Aplicação de dejeto líquido bovino : mecanismos de selamento superficial e perdas de solo, água e nutrientes

Orientadora: Profa. Dra. Nerilde Favaretto

Coorientador: Prof. Dr. Vander de Freitas Melo

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo. Defesa: Curitiba, 14/04/2017

Inclui referências ao final de cada capítulo

Area de concentração : Solo e ambiente

Resumo: A aplicação de dejeto líquido animal em áreas agrícolas promove melhorias na qualidade do solo, no entanto, o manejo inadequado desse dejeto pode potencializar problemas ambientais. A aplicação de dejeto líquido modifica a superfície do solo através do processo de selamento superficial o qual promove diminuição na infiltração de água e consequentemente aumento nas perdas de solo, água e nutrientes. O objetivo geral deste estudo foi avaliar a influência da aplicação do dejeto líquido bovino (DLB) nos mecanismos de selamento superficial e consequentemente nas perdas de água, solo e nutrientes via escoamento superficial. No intuito de atingir esse objetivo, o estudo foi dividido em três partes, aqui apresentado como capítulos. No primeiro capítulo foram avaliadas as perdas de água, solo e nutrientes com aplicação em superfície de dejeto líquido bovino. Um experimento com chuva simulada foi conduzido em amostras indeformadas, coletadas em área de plantio convencional e plantio direto, com simulação de chuvas nas amostras sem aplicação de dejeto e nos intervalos de 24 horas e 7 dias após a aplicação do DLB. As maiores perdas de água, solo e nutrientes ocorreram quando a chuva simulada foi realizada no intervalo de 24 horas após aplicação do DLB, independente do sistema de preparo. O intervalo de 7 dias entre a aplicação de dejeto e o evento de chuva simulada reduziu as perdas de solo, P particulado e N particulado em ambos os sistemas de preparo. No segundo capítulo foi avaliado a aplicação de dejeto líquido bovino, em sistema de plantio direto, influenciando a condutividade hidráulica do solo através dos mecanismos de selamento superficial. Para tal, um experimento de condutividade hidráulica saturada foi conduzido em solos textura argilosa e franco-argilo arenosa, e os tratamentos foram compostos de dois teores de sólidos totais (0 e 9,4 %); duas doses de DLB (30 e 60 m3 ha-1); e duas condições de cobertura do solo (0 e 5 Mg ha-1 de palhada de aveia). A condutividade hidráulica foi determinada antes da aplicação de DLB e nos intervalos de 24 horas e 7 dias após aplicação do dejeto líquido. A aplicação de dejeto líquido bovino em superfície promoveu selamento superficial do solo e o mecanismo físico (entupimento dos poros pelos sólidos totais) foi o principal agente, contribuindo com cerca de 93 %. O selamento superficial representado pelo Índice de selamento (IS) foi maior no intervalo de 24 horas para todos os tratamentos avaliados, para ambos os solos (argiloso e franco-argilo arenoso). No terceiro capítulo, foram avaliados os mecanismos de selamento superficial do solo pela técnica de tomografia computada. O estudo incluiu dois solos (argiloso e franco-argilo arenoso) e aplicação de DLB com 4,3 % sólidos totais para determinar o efeito do mecanismo físico mais químico e a aplicação de DLB com 0 % de sólidos totais para determinar o mecanismo químico. Análise de imagens obtidas pelo método de tomografia de raio-X foram realizadas antes da aplicação de DLB e nos intervalos de 24 horas e 7 dias após a aplicação do dejeto líquido. A porosidade volumétrica foi quantificada milímetro por milímetro e a mudança de porosidade promovida pela aplicação do DLB foi calculada pela diferença entre antes e após a aplicação do dejeto líquido. A aplicação do DLB promoveu o selamento superficial modificando a porosidade do solo nos primeiros milímetros de profundidade, independente do solo, influenciado principalmente pelo entupimento dos poros. O decréscimo na porosidade foi maior pelo mecanismo físico no intervalo de 24 horas após a aplicação do dejeto líquido. Palavras-chave: plantio direto, adubo orgânico, qualidade da água, entupimento de poros, dispersão de argila, infiltração, porosidade do solo, microtomografia.

Abstract: Liquid animal manure applied in agricultural areas improves soil quality; however, the inadequate management of this manure may potentiate environmental problems. The liquid manure application modifies the soil surface through the surface sealing process, which promotes water infiltration decrease and consequently increases in soil, water and nutrients losses. The general objective of this study was to evaluate the influence of liquid dairy manure (LDM) application in the surface sealing mechanisms and consequently the losses of water, soil, and nutrients through of runoff. In order to achieve this goal, the study was divided into three parts, presented here as chapters. In the first chapter, the losses of water, soil and nutrients with application, on surface, of liquid dairy manure were evaluated. A simulated rainfall experiment was conducted in undisturbed samples, collected in conventional tillage and no-till, with rainfall simulation in the samples without manure application and at intervals of 24 hours and 7 days after LDM application. Highest water, soil and nutrients losses occurred when the simulated rainfall was performed in the interval of 24 hours after LDM application, regardless of the tillage system. The interval of 7 days between manure application and simulated rainfall event reduced the losses of soil, particulate P, and particulate N, in both tillage systems. In the second chapter, the liquid dairy manure application was evaluated in a no-till system, influencing the soil saturated hydraulic conductivity through the surface sealing mechanisms. For this purpose, a saturated hydraulic conductivity experiment was conducted on clayey and sandy clay loam soils, and the treatments were composed of two total solids contents (0 and 9.4 %); two LDM dose (30 and 60 m3 ha-1); and two soil cover (0 and 5 Mg ha-1 of oat straw). Saturated hydraulic conductivity was determined before LDM application and in the intervals of 24 hours and 7 days after LDM application. The liquid dairy manure application, on surface, promoted soil sealing and the physical mechanism (clogging of pores by total solids) was the main agent, accounting for around 93 %. The surface sealing represented by sealing index (SI) was higher in the interval of 24 hours for all evaluated treatments, for both soils (clayey and sandy clay loam). In the third chapter, the soil surface sealing mechanisms by the computerized tomography technique were evaluated. The study included two soils (clayey and sandy clay loam) and LDM application with 4.3 % total solids to determine the effect of physical plus chemical mechanism and LDM application with 0 % of total solids to determine the chemical mechanism. Analysis of images obtained by the X-ray tomography method was performed before LDM application, and in the intervals 24 hours and 7 days after the liquid manure application. The volumetric porosity was quantified millimeter by millimeter, and the change of porosity promoted by LDM application was calculated by the difference between before and after liquid manure application. LDM application promoted the surface sealing modifying the soil porosity in the first millimeters of depth, independent of the soil, mainly influenced by pore clogging. The porosity decrease was greater by the physical mechanism in the interval of 24 hours after liquid manure application. Key-words: no-till, organic fertilizer, water quality, clogging of pore, clay dispersion, infiltration, soil porosity, microtomography.