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Keywords:

  • cattle manure;
  • long-term application;
  • soil;
  • carbon;
  • nitrogen;
  • nitrate

Abstract

Improving manure management to benefit both agricultural production and the environment requires a thorough understanding of the long-term effects of applied manure on soil properties. This paper examines the effect of 25 annual solid cattle manure applications on soil organic carbon (OC), total N (TN), and KCl-extractable NO3-N and NH4-N under both non-irrigated and irrigated conditions. After 25 annual manure applications, OC and TN contents increased significantly with the rate of manure application at the top two sampling depths (0–15 cm and 15–30 cm), and the increases were not affected by the irrigation treatment. The NO3 content increased at all sampling depths with greater increases observed under non-irrigated conditions, while NH4 content was not affected by manure application rates or the irrigation treatment. The changes in OC and TN at the surface (0–15 cm) and 15–30 cm depth were dependent on the cumulative weight of manure added over the years. The relationships between cumulative manure OC added and soil OC content and between cumulative manure TN added and soil TN content were linear and not affected by the irrigation treatment. For every ton of manure OC added, soil OC increased by 0.181 g kg–1 in the topsoil (0–15 cm). Similarly, for every ton of manure TN added, surface soil TN increased by 0.192 g kg–1. The linear relationship between manure C added and soil C content suggests that the soil had a high capacity for short-term C sequestration. However, the total amount of NO3-N in the soil profile (0–150 cm) was affected by both the manure application rates and the irrigation treatment. A large amount of NO3 accumulated in the soil, especially under non-irrigated conditions. The extremely high level of NO3 in the soil increases the potential risk of surface and groundwater pollution and losses to atmosphere as N2O.

Reaktion des Boden-C und -N auf Düngung mit Rindermist über 25 Jahre

Die Verbesserung des Stalldung-Managements zur Unterstützung der umweltgerechten landwirtschaftlichen Produktion erfordert ein grundlegendes Verständnis der Langzeiteffekte der zugeführten Dünger auf die Bodeneigenschaften. In dieser Studie wurden die Auswirkungen einer 25-jährigen Zufuhr von Rinder-Festmist auf die Gehalte an organischem Kohlenstoff (OC), Gesamt-N (TN) und KCl-extrahierbarem NO3-N and NH4-N bei Bewirtschaftung ohne und mit Beregnung untersucht. Nach 25 Jahren waren die Gehalte an OC und TN in den Bodenschichten 0–15 cm und 15–30 cm entsprechend der Menge der Dungzufuhr signifikant erhöht. Diese Anreicherungen waren von der Beregnung nicht beeinflusst. Die NO3-Gehalte waren in allen Beprobungstiefen erhöht, wobei größere Anreicherungen in den nicht beregneten Böden festgestellt wurden. Die NH4-Gehalte wurden durch Höhe der Dungzufuhr und Beregnung nicht beeinflusst. Die Änderungen der Gehalte an OC and TN in den Bodenschichten 0–15 cm und 15–30 cm hingen von der kumulativen Masse des über die Unter-suchungsperiode zugeführten Dunges ab. Beziehungen zwischen der kumulativen Masse an zugeführtem OC und den Gehalten an Boden-OC sowie zwischen der kumulativen Masse an zugeführtem TN und den Gehalten an Boden-TN waren linear und nicht durch die Beregnung beeinflusst. Je Tonne an zugeführtem Dung-OC stieg der Gehalt an Boden-OC um 0,181 g kg–1 im Oberboden (0–15 cm). Gleichermaßen stieg der Gehalt an Boden-TN in 0–15 cm Bodentiefe um 0,192 g kg–1 je Tonne an zugeführtem Dung. Die lineare Beziehung zwischen zugeführtem Dung-C und dem Boden-C-Gehalt ließ die Schlussfolgerung zu, dass der Boden eine hohe Kapazität kurzfristiger C-Stabilisierung hat. Allerdings wurden die Gesamt-Gehalte an NO3-N im Bodenprofil (0–150 cm) durch Höhe der Dungzufuhr und Beregnung beeinflusst. Große Massen an NO3 wurden im Boden akkumuliert, insbesondere in den Varianten ohne Beregnung. Die extrem hohen Gehalte an NO3 im Boden erhöhen das Risiko der Verschmutzung von Grund- und Oberflächenwässern sowie von Einträgen von N2O in die Atmosphäre.