Efectos ambientales de la valorización agronómica de purines de ganado porcino : dinámica del nitrógeno en el sistema suelo-agua-planta

Abstract

[ESP] Las consecuencias del N se están propagando y afectando a la salud de agroecosistemas y ciclos biogeoquímicos. Las perspectivas de futuro son interesantes tanto a nivel regional como global. Considerando que el N desempeña un papel fundamental para la producción de alimentos, son pocas cosas las que se pueden hacer para disminuir la cantidad del N antropogénico creado. Desde un punto de vista científico, los esfuerzos deben enfocarse en entender el destino y las consecuencias del N introducido y donde sea posible, aumentar la eficiencia del uso del N producido. En países como España y comunidades autónomas como la Región de Murcia que presentan una alta producción de subproductos ganaderos, el consumo de fertilizantes debería de reducirse a la vez que se valorizan estos subproductos como abono organo-mineral. La valorización agronómica de purines de ganado porcino es una práctica tradicional que resulta crucial estudiarla tanto técnica como medioambientalmente en condiciones de clima semiárido y desde el punto de vista tanto de la legislación europea, como de los ámbitos nacional y autonómico, que son de aplicación. Por este motivo resultó interesante que en esta tesis doctoral se aplicaran diferentes dosis de purines en suelo: 170 (legislada por la Unión Europea, Directiva 91/676/EEC y RD 261/1996), 340, 510 y 1700 kg de N por ha y año y se estudiasen las diferentes propiedades y características del sistema suelo-agua-planta, especialmente las relacionadas con el ciclo de N. También se evaluaron otros aspectos fundamentales como la influencia de la fertilidad del suelo, el rendimiento de cultivos de cereal, el potencial de lixiviación de compuestos de N como NO3-, NH4+ y N total soluble y los efectos medioambientales que podría causar la aplicación de dosis no recomendadas o vertidos de purines en suelos agrícolas. Los resultados destacan un aumento del rendimiento de biomasa de cebada en la zona de estudio de Doña Inés para las dosis de aplicación de 170 kg N (9543 kg ha-1) y 340 kg N (13 420 kg ha-1) frente al tratamiento control (7990 kg ha-1) en la cosecha del año 2010. Para suelos incubados con purines de cerdo los procesos de nitrificación se incrementaron con el tiempo de incubación hasta 39-45 mg kg-1 para los tratamientos Control y dosis de 170 kg N ha-1 y hasta 54-285 mg kg-1 para la dosis de 1700 kg N ha-1. Con respecto los resultados correspondientes a los lixiviados, estos variaron durante las 12 semanas de experimentación con valores en la CE de 0,23-1,51 dS m-1, en el pH de 7,0-8,3 y en el N-NH4+ los valores fueron iguales o inferiores a 1 mg L-1. Del estudio se concluye que el uso de dosis recomendadas a largo plazo es muy útil para reducir costes en fertilizantes químicos y mantener los niveles de nutrientes en suelos, con tasas de nitrificación y mineralización compatibles con la temporalidad de los cultivos. Por otra parte, los efectos a largo plazo de dosis no recomendadas o sobredosis de purines de hasta 10 veces la dosis aconsejada implicarían potentes consecuencias medioambientales como emisión de gases de N y lixiviación de compuestos de N como NO3- y N orgánico hasta los 100 días posteriores a la aplicación. En estas condiciones la dinámica de N llega a estar muy influenciada por las propiedades del suelo tales como el contenido en sales y en carbonatos. [ENG] The consequences of N are spreading and affecting the health of agroecosystems and biogeochemical cycles. Future prospects are interesting in both regionally and globally. Whereas N plays a key role in food production, there are few things that can be done to decrease the amount of the anthropogenic N created. From a scientific point of view, efforts should focus on understanding the fate and consequences of the N introduced and increasing the N use efficiency produced where is possible. In countries like Spain and regions such as Murcia which have a high production of livestock waste, fertilizer consumption should be reduced and be exploited as fertilizer and nutrient supply. The agronomic recycling of pig slurry is a traditional practice that is crucial both technically and environmentally study in semiarid climate conditions and applies European and Spanish legislation. For this reason it was interesting in this thesis applied different doses of manure in soils: 170 (legislated by the European Union Directive 91/676/EEC and RD 261/1996), 340, 510 and 1700 kg N per ha and year and study different properties and characteristics of the soil-water-plant system, especially those matters related to N. Other fundamental issues such as the influence of soil fertility , the cereal crop yields, the potential for leaching from N as NO3-, NH4+ and total soluble N and the environmental effects that might arise from the pig slurry application of not recommended doses or discharges of manure in agricultural soils were also evaluated. The results highlight an increase of biomass yield of barley in the study area of Doña Inés for application rates of 170 kg N ha-1 ( 9543 kg ha-1) and 340 kg N ha-1 (13 420 kg ha-1) compared to the control treatment (7990 kg ha-1) in the harvest of 2010. The incubation of amended soils showed that nitrification increased with the incubation time up to 39-45 mg kg-1 for treatments 170 kg N ha-1 and Control and up to 54-285 mg kg-1 for dose 1700 kg N ha-1. Regarding the leachate results, these varied during the 12 weeks of experimentation with values from 0,23 to 1,51 dS m-1 for EC, pH of 7,0 to 8,3 and the NH4+-N values were equal to or less than 1 mg L-1. The study concludes that long term experiments with recommended doses are very useful to reduce costs of chemical fertilizers and to maintain the nutrient levels in soils, with nitrification and mineralization rates consistent with the temporary crops. However, long-term effects of non-recommended doses or overdoses of slurry up to 10 times the recommended dose involve significant environment impacts such as N emissions and N leaching of NO3--N and organic soluble N until 100 days after application. Under these conditions the N dynamic becomes very influenced by soil properties such as the salts content and carbonates.