Nitrate leaching losses during pasture renewal – Effects of treading, urine, forages and tillage

Resumo

A renovação de pastagens é um componente-chave da pecuária intensiva em pastagens temperadas. Essa prática é realizada para aumentar a produtividade das pastagens, mas pode elevar as perdas de nitrato (NO3−) por lixiviação, com impacto sobre a qualidade da água. Os produtores enfrentam muitas escolhas ao renovar a pastagem, mas há pouca informação para orientar decisões que reduzam as perdas por lixiviação.
Foi instalado um experimento para estudar como diferentes práticas de manejo e o pastejo afetam a produção de biomassa e a lixiviação de NO3− durante a renovação de pastagem em solo pesado. A pastagem de longa duração foi ressemeada com azevém (Lolium perenne) no outono (GG) ou com colza forrageira (Brassica napus) seguida de azevém na primavera (GCG). A colza foi implantada após aração ou por semeadura direta. O pastejo foi simulado no inverno, com subparcelas com e sem urina (600 kg N/ha) e com e sem pisoteio. As concentrações de nitrato a 1 m de profundidade foram medidas com cápsulas de sucção, e a drenagem foi estimada por um modelo de cultura.
As perdas estimadas de NO3− por lixiviação a 1 m de profundidade variaram de 16 a 38 kg N/ha, com pouca diferença entre GCG e GG. Contudo, o risco de lixiviação futura foi muito maior sob as parcelas GCG. Ao final do estudo, o NO3− do solo entre 0,6 e 1 m variou de 28 a 130 kg N/ha nas parcelas GCG e de 1 a 28 kg N/ha nas parcelas GG. A época de lixiviação diferiu entre os sistemas de renovação, refletindo as diferenças na absorção de N pelas plantas e no período de pousio. No geral, não houve diferença na produção de matéria seca entre os dois sistemas. O pisoteio resultou em maior compactação, especialmente nas parcelas preparadas, e reduziu a lixiviação de NO3− em cerca de 40%, o que pode ser atribuído ao aumento da desnitrificação.
O estudo demonstra a natureza complexa dos fatores ambientais e de manejo e de sua interação durante a renovação de pastagens, mostrando que as práticas de manejo afetam o risco e a época da lixiviação de N. São discutidas as implicações práticas para os produtores.

Abstract

Pasture renewal is a key component of intensive temperate grassland farming. This practice is performed to improve pasture yields, but it may increase nitrate (NO3−) leaching losses, which can impact on water quality. Farmers face many choices when renewing pasture, however, there is limited information to guide decisions to reduce leaching losses.
An experiment was established to study how different management practices and grazing affect biomass production and NO3− leaching during pasture renewal on a heavy soil. Long-term pasture was either re-sown into ryegrass (Lolium perenne) in autumn (GG) or into forage rape (Brassica napus) followed by ryegrass in spring (GCG). Rape was established following ploughing or direct-drilling. Grazing was simulated in winter, whereby split plots ± urine (600 kg N/ha) and ±treading were established. Nitrate concentrations at 1 m depth were measured with suction cups and drainage predicted using a crop model.
Estimated NO3− leaching losses at 1 m depth ranged from 16 to 38 kg N/ha, with little difference between GCG and GG. However, the risk of future leaching was much greater below GCG plots. At the end of the study, soil NO3− between 0.6 and 1 m ranged from 28 to 130 kg N/ha in GCG plots and 1–28 kg N/ha in the GG plots. Timing of leaching differed between renewal systems, reflecting the differences in plant N uptake and fallow period. Overall, there was no difference in dry matter production between the two systems. Treading resulted in greater compaction, especially in tilled plots and reduced NO3− leaching by c. 40% – this can be attributed to increased denitrification.
Our study demonstrates the complex nature of management and environmental factors and their interaction during pasture renewal. We show that management practices affect the risk and timing of N leaching. Practical implications for farmers are discussed.