دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 18 2 2026 05 22 Transformation of shrimp shell waste into biochar-nanochitosan slow-release fertilizer for enchanced maize productivity تبدیل پسماند پوسته میگو به کود آهسته‌رهش بیوچار-نانوکیتوزان برای افزایش بهره‌وری ذرت 449 466 5363 10.22103/jab.2026.26447.1814 FA آستین لوکوم دانشکده ریاضیات و علوم طبیعی، دانشگاه دولتی گورونتالو، اندونزی. آرفیانی ریزکی پاراماتا دانشکده شیلات و علوم دریایی، دانشگاه دولتی گورونتالو، اندونزی ویوین روینی کونوسا دانشکده ریاضیات و علوم طبیعی، دانشگاه حسن‌الدین، اندونزی مگدالنا لیتای دانشکده ریاضیات و علوم طبیعی، دانشگاه حسن‌الدین، اندونزی Journal Article 2025 12 06 Objective<br />This study aimed to develop and evaluate a biochar-nanochitosan-based slow-release fertilizer (SRF-Bio Pjhonska Plus) derived from agricultural and fisheries waste, and to determine its optimal application dose for improving vegetative growth and yield of maize cultivated on degraded tropical soils. Specifically, the research investigated the effects of diffrerent SRF-Bio Phonska Plus dosages on plant height, leaf number, stem diameter, and maize ear weight, compare to conventional Phonska fertilizer.<br />Materials and methods<br />The researh was conducted from June to September 2025 at the Chemistry Laboratory, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Gorontalo State University. Nanochitosan was synthesized from shrimp shell chitosan using the ionic gelation method with sodium tripolyphosphate as a crossliker, followed by spray drying. Biochar was produced from corn cob waste through pyrolysis at 500 °C under limited oxygen conditions. The ferilizer formulation was prepared by granulating Phonska fertilizer and biochar at 3:7 ratio using molasses as a binder, followed by surface encapsulation with a 1% nanochitosan solution to form SRF-Bio Phonska Plus granules. Nutrient release bahvior (N, P, and K) was evaluated using a static water immersion test. A completely randomized design with four treatments and three replications was applied to maize cultivation experiments, and data were analyzed using ANOVA followed by Duncan’s Multiple Range Test (DMRT) at α = 0.05.<br />Result<br />Characterization result showed that the synthesized nanochitosan had a average particle size of approximately 552 nm with porous and near-spherical morphology, suitable for nutrient encapsulation. Biochar exhibition low moisture and ash content, indicating good structural stability and adsorption capacty. The SRF-Bio Phonska Plus demonstrate significantly slower and more controlled N, P, and K release compared to conventional fertilizer. In maize application, the 7.5 g SRF-Bio Phonska Plus treatment produced the highest plant height, leaf number, stem diameter, and cob weight, outperforming both lower and heigher dosages as well as conventional fertilizer.<br />Conclusion<br />The integration of corn cob biochar and nanohitosan derived from shrimp shell waste into SRF-Bio Phonska Plus effectively enhanced nutrient use efficiency and maize productivity on degraded soils. The optimal dosage of 7.5 g provided synchronized nutrient release aligned with plant demand, supporting both vegetative generative growth. This formulation demonstrates strong potential as an environmentally friendly and sustainable fertilizer strategy for tropical agricultural systems. هدف: این مطالعه با هدف توسعه و ارزیابی یک کود آهسته‌رهش مبتنی بر بیوچار-نانوکیتوزان مشتق‌شده از پسماندهای کشاورزی و شیلاتی و تعیین دوز بهینه مصرف آن برای بهبود رشد رویشی و عملکرد ذرت کشت‌شده در خاک‌های تخریب‌شده مناطق گرمسیری انجام شد. به‌طور خاص، اثر مقادیر مختلف این کود بر ارتفاع بوته، تعداد برگ، قطر ساقه و وزن بلال ذرت در مقایسه با کود متداول Phonska بررسی گردید.<br />مواد و روش‌ها: این پژوهش از ژوئن تا سپتامبر ۲۰۲۵ در آزمایشگاه شیمی دانشکده ریاضیات و علوم طبیعی دانشگاه دولتی گورونتالو انجام شد. نانوکیتوزان از کیتوزان استخراج‌شده از پوسته میگو با استفاده از روش ژلاسیون یونی و سدیم تری‌پلی‌فسفات به‌عنوان عامل پیونددهنده سنتز شد و سپس به روش خشک‌کردن پاششی تهیه گردید. بیوچار از پسماند بلال ذرت از طریق پیرولیز در دمای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد و در شرایط اکسیژن محدود تولید شد. فرمولاسیون کود با دانه‌بندی کود Phonska و بیوچار در نسبت ۳ به ۷ و با استفاده از ملاس به‌عنوان چسب تهیه شد و سپس با محلول ۱٪ نانوکیتوزان پوشش‌دهی سطحی گردید تا گرانول‌های SRF-Bio Phonska Plus تشکیل شود. رفتار آزادسازی عناصر نیتروژن، فسفر و پتاسیم با آزمون غوطه‌وری ایستا در آب ارزیابی شد. آزمایش مزرعه‌ای بر اساس طرح کاملاً تصادفی با چهار تیمار و سه تکرار اجرا گردید و داده‌ها با آزمون آنالیز واریانس و سپس آزمون چنددامنه‌ای دانکن در سطح معنی‌داری 05/0 تحلیل شدند.<br />نتایج: نتایج مشخصه‌یابی نشان داد نانوکیتوزان سنتزشده دارای اندازه متوسط ذرات حدود ۵۵۲ نانومتر با مورفولوژی متخلخل و تقریباً کروی است که برای کپسوله‌سازی عناصر غذایی مناسب می‌باشد. بیوچار دارای رطوبت و خاکستر پایین بود که نشان‌دهنده پایداری ساختاری و ظرفیت جذب مطلوب آن است. کود SRF-Bio Phonska Plus آزادسازی عناصر N، P و K را به‌صورت آهسته‌تر و کنترل‌شده‌تر نسبت به کود متداول نشان داد. در کاربرد روی ذرت، تیمار 5/7 گرم از SRF-Bio Phonska Plus بیشترین ارتفاع بوته، تعداد برگ، قطر ساقه و وزن بلال را تولید کرد و نسبت به دوزهای کمتر و بیشتر و همچنین کود متداول عملکرد بهتری داشت.<br />نتیجه‌گیری: ادغام بیوچار حاصل از بلال ذرت و نانوکیتوزان مشتق از پسماند پوسته میگو در فرمولاسیون SRF-Bio Phonska Plus به‌طور مؤثری کارایی مصرف عناصر غذایی و بهره‌وری ذرت را در خاک‌های تخریب‌شده افزایش داد. دوز بهینه 5/7 گرم موجب همزمانی آزادسازی عناصر غذایی با نیاز گیاه شده و رشد رویشی و زایشی را بهبود بخشید. این فرمولاسیون پتانسیل بالایی به‌عنوان راهبردی پایدار و سازگار با محیط‌زیست برای کشاورزی مناطق گرمسیری دارد. https://jab.uk.ac.ir/article_5363_85d474296b6e61fd46b407efd0204169.pdf