Subsurface Nitrate–N Leaching Loss as Affected by Drainage Size and Depth in a Shallow Slowly–Permeable Soil

Abstract

Subsurface drainage discharge nitrate–N (NO3–N) losses were evaluated under corn during a three year period under three replicated drainage systems: i) 100 mm diameter drainage tile at 80 cm depth; ii) 50 mm diameter drainage tile at 80 cm depth and iii) 50 mm diameter drainage tile at 50 cm depth. Each drainage system had 12 m spacings between laterals. The field under investigation possessed shallow, imperfectly–to–poorly drained soils. Throughout the investigation average NO3–N concentrations in the drainage outflow were similar for all three systems ranging from 9.6–11.4 mg L−1. Total drainage discharge was significantly lower for the shallow (50 cm) system compared to the two deeper (80 cm) systems. Therefore, significant differences in total NO3–N loss between the shallow (50 cm) and deep (80 cm) systems were observed with shallow systems providing reduced NO3–N losses. Corn yields were significantly lower in the shallow (50 cm) drainage treatment in only one year. Shallow drainage may have many economical and environmental benefits and require further research to evaluate its potential under various soil types.

Les pertes de nitrate–N (NO3–N) pour les écoulements de drainage souterrains ont été évaluées sous les plantations de maïs au cours d’une période de trois ans pour trois systèmes de drainage ayant été reproduits : i) un tuyau de drainage d’un diamètre de 100 mm à une profondeur de 80 cm; ii) un tuyau de drainage d’un diamètre de 50 mm à une profondeur de 80 cm et iii) un tuyau de drainage d’un diamètre de 50 mm à une profondeur de 50 cm. Chaque système de drainage comportait un espacement de 12 m entre les canalisations secondaires. Le champ étudié possédait des sols de faible profondeur dont le drainage allait d’imparfait à piètre. Tout au long de l’étude, les concentrations de NO3–N moyennes dans le débit de drainage étaient semblables pour les trois systèmes, allant de 9,6 à 11,4 mg L−1. Le débit de drainage total était considérablement moins élevé pour le système de faible profondeur (50 cm) comparativement aux deux systèmes plus profonds (80 cm), Par conséquent, des écarts considérables dans la perte de NO3–N totale entre le système de faible profondeur (50 cm) et les systèmes profonds (80 cm) ont été observés, le système de faible profondeur offrant des pertes de NO3–N réduites. Le rendement des plantations de maïs était considérablement plus faible dans le traitement de drainage (50 cm) en l’espace d’un an seulement. Le drainage à faible profondeur peut présenter de nombreux avantages sur les plans économique et environnemental. Il demande de plus amples recherches afin d’évaluer ses possibilités en fonction de divers types de sol.