Fertilizer 15N balance in a coffee cropping system: a case study in Brazil

Abstract

SUMMARYKnowledge about the fate of fertilizer nitrogen in agricultural systems is essential for the improvement of management practices in order to maximize nitrogen (N) recovery by the crop and reduce N losses from the system to a minimum. This study involves fertilizer management practices using the 15 N isotope label applied in a single rate to determine the fertilizer-N balance in a particular soil-coffee-atmosphere system and to deepen the understanding of N plant dynamics. A caracterização do destino do 15 N do fertilizante é uma ferramenta essencial para a melhoria de práticas de manejo de fertilizante que visam à maximização de sua recuperação pela cultura e para redução de perdas de nitrogênio (N) para fora do sistema a um mínimo. Este estudo envolveu práticas de manejo usando o 15 N como traçador, aplicado em uma só taxa, para determinação do balanço do N do fertilizante em um sistema particular de solocafé-atmosfera e melhor compreender a dinâmica desse elemento dentro da planta. Cinco repetições, constituídas de parcelas de cerca de 120 plantas, foram casualmente definidas dentro de um cafezal em Piracicaba, SP, Brasil. Em cada parcela, nove plantas constituíram subparcelas para os estudos de balanço de 15 A parte aérea das plantas foi separada em caule central ortotrópico, ramos produtivos, folhas de ramos produtivos, ramos vegetativos, folhas de ramos vegetativos e frutos. A serrapilheira, constituída de folhas mortas acumuladas abaixo do dossel, foi medida por meio da diferença entre as folhas na colheita e as folhas no início da próxima floração. Raízes e solo foram amostrados em camadas de 0,20 m, até a profundidade de 1,0 m. As amostras das subparcelas isotópicas foram utilizadas para determinar a concentração de N total e a abundância em 15 N, e plantas fora delas foram usadas para estimar a matéria seca. Perdas de NH 3 por volatilização foram estimadas por meio de coletores especiais. A lixiviação de N do fertilizante foi estimada pela medida de fluxos de água na profundidade de 1,0 m e a coleta de solução do solo para avaliação da concentração de N mineral e 15 N. Depois de dois anos de medidas, verificou-se que a recuperação do N do sulfato de amônio foi de 19,1 % pela parte aérea; 9,4 % pelas raízes; 23,8 % pela serrapilheira; e 26,3 % pelos frutos (exportação), restando 12,6 % no solo da camada de 0-1,0 m. As perdas por volatilização e lixiviação foram muito pequenas, representando 2,0 e 0,9 %, respectivamente. Para fechar o balanço em 100 % após dois anos, faltaram apenas 6,2 %, o que pode ser atribuído a N em outros compartimentos não medidos e erros experimentais. Os resultados mostram que um enriquecimento em 15 N de apenas 2 % permitiu o estudo do destino do N do fertilizante em uma cultura perene, como a do café, por um período de dois anos.

Nitrogen fertilizer (15N) leaching in a central pivot fertigated coffee crop

“…For scenario ii, this amount was only reduced to 12.1 per ha or 3.0%, showing that the major contributor to QNdff is P not I. Irrigation only during the dry season does not change very much this trend (scenario iii, Table 5). Because irrigation is widely spread for coffee plantations in this region, fertigation can be also applied during the wet season, however, following the recommendations of Bruno et al (2011). Fenilli et al (2008 reported a leaching of 6.5 kg ha -1 of N, corresponding to 2.3% of the total rate, in an area where 280 kg ha -1 of N rate was applied.…”

Nitrogen Loss by Erosion From Mechanically Tilled and Untilled Soil Under Successive Simulated Rainfalls

“…Basanta et al (2003) found only about 10 % FDN incorporated in soil under sugarcane cultivation, after 128 mm rain in 100 days. Fenilli et al (2008) found only 12.6 % FDN in soil under coffee.…”

“…The characterization of fertilizer N in agricultural systems is an essential tool for improving management practices aimed at maximum nutrient exploitation by crops and minimal losses (Fenilli et al, 2008 The use of isotope-enriched fertilizer ( 15 N) is an excellent tool for this type of research (Reichardt and Bacchi, 2004).…”

Nitrogen fertilization of coffee: organic compost and Crotalaria juncea L.

“…Similarly, Ambrosano et al (2011) obtained 4.1% of N-Cj in sugarcane leaves in the 2 nd harvest after C. juncea application, indicating the persistence of residual N in the soil. Fenilli et al, (2008) found in the litter and in the soil 46.3% of applied N after a year of application of marked ammonium sulfate in a coffee plantation. Araujo et al (2005) reported 12.8% of NfGM in wheat aerial parts, applying 100 kg N ha -1 of C. juncea.…”