Crop type influences soil aggregation and organic matter under no-tillage

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

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.

Arbuscular mycorrhizal fungal communities and soil aggregation as affected by cultivation of various crops during the sugarcane fallow period

Management systems involving crop rotation, ground cover species and reduced soil tillage can improve the soil physical and biological properties and reduce degradation. The primary purpose of this study was to assess the effect of various crops grown during the sugarcane fallow period on the production of glomalin and arbuscular mycorrhizal fungi in two Latosols, as well as their influence on soil aggregation. The experiment was conducted on an eutroferric Red Latosol with high-clay texture (680 g clay kg-1) and an acric Red Latosol with clayey texture (440 g kg-1 clay) in Jaboticabal (São Paulo State, Brazil). A randomized block design involving five blocks and four crops [soybean (S), soybean/fallow/soybean (SFS), soybean/millet/soybean (SMS) and soybean/sunn hemp/soybean (SHS)] was used to this end. Soil samples for analysis were collected in June 2011. No significant differences in total glomalin production were detected between the soils after the different crops. However, total external mycelium length was greater in the soils under SMS and SHS. Also, there were differences in easily extractable glomalin, total glomalin and aggregate stability, which were all greater in the eutroferric Red Latosol than in the acric Red Latosol. None of the cover crops planted in the fallow period of sugarcane improved aggregate stability in either Latosol.

Effects of traffic control on the soil physical quality and the cultivation of sugarcane

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Agregação de um argissolo sob pomar de goiabeiras após aplicação de resíduos da indústria processadora de goiaba

A utilização de resíduos da indústria de processamento de frutas na agricultura pode proporcionar melhorias à qualidade do solo. Dessa forma, objetivou-se com este estudo avaliar o efeito da aplicação de resíduos de sementes de goiaba na agregação e no estoque de carbono orgânico do solo (EC). O experimento esteve inserido em um pomar comercial irrigado de goiabeiras (cv. Paluma), com sete anos de idade, sobre um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico típico. O delineamento experimental foi em blocos casualizados e parcelas subdivididas, sendo cinco tratamentos (doses de: 0;9;18;27 e 36 Mg ha-1 de resíduo) e duas camadas de solo (0-0,10 e 0,10-0,20 m). Foi avaliado o mesmo tipo de solo sobre mata nativa adjacente à área experimental. As análises realizadas foram a distribuição do tamanho dos agregados estáveis em água, o diâmetro médio ponderado, o diâmetro médio geométrico, os agregados maiores que 2 mm e o EC. Os dados foram submetidos à análise de variância (Teste F), seguindo o delineamento em blocos casualizados com parcelas subdivididas (5 doses x 2 camadas). As médias dos tratamentos foram comparadas pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade, e as médias das camadas foram comparadas pelo teste F, a 5% de probabilidade. Os dados coletados no solo sob mata foram utilizados apenas como referência de um solo em estado natural e, portanto, não foram considerados como fator de variação nas análises de variância. Os valores dos índices de agregação com o estoque de carbono orgânico do solo foram submetidos à correlação de Pearson (p < 0,05). O efeito das doses de resíduo de sementes de goiaba sobre o estoque de carbono orgânico, na camada de 0-0,20 m do solo, foi avaliado por análise de regressão. Os tratamentos não diferiram em relação à agregação do solo, contudo EC foi diretamente relacionado à quantidade de resíduo aplicado ao solo. Houve correlação positiva e significativa entre os índices de agregação e o EC. A aplicação de resíduos de sementes de goiaba proporcionou melhoria da qualidade do solo.

Índice de floculação e agregação de um latossolo vermelho sob dois sistemas de colheita da cana-de-açúcar

The objective of this work was to evaluate the soil physics and chemical attributes of Rhodic Ferralsol, in sugarcane systems harvest compared with soil forest. The treatments were consisted by native forest, manual and mechanized sugarcane harvesting. The soil was sampled at 0-0.10; 0.10-0.20 and 0.20-0.30 m soil depths. The soil organic matter, pH and PCZ values, flocculation degree and soil aggregation were evaluated in each soil sample. The statistics analysis was carried in a split-plot completely randomized design with five replications, exception for the soil aggregation,, with six replications The soil under MN, the soil organic matter and aggregates percentage (7.93 mm class) were higher. The higher mean weigh diameter aggregates was observed at 0-0.20 soil depth, in MN.

Análise multivariada e variabilidade espacial na estimativa da erodibilidade de um argissolo vermelho-amarelo

A erodibilidade é um fator de extrema importância na caracterização da perda de solo, representando os processos que regulam a infiltração de água e sua resistência à desagregação e o transporte de partículas. Assim, por meio da análise de dependência espacial dos componentes principais da erodibilidade (fator K), objetivou-se estimar a erodibilidade do solo em uma área de nascentes da microbacia do Córrego do Tijuco, Monte Alto-SP, e analisar a variabilidade espacial das variáveis granulométricas do solo ao longo do relevo. A erodibilidade média da área foi considerada alta, e a análise de agrupamento k-means apontou para uma formação de cinco grupos: no primeiro, os altos teores de areia grossa (AG) e média (AM) condicionaram sua distribuição nas áreas planas; o segundo, caracterizado pelo alto teor de areia fina (AF), distribui-se nos declives mais convexos; o terceiro, com altos teores de silte e areia muito fina (AMF), concentrou-se nos maiores declives e concavidades; o quarto, com maior teor de argila, seguiu as zonas de escoamento de água; e o quinto, com alto teor de matéria orgânica (MO) e areia grossa (AG), distribui-se nas proximidades da zona urbana. A análise de componentes principais (ACP) mostrou quatro componentes com 87,4 % das informações, sendo o primeiro componente principal (CP1) discriminado pelo transporte seletivo de partículas principalmente em zonas pontuais de maior declividade e acúmulo de sedimentos; o segundo (CP2), discriminado pela baixa coesão entre as partículas, mostra acúmulo da areia fina nas áreas de menor cota em toda a área de concentração de água; o terceiro (CP3), discriminado pela maior agregação do solo, concentra-se principalmente nas bases de grandes declives; e o quarto (CP4), discriminado pela areia muito fina, distribui-se ao longo das declividades nas maiores altitudes. Os resultados sugerem o comportamento granulométrico do solo, que se mostra suscetível ao processo erosivo devido às condições texturais superficiais e à movimentação do relevo.

Agregação de ume nitossolo vermelho distroférrico sob sistemas de plantio direto, preparo convencional e mata nativa

This study aimed to evaluate the effect of time since the adoption of the no-till system, in comparison with a native forest area and a conventional tillage area, using the distribution of soil aggregates in a Distroferric Red Nitosol. Treatments were as follows: native forest (NF), conventional tillage (CT), no-till for one year (NT1), no-till for four years (NT4), no-till for five years (NT5), and no-till for 12 years (NT12). Aggregate samples were collected randomly within each treatment at depths of 0-5 and 10-15 cm. After sifting the aggregates in water they were separated into the following aggregate classes > 2 mm; < 2 mm; 2-1 mm, and < 1 mm. The adoption time in the no-till system favored soil aggregation. The mean weighted diameter (MWD) of the soil aggregates and the percentage of aggregates greater than 2 mm increased with adoption time in the no-till system at the 0-5 cm depth. The NF and NT12 treatments had higher MWD values in the 0-5 cm layer. CT had the highest percentage of aggregates smaller than 1 mm.

Estudo da demanda energética e desagregação do solo em diferentes sequências operacionais de preparo periódico

The correct selection of the operational sequence of soil tillage is essential to reduce the cost of agricultural mechanization in the regions that mobilize intensively the soil. The objective of this work was to evaluate the energetic demand and disaggregation of the soil in different operational sequences of subsoiling and systems of periodic soil tillage. The experimental design was blocks at random, in a factorial model 5 x 2 with 5 replications, being 5 tillage systems (D - Disc plow, Dn - disc plow followed at leveler rail, G - weight rail, Gn - weight rail followed of leveler rail and E - Stirrer.) and two sequencies of subsoiling (SP - Subsoiling - tillage and PS - Tillage - subsoiling). There were evaluated the energetic demand, fuel consumption by area and the soil disaggregation. The results showed that the operational sequence tillage of the soil subsoiling (PS) had a lower energetic requirement, except for the stirrer, the sequence tillage the soil - subsoiling consumed less fuel and soil disaggregation didn't show statistic variation.

Agregados em um Latossolo sob sistema plantio direto e rotação de culturas

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

Propriedades físicas do solo em sistemas de rotação de culturas conforme o uso de corretivos da acidez

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de sistemas de rotação de culturas e de corretivos da acidez nas propriedades físicas do solo. O experimento foi realizado entre outubro de 2006 e julho de 2008, em Botucatu, SP, em blocos ao acaso, com parcelas subdivididas e oito repetições. As parcelas foram constituídas por quatro sistemas de rotação: soja/pousio/milho/pousio, soja/aveia-branca/milho/feijão, soja/milheto/milho/guandu e soja/braquiária/milho/braquiária. As subparcelas consistiram do tratamento testemunha, sem correção, e da aplicação de 3,8 Mg ha-1 de calcário dolomítico (PRNT = 90%) ou de 4,1 Mg ha-1 de silicato de cálcio e magnésio (PRNT = 80%), na superfície de um Latossolo Vermelho argiloso. Foram determinadas: estabilidade de agregados, densidade do solo, porosidade total, macro e microporosidade, resistência do solo à penetração e umidade do solo. A aplicação dos corretivos de acidez em superfície não reduz a agregação do solo e aumenta a macroporosidade até 0,20 m de profundidade, após aplicação de silicato, e até 0,10 m, após aplicação de calcário. A manutenção do solo em pousio, na entressafra, prejudica a estruturação do solo, reduz a estabilidade de agregados e aumenta a resistência à penetração nas camadas superficiais. A semeadura de braquiária, entre as safras de verão, aumenta a estabilidade de agregados até 0,10 m de profundidade.

Agregação de um latossolo vermelho submetido a cinco sistemas de preparo do solo em Uberaba - MG

Visando à obtenção de dados relativos aos efeitos de sistemas de preparo periódico do solo e sua relação com a degradação do solo e a capacidade de incorporação de resíduos, avaliaram-se a distribuição percentual de agregados do solo, o diâmetro médio geométrico, o módulo de finura e a incorporação de resíduos, durante o ano agrícola de 2001-2002. A área em estudo foi classificada como Latossolo Vermelho distrófico, localizada no município de Uberaba - MG. Utilizou-se do delineamento estatístico em blocos casualizados com quatro repetições, tendo como tratamentos o preparo periódico primário do solo com o escarificador, enxada rotativa, arado de aivecas, grade aradora e arado de discos. As análises dos resultados mostraram a enxada rotativa e a grade aradora como os equipamentos mais agressivos à estrutura do solo. O escarificador e a enxada rotativa apresentaram menor capacidade de incorporação dos resíduos vegetais. O escarificador manteve maior cobertura vegetal e maior grau de agregação do solo.

Estabilidade de agregados de um latossolo vermelho tratado com cama de peru

Recentemente, tem ocorrido um grande aumento na produção de aves, com destaque para a carne de peru, motivado pelo aumento das exportações e a conquista de novos mercados. Como conseqüência, tem sido gerada uma grande quantidade de resíduos orgânicos com potencial impacto sobre o ambiente. A cama de peru constitui-se no principal resíduo dessa atividade avícola, e uma das formas de sua utilização é a sua disposição em solos como condicionador de suas características físicas e químicas. Assim, objetivou-se com este trabalho avaliar o efeito da aplicação da cama de peru na estabilidade de agregados de um Latossolo Vermelho Distrófico típico, sob pastagem de Brachiaria decumbens, localizado em Uberlândia, no Triângulo Mineiro, Minas Gerais. A cama de peru foi aplicada nas dosagens de: 0 (controle), 1.200, 2.400 e 4.800 kg ha-1 e 2.400 kg ha-1 + adubação mineral (36 kg ha-1 N, 60 kg ha-1 K2O e 60 kg ha-1de P2O5). As aplicações foram realizadas em janeiro de 2004 e o solo amostrado em duas épocas distintas (60 e 210 dias após aplicação) nas camadas de 0-20 e 20-40 cm para análise da estabilidade de agregados, avaliada pela percentagem total de agregados, percentagem de agregados maiores que 2mm, menores que 0,25mm e diâmetro médio geométrico (DMG). Não houve efeito das dosagens de cama de peru aplicadas na agregação do solo, entretanto, independentemente da dose aplicada houve um aumento na estabilidade de agregados, ao longo do tempo, notadamente na camada de 0-20 cm.

Non-labile plant C contributes to long-lasting macroaggregation of an Oxisol

Decomposition of plant material influences soil aggregation dynamics in ways that are still poorly understood, especially for Oxisols, in which oxides are believed to play a dominant role. In an incubation experiment, we investigated (i) the effect of plant material addition from selected monocot and dicot species on soil organic C (SOC), carbohydrate composition, fungal and total microbial biomass, and aggregation of an Oxisol; and (ii) the relationship among these properties and C mineralization patterns. The experiment was carried out at 25 °C for 180 d after addition of 11 plant materials (4 g C kg-1 soil) and a control (no plant material added). Mineralization of C during the incubation was described considering two pools of C (labile and non-labile) using a first-order plus linear fitting. Compared to the control, corn materials showed larger pentose input, greater mineralization rates for the non-labile C pool (k), greater soil pentose content (xylose + arabinose) and larger mean weight diameter of soil water-stable aggregates at 180 d of incubation. These effects were independent of changes in SOC content, suggesting that total C accrual and macroaggregation may be decoupled processes in this Oxisol. Our results support the hypothesis that the non-labile plant C pool contributes to the long-lasting stability of macroaggregates of this Oxisol and that this effect is mediated by plant and soil pentoses. We propose that plant pentose content and the decomposition rate of the slow pool (k) are useful parameters for the prediction of plant effects on aggregation dynamics of Oxisols and the selection of soil conservation practices. © 2012.

Caracterização dos agregados em solos sob cultivo no Cerrado, MS

Impacts on the environment and soil biological activity result in changes in the processes of formation of biogenic and fisiogenic aggregates. Aiming to evaluate the influence on physical and biological genesis of aggregates of Cerrado soils and determine the main environmental factors that determine the characteristics of households in the area of production under integrated crop-livestock (ICL), was developed this study in Farm Cabeceira, Maracaju-MS, in areas of ICL. The areas evaluated were: Savana, pasture/maize, corn/cotton and cotton/soybeans being evaluated during the dry (May/2009) and rainy (March 2010) season. To identify the pathways of aggregation were used morphological patterns, and established three clusters: fisiogenic, biogenic and intermediates. The aggregates were analyzed for exchangeable cations, carbon and aggregate stability, soil was analyzed for the exchangeable cations, particle size fractionation of soil organic matter, oxidizable fractions of total organic carbon, particle size analysis and soil macrofauna. In all areas studied, in the dry season, the highest values were quantified aggregate intermediates, while in the rainy season, in general, no differences were observed aggregates formed by different routes in areas except cotton/soybeans. The aggregates showed positive correlation with biogenic carbon and were found in lesser amounts compared to fisiogenic and intermediates. The different types of aggregates formed, besides having different characteristics morphological also differ as to chemical characteristics.