Nitrogen fertilizer (15 N) leaching in a central pivot fertigated coffee crop

Abstract

Nitrogen has a complex dynamics in the soil-plant-atmosphere system. N fertilizers are subject to chemical and microbial transformations in soils that can result in significant losses. Considering the cost of fertilizers, the adoption of good management practices like fertigation could improve the N use efficiency by crops. Water balances (WB) were applied to evaluate fertilizer N leaching using 15 N labeled urea in west Bahia, Brazil. Three scenarios (2008/2009) were established: i) rainfall + irrigation the full year, ii) rainfall only; and iii) rainfall + irrigation only in the dry season. The water excess was considered equal to the deep drainage for the very flat area (runoff = 0) with a water table located several meters below soil surface (capillary rise = 0). The control volume for water balance calculations was the 0 – 1 m soil layer, considering that it involves the active root system. The water drained below 1 m was used to estimate fertilizer N leaching losses. WB calculations used the mathematic model of Penman-Monteith for evapotranspiration, considering the crop coefficient equal to unity. The high N application rate associated to the high rainfall plus irrigation was found to be the main cause for leaching, which values were 14.7 and 104.5 kg ha -1 for the rates 400 and 800 kg ha - 1 of N, corresponding to 3.7 and 13.1 % of the applied fertilizer, respectively.

O nitrogênio possui uma dinâmica complexa no sistema solo-planta-atmosfera. Considerando o elevado custo dos adubos, é fundamental o desenvolvimento de manejos da adubação nitrogenada que visem ao melhor aproveitamento do N pelas culturas, como é o caso da fertirrigação e o mínimo impacto ambiental. Balanços hídricos e a lixiviação de N derivado do fertilizante são apresentados para um cafezal sob fertirrigação com uréia marcada com 15 N no oeste baiano, em três cenários para um ciclo da cultura 2008/2009: i) precipitação + irrigação no ano inteiro, ii) apenas precipitação; e iii) precipitação + irrigação apenas na estação seca. Nos balanços hídricos os componentes ascensão capilar e escoamento superficial foram considerados nulos por se tratar de solo arenoso em declive praticamente nulo, com lençol freático profundo. A irrigação foi realizada por pivô-central e no balanço hídrico o volume de controle conside-rou a camada 0 – 1 m responsável pela disponibilidade de água pela cultura. A água drenada abaixo de 1 m foi considerada para os cálculos da lixiviação do nitrogênio do fertilizante. O balanço hídrico utilizado calculou a evapotranspiração baseado no modelo matemático de Penman-Monteith, considerando um coeficiente de cultura unitário. Foi possível verificar que a alta quantidade de N, associada à precipitação concentrada são os grandes responsáveis pela lixiviação, cujos valores foram 14,7 e 104,5 kg ha -1 de N do fertilizante para as doses de 400 e 800 kg ha -1 de N aplicadas na forma de uréia, correspondendo a 3,7 e 13,1 % da quantidade total do fertilizante aplicado.