Nitrogen dynamics and red pine growth following application of pelletized biosolids in Massachusetts, USA

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Abstract

Pelletized biosolids from municipal wastewater treatment were applied to a thinned red pine plantation to determine if there were treatment levels that could produce a fertilization growth response without resulting in unacceptable nitrate leaching. The pellets (total nutrient concentrations of 4.4% N, 1.4% P, 0.2% K) were applied at four levels (0, 200, 400, 800 kg/ha total N). Only 26% of labile organic N in the pellets was mineralized in the first year after application. Foliar N increased with increasing application rate, but other nutrients were unchanged. Red pine basal area growth was unchanged with low and medium levels, but decreased to 50% of control plots with the highest level. A decrease in foliar K/N ratio resulting from high N uptake with little additional K is hypothesized as the cause for the growth decline. The highest treatment level resulted in lysimeter nitrate-N concentrations increasing to 2 mg/L in the first year and 9 mg/L in the second, returning to control levels in the third; no increase occurred in other treatments. These results contrast with those found with liquid sludge applications, in which nearly all N mineralization and the highest nitrate leaching rates occurred in the first year. The slower release of inorganic N from pellets over 2 years may allow higher total N application rates without causing high nitrate leaching.

Des biosolides granulés provenant d'une usine municipale de traitement des eaux usées ont été appliqués dans une plantation de pin rouge éclaircie afin de déterminer si certains niveaux d'application pouvaient améliorer la croissance sans provoquer un degré inacceptable de lessivage des nitrates. Les granules qui avaient une concentration totale en nutriments de 4,4% N, 1,4% P, 0,2%K ont été appliqués aux taux de 0, 200, 400, 800 kg/ha N total. Seulement 26% de N organique labile dans les granules a été minéralisé durant la première année qui a suivi l'application. L'azote foliaire a augmenté proportionnellement au taux d'application mais les autres nutriments n'ont pas variés. Les taux d'application faible et moyen n'ont pas affecté l'accroissement en surface terrière du pin rouge mais le taux d'application le plus élevé a causé une diminution de 50% par rapport au témoin. Une diminution du rapport K:N dans les aiguilles, résultant d'un fort prélèvement de N avec peu de K additionnel, pourrait être la cause de la diminution de croissance. Le taux d'application le plus élevé a entraîné une augmentation de la concentration de nitrates dans les lysimètres, jusqu'à 2 mg/L la première année et 9 mg/L la seconde année. La concentration de nitrates est revenue au même niveau que le témoin au cours de la troisième année. Aucune augmentation n'a été observée avec les autres taux d'application. Ces résultats contrastent avec ceux obtenus par l'application de boues liquides où presque toute la minéralisation a eu lieu et où les plus hauts taux de lessivage de nitrates ont été observés la première année. Étant donné que la libération de N inorganique qui s'est étalée sur 2 ans est plus lente avec les granules, il serait possible d'appliquer un taux de N plus élevé sans causer un fort lessivage de nitrates.

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