Long-term fertilization with dairy cattle slurry in intensive production systems: effects on soil porosity and pore morphology

Fertilización a largo plazo con purín de vaca lechera: efectos sobre la porosidad del suelo y la morfología de poros

Alcira Sunilda Valdez-IbañezORCID-iconhttps://orcid.org/0000-0002-6658-9415



María Rosa Yagüe-Carrasco ORCID-iconhttps://orcid.org/0000-0002-5296-2688

Àngela Dolores Bosch-Serra ORCID-iconhttps://orcid.org/0000-0003-0428-2036

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Abstract

In Mediterranean environments, livestock effluents might improve soil physical properties. The study was located in an intensive crop production system of northwest Spain. After nine consecutive years of dairy cattle slurry (DCS) use as fertilizer, the aim of the experiment was to evaluate the impacts of DCS on soil porosity and pore shape. Soil texture was loam. The applied DCS rates were equivalent to 170 and 250 kg N ha−1 (170DCS and 250DCS, respectively) and they were complemented with mineral N up to 450 kg N ha-1 (two crops). A nonfertilized control was included. Digital binary images were obtained from soil thin sections. Pores with an apparent diameter (AD) >30 μm were analysed. The 250DCS treatment improved soil porosity (>30 μm): it doubled in comparison with the 170DCS and the control. The application of DCS favored the presence of pores with an AD >400 μm, the roughness for AD >100 μm and the elongation in the AD interval of 100-200 μm. From the study, the 250DCS treatment is recommended as it increases macroporosity (compaction reduction) and produces more elongated and tortuous pores, which will be a constraint for fast drainage but it will be advantageous in coarse textured soils.

Keywords: double-cropping • organic fertilizer • soil pore shapes • micromorphology of pores


Resumen

En zonas Mediterráneas del noroeste español bajo producción intensiva, la aplicación de deyecciones ganaderas podría mejorar las propiedades físicas del suelo. Tras nueve años de fertilización con purín de vacas lecheras (DCS), se planteó evaluar los efectos del DCS sobre la porosidad edáfica y la morfología de los poros. La clase de familia textural era franca gruesa. Las dos dosis de DCS evaluadas equivalían a 170 y 250 kg N ha−1 (170DCS y 250DCS, respectivamente) y se complementaban con N mineral hasta 450 kg N ha−1 (dos cultivos). Se incluyó un control, sin fertilización. A partir de láminas delgadas de suelo se obtuvieron imágenes digitales binarizadas. Se analizaron los poros de diámetro aparente (AD) >30 μm. El tratamiento 250DCS duplicó la porosidad (>30 μm) respecto a 170DCS y el control. La aplicación de DCS favoreció la presencia de AD >400 μm, la rugosidad para AD >100 μm y la elongación de poros en el rango 100−200 μm. La dosis de 250DCS es recomendable al incrementar la macroporosidad (implica una dismi¬nución de la compactación) y favorecer unas formas de poros más alargadas, con mayor tortuosidad, que dificultarían el drenaje rápido, lo cual es beneficioso en suelos con contenido importante de arena.

Palabras claves: doble cultivo • fertilizantes orgánicos • forma de poros edáficos • micromorfología de poros
 
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