Temporal variability of soil CO2 emission after conventional and reduced tillage described by an exponential decay in time model

A quantificação do impacto das práticas de preparo sobre as perdas de carbono do solo é dependente da habilidade de se descrever a variabilidade temporal da emissão de CO2 do solo após preparo. Tem sido sugerido que as grandes quantidades de CO2 emitido após o preparo do solo podem servir como um indicador das modificações nos estoques de carbono do solo em longo termo. Neste trabalho é apresentado um modelo de duas partes baseado na temperatura e na umidade do solo e que inclui um termo exponencial decrescente do tempo que é eficiente no ajuste das emissões intermediárias após preparo: arado de disco seguido de uma passagem com a grade niveladora (convencional) e escarificador de arrasto seguido da passagem com rolo destorroador (reduzido). As emissões após o preparo do solo são descritas utilizando-se estimativa não linear com um coeficiente de determinação (R²) tão alto quanto 0.98 após preparo reduzido. Os resultados indicam que nas previsões da emissão de CO2 após o preparo do solo é importante considerar um termo exponencial decrescente no tempo após preparo.

Spatial variability of soil CO2 emission in different topographic positions

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

GPS receivers for georeferencing of spatial variability of soil attributes

A caracterização da variabilidade espacial dos atributos do solo é indispensável para subsidiar práticas agrícolas de maneira sustentável. A utilização da geoestatística para caracterizar a variabilidade espacial desses atributos, como a resistência mecânica do solo à penetração (RP) e a umidade gravimétrica do solo (UG), é, hoje, prática usual na agricultura de precisão. O resultado da análise geoestatística é dependente da densidade amostral e de outros fatores, como o método de georreferencimento utilizado. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo comparar dois métodos de georreferenciamento para a caracterização da variabilidade espacial da RP e da UG, bem como a correlação espacial dessas variáveis. Foi implantada uma malha amostral de 60 pontos, espaçados em 20 m. Para as medições da RP, utilizou-se de penetrógrafo eletrônico e, para a determinação da UG, utilizou-se de trado holandês (profundidade de 0,0-0,1 m). As amostras foram georreferenciadas, utilizando-se do método de Posicionamento por Ponto Simples (PPS), com de (retirar) receptor GPS de navegação, e Posicionamento Relativo Semicinemático, com receptor GPS geodésico L1. Os resultados indicaram que o georreferenciamento realizado pelo PPS não interferiu na caracterização da variabilidade espacial da RP e da UG, assim como na estrutura espacial da relação dos atributos.

Short-term temporal changes of soil carbon losses after tillage described by a first-order decay model

Tillage stimulates soil carbon (C) losses by increasing aeration, changing temperature and moisture conditions, and thus favoring microbial decomposition. In addition, soil aggregate disruption by tillage exposes once protected organic matter to decomposition. We propose a model to explain carbon dioxide (CO2) emission after tillage as a function of the no-till emission plus a correction due to the tillage disturbance. The model assumes that C in the readily decomposable organic matter follows a first-order reaction kinetics equation as: dC(sail)(t)/dt = -kC(soil)(t) and that soil C-CO2 emission is proportional to the C decay rate in soil, where C-soil(t) is the available labile soil C (g m(-2)) at any time (t). Emissions are modeled in terms soil C available to decomposition in the tilled and non-tilled plots, and a relationship is derived between no-till (F-NT) and tilled (F-Gamma) fluxes, which is: F-T = a1F(NT)e(-a2t), where t is time after tillage. Predicted and observed fluxes showed good agreement based on determination coefficient (R-2), index of agreement and model efficiency, with R-2 as high as 0.97. The two parameters included in the model are related to the difference between the decay constant (k factor) of tilled and no-till plots (a(2)) and also to the amount of labile carbon added to the readily decomposable soil organic matter due to tillage (a,). These two parameters were estimated in the model ranging from 1.27 and 2.60 (a(1)) and - 1.52 x 10(-2) and 2.2 x 10(-2) day(-1) (a(2)). The advantage is that temporal variability of tillage-induced emissions can be described by only one analytical function that includes the no-till emission plus an exponential term modulated by tillage and environmentally dependent parameters. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Test of a microlysimeter for measurement of soil evaporation

A quantificação da evaporação do solo é requerida em estudos de balanço hídrico de culturas e em aplicações que visam a aumentar a eficiência do uso da água pelos cultivos. O objetivo deste trabalho foi testar um modelo de microlisímetro (ML) para medir a evaporação do solo em condições irrigada e não irrigada. Os MLs foram construídos utilizando tubos de PVC rígido, medindo 100 mm de diâmetro interno, 150 mm de profundidade e 2,5 mm de espessura da parede. Quatro MLs foram assentados sobre a superfície de dois lisímetros de pesagem de alta precisão conduzidos com solo nu, previamente instalados no Iapar, em Londrina-PR. Os lisímetros tinham dimensões de 1,4 m de largura, 1,9 m de comprimento e 1,3 m de profundidade, e estavam sendo conduzidos com e sem irrigação. A evaporação medida nos MLs (E ML) foi comparada com a medida nos lisímetros (E L), durante quatro períodos do ano. As diferenças entre E ML e E L foram mínimas para condições de baixa e elevada demanda atmosférica, e também para condições de solo irrigado ou não irrigado, indicado que o modelo de ML testado neste trabalho é adequado para medir a evaporação do solo.

Measurement systems of soil water matric potential and evaluation of soil moisture under different irrigation depths

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

The status of soil phosphate fractions and the ability of fungi to dissolve hardly soluble phosphates

Brazilian soils predominantly consist of iron and aluminum oxides and have a low phosphorus content. The present study was carried out in order to assess the status of phosphate fractions in pasture, forest and agricultural soils and the ability of soil fungi to solubilize iron and aluminum phosphates. The abundance of P fractions in the soils studied occurred in the following order: Fe-P > reductant-soluble Fe-P > occluded Fe-P > occluded Al-P > Al-P > Ca-P. of the 481 fungi isolated, 33 showed the ability to solubilize the inorganic phosphates in culture. of these, 14 were considered to be high or very high solubilizers based on a solubilization capacity > 1000 mu g PO43- ml(-1). Isolate F-111 was the only one that dissolved all the insoluble phosphates used. Nine isolates solubilized both Al-P and Ca-P, and four other isolates only solubilized Ca-P. The highest number of isolates with high solubilization capacity were detected in pasture soil, followed by tropical rain forest and forest patch soils. Pasture soil presented both the largest contents of insoluble phosphates and the largest number of fungal isolates with phosphate-solubilizing ability. The range and size of P fractions influenced the number of fungi and their ability to solubilize hardly soluble phosphates. (c) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Electrical conductivity test in the evaluation of physiological quality in seeds of Zeyheria tuberculosa

The electrical conductivity test is still an excellent tool to evaluate the effect of seeds of various forest and agricultural species and recent studies have been conducted aiming at verifying its application in forest seeds. The objective of this study was to establish a specific methodology to test the electrical conductivity of forest seeds of Zeyheria tuberculosis. Four lots of seeds were used, which were submitted to the germination test, evaluating the percentage of germination, germination speed index and dry mass of seedlings. For the electrical conductivity test, five replicates of 20 seeds installed in three volumes of deionized water (75, 100 and 125 mL) were used and eight periods for seed imbibitions (2, 4, 6, 12, 18, 24, 48 and 72 hour) at 25 degrees C were allowed. The statistical design used was completely random; the comparison of means was performed by Tukey test at 5 % probability. Lot II showed higher germination percentage and speed. The electrical conductivity test allows discrimination of the same batch by the germination test under laboratory conditions. It was possible to separate the seed lot presenting better physiological quality (lot II) from among the other lots. It was recommended the use of 75 or 125 mL of deionized water at a temperature of 25 degrees C to perform the electrical conductivity test.

Small relief shape variations influence spatial variability of soil chemical attributes

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Availability of soil water under tillage systems, mulch management and citrus rootstocks

The increased availability of soil water is important for the management of non-irrigated orange orchards. The objective of this study was to evaluate the availability of soil water in a Haplorthox (Rhodic Ferralsol) under different tillage systems used for orchard plantation, mulch management and rootstocks in a "Pera" orange orchard in northwest Parana, Brazil. An experiment in a split-split-plot design was established in 2002, in an area cultivated with Brachiaria brizantha grass in which three tillage systems (no tillage, conventional tillage and strip-tillage) were used for orchard plantation. This grass was mowed twice a year between the rows, representing two mulch managements in the split plots (no mulching and mulching in the plant rows). The split-split-plots were represented by two rootstocks ("Rangpur" lime and "Cleopatra" mandarin). The soil water content in the plant rows was evaluated in the 0-20 cm layer in 2007 and at 0-20 and 20-40 cm in 2008-2009. The effect of soil tillage systems prior to implantation of orange orchards on soil water availability was less pronounced than mulching and the rootstocks. The soil water availability was lower when "Pera" orange trees were grafted on "Cleopatra" mandarin than on "Rangpur" lime rootstocks. Mulching had a positive influence on soil water availability in the sandy surface layer (020 cm) and sandy clay loam subsurface (20-40 cm) of the soil in the spring. The production of B. brizantha between the rows and residue disposal in the plant rows as mulch increased water availability to the "Pera" orange trees.

Compositional analysis for an unbiased measure of soil aggregation

Soil aggregation is an index of soil structure measured by mean weight diameter (MWD) or scaling factors often interpreted as fragmentation fractal dimensions (D-f). However, the MWD provides a biased estimate of soil aggregation due to spurious correlations among aggregate-size fractions and scale-dependency. The scale-invariant D-f is based on weak assumptions to allow particle counts and sensitive to the selection of the fractal domain, and may frequently exceed a value of 3, implying that D-f is a biased estimate of aggregation. Aggregation indices based on mass may be computed without bias using compositional analysis techniques. Our objective was to elaborate compositional indices of soil aggregation and to compare them to MWD and D-f using a published dataset describing the effect of 7 cropping systems on aggregation. Six aggregate-size fractions were arranged into a sequence of D-1 balances of building blocks that portray the process of soil aggregation. Isometric log-ratios (ilrs) are scale-invariant and orthogonal log contrasts or balances that possess the Euclidean geometry necessary to compute a distance between any two aggregation states, known as the Aitchison distance (A(x,y)). Close correlations (r>0.98) were observed between MWD, D-f, and the ilr when contrasting large and small aggregate sizes. Several unbiased embedded ilrs can characterize the heterogeneous nature of soil aggregates and be related to soil properties or functions. Soil bulk density and penetrater resistance were closely related to A(x,y) with reference to bare fallow. The A(x,y) is easy to implement as unbiased index of soil aggregation using standard sieving methods and may allow comparisons between studies. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Discrimination of geomorphic surfaces with multivariate analysis of soil attributes in sandstone - basalt lithosequence

O conceito de superfície geomórfica permite uma interligação entre os diferentes ramos da ciência do solo, tais como geologia, geomorfologia e pedologia. Esta associação favorece a compreensão da distribuição espacial dos solos na paisagem, e torna possível compreender o comportamento dos atributos do solo, que estão principalmente relacionadas com a estratigrafia e formas do relevo. Assim, este estudo visa à aplicação da estatística multivariada para categorizar superfícies geomórficas em uma litossequência arenito-basalto, de modo a fornecer uma base para a avaliação do solo em áreas afins. A área de estudo está localizada no município de Pereira Barreto, São Paulo, Brasil. A área escolhida possui 530 hectares, onde foram localizadas e mapeadas três superfícies geomórficas (I, II e III). Na área, 134 amostras foram coletadas nas profundidades de 0,0-0,2 m e 0,8-1,0 m, foram determinados os conteúdos de areia, silte e argila, pH em CaCl2, conteúdo de MO, P, Ca, Mg, K, Al e H+Al. Com base nos resultados, foram realizadas a análise univariada e multivariada de variância, clusters e principal componente, a fim de comparar as três superfícies geomórficas. A análise estatística univariada dos atributos do solo não foi eficiente na identificação das três superfícies geomórficas. Utilizando-se os atributos físicos e químicos do solo, as técnicas estatísticas multivariada permitiram à separação dos três grupos de corpos naturais do solo que foram equivalentes as três superfícies geomórficas mapeadas. Estes resultados são interessantes, pois demonstram a viabilidade da utilização de classificação numérica das superfícies geomórficas para ajudar no mapeamento de solo.

Terrain forms and spatial variability of soil properties in an area cultivatedwith citrus

A técnica de agricultura de precisão e a relação solo-paisagem permitem delimitar áreas para o manejo localizado, o que permite a aplicação localizada de insumos agrícolas e, consequentemente, pode contribuir para a preservação de recursos naturais. Portanto, o objetivo deste trabalho foi caracterizar a variabilidade espacial das propriedades químicas e do teor de argila, no contexto da relação solo-paisagem, em um Latossolo sob cultivo de citros. Amostras de solo foram coletadas na profundidade de 0,0-0,2 m, em uma área de 83,5 ha cultivada com citros, na forma de malha, com intervalos regulares de 50 m, com 129 pontos na forma de relevo côncava e 206 pontos na forma plana, totalizando 335 pontos. Os valores obtidos para as variáveis que expressam as propriedades químicas e para o teor de argila do solo foram submetidos à análise estatística descritiva e geoestatística com a modelagem de semivariogramas para a confecção de mapas de krigagem. Os valores de alcance e mapas de krigagem indicaram maiores variabilidades na forma de relevo côncava (segmento topo), quando comparada com a forma plana (segmentos meia encosta e encosta inferior). A identificação de diferentes formas de relevo mostrou-se eficiente no entendimento da variabilidade espacial das propriedades químicas e do teor de argila do solo sob cultivo de citros.

Spatial variability of soil physical properties in two management systems in sugarcane crop

O objetivo deste trabalho foi caracterizar a variabilidade espacial da densidade do solo (Ds), teor de água no solo (θ) e porosidade total (Pt) em dois sistemas de manejo da colheita da cana-de-açúcar, com queima e sem queima, em um Latossolo Vermelho, na camada de 0-0,20 m. A área de estudo está localizada no município de Rio Brilhante-MS, na Usina Eldorado. A parcela de cada talhão apresentou malha com comprimento de 180 m e largura de 145,6 m, perfazendo 90 pontos distribuídos na forma de uma grade de nove colunas por dez linhas, com pontos distanciados 20 m de seu vizinho. Foram coletadas amostras de solo na camada de 0-0,20 m, nos anos agrícolas de 2007/2008 e 2008/2009. O sistema de colheita com queima apresentou maior densidade em relação ao mecanizado, nos dois períodos de análise. O teor de água no solo, assim como a porosidade, teve aumento proporcional com relação à diminuição da densidade do sistema de colheita com queima para com o mecanizado.

Bacterial functional redundancy along a soil reclamation gradient

A strategy to measure bacterial functional redundancy was developed and tested with soils collected along a soil reclamation gradient by determining the richness and diversity of bacterial groups capable of in situ growth on selected carbon substrates. Soil cores were collected from four sites along a transect from the Jamari tin mine site in the Jamari National Forest, Rondonia, RO, Brazil: denuded mine spoil, soil from below the canopy of invading pioneer trees, revegetated soil under new growth on the forest edge, and the forest floor of an adjacent preserved forest. Bacterial population responses were analyzed by amending these soil samples with individual carbon substrates in the presence of bromodeoxyuridine (BrdU), BrdU-labeled DNA was then subjected to a 16S-23S rRNA intergenic analysis to depict the actively growing bacteria from each site, the number and diversity of bacterial groups responding to four carbon substrates (L-serine, L-threonine, sodium citrate, and or-lactose hydrate) increased along the reclamation-vegetation gradient such that the preserved forest soil samples contained the highest functional redundancy for each substrate. These data suggest that bacterial functional redundancy increases in relation to the regrowth of plant communities and may therefore represent an important aspect of the restoration of soil biological functionality to reclaimed mine spoils. They also suggest that bacterial functional redundancy may be a useful indicator of soil quality and ecosystem functioning.