Sheep excreta as source of nitrous oxide in ryegrass pasture in southern Brazil

Abstract

Livestock urine and dung are important components of the N cycle in pastures, but little information on its effect on soil nitrous oxide (N2O) emissions is available. We conducted a short-term (39-day) trial to quantify the direct N2O-N emissions from sheep excreta on an experimental area of ryegrass pasture growing on a Typic Paleudult in southern Brazil. Four rates of urine-N (161, 242, 323, and 403 kg ha-1 N) and one of dung-N (13 kg ha-1 N) were applied, as well as a control plot receiving no excreta. The N2O-N emission factor (EF = % of added N released as N2O-N) for urine and dung was calculated, taking into account the N2O fluxes in the field, over a period of 39 days. The EF value of the urine and dung was used to estimate the emissions of N2O-N over a 90-day period of pasture in the winter under two grazing intensities (2.5 or 5.0 times the herbage intake potential of grazing lambs). The soil N2O-N fluxes ranged from 4 to 353 μg m-2 h-1. The highest N2O-N fluxes occurred 16 days after application of urine and dung, when the highest soil nitrate content was also recorded and the water-filled pore space exceeded 60 %. The mean EF for urine was 0.25 % of applied N, much higher than that for dung (0.06 %). We found that N2O-N emissions for the 90-day winter pasture period were 0.54 kg ha-1 for low grazing intensity and 0.62 kg ha-1 for moderate grazing intensity. Comparison of the two forms of excreta show that urine was the main contributor to N2O-N emissions (mean of 36 %), whereas dung was responsible for less than 0.1 % of total soil N2O-N emissions.

Urina e fezes de ovinos são componentes importantes do ciclo do N em pastagens, mas pouco se sabe sobre o efeito desses nas emissões de óxido nitroso (N2O) para atmosfera. Um estudo foi conduzido para quantificar as emissões de N-N2O provenientes das excretas de ovinos sobre uma pastagem de azevém num Argissolo Vermelho Distrófico típico no sul do Brasil. Quatro doses de N-urina (161, 242, 323 e 403 kg ha-1 N) e uma de N-fezes (13 kg ha-1 N) foram aplicadas, além de um tratamento-controle sem aplicação de excretas. O fator de emissão de N-N2O (FE = % do N adicionado emitido na forma de N-N2O) foi calculado para urina e fezes, levando em consideração os fluxos de N2O determinados no período de 39 dias. Os FEs da urina e fezes foram utilizados para estimar as emissões de N-N2O num período de 90 dias da pastagem no inverno, sob duas intensidades de pastejo (2,5 e 5,0 vezes o potencial de consumo dos ovinos). Os fluxos de N-N2O variaram de 4 a 353 μg m-2 h-1. Os fluxos mais elevados de N-N2O ocorreram 16 dias após a aplicação da urina e das fezes, quando os teores mais elevados de nitrato ocorreram e a porosidade preenchida por água excedeu 60 %. O FE médio da urina foi 0,25 % do N aplicado, muito superior ao verificado para as fezes (0,06 %). Considerando o período de 90 dias de utilização da pastagem no inverno, estimou-se que a emissão de N-N2O foi de 0,54 kg ha-1 na intensidade de pastejo baixa e de 0,62 kg ha-1 na intensidade de pastejo moderada. Entre as excretas, a urina foi o principal contribuinte para a emissão de N-N2O (media de 36 %), enquanto as fezes foram responsáveis por menos do que 0,1 % das emissões totais de N-N2O do solo.