Flujos de agua y de solutos disueltos en suelos de corrales de engorde de ganado vacuno: implicaciones potenciales en la calidad de los recursos hídricos locales

Abstract

[Resumen] Los sistemas intensivos de producción ganadera (feedlot) incrementan los flujos de energía y nutrientes, exponiendo a suelos y cuerpos de agua a procesos de contaminación. La sostenibilidad ambiental de esta práctica debe concentrarse en el estudio de los posibles efectos de contaminación potencialmente emergentes, relacionados con las características propias del sistema. En consecuencia, se propuso como objetivo de este trabajo: estudiar el sellado de la superficie del suelo y su influencia sobre el flujo vertical de la solución formada a partir de estiércol y humedad generados en sistemas bajo corrales de engorde de ganado vacuno, y evaluar su potencial incidencia sobre la calidad del agua sub-superficial. Se trabajó en los corrales de engorde con diferentes tiempos de uso, pertenecientes a dos feedlots ubicados en la región sub-húmeda Pampa Arenosa en Argentina. Se estudió la morfología del suelo y los cambios temporales en variables físicas y químicas de interés hidrológico. Se establecieron modelos empíricos que permitieron cuantificar las tasas de lixiviación y avance de la solución de estiércol, como también las variaciones de la humedad del suelo. Las variables físicas y químicas se cuantificaron siguiendo técnicas analíticas estandarizadas. Los resultados indican que en corrales de engorde levantados sobre suelos de textura gruesa, se generan condiciones apropiadas para la formación de una interfase. El mecanismo que le da origen está ligado a la formación de una película orgánica que se adhiere a la superficie del suelo estimulando la generación de un biofilm. La calidad de la materia orgánica, el contenido de humedad y la acción biológica se identifican como factores que están interviniendo en su formación. La interfase cumple funciones de sellado de la superficie del suelo, limitando el flujo vertical de agua y materia orgánica, y de piso sostén para los animales. Si bien la extensión del sellado queda limitada a la superficie, se producen cambios químicos y físicos en los primeros 15 centímetros del suelo subyacente que limitan aún más los flujos. Los bajos valores de la tasa de lixiviación y de avance del ion cloruro, así como el lento flujo de agua manifiestan la capacidad de sellado efectivo que posee la interfase y los primeros centímetros del suelo subyacente. Sin embargo este sellado no inhibe la migración de iones y/o solutos disueltos provenientes del estiércol, pudiendo estos movilizarse por difusión en la zona no saturada del suelo. El movimiento de la solución de estiércol, representado por el ion cloruro, se estima que podría alcanzar la capa freática antes de los 28 años de uso del corral, y el perfil del suelo quedaría saturado de ion cloruro a los 35 años. Por consiguiente, el sellado de la superficie no garantiza la protección de los acuíferos subyacentes.

[Resumo] Os sistemas intensivos de produción gandeira (feedlot) incrementan os fluxos de enerxía e nutrientes, expoñendo os solos e as masas de auga a procesos de contaminación. A sustentabilidade ambiental desta práctica debe concentrarse no estudo dos posibles efectos de contaminación potencialmente emerxentes, relacionados coas características propias do sistema. En consecuencia, propúxose como obxectivo deste traballo: o estudio do selado da superficie do solo e a súa influencia sobre o fluxo vertical da solución orixinada a partires do esterco e da humidade en sistemas baixo currais de engorde de gando vacún, e ademais avaliar a súa potencial incidencia sobre a calidade das augas sub-superficiais. Traballouse en currais de engorde con diferentes tempos de uso, que pertencían a dous “feedlots” localizados na rexión sub-húmeda da Pampa Areosa, na Arxentina. Estudouse a morfoloxía do solo e os cambios temporais en variables físicas e químicas de interese hidrolóxico. Establecéronse modelos empíricos que permitiron cuantificar as taxas de lixiviación e de avance da solución de esterco, como tamén as variacións da humidade do solo. As variables físicas e químicas cuantificáronse seguindo técnicas analíticas estandarizadas. Os resultados indican que en currais de engorde levantados sobre solos de textura grosa, orixínanse condicións apropiadas para a formación de unha interface. O mecanismo que lle da orixe a dita interface está ligado á formación dunha película orgánica que se adhire á superficie do solo estimulando a xeración dun biofilme. A calidade da materia orgánica, o contido de humidade do solo, e a acción biolóxica, identificáronse como factores que están intervindo na súa formación. A interface cumpre funcións de selado da superficie do solo, limitando o fluxo vertical de auga e materia orgánica, sendo tamén piso de sostén para os animais. Aínda que a extensión do selado queda limitada a superficie, prodúcense cambios químicos e físicos nos primeiros 15 centímetros do solo que aínda limitan mais os fluxos. Os baixos valores que foron establecidos tanto para a taxa de lixiviación e de avance do ion cloruro, como do fluxo de auga manifestan a capacidade de selo efectivo que posúen a interface e os primeiros centímetros do solo subxacente. Nembargantes, este selado non inhibe a migración de ións e/ou solutos que veñen do esterco, podendo estes mobilizárense por difusión na zona non saturada do solo. O movemento da solución de esterco, representado pola dinámica do ion cloruro, estímase que podería alcanzar a capa freática antes dos 28 anos de uso do curral, e o perfil do solo quedaría saturado de ión cloruro ós 35 años. Por conseguinte, o selado da superficie, non é garantía da protección dos acuíferos subxacentes.

[Abstract] Intensive cattle livestock production systems (feedlots) increase energy and nutrient flows, exposing soils and water bodies to pollution processes. The environmental sustainability of these practices should consider potential pollution effects, which are related to the inherent characteristics of the system. Consequently, the objective of this work was to study soil surface sealing and its influence on the vertical flow of manure and water solution in beef cattle feedlot pen soils, and assess its potential impact on subsurface water quality. This work was carried out in pens with different usage times, belonging to two feedlots located in Sandy Pampa’s sub-humid region. Soil morphology and temporal changes in physical and chemical variables of hydrological interest were studied. Empirical models were developed to quantify lixiviation rates, manure solution movement in the soil, and variations in soil moisture. Standardized analytical techniques were used to quantify chemical and physical parameters. The results indicated that, in feedlot pens with coarse textured soils, suitable conditions for the formation of an interface are developed. The mechanism is linked to the formation of an organic film, adhered to the soil surface, which stimulates the development of a biofilm. Organic matter quality, moisture content and biological activity are identified as main factors influencing its formation. The interface acts as a sealing surface, limiting the vertical flow of moisture and material, and as a support floor for animals. Although sealing occurred on the soil surface, additional chemical and physical changes were observed in the upper 15 centimeters of the soil, which further limited vertical fluxes. Low leaching and movement of chloride rates, an slow water flux indicate the high sealing capacity of both the interface and the first centimeters of the underlying soil. However, this seal does not prevent the migration of ions and/or dissolved solutes from manure, which can move down the soil unsaturated zone. The movement of manure solution, characterized using the ion chloride, is estimated to reach the water table under pens after 28 years of use. The soil profile is expected to be saturated with chloride after 35 years of use. Thus, sealing of the soil surface does not guarantee the full protection of aquifers underlying the pens.