Controlled-release fertilizers from phosphate glass-matrix: A new ecological approach to match nutrients release with plants demand

• Autores: Tariq Labbilta, Mohamed Ait El Mokhtar, Mohamed Anli, Abderrahim Boutasknit, Younes Abouliatim, Mehdi Khouloud, Abdelilah Meddich, Mohamed Mesnaoui
• Localización: Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, ISSN 0366-3175, Vol. 62, Nº. 6, 2023, págs. 571-587
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Fertilizantes de liberación controlada a partir de una matriz vítrea de fosfato: un nuevo enfoque ecológico para adaptar la liberación de nutrientes a la demanda de las plantas
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• Resumen
  • español

    Se investigaron las propiedades fisicoquímicas, la caracterización estructural y el comportamiento de disolución de cuatro vidrios de fosfato modificados mediante la incorporación de zinc, boro y cobre, que actúan como fertilizantes ecológicos con liberación controlada de macro y micronutrientes para las plantas de trigo. Los vidrios elaborados se caracterizaron mediante análisis térmico diferencial, mediciones de densidad, difracción de rayos X, espectroscopia FTIR y espectroscopia Raman. Los comportamientos de disolución se investigaron mediante mediciones de peso y pH. La concentración iónica de las soluciones de lixiviado se determinó mediante ICP-OES. Los resultados demostraron que la composición química del vidrio y la estructura de la red juegan un papel importante en el control de la liberación de nutrientes del vidrio. Las propiedades aparentemente diferentes entre los vidrios elaborados dependen de la fuerza de los enlaces formadores de redes de vidrio y de los modificadores, así como de la fuerza del campo iónico de los elementos incorporados. Se llevó a cabo una valorización agronómica para evaluar la eficacia de estos fertilizantes en el cultivo de trigo. Reveló un impacto positivo el crecimiento del trigo, el rendimiento, los parámetros fotosintéticos y el contenido mineral del grano, con valores de mejora que van del 4 al 89% en comparación con los fertilizantes convencionales. Estos resultados allanan el camino para aplicar estos fertilizantes en la experimentación a gran escala para confirmar su potencialidad en la producción de cultivos y como fertilizantes ecológicos.

  • English

    Physico-chemical properties, structural characterization, and dissolution behaviors of four phosphate glasses modified by incorporating zinc, boron, and copper, acting as eco-friendly fertilizers with controlled release of macro and micronutrients for wheat plants, were investigated. The elaborated glasses were characterized by differential thermal analysis, density measurements, X-ray diffraction, FTIR spectroscopy, and Raman spectroscopy. The dissolution behaviors were investigated using weight and pH measurements. The ionic concentration of leachate solutions was determined using ICP-OES. Results proved that the glass's chemical composition and lattice structure play the mean role in controlling the release of nutrients from the glass. The seemingly different properties between the elaborated glasses depend on the strength's bonds of glass lattice-formers and modifiers as well as their ionic field strength of the incorporated elements. An agronomic valorization was carried out to evaluate the efficiency of these agriglasses on wheat crops. It revealed a positive impact on wheat growth, yield, photosynthetic parameters, and grain mineral content with improvement values ranging from 4 to 89% compared to conventional fertilizers. These results pave the way to applying these fertilizers in large-scale experimentation to confirm their potentiality in crop production and as eco-friendly fertilizers.