1. Animal manure as a long-term fertilizer: impact on nitrous oxide emissions and cultivation productivity
- Author
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Bacca, Alessandra, Ceretta, Carlos Alberto, Giacomini, Sandro José, Dieckow, Jeferson, Vieira, Frederico Costa Beber, and Nicoloso, Rodrigo da Silveira
- Subjects
Residual effect ,Application history ,Histórico de aplicação ,Nitrous oxide ,CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA [CNPQ] ,N orgânico ,Efeito residual ,Óxido nitroso ,Organic N - Abstract
The application of animal manure in the soil aims to provide nutrients to the plants, especially nitrogen (N). However, areas with a history of applications (over 10 years) may favor the accumulation of N in the residual organic pool, more notably in the most labile. As a result, this can change the dynamics of N and thus influence the availability of N in the soil. However, part of N added by manure can be lost through N2O. In southern Brazil, manure management is one of the main routes of N2O emission. As a greenhouse gas with a high potential for global warming, its emission has been increasingly studied after the use of animal manure. The application history can form a large residual N effect on the soil, which may vary depending on the type of manure. Small quantities of N added by the manure are absorbed by the crops, being mostly originated from the N accumulated in the soil. Thus, these areas may have an even greater potential to emit N2O even after the end of applications, since the rate of mineralization may increase and provide more NO3-. Moreover, the residual effect of N may result in high yields and reach periods when the applied N rates can be reduced and consequently decrease N losses. As a result, this study aimed to evaluate the residual effect of 16 applications of different animal manure and the effect of the continuation of their applications, which totaled 18 applications on N2O emission, productivity and efficiency of N use by black oat and maize crops. To achieve this objective, two studies were conducted in a field with Red Dystrophic Argisol. The experiment has been conducted since 2004 in the soil department of the Federal University of Santa Maria / RS. The results of this work correspond to the period of 2015-2016 with black oat and maize crops. Both studies were conducted simultaneously. The treatments evaluated were Pig slurry (PS), Dairy slurry (DS), Pig deep litter (PL), mineral fertilizer (MF) and a control treatment, which are arranged in a randomized complete block design with four replicates of 5 x 5 m. Before the application of treatments in black oats, a plot of 2 x 2 m was delineated, in which residual effects on black oats and corn were evaluated. The animal manure manure manure was applied normally in the rest of the plot. In study I, the evaluations began one day after the application, where the effect of the continuation of the applications in all the treatments and only the residual effect of the PS and DS treatments was evaluated. In study II, the dry matter (DM), N content in DM, grain yield and N in the grain were also determined, in addition to the efficiency indexes of N use with the continuation of applications and residual effect of all treatments. It was possible to observe in both studies that the application history changed the dynamics of N in the soil. In study I, it was possible to observe higher emissions with the more solid manure, especially the DS with an accumulated annual emission of 13.1 kg ha-1, resulting in an emission factor (EF) of 4%, which is 4 times more than estimated by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). NO3 - levels in the soil were high since the beginning of the evaluations and remained high throughout the period, which justifies the high emissions. Added to this, precipitation influence was related to virtually all emission peaks. The 16 applications showed that even after one year without new applications, the soil still had capacity to emit N2O, especially in the PL treatment that had a cumulative annual emission of 5.8 kg ha-1. In these treatments, NO3 - levels were also high, which shows that applications for several years can significantly change the dynamics of N in the soil where the rates of mineralization are high. In study II, DM productivity, N accumulation and grain yield were higher with the application of DS in black oats and DS and PS in maize. In each culture, the other treatments did not differ from MF in almost all evaluations. Moreover, the residual effect showed that even though there were no more applications during the year, the soil was able to produce N and other nutrients available to the plants, although the yields were not higher when applied. The 18 applications in a sandy soil showed that both crops were able to use N with high efficiency and low losses. Even with emissions with 18 applications of animal manure, they were not higher than emissions with fewer applications. A aplicação de dejetos de animais no solo visa disponibilizar nutrientes para as plantas, especialmente nitrogênio (N). Porém em áreas com histórico de aplicações (mais de 10 anos) podem favorecer o acúmulo de N no pool orgânico residual, principalmente no mais lábil. Consequentemente, isso pode alterar a dinâmica do N e então influenciar a disponibilidade de N no solo. No entanto, parte N adicionado pelos dejetos pode ser perdido por meio de N2O. Na região Sul do Brasil o manejo de dejetos é uma das principais vias de emissão de N2O. Por ser um gás de efeito estufa com alto potencial de aquecimento global, suas emissões tem sido cada vez mais estudas após o uso de dejetos de animais. O histórico de aplicações pode formar um grande efeito residual do N no solo, que pode variar conforme o tipo de dejeto. Pouco N adicionado pelos dejetos é absorvido pelas culturas, sendo a maior parte oriunda do N acumulado no solo. Dessa forma, essas áreas podem apresentar um potencial ainda maior em emitir N2O, inclusive após o fim das aplicações, pois a taxa de mineralização pode aumentar e disponibilizar mais NO3 -. Ainda, o efeito residual do N pode resultar em altas produtividades, podendo atingir momentos em que as taxas de N aplicadas podem ser reduzidas e assim diminui as perdas de N. Em razão disso, essa tese teve por objetivo avaliar o efeito residual de 16 aplicações de diferentes dejetos de animais e o efeito da continuação das aplicações, que totalizou 18 aplicações, sobre as emissões de N2O, produtividade e eficiência do uso do N pelas culturas da aveia preta e milho. Para alcançar o objetivo, dois estudos foram conduzidos no campo em um Argissolo Vermelho Distrófico arênico. O experimento é conduzido desde 2004 no departamento de solos da Universidade Federal de Santa Maria/RS. Os resultados desse trabalho correspondem ao período de 2015-2016, com as culturas da aveia preta e milho. Os dois estudos foram conduzidos simultaneamente. Os tratamentos avaliados foram dejetos líquidos de suínos (DLS), dejetos líquidos de bovinos (DLB), cama sobreposta de suínos (CSS), fertilizante mineral (NPK) e um tratamento testemunha, os quais estão dispostos em um delineamento de blocos ao acaso com parcela com quatro repetições de 5 x 5 m. Antes da aplicação dos tratamentos na aveia preta foi delimitado uma parcela de 2 x 2 m onde foram avaliados os efeitos residuais no cultivo da aveia preta e milho. No restante da parcela os dejetos foram aplicados normalmente. No estudo I as avaliações iniciaram um dia após a aplicação, onde foi avaliado o efeito da continuação das aplicações em todos os tratamentos e somente o efeito residual dos tratamentos DLS e CSS. No estudo II também foi determinado a matéria seca, teor de N na MS, produtividade de grãos e N no grão e também os índices de eficiência do uso do N com a continuação das aplicações e com o efeito residual de todos os tratamentos. Nos dois estudos foi possível observar que o histórico de aplicações alterou a dinâmica do N no solo. No estudo I foi observado maiores emissões com os dejetos mais sólidos, com destaque para o DLB com uma emissão acumulada anual de 13,1 kg ha-1, resultando em um fator de emissão (FE) de 4 %, ou seja, 4 vezes mais que o estimado pelo IPCC. Os teores de NO3 - no solo eram altos desde o início das avaliações e permaneceu por todo o período, o que justifica as altas emissões. Somado a isso, a precipitação influenciou esteve relacionada com praticamente todos os picos de emissão. As 16 aplicações mostraram que mesmo após um ano sem novas aplicações, o solo ainda teve capacidade em emitir N2O, especialmente no tratamento CSS que teve uma emissão acumulada anual de 5,8 kg ha-1. Nesses tratamentos os teores de NO3 - também eram altos, o que mostra que aplicações por vários anos pode alterar significativamente a dinâmica do N no solo, onde as taxas de mineralização são elevadas. No estudo II a produtividade de MS e acumulo de N e produtividade de grãos foi maior com a aplicação de DLB na aveia preta e DLB e DLS no milho. Em cada cultivo, os demais tratamentos não diferiram do NPK em quase todas as avaliações. Ainda, o efeito residual mostrou que mesmo não havendo mais aplicações durante o ano, o solo foi capaz de disponibilizar N e outros nutrientes para as plantas, porém as produtividades não foram maiores em relação à quando as aplicações continuaram. As 18 aplicações em um solo arenoso mostraram que ambas as culturas conseguiram usar o N com alta eficiência e baixa perdas. Mesmo havendo emissões com as 18 aplicações de dejetos, elas não foram superiores a emissões com menos aplicações.
- Published
- 2018