Hydrochar amendment in weathered soil: impacts on fertility, plant growth, and herbivore fitness in the soil–plant system
21 February 2026
https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-026-08373-2
Authors:
Isabela Carreira Constantino, Ciro Pedro Guidotti Pinto, Kelly Cristina Gonçalves, Beatriz Ariani Casagrande, Ana Clara Pereira Annelli, Vinicius Sarracini Santos, Altair Benedito Moreira, Fernanda Vasconcelos de Almeida, Ricardo Antonio Polanczyk & Márcia Cristina Bisinoti
Resumo:
CONTEXTO E OBJETIVOS
A aplicação de hidrochar (HC) ao solo apresenta efeitos benéficos, porém poucos estudos avaliaram seu impacto em sistemas solo–planta–inseto. Este estudo investigou os efeitos do HC derivado de vinhaça e bagaço de cana-de-açúcar sobre as propriedades do solo, a matéria orgânica dissolvida (MOD), o desenvolvimento das plantas e o desempenho de um herbívoro-chave.
MÉTODOS
A aplicação de HC foi realizada em cultivos de milho e tomate em um Argissolo, nas doses de 5, 15 e 30 t ha⁻¹. Foram avaliados parâmetros de crescimento das plantas (biomassa, comprimento, altura e índice de clorofila), a atividade da β-glicosidase no solo, bem como a quantidade e a qualidade da matéria orgânica lixiviada. Também foram mensurados parâmetros de aptidão de Spodoptera frugiperda (lagarta-do-cartucho – FAW), incluindo viabilidade e peso larval.
RESULTADOS
No curto prazo, a menor dose de HC promoveu aumento significativo no crescimento do tomate (p < 0,05). As respostas da atividade da β-glicosidase e da MOD do solo indicam que a estimulação enzimática depende tanto da dose de HC quanto da presença de adubação mineral. Além disso, o HC induziu resistência nas plantas, evidenciada por efeitos de antibiose sobre a lagarta-do-cartucho (p < 0,05), reduzindo a viabilidade larval em até 44% quando os insetos foram alimentados com folhas de milho, além de efeitos subletais, como a redução do peso larval. Para o tomate, observou-se redução média de 22,96% na viabilidade.
CONCLUSÃO
A aplicação de HC como condicionador de solo, além de seus efeitos sobre a fertilidade e o crescimento vegetal, demonstrou exercer efeito de antibiose sobre a lagarta-do-cartucho. Investigações adicionais, como a análise da expressão de genes e metabólitos do sistema de defesa das plantas, são necessárias para elucidar os mecanismos de ação envolvidos.
Abstract:
Background and aims
The application of hydrochar (HC) to soil has beneficial effects, but few studies have evaluated its impact on soil–plant-insect systems. This study investigated the effects of HC derived from sugarcane vinasse and bagasse on soil properties, dissolved organic matter (DOM), plant development, and the performance of a key herbivore.
Methods
HC application was performed on maize and tomato crops in an Ultisol at doses of 5, 15, and 30 t ha−1. Plant growth parameters (biomass, length, height, and chlorophyll index), soil β-glucosidase activity, and the quantity and quality of leached organic matter were measured, along with Spodoptera frugiperda (fall armyworm- FAW) fitness traits (larval viability and weight).
Results
In the short term, the lowest HC dose significantly enhanced tomato growth (p < 0.05). The responses of β-glucosidase activity and soil DOM indicate that enzymatic stimulation depends on both the HC rate and the presence of mineral fertilization. Furthermore, HC induced plant resistance, as evidenced by antibiosis effects on FAW (p < 0.05), reducing larval viability by up to 44% when insects were fed maize leaves, in addition to sublethal effects such as decreased larval weight, and for tomato, an average reduction of 22.96% in viability.
Conclusion
Therefore, the application of HC as a soil conditioner, in addition to its effects on soil fertility and plant growth, has been shown to have an antibiosis effect on the fall armyworm (FAW). Further investigations, such as the expression of genes and metabolites of the plant defense system, need to be conducted to elucidate the mechanisms of action involved.
