The use of scaled semivariograms to plan soil sampling in sugarcane fields

Spatial sampling designs used to characterize the spatial variability of soil attributes are crucial for science studies. Sample planning for the interpolation of a regionalized variable may use several criteria, which could be best selected from an estimated semivariogram from a previously established grid. The objective of this study was to optimize the procedure for scaled semivariogram use to plan soil sampling in sugarcane fields in the Alfisol and Oxisol regions of Jaboticabal Town in So Paulo State, Brazil. A scaled semivariogram for several soil chemical attributes was estimated from the data obtained from two grids positioned on a sugarcane field area, sampled at a depth of 0.0-0.5 m. The research showed that regular grids with uniform intervals did not express the real spatial variability of the soil attributes of Oxisols and Alfisols in the study area. The calculated final sampling density based on the scaled parameters of the semivariogram was one sample for each 2 ha in Area 1 (convex landscape) and one sample for each 1 ha in Area 2 (linear landscape), as indicated by SANOS 0.1 software. The combined use of the simulation programs and scaled semivariograms can be used to define sampling points. These results may help in soil fertility mapping and thereby improve nutrient management in sugarcane crops.

Strategy of specification of management areas: rice grain yield as related to soil fertility

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Laboratory study on the bioremediation of diesel oil contaminated soil from a petrol station

O objetivo do presente estudo foi investigar possíveis métodos para aumentar a taxa de biodegradação aeróbia de hidrocarbonetos (tratamentos ex-situ). Neste trabalho, processos de biorremediação foram aplicados a um solo arenoso com alto nível de contaminação ocasionada por um vazamento de um tanque de armazenamento de óleo diesel subterrâneo em um posto de combustíveis. Experimentos em escala laboratorial (respirômetros de Bartha) foram utilizados para avaliar a biodegradação do óleo diesel. Estímulo da biodegradação foi realizado utilizando-se as técnicas de bioestímulo (adição de soluções de nitrogênio e fósforo ou surfactante Tween 80) e de bioaumento (consórcio bacteriano isolado de um sistema de landfarming). Para investigar as interações entre os fatores otimizadores, e encontrar a melhor combinação entre esses agentes, o estudo foi baseado em um delineamento experimental fatorial completo. A eficiência de biodegradação foi simultaneamente medida com dois métodos: respirométrico (produção de CO2 microbiano) e cromatografia gasosa. Testes de toxicidade aguda com Daphnia similis foram aplicados para examinar a eficiência dos processos em termos de geração de produtos menos tóxicos. Resultados mostraram que todas as estratégias de biorremediação aceleraram a biorremediação natural do solo contaminado e os melhores resultados foram obtidos quando os tratamentos tinham adição de nutrientes. Dados respirométricos indicaram uma máxima mineralização de hidrocarbonetos de 19,8%, obtida com a combinação dos três agentes, com uma remoção de hidrocarbonetos totais de petróleo (TPH) de 45,5% em 55 dias de tratamento. No final dos experimentos, duas espécies predominantes de bactéria foram isoladas e identificadas como Staphylococcus hominis e Kocuria palustris.

A review on soil carbon accumulation due to the management change of major Brazilian agricultural activities

Áreas agrícolas trocam enormes fluxos de CO2, oferecendo uma oportunidade para mitigar o efeito estufa. Neste trabalho, estudou-se o potencial de sequestro de carbono em razão da conversão no manejo das principais atividades agrícolas do Brasil. Dados de vários estudos têm indicado que no sistema soja/milho e nas respectivas rotações, ocorre um sequestro de carbono no solo significativo ao longo dos anos de conversão do plantio convencional para o plantio direto, com uma média de 0,41 Mg C ha-1 ano-1. O mesmo efeito tem sido observado nos canaviais, porém há maiores acúmulos de carbono no solo quando as áreas de cana-de-açúcar são convertidas da colheita baseada na queima para a mecanizada, em que grandes quantidades de palha são deixadas na superfície do solo (1,8 Mg C ha-1 ano-1). Esse maior potencial de acúmulo de carbono no solo nos canaviais, comparado com outras culturas, está diretamente relacionado com a maior produção primária dessa cultura. Apesar disso, muito desse potencial de sequestro é perdido, uma vez que os canaviais são reformados, sob preparo intensivo do solo. As áreas de pasto mostram uma depleção nos estoques de carbono, quando convertidas de áreas naturais; porém, a integração dessas áreas com agricultura pode promover o aumento nos estoques de carbono do solo. Os trabalhos têm mostrado que as principais atividades agrícolas do Brasil possuem um grande potencial de mitigação, especialmente na forma de acúmulo de carbono no solo, sendo uma oportunidade para estratégias futuras.

Spatial and linear correlations between soil and corn

O conjunto de tecnologias aplicadas ao sistema de produção agrícola tem como características principais a verticalização da produtividade, diminuição de custos, melhoria nas características físicas, químicas e biológicas do solo para proporcionarem o crescimento sustentável do meio de produção. Desta forma, o trabalho teve como objetivo determinar a variabilidade e as correlações lineares e especiais entre os atributos da planta e do solo, visando selecionar um indicador da qualidade física do solo de boa representatividade para produção de forragem. No ano agrícola de 2006, na Fazenda Bonança, município de Pereira Barreto (SP), foram analisados a produtividade de forragem do milho outonal (FDM) em sistema plantio direto irrigado e os atributos físicos do solo, num Latossolo Vermelho distrófico. O objetivo foi estudar a variabilidade e as correlações lineares e espaciais entre os atributos da planta e os do solo, visando selecionar um indicador da qualidade física do solo de boa representatividade para a produtividade da forragem. Foi instalada a malha geoestatística, para coleta de dados do solo e planta, contendo 125 pontos amostrais, numa área de 2.500 m². Os atributos estudados, além de não terem variado aleatoriamente, apresentaram variabilidade dos dados entre baixa e muito alta e seguiram padrões espaciais bem definidos, com alcances entre 7,8 e 38,0 m. Por outro lado, a correlação linear entre os atributos da planta com o do solo foi baixa e extremamente significativa. Os pares Massa Seca de forragem versus Microporosidade e Diâmetro do colmo versus Densidade do Solo foram melhor correlacionados na camada de 0-0.10m, enquanto os outros pares - Massa Seca de Forragem versus Macroporosidade - e Porosidade Total - apresentaram correlação inversa para a mesma camada. Entretanto, do ponto de vista espacial, houve uma alta correlação inversa entre Massa Seca de Forragem com Microporosidade, de modo que a microporosidade na camada de 0-0.10m pode ser considerada um bom indicador de qualidade física do solo, tendo em vista a produção de forragem de milho.

Performance of a reciprocal shaker in mechanical dispersion of soil samples for particle-size analysis

A dispersão da amostra de solo é uma etapa fundamental da análise granulométrica, sendo realizada mediante o uso de dispersantes químicos e agitação mecânica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de mesa agitadora reciprocante de baixa rotação na dispersão mecânica de amostras de solos de diferentes classes texturais. Foram realizadas análises granulométricas em 61 amostras com quatro repetições, empregando o método da pipeta para determinação da fração argila e tamisagem para determinação das frações areia grossa, areia fina e areia total, sendo o silte determinado por diferença. Na avaliação de desempenho, os resultados obtidos com uso da mesa agitadora reciprocante (MAR) foram comparados com dados disponíveis para as mesmas amostras oriundos de relatórios do Ensaio de Proficiência IAC para Laboratórios de Análises de Solos - Prolab/IAC. Análises de acurácia foram realizadas com base nos valores dos intervalos de confiança definidos para cada fração granulométrica componente de cada amostra ensaiada. Indicadores gráficos também foram utilizados na comparação de dados, por meio de dispersão e ajuste linear. A estatística descritiva indicou preponderância de baixa variabilidade em mais de 90 % dos resultados obtidos para as amostras de texturas arenosa, média e argilosa e em 68 % dos obtidos para as amostras de textura muito argilosa, indicando boa repetibilidade dos resultados obtidos com a MAR. Média variabilidade foi mais frequentemente associada à fração silte, seguida da fração areia fina. Os resultados das análises de sensibilidade indicam acurácia de 100 % nas três frações granulométricas - areia total, silte e argila - para todas as amostras analisadas pertencentes às classes texturais muito argilosa, argilosa e média. Para as nove amostras de textura arenosa, a acurácia média foi de 85,2 %, e os maiores desvios ocorreram em relação à fração silte. Nas aproximações lineares, coeficientes de correlação igual (silte) ou superiores (areia total e argila) a 0,93, bem como diferenças menores do que 0,16 entre os coeficientes angulares das retas e o valor unitário, indicam alta correlação entre os resultados de referência (Prolab/IAC) e os obtidos nos ensaios com a MAR. Conclui-se pelo desempenho satisfatório da mesa agitadora reciprocante de baixa rotação para dispersão mecânica de amostras de solo de diferentes classes texturais para fins de análise granulométrica, permitindo recomendar o uso alternativo do equipamento quando se emprega agitação lenta. As vantagens do uso do equipamento nacional incluem o baixo custo, a possibilidade de análise simultânea de grande número de amostras e o uso de frascos comuns, de vidro ou de plástico, baratos e de fácil reposição.

Zoneamento agroclimático de nogueira-macadâmia para o Brasil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Cara inchada of cattle, an infectious, apparently soil antibiotics-dependant periodontitis in Brazil

O objetivo desta revisão das pesquisas sobre a cara inchada dos bovinos (CI), realizadas no decorrer dos últimos 30 anos, é de elucidar melhor a sua etiologia. A CI geralmente tem sido considerada de origem nutricional, causada primariamente por deficiência ou desequilíbrio mineral. A doença caracteriza-se por uma periodontite rapidamente progressiva, que afeta os tecidos peridentários a nível dos premolares e molares no período de erupção dos dentes e que se inicia geralmente em bezerros jovens. A doença causou grandes perdas econômicas aos pecuaristas da Região Centro-Oeste do Brasil, nas décadas de 1960 e 1970, com a ocupação de novas terras para criação de gado. O freqüente abaulamento lateral dos ossos maxilares nos bezerros, que deu à doença o nome popular de cara inchada, foi demonstrado ser conseqüente à periostite crônica ossificante resultante da alveolite purulenta da CI. Das lesões peridentárias foi isolado, em grande número, Bacteroides melaninogenicus, sempre junto com Actinomyces (Corynebacterium) pyogenes. Bactérias classificadas como pertencentes ao grupo sacarolí-tico e não-sacarolítico dos pigmentados de negro Bacteroides melaninogenicus e Bacteroides spp também foram isoladas, em pequeno número, de bovinos jovens sadios de fazendas CI-negativas. Ensaios in vitro mostraram que os antibióticos estreptomicina e actinomicina, bem como os sobrenadantes de cultivos de actinomicetos do solo de fazendas CI-positivas, aplicadas nas bactérias ensaiadas em concentrações subinibidoras, aumentaram significativamente (até 10 vezes) a aderência de B.melaninogenicus a células epiteliais da gengiva bovina. Esses antibióticos são produzidos no solo em conseqüência de um aumento do número de actinomicetos, incluindo os do gênero Streptomyces, quando há modificação de sua microbiota em áreas previamente ocupadas por mata virgem ou vegetação natural de Cerrado, que foram cultivadas pela primeira vez na formação de pastagem para o gado. em face da epidemiologia da CI, há fortes evidências de que a ingestão desses antibióticos pelos bovinos, junto com a forrageira, seja importante fator desencadeante para o desenvolvimento da periodontite. Através do aumento da aderência de B. melaninogenicus ao epitélio da gengiva marginal, em face da ingestão dos antibióticos pelos animais, as bactérias conseguem colonizar, formar a placa bacteriana e tornar-se patogênicas. Há evidência de que o fator desencadeante (aparentemente, os antibióticos) esteja também presente no leite de vacas-mães de bezerros afetados pela CI. Foi demonstrado que as bactérias envolvidas na periodontite produzem enzimas e endotoxinas capazes de ação destrutiva sobre os tecidos peridentários. A epidemiologia da CI, com a diminuição de sua incidência e o seu desaparecimento no decorrer dos anos, pode ser explicada pelo fato de que o prévio equílibrio da microbiota no solo virgem foi alcançado novamente e a produção dos antibióticos se reduziu. Desta maneira, a CI deve ser considerada como uma periodontite infecciosa multifatorial, causada sobretudo por bactérias anaeróbias pertencentes ao grupo Bacteroides melaninogenicus e, ao que tudo indica, desencadeada pela ingestão contínua, com a forrageira, de concentrações subinibidoras de antibióticos de solos recentememente cultivados. Esta hipótese é reforçada pela observação recente de novos surtos de CI, em áreas anteriormente positivas para a doença, em conseqüência da reforma de pastagens e capineiras após muitos anos. A natureza infecciosa da CI-periodontite foi confirmada através de experimento, em que virginiamicina mostrou-se eficaz no tratamento oral de bovinos afetados pela doença. Os antibióticos espiramicina e virginiamicina, usados como aditivos em suplementos minerais no campo, mostraram-se eficientes na prevenção da CI.

Soil loss risk and habitat quality in streams of a meso-scale river basin

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

Three-parameter soil-water transient equations in horizontal water-transport analysis

For data obtained from horizontal soil column experiments, the determination of soil-water transport characteristics and functions would be aided by a single-form equation capable of objectively describing water content theta vs. time t at given position x(f). Our study was conducted to evaluate two such possible equations, one having the form of the Weibull frequency distribution, and the other being called a bipower form. Each equation contained three parameters, and was fitted by nonlinear least squares to the experimental data from three separate columns of a single soil. Across the theta range containing the measured data points obtained by gamma-ray attenuation, the two equations were in close agreement. The resulting family of theta(x(f),t) transients, as obtained from either equation, enabled the evaluation of exponent n in the t(n) dependence of the positional advance of a given theta. Not only was n found to be <0.5 at low theta values, but it also increased with theta and tended toward 0.5 as theta approached its sated (near-saturated) value. Some quantitative uncertainty in n(theta) does arise due to the reduced number of data points available at the higher water contents. Without claiming non-Boltzmann behavior (n < 0.5) as necessarily representative of all soils, we nonetheless consider n(theta) to be worthy of further study for evaluating its significance and implications.

Multimethod study of the degree of humification of humic substances extracted from different tropical soil profiles in Brazil's Amazonian region

This work consisted of determining the degree of humification of humic substances (HS) extracted from six different Amazonian soils collected from flooded and unflooded regions at different depths (0-10, 10-20, 20-40, and 60 cm). The humic substances were extracted according to procedures recommended by the International Humic Substances Society and characterized using elemental analysis, electron paramagnetic resonance (EPR), and fluorescence spectroscopy. The findings on semiquinone-type free radical concentrations in HS showed variations of 0.10-7.55x10(18) spins g(-1) of carbon (g C)(-1), indicating considerable differences between the humification levels of HS extracted from Amazonian soils. The results showed an average of 1.71 +/- 0.04 x 10(18) spins (g C)(-1), which is congruent with other data reported in the literature on Tropical soils. It was found that, on average, HS extracted from flooded soil contained higher semiquinone-type free radical concentrations than HS extracted from unflooded soils, indicating the influence of humidity in the humification process of organic matter. The humification process varies according to the profile, and the 10-20- and 0-10-cm profiles generally showed more humified HS. The degree of humification of the HS studied here displayed a similar behavior when exposed to fluorescence (excitation at 465 nm) and EPR (R=0.85). However, the low correlation between the C/H, C/O, and C/N atomic ratios and the semiquinone-type free radical concentration/fluorescence intensities indicated that data obtained by these techniques with regard to the degree of humification of HS may lead to different conclusions. (c) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effect of tillage on fractal indices describing soil surface microrelief of a Brazilian Alfisol

Soil surface roughness is known to influence water infiltration, runoff and erosion. Soil surface roughness changes with management and weather and its mathematical description still remains an important issue. The main objective of this study was to investigate the effect of tillage on the two fractal indices, fractal dimension, D, and crossover length, 1, currently used in characterizing soil surface microrelief. The statistical index random roughness, RR, was also assessed. Field experiments were done on an Alfisol located at Rio Grande do Sul State (Brazil). Two tillage treatments (conventional versus direct drilling) were tested. The soil surface microrelief was assessed by point elevation measurements in 16 plots for each treatment. The sampling scheme was a square grid with 20 x 20 mm between point spacing and the plot size was 280 x 280 mm, so that each data set consisted of 225 individual elevation points. All indices were calculated after trend removal, both by slope correction, i.e., oriented microrelief, and by slope plus tillage marks correction, i.e., random microrelief. The implemented algorithm for estimating D and 1 consisted in evaluating the roughness around the local root mean square deviation (RMS) of the point elevation values. Irrespective of tillage treatment and detrending procedure, fractal behavior extended only over a bounded range of scales, from 40 to 100 mm, due to the experimental setup. In these conditions, assessing fractal indices was not always straightforward. The statistical index RR and the fractal index I were significantly different between tillage treatments for oriented and random surface conditions. D values of random soil surfaces were not affected by tillage treatment, whereas D values of oriented microrelief were significantly lower in the direct drilled plots. Removal of tillage marks trend resulted in a significant increase in D values. Within each tillage treatment, 1 and D were significantly correlated. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Fractal concepts in relation to soil water diffusivity

Fractal geometry would appear to offer promise for new insight on water transport in unsaturated soils, This study was conducted to evaluate possible fractal influence on soil water diffusivity, and/or the relationships from which it arises, for several different soils, Fractal manifestations, consisting of a time-dependent diffusion coefficient and anomalous diffusion arising out of fractional Brownian motion, along with the notion of space-filling curves were gleaned from the literature, It was found necessary to replace the classical Boltzmann variable and its time t(1/2) factor with the basic fractal power function and its t(n) factor, For distinctly unsaturated soil water content theta, exponent n was found to be less than 1/2, but it approached 1/2 as theta approached its sated value, This function n = n(theta), in giving rise to a time-dependent, anomalous soil water diffusivity D, was identified with the Hurst exponent H of fractal geometry, Also, n approaching 1/2 at high water content is a behavior that makes it possible to associate factal space filling with soil that approaches water saturation, Finally, based on the fractally interpreted n = n(theta), the coalescence of both D and 8 data is greatly improved when compared with the coalescence provided by the classical Boltzmann variable.

The effect of soil moisture and cabbage amendment on the thermoinactivation of Phytophthora nicotianae

The analysis of the effect of soil water matric potential and temperature regimes on the inactivation of chlamydospores of Phytophthora nicotianae in cabbage amended soils was evaluated using three matric potentials (0, -10, and -30 kPa), temperature regimes of 1.5 h at 44 degreesC, 5 h at 41 degreesC and 8 h at 35 degreesC, or 3 h at 47 degreesC, 5 h at 44 degreesC and 8 h at 35 degreesC, with a baseline temperature of 25 degreesC during the rest of the day. The results indicated that survival of P. nicotianae was lowest in saturated soil; and as temperature increased, survival of the pathogen decreased at all soil water matric potentials evaluated. Cabbage amendments can enhance the effect of the heat treatment, further decreasing the pathogen population. The soil water matric potentials evaluated represent optimum levels for the study of thermal inactivation. However, under field conditions lower potentials may be found. Extending the range of soil water matric potentials and the treatment time would allow better comparisons with the field data. There is a clear indication that one irrigation period prior to solarization would provide enough moisture to inactivate the primary inoculum of P. nicotianae in the top soil under field conditions; however, other factors may affect the effectiveness of solarization, reducing or enhancing its potential.

The use of landforms to predict the variability of soil and orange attributes

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