Gaseous nitrogen losses and soil microbiological properties in pastures after cattle urine and faeces application

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2015.Emissões antrópicas de gases de efeito estufa no Brasil podem ser provenientes de emissões de óxido nitroso (N2O) dos dejetos depositados em pastagens, e os microrganismos são os principais responsáveis pelas transformações do nitrogênio no solo. O objetivo deste estudo foi avaliar o impacto das excretas bovinas sobre os atributos microbiológicos do solo e as perdas gasosas de nitrogênio em áreas de pastagens sob Integração Lavoura-Pecuária (iLP) em Cerrado. Foram estabelecidas 48 parcelas, em um delineamento experimental de quatro blocos casualizados num esquema de parcelas sub-subdivididas, com três tratamentos (urina, fezes e controle); duas áreas de pastagem (Área 1- pastagem de três anos de Urochloa ruziziensis e Área 2 - pastagem de um ano de Urochloa. brizantha cv. Piatã), duas épocas de aplicação das excretas (seca e chuvosa), em dois anos de aplicações. Nas câmaras com excretas, foram aplicados 0,5 L de urina e 2 kg de fezes, os quais foram distribuídos uniformemente no interior das parcelas. As amostragens de gás foram feitas pelo método da câmara estática fechada. As avaliações ocorreram em sete dias consecutivos após a aplicação das excretas, posteriormente duas vezes por semana, e por fim quinzenalmente, durante 502 dias consecutivos no período seco e 388 durante o período chuvoso. Concomitantemente realizou-se amostragem de solo para verificação do espaço poroso saturado por água (EPSA), teores de nitrato e amônio no solo, e volatilização de amônia (NH3). Para a determinação dos atributos microbiológicos foram coletadas amostras de solo trinta dias após a aplicação das excretas, das quais determinou-se o carbono e nitrogênio da biomassa microbiana (CBM e NBM), carbono (CT) e nitrogênio total (NT), respiração basal, relação NBM:NT, quociente microbiano (CBM:CT) e quociente metabólico (qCO2). Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. A deposição de excretas em pastagens sob iLP aumentou sensivelmente os fluxos de N2O do solo e de NH3 volatilizada, comparado ao controle. Na época seca, os fluxos de óxido nitroso estão associados à maior disponibilidade de amônio. Já na época chuvosa estes fluxos estão associados à disponibilidade de nitrato no solo e EPSA. Áreas com o componente pastagem mais recente no sistema iLP apresentam maiores perdas por volatilização de NH3 e menores de N2O quando a fonte de N é a urina bovina, independente da época do ano. Os maiores fatores de emissão de N2O são observados para a urina (0,32%) e na época chuvosa do ano (0,36%), porém estão bem abaixo do indicado pelo IPCC. As fezes de bovinos em áreas de pastagens sob iLP têm maior efeito sob os atributos microbiológicas do solo que a urina, quando estas são avaliadas trinta dias após a aplicação. Os atributos microbiológicos do solo tendem a aumentar gradualmente com o desenvolvimento do componente pastagem do sistema de iLP, associada à aplicações de excretas bovinas.Anthropogenic emissions of greenhouse gases in Brazil can be derived from nitrous oxide (N2O) of waste deposited in pastures, and microorganisms are the main responsible for the nitrogen transformations in soil. The objective of this study was to evaluate the impact of bovine excretas on microbiological soil properties and gaseous nitrogen losses in pastures under Crop-Livestock Integration (iCL) in the Cerrado. Fourty eight plots were established in four randomized complete block in a split-plot design with three treatments (urine, feces and control), two areas with pastures (Área 1 - Three years of pasture with Urochloa. ruziziensis e Área 2 – One years of pasture with Urochloa. brizantha cv. Piatã), two periods of excreta application (dry and wet seasons) repeated in time (two years of applications). For cameras with excretas, 0.5L of urine and 2 kg of faeces were applied, which were uniformly distributed inside the plots. The gas samples were taken by the method closed static chambers. Assessments were made in seven consecutive days after the application of excretas, then twice a week, and finally every fortnightly during 502 consecutive days during the dry season and 388 during the rainy season. Concurrently, soil sampling was carried out to verify the water filled pore space (WFPS), nitrate and ammonium concentrations and ammonia volatilization emissions (NH3). Soil samples were collected at thirty days after the application of excretas to determine the microbiological properties which were: microbial biomass carbon and nitrogen (MBC and MBN), total carbon (TC) and soil nitrogen (TN), basal respiration, ratio MBN:TN, microbial quocient (MBC:TC) and microbial metabolic quocient (MBC:TC). Data were subjected to analysis of variance and means were compared by Tukey test at 5% probability. The disposal of excretas in pastures under iCL significantly increased the flow of nitrous oxide in the soil and volatilized ammonia, compared to the control. In the dry season, the nitrous oxide flows are associated with greater ammonium availability. In the rainy season these flows are associated with the availability of nitrate in the soil and WFPS. Areas with the latest pasture component in the iCL system have higher losses by volatilization of NH3 and lower losses of N2O when the N source is cattle urine, regardless of the period of year. The largest nitrous oxide emission factors were obtained for urine (0.32%) and during the rainy season (0.36%), but these values are lower than those indicated by the IPCC. The bovine feces of iCL under pasture areas have greater effect on the microbiological soil properties than urine when they are evaluated at thirty days after the application. Microbiological soil attributes tend to gradually increase with the development of the pasture under iCL system, related to the bovine excreta applications