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Title: Fluxos de mineralização e lixiviação de azoto em chorume tratado aplicado ao solo
Authors: Costa, Pedro Joel Rodrigues da
Advisor: Sousa, João Ricardo Pinto Magalhães de
Roboredo, Marta von Hafe Albuquerque
Keywords: Chorume
Acidificação
Mineralização
Lixiviação
Azoto
Issue Date: 10-Nov-2016
Abstract: Uma parte considerável das estratégias para minimizar os impactes da aplicação de chorumes ao solo está baseada na redução das perdas de N por volatilização. Estas têm como base a alteração das características físico-químicas dos materiais por alteração do respetivo pH, separação física dos materiais ou técnicas relacionadas com a aplicação destes materiais ao solo. Todavia, estas estratégias têm sido desenvolvidas sem terem em consideração possíveis efeitos que podem apresentar em processos como a mineralização ou lixiviação do N. Assim, o trabalho agora apresentado tem como objetivo avaliar o efeito que as diferentes técnicas utilizadas na redução das perdas gasosas de N por volatização, exercem a nível de outros processos como a mineralização e lixiviação de N de um chorume de suíno aplicado ao solo. Para o efeito, foi instalado um ensaio de incubação em condições de campo, com base em reatores abertos, com resinas de troca iónica no topo inferior, relativo a 5 tratamentos nos quais se aplicou uma dose de chorume de suíno equivalente a 80 kg N por hectare na forma de: (i) Efluente bruto não acidificado à superfície (BS) (T1); (ii) Efluente bruto acidificado à superfície (BAS) (T2); (iii) Efluente bruto enterrado (BE) (T3); (iv) Fração líquida não acidificada à superfície (FLS) (T4) e (v) Fração líquida acidificada à superfície (FLAS) (T5). Um sexto tratamento foi, também, considerado no qual não se fez aplicação de matéria orgânica, servindo como testemunha (T6). Em cada data de amostragem, os reatores foram destruídos procedendo-se à avaliação dos teores de N mineral no solo e adsorvido pelas resinas de troca iónica com base numa solução extrativa de KCl 1M. A lixiviação potencial foi determinada com base na diferença entre as quantidades de N adsorvido pelas resinas nos tratamentos (T1, T2, T3, T4 e T5) e a testemunha (T6). Por sua vez, a mineralização foi determinada com base no somatório do N lixiviado acumulado e a variação do N mineral no solo entre os tratamentos com matéria orgânica e a testemunha para cada período. Ambos os processos foram expressos em termos de mg N g-1 N adicionado. Os resultados obtidos revelaram quantidades de N mineralizado e lixiviado mais significativas (p<0,05) nos materiais acidificados e com aplicação em profundidade. O efeito da acidificação foi mais elevado no efluente bruto do que na fração líquida, com os acréscimos nas quantidades de N mineralizado e lixiviado a registar valores de 7,4 e 7,2, entre o BAS e BS, e 2,8 e 1,8 entre a FLAS e FLS, respetivamente. Por sua vez, no BE os aumentos observados foram na ordem dos 4,4 para o N mineralizado e 3,2 para o N lixiviado em relação ao BS. Em relação à separação física o efluente líquido promoveu, simultaneamente, maior mineralização e lixiviação de N que o efluente bruto, com os resultados mais elevados a registarem-se nas frações acidificadas, com valores de 406,6 e 430,9 na FLAS e 356,2 e 397,1 mg g-1 N adicionado no BAS, respetivamente. As diferenças de resultados são explicadas pela maior qualidade química e menores perdas gasosas por volatilização promovidas pela acidificação. O controlo das perdas gasosas explica, também, as diferenças observadas entre as frações de efluente estudadas, FLS e BS, as quais são minimizadas através do efeito da acidificação. Os resultados obtidos evidenciam que as estratégias usadas no controlo das perdas gasosas permitem aumentos das quantidades mineralizadas e respetiva disponibilidade de N mineral do solo para as plantas mas, também, do potencial de lixiviação. Importa, por isso, que as épocas de aplicação deste tipo de resíduo orgânico sejam baseadas em estudos de mineralização in-situ, de modo a melhorar o sincronismo entre a disponibilidade de N e as fases de maior necessidade das plantas aumentando, assim, a eficiência de nutrientes na forma orgânica.
Most of the strategies to minimize the impacts of slurry application to the soil are based on the reduction of N losses by volatilization. These are based on changes of physical and chemical properties of the materials as the change in their pH, physical separation of materials or techniques related to the application of these materials in the soil. However, these strategies have been developed without taking into account possible effects in processes such as mineralization or leaching of N. Thus, this work aims to assess the effect of the techniques used to reduce N lost by volatilization in other processes as mineralization and leaching of pig manure N applied to the soil. For this purpose, it was installed an incubation assay in field conditions, based on open reactors with ion exchange resins instaled in the lower top, relative to 5 treatments with application of a pig slurry content equivalent to 80 kg N per hectare in the form of: (i) Raw Effluent non-acidified applied at surface (BS) (T1); (ii) Raw Effluent acidified applied at surface (BAS) (T2); Raw Effluent injected (BE) (T3); (iv) liquid fraction non-acidified applied at surface (FLS) (T4) and (v) liquid fraction acidified applied at surface (FLAS) (T5). A sixth treatment, without organic matter application, was also considered serving as control (T6At each sampling date, the reactors were destroyed proceeding to the evaluation of the N mineral content in the soil and in the ion exchange resins utilizing an extractive solution of KCl 1M. The leaching potential was determined based on the difference between the amount of N adsorbed by the resins in the treatments (T1, T2, T3, T4 e T5) and in the control (T6). In turn, the mineralization was determined based on the sum of the accumulated N leachate and the variation of mineral nitrogen in the soil among the treatments for each period. Both processes were expressed in terms of mg N g-1 N added. The results revealed amounts of N mineralized and leached most significant (p <0.05) in acidified materials and in injected application. The effect of acidification was higher in the raw effluent than in the liquid fraction, increasing the amounts of N mineralized and N leached in a factor of 7.4 to 7.2, between the BAS and BS, and 2.8 to 1.8 between FLAS and FLS, respectively. In turn, the observed increases of BE compared to BS were in the range of 4.4 for N mineralized and 3.2 for N leached. Concerning the physical separation, the liquid effluent promoted simultaneously higher mineralization and N leaching comparatively to the raw effluent, with higher results registered in the acidic fractions with 406.6 and 430.9 mg N g-1 added N in FLAS and 356.2 and 397.1 mg N g-1 N added in BAS, respectively. The differences in results are explained by the greater chemical quality and lower gas losses by volatilization promoted by acidification. The lowers gas losses also explain the differences between the studied effluent fractions, FLS and BS, which were minimized by the acidification effect. The results show that the strategies used in the reduction of gas losses allow increases in mineralized amounts and respective availability of mineral nitrogen from the soil to the plants but also for the potential leaching. Therefore, it is important that the application timing of this kind of organic waste are based on in-situ mineralization studies in order to improve the synchronization between N availability and the phases of plants greater needs with a goal of increase the efficiency of nutrients in organic form.
Description: Dissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente
URI: http://hdl.handle.net/10348/6800
Document Type: Master Thesis
Appears in Collections:TD - Dissertações de Mestrado

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