Replacing nitrogen in mineral fertilizers with nitrogen in maize straw increases soil water-holding capacity

Resumo

A capacidade de retenção de água do solo diminui devido à aplicação de fertilizantes minerais em longo prazo. O objetivo deste estudo foi determinar como a substituição de fertilizante mineral por palha de milho afetou a curva de retenção de água no solo, o conteúdo de água do solo, a disponibilidade de água do solo e o tamanho equivalente dos poros do solo. Foram conduzidos por cinco anos no Planalto de Loess da China tratamentos de substituição nos quais 25% (S25), 50% (S50), 75% (S75) e 100% (S100) de 225 kg ha⁻¹ de nitrogênio do fertilizante mineral (CK) foram substituídos por nitrogênio equivalente da palha de milho. O modelo de Gardner foi usado para ajustar a curva de retenção de água do solo e calcular a constante de água do solo e a distribuição equivalente do tamanho dos poros. Os resultados indicaram que o modelo de Gardner se ajustou bem. A substituição do nitrogênio do fertilizante mineral pelo nitrogênio da palha aumentou a capacidade de água específica do solo, a água prontamente disponível, a água disponível retardada, a água disponível, a porosidade capilar e a porosidade de água disponível ao longo do tempo. S25 aumentou a capacidade de campo e o ponto de murcha permanente a partir do quarto ano de fertilização. S50 melhorou a água prontamente disponível, a água disponível retardada, a água disponível e a porosidade de água disponível a partir do quinto ano de fertilização, enquanto S25 e S75 aumentaram estes parâmetros a partir do terceiro ano de fertilização ou antes. A capacidade de água específica, a água prontamente disponível, a água disponível retardada, a água disponível, a porosidade capilar e a porosidade de água disponível puderam refletir melhor a capacidade de retenção de água e a capacidade de fornecimento de água do solo em comparação com a capacidade de campo e o ponto de murcha permanente.

Abstract

Soil water-holding capacity decreases due to long-term mineral fertilizer application. The objective of this study was to determine how replacing mineral fertilizer with maize straw affected the soil water retention curve, soil water content, soil water availability, and soil equivalent pore size. Replacement treatments in which 25% (S25), 50% (S50), 75% (S75), and 100% (S100) of 225 kg ha−1 nitrogen from mineral fertilizer (CK) was replaced with equivalent nitrogen from maize straw were conducted for five years in the Loess Plateau of China. The Gardner model was used to fit the soil water retention curve and calculate the soil water constant and equivalent pore size distribution. The results indicated that the Gardner model fitted well. Replacing nitrogen from mineral fertilizer with nitrogen from straw increased soil specific water capacity, soil readily available water, soil delayed available water, soil available water, soil capillary porosity, and soil available water porosity over time. S25 increased field capacity and wilting point from the fourth fertilization year. S50 enhanced soil readily available water, soil delayed available water, soil available water, and soil available water porosity from the fifth fertilization year, whereas S25 and S75 increased these from the third fertilization year or earlier. Soil specific water capacity, soil readily available water, soil delayed available water, soil available water, soil capillary porosity, and soil available water porosity could better reflect soil water-holding capacity and soil water supply capacity compared with field capacity and wilting point.