Evaluation of buffer strips for reducing nitrogen losses from soils cultivated with maize during fallow periods

Memoria para optar al título profesional de: Ingeniera en Recursos Naturales RenovablesLa intensificación de las actividades agropecuarias en las regiones centro-sur de Chile han ocasionado impactos negativos en los ecosistemas acuáticos, en lo que se refiere específicamente al uso excesivo de agroquímicos que, como consecuencia, han generado por ejemplo acumulaciones importantes de formas nitrogenadas en cuerpos de aguas superficiales y subterráneas. Este estudio tuvo por objetivo evaluar el uso de biofiltros en campos de cultivo de maíz en periodo de barbecho como una medida de mitigación para reducir la contaminación difusa de cuerpos de agua superficiales; donde se comparó la efectividad de distintos componentes vegetales en la retención de formas nitrogenadas en flujo lateral subsuperficial en dos suelos de clase textural contrastante durante el primer año de establecimiento del ensayo. Este estudio se desarrolló en la Comuna de Pichidegua, Región de O'Higgins, donde se seleccionaron dos campos, San Luis (SL) y El Caleuche (CLC) en los que se cultivaba maíz grano como monocultivo, que colindaban con cuerpos de agua superficiales y que tenían además suelos con texturas gruesas en SL (Typic Xerochrepts) y finas en CLC (Typic Duraqualf). El periodo de evaluación fue durante marzo a septiembre del 2012. La metodología ocupada para esta investigación se basó en la comparación y evaluación de franjas de biofiltros de 12 m x 5 m compuestos por distintos componentes vegetales como árboles de arrayán blanco (Luma chequen) y canelo (Drimys winteri), un arbusto (Fuchsia magellanica) y una pradera de festuca (Festuca arundinacea), donde en cada sitio se establecieron cinco tratamientos: suelo en barbecho (C), pradera (G), pradera+arbusto (GS); pradera+arbusto+arrayán (GST1) y pradera+arbusto+canelo (GST2); en una estructura de bloques al azar con tres repeticiones. Para la determinación de formas nitrogenadas como: nitratos (N-NO3), amonio (N-NH4) y nitrógeno total (NT), se colectaron muestras de agua y suelo en la entrada y salida de cada una de las parcelas, para luego ser analizadas por métodos colorimétricos en el Laboratorio de Química de Suelos y Aguas de la Facultad de Ciencias Agronómicas de la Universidad de Chile. Los resultados obtenidos indican que los niveles de N-NO3 en los flujos subsuperficiales fueron siempre más altos a la entrada que a la salida de los tratamientos, debido a que los puntos de entrada estaban más cercanos a lo zona cultivada donde se aplicaron los fertilizantes nitrogenados la temporada anterior. En cada tratamiento se observó una variación alta entre la cantidad retenida de N-NO3 por cada uno de los bloques, lo que puede estar atribuido al tiempo de adaptación y crecimiento que tuvieron las especies en cada uno de los bloques, donde las raíces de los componentes vegetales no habían explorado la totalidad del perfil de suelo, debido al breve periodo transcurrido desde el comienzo del estudio. Por otra parte no se evidenciaron eventos de escurrimiento superficial, debido principalmente a que en la zona en estudio se detectó un déficit de precipitaciones cercano al 50% respecto a un año normal.The intensification of agriculture in south-central regions of Chile have caused negative impacts on aquatic ecosystems, particularly related to overuse of agrochemicals, by generating significant accumulations of nitrogen (N) forms in surface waters and groundwater. The main aim of this study was to evaluate the use of biofilters in maize fields during fallow period as a mitigation measure for reducing diffuse pollution of surface water by comparing the effectiveness of different vegetal components in retaining N forms in subsurface lateral flow in two soils with contrasting textural class during the first year of establishment of the field experiments. This study was conducted in the Municipality of Pichidegua, O'Higgins Region, where two fields were selected, San Luis (SL) and El Caleuche (CLC). In these sites were grown maize as a monoculture, located nearby surface water channels, and presented coarse-textured soil in SL (Typic Xerochrepts) and finetextured soils in CLC (Typic Duraqualf).The study period was between March and September 2012. The methodology employed for this research was based on the comparison and evaluation of biofilters strips of 12 m x 5 m composed of different plant components such as trees of arrayán blanco (Luma chequen) and canelo (Drimys winteri), a shrub (Fuchsia magellanica) and meadow fescue (Festuca arundinacea), where these were established at each site with five treatments: bare soil (C), grassland (G), prairie + shrub (GS); prairie +shrub+ arrayán blanco (GST1) and prairie + shrub + canelo (GST2) in a randomized block design with three replications per treatment. There were collected soil and water samples at the inlet and outlet of each of the plots for determination of N forms such as nitrate (NO3-N) ammonium (NH4-N) and total N (TN) by colorimetric methods at the Laboratory of Soil and Water Chemistry, Faculty of Agricultural Sciences at the University of Chile. The results showed that the levels of NO3-N in the subsurface flow were always higher in the inlet than in the outlet of the treatments, because the entry points were closer to the cultivated area where the N fertilizers were applied the last season. In each treatment was observed a high variation in the amount of NO3-N retained in each block, which was attributed to the short-time adaptation and growth of the vegetal species in the blocks, where the roots of plant components had not fully explored the entire soil profile due to the short period since the start of this study. Moreover there were not showed surface runoff events, mainly because the study area had a rainfall deficit, when the precipitation amount was nearly 50% less than a normal year