Long-term biosolids land application influences soil health

  • J. A. Ippolito
  • T. F. Ducey
  • K. Diaz
  • K. A. Barbarick
2021 - Science of The Total Environment
Palavras-chave: Sustentabilidade do agroecossistema, aplicação de biossólidos no solo, aumento da saúde química/biológica/geral do solo, estrutura de avaliação do manejo do solo
Termos de indexação: Lodo de esgoto, fertilizante orgânico, rotação de culturas, biomassa microbiana, pousio, avaliação integrada
 

Resumo

As avaliações da saúde do solo associadas à aplicação de corretivos orgânicos têm se concentrado principalmente em esterco ou compostos. No entanto, a quantificação de mudanças específicas na saúde do solo relacionadas à aplicação terrestre de biossólidos ainda não foi determinada. Nossos objetivos foram avaliar as mudanças em vários indicadores do solo e, utilizando o Soil Management Assessment Framework (SMAF), quantificar as mudanças nas pontuações dos indicadores e nos índices de saúde do solo, afetados pelo aumento da dose de fertilizante N inorgânico (0 a 112 kg N ha⁻¹) ou de biossólidos (0 a 11,2 Mg secos ha⁻¹), aplicados em anos alternados por 22 anos. As amostras de solo (0 a 20 cm de profundidade) foram coletadas após 22 anos de aplicação de fertilizante N ou biossólidos em uma rotação de trigo-pousio de sequeiro (Triticum aestivum L.). Onze indicadores de saúde do solo foram monitorados de acordo com as diretrizes do SMAF, e os indicadores, suas pontuações e os índices de saúde do solo foram analisados estatisticamente. Em geral, o aumento das doses de fertilizante N teve pouco efeito sobre os indicadores do solo, as pontuações dos indicadores SMAF ou os índices de saúde do solo. O aumento das doses de biossólidos aumentou o C orgânico do solo (COS) e o N potencialmente mineralizável (NPM). As pontuações dos indicadores SMAF mostraram tendências de aumento para pH do solo, COS, NPM e carbono da biomassa microbiana (CBM) associadas ao aumento das doses de biossólidos; a discussão das tendências é importante, pois essas pontuações de indicadores são combinadas para fornecer os índices de saúde do solo. De fato, o aumento das doses de biossólidos aumentou os índices de saúde química e biológica do solo, levando a uma melhoria no índice geral de saúde do solo. Ao comparar o efeito geral do fertilizante N com o dos biossólidos, as aplicações de biossólidos melhoraram significativamente o índice de saúde biológica do solo. Os resultados indicam que a aplicação terrestre de longo prazo de biossólidos em rotações de trigo-pousio de sequeiro semiáridas, semelhantes às estudadas, melhora vários aspectos da saúde do solo. Essas descobertas sugerem que os biossólidos podem desempenhar um papel fundamental na sustentabilidade de agroecossistemas de sequeiro.

 

Abstract

Soil health assessments associated with organic amendment applications have primarily focused attention on manure or composts. Yet, quantifying specific changes in soil health associated with biosolids land applications has yet to be determined. Our objectives were to evaluate the changes in various soil indicators, and utilizing the Soil Management Assessment Framework (SMAF), quantify changes in soil indicator scores and soil health indices as affected by either increasing inorganic N fertilizer (0 up to 112 kg N ha−1) or biosolids (0 up to 11.2 dry Mg ha−1) applied every other year over 22 years. Soils were sampled (0 to 20 cm depth) following 22 years of N fertilizer or biosolids inputs to a dryland wheat-fallow (Triticum aestivum L.) rotation, 11 soil health indicators were monitored under SMAF guidelines, and indicators, indicator scores, and soil health indices were analyzed statistically. In general, increasing N fertilizer application rates had little effect on soil indicators, SMAF indicator scores or soil health indices. Increasing biosolids application rates increased soil organic C (SOC) and potentially mineralizable N (PMN). The SMAF indicator scores showed upward trends for soil pH, SOC, PMN, and microbial biomass C (MBC) associated with increasing biosolids application rates; discussing trends are important as these indicator scores are combined to provide soil health indices. Indeed, increasing biosolids application rates increased soil chemical and biological health indices, leading to an improvement in the overall soil health index. When comparing the overall N fertilizer to biosolids effect, biosolids applications significantly improved the soil biological health index. Results indicate that long-term biosolids land application to semi-arid, dryland wheat fallow rotations, similar to those studied, improve various aspects of soil health. These findings suggest that biosolids may play a pivotal role in dryland agroecosystem sustainability.

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