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- Animal manures applied to soil: phosphorus bioavailability, losses to water and erosionPublication . Monteiro, M.C.H.; Ribeiro, Paulo; Batista, Marta; Carneiro, J.P.; Duarte, A.C.; Roboredo, Marta; Torrent, J.; Sharpley, AndrewPhosphorus (P) is a non renewable resource which highlights the significance of developing and using alternative sources of P for a sustainable agriculture. Animal manure is an option but its application to soils to meet crop nitrogen needs requires careful management practices to minimize freshwater eutrophication. The aim of this work was to evaluate the partitioning of applied P between plant uptake, losses to water, and erosion losses when using different animal manures and a mineral P fertilizer. A field trial was conducted at an erosion experimental station. The treatments were: Control (0 kg P/ha); cattle manure; solid fraction of pig and duck slurry and superphosphate, each applied at a rate of 50 kg P/ha after Lolium sp was sown. Soil samples from each trial were collected over the 9-month study and the water extractable soil P determined. It was found that desorption of P from all additions rapidly increased soon after P application (2 weeks). After that water extractable soil P remained fairly constant. While duck slurry desorbed the largest concentration of P, all sources have the potential to desorb P that could accelerate eutrophication. Plant uptake of P was greater with cattle manure added and released the least amount of P to water compared with the other sources of P. The partitioning of applied P between plant uptake and losses to runoff and sediments ranged between 5-12 % with the higher values in Duck treatment. Animal manures significantly increased soil Olsen-P, plant production and P uptake relative to mineral fertilizer. Animal manures can be considered as a source of available P nevertheless to avoid eutrophication risks increase plant P use efficiency is also important.
- Aplicação de resíduos orgânicos de pecuária ao solo: dessorção potencial do fosfato para as águasPublication . Monteiro, M.C.H.; Roboredo, Marta; Torrent, J.A aplicação de resíduos orgânicos de pecuária no solo pode constituir uma alternativa à fertilização mineral fosfatada contribuindo para a reutilização do fósforo e diminuição no uso de fertilizantes minerais fosfatados. Contudo, esta prática pode aumentar o risco de eutrofização por poluição difusa de origem agrícola. Neste trabalho avaliou-se a capacidade potencial de dessorção de fosfato para as águas em solos fertilizados com resíduos orgânicos de pecuária por comparação com um adubo mineral fosfatado. As modalidades efetuadas foram: controlo (C; 0kg P/ha); estrume de vaca compostado (M); fração seca do chorume de suíno (S) e de pato (D) e superfosfato concentrado (F), cada um aplicado num quantitativo de 50Kg P/ha. Utilizaram-se relações solo:solução de 1:100, 1:1000 e 1:10000 para simular as condições típicas de dessorção para águas de drenagem interna, escoamento superficial e curos de águas e albufeiras, respetivamente. Tomaram-se porções de cada suspensão aos dias 14, 29, 59, 89, 119, 149, 179, 219 e 258 e quantificou-se o P no sobrenadante (Pd). Aos 14 dias, em todas as modalidades fertilizadas Pd atingiu valores que se mantiveram praticamente constantes ao longo do ensaio. Nas suspensões 1:100 e 1:1000 Pd excedeu o valor limite para prevenir a eutrofização nas modalidades fertilizadas, enquanto na suspensão 1:10000 as modalidades F e D excederam esse limite. O estrume de vaca compostado foi o fertilizante que mostrou maior capacidade de dessorção de P para as águas.
- Crop use and profile distribution of phosphorus in soils that developed on mafic rocks in southern PortugalPublication . Monteiro, M.C.H.; Monteiro, Fernando; Madeira, Manuel; Torrent, J.The phytoavailability of soil phosphorus (P) depends on the different forms in which it occurs and how these forms change after the application of P fertiliser to the soil. Forms of P in the A, B and C horizons of eleven pedons that developed on mafic rocks were characterised by a fractionation method before and after fertilisation with single superphosphate, and a micropot experiment was conducted to assess the shortterm use of P fertiliser by rye (Secale cereale L.). The main sources of P to the crop were (i) phosphate adsorbed on mineral surfaces and pedogenic Fe, Al or Ca phosphates in the A horizon and (ii) Ca-phosphates in B and C horizons. In the C horizons, poor in Fe/Al phases and clay, the precipitated Ca-P showed low solubility, resulting in a reduction in shot biomass. The apparent P recovery by rye was similar in the A (36%) and B (29%) but decreased in the C (15%) horizons. The partial factor productivity (g g−1) decreased from the A (58) to B (11) and C (5) horizons. P phytoavailability decreased with increasing profile depth because the transformation of P fertiliser to poorly soluble Ca-P forms increased with depth.
- Dinâmica do fósforo no solo : perspectiva agronómica e ambientalPublication . Monteiro, M.C.H.; Torrent, J.O fósforo (P) é um elemento essencial a qualquer forma de vida, e está presente em todos os ecossistemas. A quantidade de P biodisponível presente no solo é muito variável e está dependente do equilíbrio que se estabelece entre o P sorvido na fase sólida e o P em solução na fase líquida do solo. A capacidade do solo em sorver P está fundamentalmente relacionada com o tipo e quantidade dos constituintes da fase sólida, com a presença de determinados iões em solução e com o pH da solução do solo. De um modo geral, uma concentração de P na fase sólida do solo em equilíbrio com uma concentração em solução de 0.3 mg P L-1, é suficiente para a nutrição da maior parte das culturas. De uma forma natural os níveis de P disponível no solo são baixos, o que tem conduzido a uma utilização repetida de adubos fosfatados, e de resíduos orgânicos provenientes da actividade pecuária com o objectivo de aumentar a disponibilidade em nutrientes no solo aumentando assim a produção agrícola. Em muitas áreas do globo, principalmente na Europa e América do Norte, a adição de P ao solo tem sido superior à sua remoção sendo o balanço amplamente positivo e, situando-se os níveis de P no solo acima dos requeridos pelas culturas. Esta sobrefertilização origina durante um longo intervalo de tempo, elevadas e contínuas perdas de P por escoamento superficial e drenagem. Estas perdas são devidas às elevadas concentrações de P na solução destes solos, que apresentam a sua capacidade para a sorção de P saturada. Uma concen12 Maria do Carmo Horta e José Torrent tração de P total nas águas superficiais tão baixa quanto 0.02-0.035 mg L-1, ou um teor superior a 0.05 mg L-1 em águas de escoamento superficial é ecologicamente indesejável pois pode conduzir à eutrofização dos sistemas aquáticos. Encontra-se actualmente bem estabelecido que a actual eutrofização acelerada das águas superficiais, é atribuída em parte à poluição difusa causada pelo P presente nas águas de escoamento superficial e de drenagem em áreas agrícolas. Valores de P total de cerca de 0.1 mg L-1 são actualmente utilizados na Europa e outros países como valor standard da qualidade da água subterrânea. No entanto, a nova Directiva Quadro da Água (2000/60/ CE de 23 de Outubro) indica que o valor limite de P na água superficial deve ser fixado pelos estados membros a fim de possibilitar um bom estado trófico das suas águas superficiais e um bom estado químico das suas águas subterrâneas, incluindo-se o fosfato na lista dos principais contaminantes. Por estes motivos a gestão do P no solo deve considerar não só aspectos agronómicos como também ambientais. Assim, o estudo da dinâmica do P nos solos, a selecção da metodologia mais apropriada para quantificar o P disponível, e o uso racional dos fertilizantes sob o ponto de vista agronómico e ambiental, são hoje em dia de elevado interesse pois contribuem não só para i) economia dos factores de produção, ii) diminuição da contaminação e riscos de eutrofização dos cursos de água e iii) economia de energia relativamente à exploração e produção de adubos fosfatados bem como à protecção do recurso natural constituído pelas jazidas de fosfatos naturais. Nos capítulos seguintes far-se-á uma abordagem a todos estes aspectos.
- Organic amendments as a source of phosphorus: agronomic and environmental impact of different animal manures applied to an acid soil.Publication . Monteiro, M.C.H.; Roboredo, Marta; Carneiro, J.P.; Duarte, A.C.; Torrent, J.; Sharpley, AndrewPhosphorus (P) is a non-renewable resource highlighting the significance of developing and using alternative P sources for a sustainable agriculture. The work aims to compare the effects of different organic amendments (OA) and a mineral P fertiliser as reference on P use efficiency by the crop, and on P losses to runoff waters and eroded sediments. A two-year field trial was conducted in a Dystric Regosol with Lolium sp. Treatments were: cattle manure compost (CM), solid fraction of swine (SS) and duck (DS) slurries and triple superphosphate (TSP), each applied at 50 kg P ha−1 year−1. Olsen P (mg P kg−1) increased from ≈ 19 at the beginning to ≈ 30 (TSP, CM), 45 (SS) and 62 (DS) after the experiment. Most of applied P remained in soil, between 92% (SS) and 96% (TSP), plant uptake ranged from 5% (CM) to 3.5% (TSP) and total P loss in runoff and sediments ranged between 0.2% (CM) and 4% (SS). OA increased P-use efficiency by the ryegrass crop compared with mineral P fertilizer. Composted cattle manure showed the best agronomic and environmental behaviour, simultaneously increasing P-use efficiency and decreasing P losses by runoff and erosion.
- Phosphorus desorption kinetics in relation to phosphorus forms and sorption properties of Portuguese acid soilsPublication . Monteiro, M.C.H.; Torrent, J.While much information exists on the quantitative relationships between phosphorus (P) sorption and soil properties, comparatively less attention has been given to the influence of soil properties and P forms on the kinetics of P desorption, and to the relationships between desorbable and sorbed P. The aim of this study was to rationalize the P desorption properties of a group of 29 acid soils representative of agricultural areas of Portugal. The soils differed widely in basic properties, total P concentration (91-1730 mg kg-1), Olsen P (2.5-116 mg kg-1), and relative contents of the ‘P fractions’ —defined operationally in accordance with the seven-step fractionation scheme of Ruiz et al. (1997). P sorption capacity was accurately predicted from the concentrations of oxalate-extractable Al and Fe, as is generally the case with acid soils. Desorption of sorbed P to an anion exchange resin could be described by a combination of two kinetic equations of the Michaelis-Menten type for fast and slowly desorbable P pools. Although the concentrations of both pools were correlated with those of various P fractions, they could not be unambiguously assigned to specific chemical P species. The high correlation found between fast desorbable P and Olsen P testifies to the usefulness of this agricultural P test for acid soils; however, Olsen P tended to overestimate and underestimate fast desorbable P for Olsen P values below and above ~80 mg kg-1, respectively. The average ratio of fast desorbable P to sorbed P was 0.21 and that of total desorbable P to sorbed P 0.60; both ratios increased with increasing degree of P saturation in the soil.
- Propriedades do solo e adsorção de fosfatoPublication . Monteiro, M.C.H.; Torrent, J.Quantificar a capacidade de adsorção de fosfato, em solos ácidos de Portugal, através de propriedades mineralógicas e químicas.
- Relationship between Olsen P and ammonium lactate–extractable P in portuguese acid soilsPublication . Monteiro, M.C.H.; Roboredo, Marta; Coutinho, João; Torrent, J.The soil phosphorus (P) test in Portugal is based on extraction with ammonium lactate (AL) at acidic pH. Because this test is rarely used in other countries, it is desirable to see whether the AL-P values correlate with the more commonly used P tests. In this work, we compared AL-P with bicarbonate-extractable P (Olsen’s method) for a group of 48 samples from Portuguese acidic soils differing widely in P status. Despite their contrasting composition, both reagents extracted phosphate from the same sources, albeit in different proportions. Both Olsen P and AL-P were strongly correlated with resin-extractable and dilute electrolyte-desorbable P, which are respectively related to the soil contents in phytoavailable P and P that can be released to runoff or drainage water. Olsen P and AL-P were strongly correlated (R2 = 0.870), the correlation became stronger when three overfertilized soils were excluded (Olsen P = 2.35 + 0.45 AL-P; R2 = 0.908; P ≤ 0.001, n = 45). No correlation was observed for a group of soils recently fertilized with Gafsa phosphate probably because the acidic AL reagent dissolved residual calcium phosphate, thus overestimating the soil content in desorbable P. On the basis of the present results and the AL-P-based fertility classes used for fertilizer recommendation purposes, Olsen P–based fertility classes were tentatively proposed for Portuguese acidic soils.
- Significado agronómico do P extraído pelo método de Olsen em solos ácidos de PortugalPublication . Monteiro, M.C.H.; Torrent, J.O objectivo deste trabalho foi o de avaliar o significado agronómico do P extraído pelo método de Olsen, num conjunto de 32 solos agrícolas, pertencentes às principais unidades de Portugal e na sua maioria ácidos.
- Significado ambiental do P quantificado pelo método de OlsenPublication . Monteiro, M.C.H.; Torrent, J.O Fósforo mineral (P) é um nutriente essencial quer em ecossistemas terrestres quer aquáticos. No entanto, uma concentração de P total de 0.02-0.035 mg L-1 em águas superficiais pode originar a eutrofização das águas superficiais. Existem actualmente dados que indicam que a actividade agrícola é a principal causa de introdução de P de forma difusa nos ecossistemas aquáticos. Os métodos analíticos actualmente utilizados para quantificar o P no solo são muito diversos e foram desenvolvidos com objectivos estritamente agronómicos. Deste modo, é difícil comparar resultados e estabelecer valores padrão em acções concertadas de gestão do P no solo. O objectivo deste trabalho foi o de avaliar a capacidade do método de Olsen como índice ambiental. Utilizaram-se 32 solos agrícolas representativos das condições edáficas de Portugal. Avaliaram-se as propriedades básicas do solo, o seu conteúdo em P quantificado pelo método de Olsen (P Olsen) e efectuou-se um ensaio de desorção suspendendo o solo num electrólito diluído usando três relações solo:solução: 1:100, 1:1000 e 1:10000. Neste ensaio pretendeu-se simular a transferência de P para a água de drenagem (1:100), para a água de escoamento superficial (1:1000) e para águas superficiais (1:10000) em condições estáticas. Os frascos contendo as diversas suspensões solo:electrólito foram agitados num agitador de vai-vem nos dois primeiros dias durante 30 min e depois uma vez por semana até ao 218 dias. Recolheram-se amostras a determinados intervalos de tempo, a primeira recolheu-se passados 14 dias, a segunda ao 29 dias e depois com intervalos de 30 dias até aos 180 dias e uma última aos 218 dias. A amostra colhida foi centrifugada a 1.04 x 105 m s-1 durante 15 min e determinou-se o P em solução pelo método de Murphy e Riley (1962). O ajuste dos resultados obtidos ao modelo “change-point” permitiu identificar para cada relação solo: electrólito diluído um ponto de mudança de declive ou “change point” de 21 mg kg-1 de P Olsen para a relação 1:100; de 57 mg kg-1 para a 1:1000 e 56 mg kg-1 para a 1:10000. O P em solução correspondente ao “change-point” para a relação 1:10000 era inferior a 0.02 mg L-1 no entanto, para a relação 1:1000 encontrava-se próximo do valor 0.05 mg L-1. Este valor é considerado crítico em águas de escoamento superficial no que diz respeito à possibilidade de causar eutrofização em águas superficiais. Em conclusão, a capacidade de retenção de fosfato destes solos está fundamentalmente saturada para valores de P Olsen de cerca de 50 mg kg-1. Para valores superiores a este a capacidade de sorção de fosfato é baixa e a capacidade do solo em transferir P para as águas é elevada.