Biomarcadores no solo e perdas de água, sedimento e nutrientes via escoamento superficial em plantio direto com aplicação de dejeto líquido bovino

Abstract

Resumo: A aplicação de dejeto líquido bovino (DLB) no solo oferece vantagem para os sistemas agrícolas. No entanto, ela pode contribuir com a hidrofobicidade do solo comprometendo a infiltração e a disponibilidade hídrica para as plantas. Neste estudo, buscamos identificar biomarcadores associados à hidrofobicidade do solo em distintas condições: no próprio DLB, em solos com aplicações de DLB de curto e longo prazo, e em solos sem aplicação de DLB. Adicionalmente, avaliamos as perdas de água, solo e nutrientes por escoamento superficial em sistema de plantio direto que recebeu DLB consecutivamente por 15 anos. A metodologia para análise e identificação dos biomarcadores do solo e do DLB envolveu a extração da fração lipídica de amostras, seguida por análise em cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massa. Os grupos funcionais orgânicos presentes foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Os resultados de cromatografia permitiram a identificação de grupos de compostos como terpenoides, ácidos graxos, n-alcanos, esteroides e fitoesteroides. Notavelmente, no DLB e nos solos com DLB submetidos a 5 dias de incubação, os esteroides e ácidos graxos apresentaram os maiores percentuais de abundância. Para responder sobre o transporte via escoamento superficial, quantificamos a concentração de nutrientes em diferentes frações, bem como as perdas de água, solo e nutrientes sob precipitação natural e diferentes doses de DLB (0, 60, 120 e 180 (0, 60, 120 e 180 m3 ha–1 ano–1). Este monitoramento ocorreu entre 2015 e 2021 em um Latossolo Vermelho distroférrico, sob sistema plantio direto com adição contínua de DLB na superfície do solo (sem incorporação) desde 2005. Observou-se um efeito positivo da aplicação de DLB nas classes de precipitação de baixo e médio volume. No entanto este benefício não tenha sido mantido em classes de alta precipitação. Embora a aplicação de DLB tenha aumentado a concentração de nutrientes, ela reduziu as perdas na fração biodisponível e, portanto, reduziu o risco ambiental a curto prazo. O resíduo de soja, por sua vez, apresentou o pior desempenho na mitigação das perdas de água e sedimentos

Abstract: Application of dairy liquid manure (DLM) to soil offers advantages to agricultural systems. However, it may contribute to soil hydrophobicity, thereby impairing infiltration and water availability for plants. in this study, we aimed to identify biomarkers associated with soil hydrophobicity under different conditions: within the DLM itself, in soils with short- and long-term DLM application, and in soils without DLM application. Additionally, we evaluated water, soil, and nutrient losses via surface runoff in a no-till system that received consecutive DLM applications over a period of 15 years. The methodology for analyzing and identifying soil and DLM biomarkers involved lipid fraction extraction from samples, followed by gas chromatography coupled with mass spectrometry. The presence of organic functional groups was characterized using Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Chromatographic results enabled the identification of compound groups such as terpenoids, fatty acids, n-alkanes, steroids, and phytosteroids. Notably, in DLM and soils subjected to 5 days of incubation, steroids and fatty acids exhibited the highest abundance percentages. To address nutrient transport via surface runoff, we quantified nutrient concentrations in different fractions, as well as water, soil, and nutrient losses under natural precipitation and varying DLM doses (0, 60, 120, and 180 m³ ha-¹ year-¹). This monitoring was conducted between 2015 and 2021 in a dystrophic red Latosol under a no-till system with continuous surface application of DLM (without incorporation) since 2005. A positive effect of DLM application was observed in low and medium precipitation classes; however, this benefit was not maintained under high precipitation conditions. Although DLM application increased nutrient concentrations, it reduced losses in the bioavailable fraction, thereby decreasing short-term environmental risk. Conversely, soybean residue demonstrated the poorest performance in mitigating water and sediment losses