Pig slurry fertilisation in dryland agriculture. Impacts in the air-soil-water system

Abstract

Aquesta tesi avalua els efectes de diferents estratègies de fertilització amb purins de porc sobre la matèria orgànica del sòl (SOM) i les pèrdues de nitrogen associades a aquesta pràctica. El treball es va realitzar en parcel·les experimentals establertes l'any 2002 en condicions de secà (NE Espanya). L'origen del purí, la dosi i el moment d'aplicació van ser els principals factors avaluats. L'aplicació continuada de purins va augmentar la SOM, reduint l'aromaticitat de les substàncies húmiques analitzades. La matèria orgànica dels purins va desenvolupar en el sòl una repel·lència (superficial) a l'aigua (SWR) transitòria, que per a ser avaluada requereix adaptar els mètodes tradicionals de quantificació (amb aigua o amb solució d’etanol). A camp, la SWR no es va poder relacionar amb les emissions d'amoníac, que van variar entre 11% i el 18% del N amoniacal aplicat. El model LEACHM reprodueix de manera satisfactòria la dinàmica de l'aigua al sòl, tant en condicions de guaret com de conreu (ordi). El màxim d’aigua drenada per sota de 90cm de profunditat va ser de 14.3 mm/any. La dosi de purins (170 kg N/ha) recomanada per a zones vulnerables a la contaminació de nitrats també és recomanable per a reduir els impactes en el sistema aire-sòl-aigua en agricultura de secà.

Esta tesis evalúa los efectos de diferentes estrategias de fertilización con purín porcino sobre la materia orgánica del suelo (SOM) y las pérdidas de nitrógeno asociadas a esta práctica. La investigación se desarrolló a partir de parcelas experimentales de secano establecidas en el 2002 (NE de España), considerando como factores el origen del purín, la dosis y el momento de aplicación. La aplicación continuada de purines aumentó la SOM, reduciendo la aromaticidad de sustancias húmicas analizadas. La materia orgánica del purín aplicada desarrolló en el suelo (superficialmente) repelencia al agua (SWR) pero de efecto transitorio. Sin embargo, se requiere adaptar los métodos tradicionales de cuantificación (con agua o con una solución de etanol) para su evaluación. En campo, la SWR no pudo relacionarse con las emisiones de amoniaco, que variaron entre 11% y 18% del N amoniacal aplicado. El modelo LEACHM representó satisfactoriamente la dinámica del agua en el suelo en barbecho y bajo cultivo (cebada). El máximo drenaje, por debajo de 90 cm de profundidad, fue de 14.3 mm/año. La dosis de aplicación de purín (170 kgN/ha) autorizada en áreas vulnerables a la contaminación por nitratos también es recomendable para reducir los impactos en el sistema aire-suelo-agua en agricultura de secano.

This thesis evaluates the effects of different slurry fertilization strategies on the soil organic matter (SOM) and on the nitrogen-related losses outside the agricultural system. The work was performed in a long-term experimental field in a dryland system (NE Spain). Slurry origin, dose and application time were the main analysed factors. The slurry application increased the SOM reducing the aromaticity of the humic-like substances evaluated. The organic matter added with pig slurry developed superficial soil water repellency (SWR) but it was a transitory effect. Its quantification required to adapt the traditional methods of quantification (with water or with an ethanol solution). In the field, SWR could not be related to ammonia emissions, which ranged from 11% to 18% of the applied ammonium-N. The LEACHM model provided satisfactorily the soil water dynamics under fallow and in barley-growing seasons. The maximum annual water drainage was 14.3 mm below 90 cm depth. Slurry rate (170 kg-N/ha) allowed in nitrate vulnerable areas is also advisable to reduce negative slurry impacts in the air-soil-water system in dryland areas.