganisms were evaluated in a soil-plant system (rhizotron), analyzing root and plant growth of tomato, and the dynamics of P in soil. The presence of T. asperelloides promote statistically significant differences in plant height. The presence of A. niger generated an increase in P in the fractions that showed greater migration dynamics of this component to the more labile fractions. These results which demonstrated the potential applicability of the product. The production process developed of biofertilizer granule by cold extrusion opens new doors for use of different carrier materials and the development of new granular biological products for direct application in agriculture. |
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However, studies are still needed to improve and develop production technologies and maintain the quality of these products. Associating the use of unprocessed phosphate rocks (PR) with the microbial P solubilization, we developed a process to produce a biofertilizer granule from cold extrusion, capable of scaling. The granule acts as a micro reactor, where the nutrient of formulation supports microorganism growth for production of metabolites capable of solubilizing the phosphorus (P) of rock, biological control, and plant growth promotion. In the first stage of this work, the P solubilization have been evaluated by Aspergillus niger and Trichoderma spp. isolated and combined in submerged cultivation, using different phosphate rocks powder. At this stage, the strains, and the PR to be used in the development of the granule were selected. The production of the biofertilizer granules process was developed, with the isolated and combined strains. In the biofertilizer granule, an increase of up to 150% in the solubilization of P was observed when compared to the cultures with phosphate rock powder. The antagonism in vitro of the biofertilizer with Fusarium oxysporum demonstrated the capacity of T. asperelloides for biological control. The combination with A. niger did not affect its performance of T. asperelloides. Subsequently, aiming to reduce the production costs of biofertilizers granules and reduce the waste generation, the substrate for microorganisms cultivation (rice grains) was used as a nutrient source in formulation. The viability of the formulations in storage at 4 °C and room temperature was evaluated, showing the importance of studying the storage conditions to maintain the quality of the product. Finally, the biofertilizer granules with isolated and combined microorganisms were evaluated in a soil-plant system (rhizotron), analyzing root and plant growth of tomato, and the dynamics of P in soil. The presence of T. asperelloides promote statistically significant differences in plant height. The presence of A. niger generated an increase in P in the fractions that showed greater migration dynamics of this component to the more labile fractions. These results which demonstrated the potential applicability of the product. The production process developed of biofertilizer granule by cold extrusion opens new doors for use of different carrier materials and the development of new granular biological products for direct application in agriculture.Nos últimos anos tem se destacado a importância do papel que os microrganismos desempenham na manutenção da produtividade agrícola, sendo essenciais na ciclagem de nutrientes e produção de metabólitos que contribuem com o crescimento e proteção das plantas. Todos esses fatores têm influenciado no crescimento do mercado dos produtos biológicos. Porém, estudos ainda se fazem necessários para aprimoramento e desenvolvimento de tecnologias de produção e manutenção da qualidade desses produtos. Buscando associar a utilização de rochas fosfáticas não processadas, desenvolveu-se um processo, passível de escalonamento, a partir da extrusão a frio para produção de um grânulo biofertilizante. Esse grânulo atua como um micro reator, onde, na própria formulação tem nutrientes para suporte inicial do crescimento dos microrganismos e produção de metabólitos capazes de atuar na solubilização do fósforo, controle biológico e promoção do crescimento de plantas. Na primeira etapa desse trabalho, foram avaliadas a capacidade de solubilização de P a partir de Aspergillus niger e Trichoderma spp., isolados e combinados em cultivo submerso, utilizando diferentes rochas fosfáticas em pó. Nessa etapa, selecionou-se as cepas e a rocha fosfática a serem utilizadas no desenvolvimento do grânulo. Em seguida, foi desenvolvido o processo de produção dos grânulos biofertilizantes, com as cepas isoladas e combinadas. No grânulo biofertilizante observou-se um aumento de até 150% na solubilização de P quando comparada aos cultivos com a rocha fosfática em pó. O confronto in vitro do biofertilizante com o Fusarium oxysporum demonstrou a capacidade do T. asperelloides de controle biológico desse patógeno, e que a combinação com o A. niger não afetou capacidade do T. asperelloides. Posteriormente, visando diminuir os custos na produção do grânulo e reduzir a geração de resíduos, o próprio substrato de cultivo dos microrganismos (grãos de arroz) foi utilizado como fonte de nutriente na formulação. Avaliou-se a viabilidade das formulações em armazenamento a temperatura de 4 °C e temperatura ambiente, evidenciando a importância do estudo das condições de armazenamento para manutenção da qualidade do produto. Por fim, os grânulos biofertilizantes com os microrganismos isolados e combinados, foram avaliados em sistema solo-planta em rizotron, analisando o crescimento das raízes e da planta de tomate e a dinâmica do fósforo no substrato de cultivo. A presença do T. asperelloides acarretou diferenças estatisticamente significativas na altura da planta enquanto a presença de A. niger gerou um aumento de P nas frações que apresentaram maior dinâmica de migração desse componente para as frações mais lábeis, o que demonstrou o potencial de aplicabilidade do produto. O desenvolvimento do processo de produção desse grânulo biofertilizante por extrusão a frio abre novas portas para o uso de diferentes materiais carreadores e desenvolvimento de novos produtos biológicos granulares para aplicação direta na agricultura.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)CNPq Processo nº: 141690/2018-6porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessTrichoderma asperelloidesAspergillus nigerprodutos biológicoscontrole biológicoconsórcio de microrganismosrocha fosfáticabiological productsbiological controlmicrobial consortiumphosphate rockENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICABiofertilizantes como reatores em grânulo: sistemas carreadores com Aspergillus niger e Trichoderma asperelloides para ações no controle biológico, promoção do crescimento de plantas e solubilização de fósforoBiofertilizers as granule reactors: carrier systems with Aspergillus niger and Trichoderma asperelloides for biological control, plant growth promotion and phosphorus solubilizationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis600600dd9ceb6c-d509-421a-a31e-bcb55bb21e02reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTese_CPF_versão final.pdfTese_CPF_versão final.pdfTese Camila Favaroapplication/pdf3441440https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16380/1/Tese_CPF_vers%c3%a3o%20final.pdf03e4fb1648d4e8e3779eb6616511fa68MD51Carta comprovante versão final Cristiane.pdfCarta comprovante versão final Cristiane.pdfCarta Orientadoraapplication/pdf287653https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16380/2/Carta%20comprovante%20vers%c3%a3o%20final%20Cristiane.pdf08b15956cde48a66d9698b45c54697ecMD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16380/3/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53TEXTTese_CPF_versão final.pdf.txtTese_CPF_versão final.pdf.txtExtracted texttext/plain260305https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16380/4/Tese_CPF_vers%c3%a3o%20final.pdf.txta9097cfd5d50d7b5543a0d31ac1dde05MD54Carta comprovante versão final Cristiane.pdf.txtCarta comprovante versão final Cristiane.pdf.txtExtracted texttext/plain1112https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16380/6/Carta%20comprovante%20vers%c3%a3o%20final%20Cristiane.pdf.txtb01bfb17d6d6a2ed0898c3893adbfe01MD56THUMBNAILTese_CPF_versão final.pdf.jpgTese_CPF_versão final.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7275https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16380/5/Tese_CPF_vers%c3%a3o%20final.pdf.jpg2ed0cc0cd448361bf803171b641e0171MD55Carta comprovante versão final Cristiane.pdf.jpgCarta comprovante versão final Cristiane.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg13929https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16380/7/Carta%20comprovante%20vers%c3%a3o%20final%20Cristiane.pdf.jpg32ca4d7532724f96a99e5fb082046571MD57ufscar/163802023-09-18 18:32:28.84oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/16380Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:28Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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