Effect of untreated and stabilized dairy effluent applications on soil fertility and associated health risks

Abstract

The intensification of dairy production in Uruguay generates increasing volumes of organic waste that are difficult to handle and may entail health risks. Irrigation with farm dairy effluents (DE) is a recommended agricultural practice to improve soil fertility. The objective of this work was to evaluate the effect of the application of raw (RDE) and two-lagoon stabilized effluents (LDE), urea fertilization, or non-amendment to Festuca arundinacea on soil and plant nutrient content, as well as pathogenic bacterial indicators and persistence of antimicrobial resistance genes. In a greenhouse trial, four seasonal applications were made with a total dose equivalent to 200 kg N ha-1. Soil Na content increased after DE applications. There was no increase in the nutrient content of tall fescue caused by DE applications. The persistence of E. coli was low but still detected in soil receiving RDE. Beta-lactam genes blaTEM and blaOXA were detected in both DE, being highest in LDE. However, they were not detected in the soil. DE applications demonstrated effects comparable to those of control and urea fertilization on tall fescue biomass and nutrient content, and slightly altered the soil's chemical status. LDE reduced pathogenic bacteria load to the soil, underlining the safety of its application.

La intensificación de la producción lechera en Uruguay genera grandes volúmenes de residuos orgánicos de difícil manejo y con potenciales riesgos sanitarios. El riego con efluentes de tambo (DE) es una práctica recomendada para mejorar la fertilidad del suelo. Este estudio evaluó la aplicación de DE crudos (RDE) y estabilizados en dos lagunas (LDE) sobre Festuca arundinacea, comparado con la fertilización con urea y un control, sobre el contenido de nutrientes de suelo y planta, indicadores de bacterias patógenas y persistencia de genes de resistencia antimicrobiana. En un ensayo de invernadero se realizaron cuatro aplicaciones estacionales con una dosis total equivalente a 200 kg N ha-1. El contenido de Na del suelo aumentó después de las aplicaciones. La aplicación de DE no aumentó el contenido de nutrientes de festuca. La persistencia de E. coli fue baja pero detectable con RDE. Los genes beta-lactámicos blaTEM y blaOXA, presentes en ambos DE, no se detectaron en el suelo. La aplicación de DE mostró efectos comparables a los del control y la urea sobre el contenido de nutrientes de la festuca y modificó levemente la química del suelo. LDE redujo la carga de bacterias patogénicas, lo que subraya la seguridad de su aplicación.

A intensificação da produção leiteira em Uruguai gera grandes volumes de resíduos orgânicos de difícil manejo e com potenciais riscos à saúde. A irrigação de efluentes de tambo (DE) é uma prática agrícola recomendada para melhorar a fertilidade do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicação em Festuca arundinacea de DE bruto (RDE) e estabilizada em dois lagoas (LDE) comparada à adubação com ureia sobre o teor de nutrientes do solo e planta, indicadores de bactérias patogênicas e a persistência de alguns genes de resistência antimicrobiana. Em estufa, foram feitas quatro aplicações sazonais com dose total equivalente a 200 kg N há-1. O teor de Na do solo aumentou após as aplicações de DE. A aplicação de DE não aumentou o teor de nutrientes da festuca. A persistência de E. coli foi baixa, mas foi detectada com RDE. Os genes beta-lactâmicos blaTEM e blaOXA foram detectados em ambos os DE, mais em LDE, mas não foram detectados no solo. A aplicação de DE mostrou efeitos comparáveis aos do controle e da uréia no teor de nutrientes da festuca e modificou ligeiramente química do solo. LDE reduzem a carga de bactérias patogênicas e destaca a segurança de sua aplicação.