Evaluation of performance and efficiency of bio-based and tailor-made fertilisers in selected nutrient vulnerable regions of the EU

Abstract

Aquesta tesi investiga estratègies per millorar la sostenibilitat agrícola mitjançant la gestió del nitrogen (N) del fem i l’ús de fertilitzants bio-basats (BBFs). Es van avaluar BBFs com l’aigua d’amoníac (AW), el sulfat d’amoni (AS) i el nitrat d’amoni (AN) per al seu rendiment agronòmic i ambiental. L’AW va oferir rendiments similars als fertilitzants sintètics amb emissions més baixes de gasos d’efecte hivernacle, reduint la volatilització d’amoníac amb l’acidificació. En cultius de patata, l’AS va mostrar una eficiència del nitrogen superior i menys emissions respecte a la fracció líquida del digestat. Assajos a llarg termini van demostrar que l’AS i l’AN igualen els fertilitzants sintètics en rendiments amb menys impactes ambientals. A més, la combinació de bioestimulants amb BBFs va millorar la resiliència dels cultius davant l’estrès. Es recomanen més estudis de camp per validar els BBFs com a alternatives sostenibles als fertilitzants sintètics.

This thesis investigates innovative strategies for advancing agricultural sustainability through improved nitrogen (N) manure management and bio-based fertilizers (BBFs). It evaluates BBFs such as ammonia water (AW), ammonium sulphate (AS), and ammonium nitrate (AN) for agronomic and environmental performance. AW demonstrated comparable yields to synthetic fertilizers with lower greenhouse gas emissions, though ammonia volatilization was minimized only through acidification. Field studies on potato cultivation revealed AS higher nitrogen efficiency and reduced emissions in comparison to liquid fraction of digestate. Long-term field trials showed BBFs AS and AN matched synthetic fertilizer in yield while reducing environmental impacts. Combining biostimulants with BBFs enhanced crop resilience under stress, as observed in Swiss chard experiments. The findings emphasize BBFs potential to replace synthetic fertilizers sustainably, but further field trials and studies across diverse crops are recommended to confirm feasibility and promote commercial adoption.