Perdas de nitrogênio de dejeto líquido de suínos por volatilização de amônia

Nitrogen lost by ammonia volatilization from pig slurry

Resumos

A volatilização de amônia é umas das principais formas de perdas de nitrogênio, especialmente com a aplicação de dejetos, devido a sua distribuição a lanço, em superfície. Este trabalho teve por objetivo determinar as perdas de N por volatilização de amônia em função de doses e horários de aplicação de dejeto líquido de suínos. O trabalho foi conduzido a campo em fevereiro, maio, outubro e dezembro de 2001, sendo que, em fevereiro e dezembro, aplicou-se o dejeto em dois horários (10 e 18h). As doses testadas foram 0, 20, 40 e 80m³ ha-1 e as determinações das perdas de amônia foram feitas às 3, 6, 12, 24, 30, 36, 42, 48, 60, 72, 96, 120, e 144 horas após a aplicação do dejeto, totalizando um período de avaliação de seis dias. O uso de menores doses de dejeto líquido de suínos minimizou as perdas de N por volatilização de amônia. Os picos de perda ocorreram nas primeiras horas após a aplicação indicando que, quando possível, a sua incorporação seria uma alternativa à diminuição nas perdas de N por volatilização de amônia. O horário de aplicação do dejeto não afetou de maneira consistente as perdas de N por volatilização de amônia.

esterco; resíduos orgânicos; dejetos de animais; adubação orgânica

Ammônia volatilization is one of the main mechanisms of soil nitrogen loss, especially associated with application of pig slurry on soil surface. The objectives of this study were to determine the ammonia volatilization after soil application of pig slurry in soil surface, at different times of the year and hour of application. The pig slurry was spread over the soil surface in February, May, October and December. In February and December the ammonia volatilization was also evaluated for application at 10:00 AM and 6:00 PM. The rates tested were 0, 20, 40 and 80m³ ha-1 and the determination of ammonia loss were made at 3, 6, 12, 24, 30, 36, 42, 48, 60, 72, 96, 120, and 144 hours after the slurry application, adding up to six days of loss evaluation. Minimum ammonia volatilization was achieved with small amount of pig slurry application. The largest losses peaks were observed in the few hours following application indicating that, whenever possible, its soil incorporation would be an option to decrease N loss. The application time was not a consistent solution to the ammonia volatilization problem.

manure; crop residue; organic fertilizer; animal waste

ARTIGOS CIENTÍFICOS

CIÊNCIA DO SOLO

Perdas de nitrogênio de dejeto líquido de suínos por volatilização de amônia¹

Nitrogen lost by ammonia volatilization from pig slurry

Claudir José Basso^I; Carlos Alberto Ceretta^II,2; Paulo Sérgio Pavinato^III; Márcio José da Silveira^IV

^IEngenheiro Agrônomo, Doutor, SLC Agrícola Ltda, 97620-010, Porto Alegre, RS. E-mail: [e-mail]

^IIEngenheiro Agrônomo, Doutor, Professor Titular, Departamento de Solos, UFSM, 97105-900, Santa Maria, RS. Bolsista do CNPq. E-mail: [e-mail]

^IIIEngenheiro Agrônomo, Doutorando na Universidade Estadual de São Paulo, Faculdades de Ciências Agronômicas, Departamento de Produção Vegetal, 18603-970, Botucatu, SP. E-mail: [e-mail]

^IVEngenheiro Agrônomo, Mestre, Weisul Agrícola Ltda, 98920-000, Horizontina, RS. E-mail: [e-mail]

RESUMO

A volatilização de amônia é umas das principais formas de perdas de nitrogênio, especialmente com a aplicação de dejetos, devido a sua distribuição a lanço, em superfície. Este trabalho teve por objetivo determinar as perdas de N por volatilização de amônia em função de doses e horários de aplicação de dejeto líquido de suínos. O trabalho foi conduzido a campo em fevereiro, maio, outubro e dezembro de 2001, sendo que, em fevereiro e dezembro, aplicou-se o dejeto em dois horários (10 e 18h). As doses testadas foram 0, 20, 40 e 80m³ ha^-1 e as determinações das perdas de amônia foram feitas às 3, 6, 12, 24, 30, 36, 42, 48, 60, 72, 96, 120, e 144 horas após a aplicação do dejeto, totalizando um período de avaliação de seis dias. O uso de menores doses de dejeto líquido de suínos minimizou as perdas de N por volatilização de amônia. Os picos de perda ocorreram nas primeiras horas após a aplicação indicando que, quando possível, a sua incorporação seria uma alternativa à diminuição nas perdas de N por volatilização de amônia. O horário de aplicação do dejeto não afetou de maneira consistente as perdas de N por volatilização de amônia.

Palavras - chave: esterco, resíduos orgânicos, dejetos de animais, adubação orgânica.

ABSTRACT

Ammônia volatilization is one of the main mechanisms of soil nitrogen loss, especially associated with application of pig slurry on soil surface. The objectives of this study were to determine the ammonia volatilization after soil application of pig slurry in soil surface, at different times of the year and hour of application. The pig slurry was spread over the soil surface in February, May, October and December. In February and December the ammonia volatilization was also evaluated for application at 10:00 AM and 6:00 PM. The rates tested were 0, 20, 40 and 80m³ ha^-1 and the determination of ammonia loss were made at 3, 6, 12, 24, 30, 36, 42, 48, 60, 72, 96, 120, and 144 hours after the slurry application, adding up to six days of loss evaluation. Minimum ammonia volatilization was achieved with small amount of pig slurry application. The largest losses peaks were observed in the few hours following application indicating that, whenever possible, its soil incorporation would be an option to decrease N loss. The application time was not a consistent solution to the ammonia volatilization problem.

Key words: manure, crop residue, organic fertilizer, animal waste.

INTRODUÇÃO

O nitrogênio (N) é um dos nutrientes encontrados em maior proporção no dejeto líquido de suínos. Na maioria dos casos, cerca de 50% desse N encontra-se na forma mineral, podendo ocorrer perdas de N por volatilização na forma de amônia (NH₃), que além de poluir o ar também diminui o potencial fertilizante do dejeto. As perdas de N por volatilização podem ocorrer quando os dejetos de suínos são armazenados por longos períodos (SCHERER et al., 1995), e principalmente, após aplicação no campo. Por ser um gás em condições normais de temperatura e pressão atmosférica, a amônia presente no solo, na água, fertilizantes e estercos, pode rapidamente volatilizar para a atmosfera e reagir rapidamente com prótons, metais e compostos ácidos para formar íons ou compostos que variam em estabilidade.

Os porcentuais de perda de N por volatilização de amônia dependem das características do dejeto e do ambiente e podem, segundo GORDON et al. (1988) e THOMPSON et al. (1990), ser pequenos ou até superiores a 90% do N mineral aplicado. Dejetos com maiores teores de matéria seca favorecem as perdas de N por volatilização. Contudo, aplicar dejetos sobre uma superfície com presença de plantas que diminuem a velocidade do vento pode diminuir as perdas de amônia (SOMMER et al., 1997).

O horário de aplicação também pode afetar a quantidade de N volatilizado. Exemplo disso é o trabalho de MOAL et al. (1995), os quais observaram que cerca de 75 % das perdas de NH₃ ocorreram até 15h após a aplicação do dejeto e diminuíram a partir da aplicação ao meio dia, no entardecer e próximo à meia noite. Esses autores atribuíram as diferenças observadas na volatilização de amônia às variações na temperatura do ar e do solo e o teor de matéria seca e de N amoniacal (mineral) do dejeto.

A incorporação imediata do dejeto diminui as perdas de N por volatilização de amônia (BLESS et al., 1991). Entretanto, a incorporação do dejeto não é realizada na maioria das propriedades onde o plantio direto é adotado.

O objetivo do trabalho foi determinar as perdas de N por volatilização de amônia com doses, épocas do ano e horários de aplicação de dejeto líquido de suínos.

MATERIAL E MÉTODOS

O trabalho foi realizado na Universidade Federal de Santa Maria, em Argissolo Vermelho Distrófico arênico, com as seguintes características na camada de 0-10cm: argila 240gkg^-1; pH (em água) 4,70; matéria orgânica 16gkg^-1; 15,0 e 96mgdm^-3 de P e K, respectivamente; 0,8, 2,7 e 1,1cmolcdm^-3 de Al, Ca e Mg, respectivamente.

Foram aplicadas as doses 0, 20, 40 e 80m³ha^-1 de dejeto líquido de suínos, em fevereiro, maio, outubro e dezembro de 2001, em superfície, em área sob plantio direto e onde havia uma quantidade de palha de aveia de 3,4, 2,8, 3,7 e 3,0 Mg ha^-1, respectivamente. O dejeto foi coletado em uma unidade de produção de leitão do Condomínio de Suinocultores em Paraíso do Sul, RS. O dejeto apresentava pelo menos 30 dias em tanque de fermentação/armazenamento. Em todas as épocas, a aplicação foi feita às 10h. Em fevereiro e dezembro, que são os períodos mais quentes do ano, o dejeto também foi aplicado às 18h. Os tratamentos foram arranjados em blocos ao acaso, com quatro repetições. As características dos dejetos são apresentadas na tabela 1. As quantidades de amônia volatilizadas foram determinadas às 3, 6, 12, 24, 30, 36, 42, 48, 60, 72, 96, 120 e 144h após a aplicação do dejeto, totalizando um período de seis dias. O pH e os teores de N total e N mineral (NH₄⁺) foram determinados no dejeto “in natura” (fração líquida + pastosa). Fez-se a separação das frações líquida e pastosa, pela centrifugação de aproximadamente 50g de dejeto durante 20 minutos a 2500rpm (1027g), segundo SCHERER et. al., (1996). O N mineral do dejeto foi determinado utilizando-se destilador de arraste de vapor semi-micro Kjeldahl (TEDESCO et al., 1995). Na determinação do N total do dejeto “in natura”, utilizou-se o método descrito por TEDESCO et al. (1995), mas sem a utilização de H2O2.

A instalação dos coletores de amônia no campo iniciou um mês antes da instalação do experimento, quando anéis de PVC com 190mm de diâmetro e 70mm de altura foram fixados ao solo a uma profundidade de 40mm. Nas áreas dos anéis o dejeto foi aplicado manualmente e, imediatamente após foram acoplados os coletores de NH₃ do tipo semi-aberto estático, modificado de NÖMMIK (1973), os quais foram construídos com tubos de PVC (branco) de 200mm de diâmetro e 360mm de altura. Nos coletores eram colocados dois discos de espuma (20mm de espessura e densidade 28) apoiados sobre estrutura metálica. No disco inferior era retida a NH₃ proveniente do solo e no superior a NH₃ da atmosfera, evitando que esta última interferisse nos resultados. Previamente os discos de espuma eram preparados em laboratório e acondicionados em sacos plásticos (5kg) com 100mL de uma solução contendo 50mL de H3PO4 e 40mL de glicerol por litro, sendo comprimidos dentro dos sacos plásticos até reterem aproximadamente 70mL da solução. Após cada retirada, os discos eram acondicionados em sacos plásticos, fechados e levados ao laboratório, para lavagem com solução de KCl 1 mol L^-1. Essa solução foi coletada em balões de 500mL, de onde era retirada uma alíquota de 20mL para determinação do teor de NH₃ em destilador de arraste de vapor semi-micro Kjeldahl (TEDESCO et al., 1995). Foram instalados três geotermômetros a 20mm de profundidade em cada tratamento para determinação da temperatura do solo no interior dos coletores no momento de cada coleta. Maiores detalhes da metodologia utilizada podem ser obtidos em BASSO (2003).

A comparação das médias de volatilização de amônia nos horários de aplicação foi feita pelo teste de Duncan a 5% de probabilidade de erro e o efeito das doses de dejeto em cada época de aplicação foi avaliado por meio de análise de regressão linear simples.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

As perdas acumuladas de N por volatilização de NH₃ durante seis dias após aplicação do dejeto variaram de 19 a 39% nos meses de fevereiro, outubro e dezembro. Em maio, essas perdas foram menores, provavelmente devido ao baixo teor de N no dejeto utilizado, como conseqüência de seu baixo teor de matéria seca (Tabela 2). As menores temperaturas em maio (Tabela 3) também contribuíram para diminuir as perdas de N por volatilização.

O alto porcentual médio de perdas de N por volatilização de NH₃ em dezembro (33%), foi favorecido pelas altas temperaturas máximas e mínimas e pelo teor de matéria seca de 8,85% do dejeto, que pode ser considerado alto, porque SCHERER et al. (1995) mostraram que quase 50% das 98 amostras de dejeto líquido de suínos coletadas no Oeste Catarinense apresentavam teores de matéria seca inferiores a 2%. Além disso, no dejeto aplicado em dezembro havia o maior porcentual de N mineral em relação ao N total (Tabela 1), o que significa que até 72% do N do dejeto poderia potencialmente volatilizar. Assim, as maiores temperaturas nos períodos mais quentes do ano podem, também, potencializar as perdas de N por volatilização, porque favorecem a decomposição do dejeto nas unidades de fermentação/armazenamento, proporcionando maiores quantidades de N mineral (NH₄⁺) em relação ao N total. Isso pode ser observado na tabela 1, a qual demonstra que, nos meses mais quentes do ano, os porcentuais de N mineral (NH4), em relação ao N total, foram de 60 e 72% para fevereiro e dezembro, respectivamente, e de 47 e 40% para maio e outubro, respectivamente, que são meses com menores temperaturas (Tabela 3).

Na avaliação feita em outubro, as perdas de N por volatilização foram inferiores àquelas de fevereiro e dezembro, mesmo o dejeto possuindo maior teor de matéria seca. Isso pode estar associado às menores temperaturas do ar, menor concentração de N mineral (40%) em relação ao N total do dejeto e ao menor pH do dejeto (6,60). O pH do dejeto é responsável pelo equilíbrio NH₄⁺/NH₃ e quando NH₃ é perdida por volatilização, irá ocorrer uma dissociação do íon NH₄⁺ (NH₃⁺ H⁺) diminuindo o pH e conseqüentemente a volatilização. Isso foi demonstrado por MACKENZIE & TOMAR (1987), os quais observaram rápido decréscimo nas perdas de NH₃ quando o pH do dejeto foi inferior a 6,0. Contudo, após sua aplicação a campo será o pH do solo o fator mais importante nesta relação, porque o NH4 predomina em solos de menor pH, enquanto que é maior a quantidade de NH₃ em meio com pH mais elevado.

As perdas de amônia foram incrementadas à medida que houve um aumento na quantidade de dejeto aplicado (Figura 1), embora isso tenha ficado menos evidente no dejeto aplicado no mês de maio, devido à pequena quantidade de N mineral aplicada (Tabela 1). Isso evidencia que o uso de doses menores de dejetos pode ser mais eficiente à produção vegetal. Deve-se ressaltar que as perdas de NH₃ podem estar subestimadas pelo uso de coletor semi-aberto estático, conforme mencionam LARA & TREVELIN (1990). Isso se deve principalmente pelas dificuldades às trocas gasosas no interior dos coletores, podendo subestimar as perdas em torno de 28%, conforme relata DA ROS (2004), após efetuar uma revisão sobre o assunto.

A temperatura do ar correlacionou-se com as perdas de NH₃ somente nas primeiras 24h após a aplicação do dejeto apresentando coeficientes de determinação (r²) de 0,82 e 0,52, respectivamente, sendo essa correlação (p<0,05) também encontrada por SOMMER & OLSEN (1991). Esses autores obtiveram uma correlação positiva entre as perdas de NH₃ e a temperatura do ar imediatamente após a aplicação do dejeto. Contudo, em períodos mais longos pode não haver alta correlação entre a temperatura do ar e as perdas de NH₃ (BRUNKE et al., 1988).

Os picos de perdas de NH₃ em fevereiro ocorreram em torno de 24h após a aplicação, atingindo 50, 53 e 45% do total de perdas ocorridas até seis dias após a aplicação com o uso de 20, 40 e 80m³ha^-1 de dejeto, respectivamente (Figura 2a). Essas perdas aumentaram para 70, 71 e 68% em torno de 48h. Isso pode ser devido às maiores temperaturas máximas e mínimas ocorridas em fevereiro, logo após a aplicação do dejeto (Tabela 3). Por outro lado, os picos de perdas de NH₃ em dezembro ocorreram em torno 48h após a aplicação, atingindo 45, 56 e 59% do total de perdas ocorridas até seis dias após a aplicação com o uso de 20, 40 e 80m³ha^-1 de dejeto, respectivamente, comparado com 15, 15, e 19% nas primeiras 24h (Figura 2b).

O horário de aplicação do dejeto somente influenciou as perdas de NH₃ com a aplicação de 80m³ ha^-1 no mês de fevereiro, quando as perdas acumuladas durante os seis dias foram maiores com a aplicação às 18h (Tabela 4). Em algumas situações, os porcentuais de perdas de NH₃ foram maiores com aplicação do dejeto às 18h, principalmente para doses de dejeto de 40m³ ha^-1 ou maiores. Por outro lado, MOAL et al. (1995) encontraram 83% de perdas de NH₃ com a aplicação ao meio dia, em comparação com 43% quando aplicaram ao entardecer e zero de perda ao aplicarem à meia noite. Embora tenham utilizado dejeto líquido de bovinos, proveniente de gado leiteiro, BEAUCHAMP et al. (1982) também obtiveram as maiores perdas de NH₃ com aplicação próxima do meio dia, em comparação com o dejeto aplicado no início da manhã. No entanto, deve-se considerar que, no trabalho de MOAL et al., (1995) as temperaturas diurnas médias foram ao redor de 20ºC, sendo inclusive próxima de 0°C à meia noite, enquanto que, no presente trabalho, a temperatura média das mínimas diárias foi de 20 e 18ºC e a média das máximas diárias de 32 e 30ºC para os meses de fevereiro e dezembro, respectivamente.

A temperatura do solo em dezembro, no momento da aplicação do dejeto às 10h, foi de 25°C a 20mm de profundidade, e os porcentuais de perdas de NH₃ foram menores do que quando o dejeto foi aplicado às 18h, quando a temperatura no solo foi de 30°C. Quando o esterco foi aplicado às 10h, o solo na superfície está num processo inicial de aquecimento, já que toda a energia armazenada no dia anterior foi perdida durante a noite. Assim, as menores perdas de N-NH₃ com aplicação do esterco às 10h podem estar associadas com as menores temperaturas do solo neste horário, com a aplicação de esterco com alto teor de água, que pode contribuir para o abaixamento da temperatura do solo, bem como o sistema de coletores que não permite a radiação global incidente sobre a superfície onde foi aplicado o esterco, que neste caso poderia favorecer as perdas com a aplicação às 10h.

CONCLUSÕES

O uso de menores doses de dejeto líquido de suínos minimiza as perdas de N por volatilização de amônia. Os picos de perda ocorreram nas primeiras horas após a aplicação indicando que, quando possível, a sua incorporação seria uma alternativa à diminuição nas perdas de N por volatilização. O horário de aplicação do dejeto não se mostrou uma alternativa consistente para diminuir as perdas de N por volatilização de amônia.

Recebido para publicação 09.01.04

Aprovado em 05.05.04

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1

Parte da Tese de Doutorado do primeiro autor apresentada ao Programa de Pós-graduação em Agronomia, Área de Biodinâmica do Solo, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Trabalho parcialmente financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Fundação de Amparo a Pesquisa do Rio Grande do Sul (FAPERGS) e Programa de Núcleos de Excelência (PRONEX).

2

Autor para correspondência.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  22 Nov 2004
• Data do Fascículo
  Dez 2004

Histórico

• Aceito
  05 Maio 2004
• Recebido
  09 Jan 2004