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Nitrate leaching through climatologic water balance in a fertigated coffee plantation
(Universidade Federal de Viçosa, 2013-11) Bortolotto, Rafael Pivotto; Bruno, Isabeli Pereira; Dourado-Neto, Durval; Timm, Luís Carlos; Silva, Adilson Nunes da; Reichardt, Klaus
Nitrate losses from soil profiles by leaching should preferentially be monitored during high rainfall events and during irrigation when fertilizer nitrogen applications are elevated. Using a climatologic water balance, based on the models of Thornthwaite and Penman Monteith for potential evapotranspiration, drainage soil water fluxes below the root zone were estimated in a fertigated coffee crop. Soil solution extraction at the depth of 1 m allowed the calculation of nitrate leaching. The average nitrate concentration in soil solution for plots that received nitrogen by fertigation at a rate of 400 kg ha -1 , was 5.42 mg L -1 , surpassing the limit of the Brazilian legislation of 10.0 mg L -1 , only during one month. For plots receiving 800 kg ha -1 of nitrogen, the average was 25.01 mg L -1 , 2.5 times higher than the above- mentioned limit. This information indicates that nitrogen rates higher than 400 kg ha -1 are potentially polluting the ground water. Yearly nitrate amounts of leaching were 24.2 and 153.0 kg ha -1 for the nitrogen rates of 400 and 800 kg ha - 1 , respectively. The six times higher loss indicates a cost/benefit problem for coffee fertigations above 400 kg ha -1 .
Nitrogen fertilizer (15 N) leaching in a central pivot fertigated coffee crop
(Universidade Federal de Viçosa, 2012-07) Bortolotto, Rafael Pivotto; Bruno, Isabeli Pereira; Reichardt, Klaus; Timm, Luís Carlos; Amado, Telmo Jorge Carneiro; Ferreira, Ademir de Oliveira
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.
Perdas de nitrogênio por lixiviação em café fertirrigado no oeste baiano
(Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” - Universidade de São Paulo, 2010) Bortolotto, Rafael Pivotto; Reichardt, klaus
A cafeicultura possui grande destaque no cenário agrícola nacional e seu cultivo vem avançando para regiões não tradicionais, como o oeste do Estado da Bahia. Esta região apresenta relevo plano, facilmente mecanizável, proporcionando utilização de alta tecnologia, como a fertirrigação via pivô-central. Os cafeeiros desta região apresentam alta produtividade, alcançando a média de 55 sacas ha -1 ano -1 . O cafeeiro necessita de água facilmente disponível no solo em sua fase vegetativa, promovendo o crescimento de ramos laterais e em sua fase reprodutiva (floração, granação e maturação dos frutos) para se desenvolver e produzir satisfatoriamente. O balanço hídrico - BH é um dos métodos utilizados para estimar essa demanda hídrica para os diferentes estádios de desenvolvimento das culturas. O BH consiste no somatório das quantidades de água que entram e saem de um elemento de volume de solo e, em dado intervalo de tempo, é a quantidade líquida de água que nele permanece. Através do componente drenagem profunda do BH é possível fazer a estimação da lixiviação de nitrato - NO 3- . Na região de Barreiras-BA não tem sido realizado, com frequência, pesquisa básica em relação ao cultivo do cafeeiro, de tal forma que pouco se sabe em relação à eficiência do uso de dose elevada de nitrogênio - N, que oscila na faixa de 600-800 kg ha -1 , bem como sobre a sua possível perda por lixiviação. A uréia é o adubo mais utilizado em fertirrigação devido à sua alta solubilidade, o que facilita muito o preparo das soluções nutritivas, porém, possui o inconveniente de apresentar perdas por lixiviação em situações de altas doses aplicadas e altos volumes de irrigação. O parcelamento e a época de aplicação do adubo nitrogenado constituem- se em alternativas para aumentar a eficiência dos adubos e da adubação nitrogenada pelas culturas e mitigar as perdas. As quantidades de NO 3- no perfil, susceptíveis à perda, são muito variáveis, dependendo da quantidade de N adicionado, do tipo de adubo, da taxa de mineralização do N nativo, da remoção pelas colheitas, do tipo de cultura e do volume de água drenada, fatores estes afetados significativamente pelas propriedades do solo (capacidade de troca iônica, pH, textura, estrutura, matéria orgânica, relação C:N, etc.) e pelo clima (principalmente precipitação). O uso de isótopos, na forma de fertilizante marcado com 15 N, é uma ferramenta apropriada para avaliar o destino do fertilizante no sistema solo-cafeeiro-atmosfera, podendo-se inferir sobre a lixiviação. Assim sendo, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar a drenagem profunda, a estimação da lixiviação de NO 3- e de N ( 15 N) do fertilizante através do BH sequencial com a utilização dos modelos de evapotranspiração de Thornthwaite - TH e Penman-Monteith - PM em uma cultura de café fertirrigada por pivô central no oeste baiano. Através dos modelos de evapotranspiração de TH e PM foi possível estimar a drenagem profunda, a lixiviação de NO 3- e de 15 N. O modelo de evapotranspiração de TH é menos preciso, porém onde apenas há disponibilidade de dados de temperatura, pode ser usado na elaboração do BH.
Soil profile internal drainage for a central pivot fertigated coffee crop
(Universidade Federal de Viçosa, 2011-11) Bortolotto, Rafael Pivotto; Bruno, Isabeli Pereira; Dourado-Neto, Durval; Timm, Luís Carlos; Silva, Adilson Nunes da; Reichardt, Klaus
Coffee cultivation via central-pivot fertigation can lead to fertilizer losses by soil profile internal drainage when water application is excessive and soils have low water retention and cation adsorption capacities. This study analyses the deep water losses from the top 1 m sandy soil layer of east Bahia, Brazil, cultivated with coffee at a high technology level (central-pivot fertigation), using above normal N fertilizer rates. The deep drainage (Q) estimation is made through the application of a climatologic water balance (CWB) program having as input direct measures of irrigation and rainfall, climatological data from weather stations, and measured soil water retention characteristics. The aim of the study is to contribute to the understanding of the hydric regime of coffee crops managed by central-pivot irrigation, analyzing three scenarios (Sc): i) rainfall only, ii) rainfall and irrigation full year, and iii) rainfall and irrigation dry season only. Annual Q values for the 2008/2009 agricultural year were: Sc i = 811.5 mm; Sc ii = 1010.5 mm; and Sc iii = 873.1 mm, so that the irrigation interruption in the wet season reduced Q by 15.7%, without the appearance of water deficit periods. Results show that the use of the CWB program is a convenient tool for the evaluation of Q under the cited conditions.