Intervalo hídrico ótimo no perfil explorado pelas raízes de feijoeiro em um latossolo sob diferentes níveis de compactação

O intervalo hídrico ótimo (IHO) é integrador dos fatores de crescimento das plantas, e a densidade crítica obtida é um indicativo da qualidade estrutural do solo. O objetivo deste trabalho foi determinar o IHO em um Latossolo argiloso. Amostras de solo com estrutura preservada foram coletadas num experimento com três níveis de compactação: PD - plantio direto continuado por seis anos, PDc - plantio direto com compactação adicional e Esc - escarificação. Para a curva de resistência, coletaram-se 107 amostras na camada de 0 a 0,20 m em diferentes condições de umidade. Para a curva de retenção de água, coletaram-se amostras nas camadas de 0 a 0,05; 0,05 a 0,10; 0,10 a 0,15; 0,20 a 0,25; e 0,30 a 0,35 m. O modelo de resistência à penetração ajustado, com base na densidade e umidade, explicou 33 % da variação obtida na resistência do solo à penetração, sendo todos os parâmetros de ajuste significativos. A densidade crítica do IHO é dependente do valor de resistência à penetração considerado limitante, sendo de 1,36; 1,40; 1,45; e 1,49 Mg m-3 para valores de RP de 1,5; 2,0; 2,5; e 3,0 MPa, respectivamente. A aeração do solo passa a ser limitante com densidades acima de 1,32 Mg m-3. A compactação do solo reduziu o seu IHO na camada próxima a 0,10 m de profundidade. Quando se adotou a resistência crítica de 2 MPa, o IHO foi nulo nas camadas de 0,05 a 0,12 m no PD, de 0,05 a 0,17 m no Esc e de 0,03 a 0,22 m no PDc. Com a utilização de 3 MPa como resistência crítica, ocorreu ampliação, em que o IHO tem valor positivo, no perfil do solo; o IHO foi nulo apenas na camada de 0,05 a 0,15 m do PDc. As raízes do feijoeiro não cresceram na camada de solo onde o IHO foi nulo com resistência crítica de 3 MPa.

Soil water dynamics related to the degree of compaction of two brazilian oxisols under no-tillage

Soil water properties are related to crop growth and environmental aspects and are influenced by the degree of soil compaction. The objective of this study was to determine the water infiltration and hydraulic conductivity of saturated soil under field conditions in terms of the compaction degree of two Oxisols under a no-tillage (NT). Two commercial fields were studied in the state of Rio Grande do Sul, Brazil: one a Haplortox after 14 years under NT; the other a Hapludox after seven years under NT. Maps (50 x 30 m) of the levels of mechanical penetration resistance (PR) were drawn based on the kriging method, differentiating three compaction degrees (CD): high, intermediate and low. In each CD area, the infiltration rate (initial and steady-state) and cumulative water infiltration were measured using concentric rings, with six replications, and the saturated hydraulic conductivity (K(θs)) was determined using the Guelph permeameter. Statistical evaluation was performed based on a randomized design, using the least significant difference (LSD) test and regression analysis. The steady-state infiltration rate was not influenced by the compaction degree, with mean values of 3 and 0.39 cm h-1 in the Haplortox and the Hapludox, respectively. In the Haplortox, saturated soil hydraulic conductivity was 26.76 cm h-1 at a low CD and 9.18 cm h-1 at a high CD, whereas in the Hapludox, this value was 5.16 cm h-1 and 1.19 cm h-1 for the low and high CD, respectively. The compaction degree did not affect the initial and steady-state water infiltration rate, nor the cumulative water infiltration for either soil type, although the values were higher for the Haplortox than the Hapludox.

Estimation of water retention and availability in soils of Rio Grande do Sul

Dispersed information on water retention and availability in soils may be compiled in databases to generate pedotransfer functions. The objectives of this study were: to generate pedotransfer functions to estimate soil water retention based on easily measurable soil properties; to evaluate the efficiency of existing pedotransfer functions for different geographical regions for the estimation of water retention in soils of Rio Grande do Sul (RS); and to estimate plant-available water capacity based on soil particle-size distribution. Two databases were set up for soil properties, including water retention: one based on literature data (725 entries) and the other with soil data from an irrigation scheduling and management system (239 entries). From the literature database, pedotransfer functions were generated, nine pedofunctions available in the literature were evaluated and the plant-available water capacity was calculated. The coefficient of determination of some pedotransfer functions ranged from 0.56 to 0.66. Pedotransfer functions generated based on soils from other regions were not appropriate for estimating the water retention for RS soils. The plant-available water content varied with soil texture classes, from 0.089 kg kg-1 for the sand class to 0.191 kg kg-1 for the silty clay class. These variations were more related to sand and silt than to clay content. The soils with a greater silt/clay ratio, which were less weathered and with a greater quantity of smectite clay minerals, had high water retention and plant-available water capacity.

Nitrate and ammonium in soil solution in tobacco management systems

Tobacco farmers of southern Brazil use high levels of fertilizers, without considering soil and environmental attributes, posing great risk to water resources degradation. The objective of this study was to monitor nitrate and ammonium concentrations in the soil solution of an Entisol in and below the root zone of tobacco under conventional tillage (CT), minimum tillage (MT) and no-tillage (NT). The study was conducted in the small-watershed Arroio Lino, in Agudo, State of Rio Grande do Sul, Brazil. A base fertilization of 850 kg ha-1 of 10-18-24 and topdressing of 400 kg ha-1 of 14-0-14 NPK fertilizer were applied. The soil solution was sampled during the crop cycle with a tension lysimeter equipped with a porous ceramic cup. Ammonium and nitrate concentrations were analyzed by the distillation and titration method. Nitrate concentrations, ranging from 8 to 226 mg L-1, were highest after initial fertilization and decreased during the crop cycle. The average nitrate (N-NO3-) concentration in the root zone was 75 in NT, 95 in MT, and 49 mg L-1 in CT. Below the root zone, the average nitrate concentration was 58 under NT, 108 under MT and 36 mg L-1 under CT. The nitrate and ammonium concentrations did not differ significantly in the management systems. However, the nitrate concentrations measured represent a contamination risk to groundwater of the watershed. The ammonium concentration (N-NH4+) decreased over time in all management systems, possibly as a result of the nitrification process and root uptake of part of the ammonium by the growing plants.

Dielectric constant obtained from TDR and volumetric moisture of soils in southern Brazil

Soil moisture is the property which most greatly influences the soil dielectric constant, which is also influenced by soil mineralogy. The aim of this study was to determine mathematical models for soil moisture and the dielectric constant (Ka) for a Hapludalf, two clayey Hapludox and a very clayey Hapludox and test the reliability of universal models, such as those proposed by Topp and Ledieu and their co-workers in the 80's, and specific models to estimate soil moisture with a TDR. Soil samples were collected from the 0 to 0.30 m layer, sieved through a mesh of 0.002 m diameter and packed in PVC cylinders with a 0.1 m diameter and 0.3 m height. Seven samples of each soil class were saturated by capillarity and a probe composed of two rods was inserted in each one of them. Moisture readings began with the saturated soil and concluded when the soil was near permanent wilting point. In each step, the samples were weighed on a precision scale to calculate volumetric moisture. Linear and polynomial models were adjusted for each soil class and for all soils together between soil moisture and the dielectric constant. Accuracy of the models was evaluated by the coefficient of determination, the standard error of estimate and the 1:1 line. The models proposed by Topp and Ledieu and their co-workers were not adequate for estimating the moisture in the soil classes studied. The adjusted linear and polynomial models for the entire set of data of the four soil classes did not have sufficient accuracy for estimating soil moisture. The greater the soil clay and Fe oxide content, the greater the dielectric constant of the medium for a given volumetric moisture. The specific models, θ = 0.40283 - 0.04231 Ka + 0.00194 Ka² - 0.000022 Ka³ (Hapludox) θ = 0.01971 + 0.02902 Ka - 0.00086 Ka² + 0.000012 Ka³ (Hapludox -PF), θ = 0.01692 - 0.00507 Ka (Hapludalf) and θ = 0.08471 + 0.01145 Ka (Hapludox-CA), show greater accuracy and reliability for estimating soil moisture in the soil classes studied.

Permeâmetro de carga decrescente associado a programa computacional para a determinação da condutividade hidráulica do solo saturado

A condutividade hidráulica do solo saturado (Kθs) é uma propriedade com grande variabilidade, o que exige a utilização de um número maior de determinações para que sua descrição possa ser feita adequadamente pela função densidade de probabilidade normal. Consequentemente, há aumento de trabalho e de tempo para a obtenção dos resultados, principalmente se as determinações forem feitas com equipamentos de pouca praticidade. A construção de equipamentos de maior praticidade e o desenvolvimento de ferramentas computacionais podem tornar o processo de análise mais rápido e preciso. Com esse objetivo, foi construído um permeâmetro de carga decrescente e desenvolvido um software para a aquisição de dados. As medidas de Kθs obtidas com esses equipamentos, em amostras de um Argissolo, mostraram menor variabilidade, avaliada pelo coeficiente de variação, o que resultou em maior precisão das determinações. Além disso, o tempo de análise foi reduzido em 30 %.

Tillage systems and nutrient sources affecting soil cover, temperature and moisture in a clayey oxisol under corn

Tillage affects soil physical properties, e.g., porosity, and leads to different amounts of mulch on the soil surface. Consequently, tillage is related to the soil temperature and moisture regime. Soil cover, temperature and moisture were measured under corn (Zea mays) in the tenth year of five tillage systems (NT = no-tillage; CP = chisel plow and single secondary disking; CT = primary and double secondary disking; CTb = CT with crop residues burned; and CTr = CT with crop residues removed). The tillage systems were combined with five nutrient sources (C = control; MF = mineral fertilizer; PL = poultry litter; CS = cattle slurry; and SS = swine slurry). Soil cover after sowing was greatest in NT (88 %), medium in CP (38 %) and lowest in CT treatments (< 10 %), but differences decreased after corn emergence. Soil temperature was related with soil cover, and significant differences among tillage were observed at the beginning of the growing season and at corn maturity. Differences in soil temperature and moisture in the surface layer of the tilled treatments were greater during the corn cycle than in untilled treatments, due to differences in intensity of soil mobilization and mulch remaining after soil management. Nutrient sources affected soil temperature and moisture in the most intense part of the corn growth period, and were related to the variation of the corn leaf area index among treatments

Implications of the variability in soil penetration resistance for statistical analysis

Soil penetration resistance (PR) is a measure of soil compaction closely related to soil structure and plant growth. However, the variability in PR hampers the statistical analyses. This study aimed to evaluate the variability of soil PR on the efficiency of parametric and nonparametric analyses in indentifying significant effects of soil compaction and to classify the coefficient of variation of PR into low, medium, high and very high. On six dates, the PR of a typical dystrophic Red Ultisol under continuous no-tillage for 16 years was measured. Three tillage and/or traffic conditions were established with the application of: (i) no chiseling or additional traffic, (ii) additional compaction, and (iii) chiseling. On each date, the nineteen PR data (measured at every 1.5 cm to a depth of 28.5 cm) were grouped in layers with different thickness. In each layer, the treatment effects were evaluated by variance (ANOVA) and Kruskal-Wallis analyses in a completely randomized design, and the coefficients of variation of all analyses were classified (low, intermediate, high and very high). The ANOVA performed better in discriminating the compaction effects, but the rejection rate of null hypothesis decreased from 100 to 80 % when the coefficient of variation increased from 15 to 26 %. The values of 15 and 26 % were the thresholds separating the low/intermediate and the high/very high coefficient variation classes of PR in this Ultisol.

Métodos de obtenção da capacidade de suporte de carga de um argissolo cultivado

O controle da capacidade de suporte à carga do solo pode minimizar os efeitos danosos da compactação. O objetivo deste estudo foi avaliar o uso de métodos de determinação da tensão de pré-consolidação num Argissolo Vermelho-Amarelo cultivado e submetido a diferentes condições. Os tratamentos empregados foram: semeadura direta (testemunha), semeadura direta com intensidade de tráfego de 24,79 Mg km ha-1 e 49,59 Mg km ha-1, cultivo mínimo há cinco meses e cultivo mínimo em solo compactado pelo tráfego de uma pá-carregadora (260 kPa de pressão ao solo e 24,67 Mg km ha-1). Os métodos usados para estimação da capacidade de suporte foram: (1) interseção da reta de compressão virgem (RCV) com o eixo x na deformação zero; (2) intercepto da RCV pela regressão com os primeiros dois pontos da curva; (3) intercepto da RCV pela regressão com os três pontos da curva; (4) resistência do solo a 2,5 % da deformação; (5) Casagrande, por meio do ajuste sigmoidal da equação de van Genuchten (1980); e (6) Pacheco & Silva (ABNT, 1990), também por esse meio. Os métodos de 2,5 % da deformação e a interseção da RCV com eixo x estimaram, no geral, valores abaixo da referência ao longo de todas as camadas analisadas. Já o método de regressão teve comportamento dependente da inclinação da RCV; em inclinações elevadas houve superestimação; e em inclinações baixas, ocorreu o contrário.

Indicadores hídrico-mecânicos de compactação do solo e crescimento de plantas

O efeito da compactação do solo sobre o crescimento de plantas é uma informação necessária para orientar o manejo do solo. Embora o intervalo hídrico ótimo (IHO) tenha sistematizado a relação entre compactação e fatores físicos diretamente relacionados com o crescimento de plantas, sua eficiência para prever respostas biológicas, sobretudo a produção de grãos, ainda não foi comprovada. Resultados de pesquisas em nível celular indicam que os níveis de estresses hídricos e mecânicos que ocorrem nas raízes durante o secamento do solo são parcialmente representados pelo IHO. Consequentemente, a previsão de resposta no crescimento e na produção das culturas não se confirma na maioria dos casos. Além do refinamento dos limites do IHO, novos índices precisam ser desenvolvidos, com capacidade de integrar a variação dos fatores físicos do solo ao longo do ciclo de crescimento das plantas, determinados por fatores meteorológicos. Indicadores de frequência, período de ausência e acumulado de estresses hídricos mecânicos foram sugeridos. Sem avanços, a capacidade de previsão do risco de redução na produção das culturas por compactação do solo será pequena e insuficiente para orientar ações de manejo do solo.

Alterações estruturais e mecânicas de solo de várzea cultivado com arroz irrigado por inundação

A conversão de área natural para área de uso agrícola pode degradar a estrutura do solo, favorecendo a ocorrência de compactação. Este trabalho teve por objetivo avaliar as alterações nas propriedades físico-hídricas e mecânicas de um Gleissolo Háplico provocadas pela conversão de um campo natural antropizado para área de cultivo de arroz irrigado. Propriedades físico-hídricas (densidade, porosidade total, macro e microporosidade, índice de vazios e retenção de água) e mecânicas (pressão de preconsolidação, índice de compressão, coeficiente de descompressão e índice de recuperação) foram avaliadas nos horizontes A1 (0,0-0,25 m), A2 (0,25-0,51 m), Cg1 (0,51-0,92 m) e Cg2 (0,92-1,20+ m) em solo sob campo antropizado sem uso agrícola e nos horizontes Ap (0,0-0,17 m), A (0,17-0,40 m), Cg1 (0,40-0,70 m) e Cg2 (0,70-1,00+ m), em solo cultivado com arroz irrigado. Oito anos de cultivo de arroz sob preparo convencional e irrigação por inundação não alteraram significativamente as propriedades físico-hídricas e mecânicas, de acordo com a análise de agrupamentos. Porém, o cultivo de arroz aumentou a densidade do solo e reduziu o índice de vazios, a porosidade total e a macroporosidade. A relação da elasticidade com a densidade do solo, a porosidade total e o índice de vazios foi influenciada pelo tipo de estrutura, pois maiores compressões e descompressões ocorreram nos horizontes de estrutura prismática, em comparação aos horizontes de estrutura maciça.

Crescimento e produção de milho associados com o intervalo hídrico ótimo

O Intervalo hídrico ótimo (IHO) é muito utilizado como indicador agronômico de qualidade física do solo, contudo pouquíssimas pesquisas relacionaram o IHO com crescimento e produção de plantas. Os escassos resultados são insuficientes para confirmar ou negar a eficiência do IHO, porém apontam para a discordância entre IHO e produção das culturas. O objetivo deste estudo foi analisar a correlação do IHO com as variáveis de crescimento e com a produção de grãos da cultura de milho (Zea mays L.) de oito cultivos (quarto na safra 2010/11 e quatro na safra 2011/12) em Latossolo Vermelho distroférrico típico, com diferentes estados de compactação. Os tratamentos consistiram de plantio direto, que recebeu escarificação e compactação adicional. Foram medidos a altura de plantas (Ap), o índice de área foliar (IAF), a profundidade efetiva de raízes (Ze), o rendimento de grãos e o peso de 1000 grãos nos oito cultivos de milho. O IHO foi determinado para seis combinações de resistência do solo à penetração e potencial matricial (RP:Ψ), usadas nos limites inferiores: (2:-0,8), (3:-0,8), (4:-0,8), (2:-1,5), (3:-1,5) e (4:-1,5), expressos em MPa. O IHO esteve fracamente associado com Ap, IAF e Ze. Os coeficientes de correlação variaram entre -0,20 e 0,36 e a maioria das correlações não foi significativa. Além disso, a melhor relação linear explicou apenas 17 % da variação da altura das plantas em função da variação do IHO. Não houve correlação entre IHO e produção de grãos de milho. Esses resultados indicaram que, embora o IHO seja sensível à compactação do solo, ele não é um índice agronômico robusto para orientar o manejo da compactação para culturas, cujo objetivo principal é a produção de grãos.

Compactação do solo na integração soja-pecuária de leite em Latossolo argiloso com semeadura direta e escarificação

A compactação do solo pelo tráfego de animais é uma preocupação em sistemas integrados lavoura-pecuária. Com o objetivo de avaliar o efeito de diferentes sistemas de manejo do solo e pisoteio de animais sobre os atributos físico-hídricos do solo e o desenvolvimento e a produtividade da soja, este experimento foi instalado no ano de 2007, em um Latossolo Vermelho distrófico cultivado anteriormente por uma década, pelo sistema de plantio direto de grãos em consórcio com forrageira. Avaliou-se a influência do pisoteio dos animais sobre a densidade (Ds), macroporosidade (Ma), microporosidade (Mi), porosidade total (PT), resistência do solo à penetração (RP) e o conteúdo de água no solo (θ), bem como a emergência, a altura e a produtividade da soja. O delineamento experimental foi blocos ao acaso com três repetições, com os tratamentos semeadura direta de soja sem pastejo (SD/SP), semeadura direta com pastejo em aveia (SD/CP) e escarificado com pastejo (ESC/CP). As amostras foram coletadas nas camadas de 0,00-0,07; 0,07-0,15; e 0,20-0,30 m, em três épocas: antes do pastejo (agosto de 2007), pós-pastejo (dezembro de 2007) e pós-pastejo (outubro de 2008). Não houve efeito significativo do pastejo sobre a Ds e PT. Aos 140 dias após a semeadura da soja, a RP atingiu valores acima de 2 MPa na camada de 0,00-0,15 m, nos tratamentos SD/SP e SD/CP, mas não limitando o desenvolvimento da cultura. A escarificação do solo sob integração lavoura-pecuária em semeadura direta proporcionou condições físico-hídricas menos favoráveis ao desenvolvimento das plantas; a altura de planta no SD/SP foi maior do que nos tratamentos SD/CP e ESC/CP e a menor produtividade de grãos foi obtida com a escarificação do solo, em ano com déficit hídrico.

Estrutura e armazenamento de água em um Argissolo sob pastagem cultivada, floresta nativa e povoamento de eucalipto no Rio Grande do Sul

Práticas pouco adequadas de manejo têm ocasionado a compactação e a degradação da estrutura do solo. Identificar atributos que melhor representem essas alterações são relevantes na recuperação e na indicação de práticas para evitar danos na estrutura do solo. Objetivou-se avaliar o impacto de diferentes usos em atributos estruturais e hídricos de um Argissolo Vermelho. O estudo foi realizado no município de Butiá, na região fisiográfica da Serra do Sudeste do Estado do Rio Grande do Sul, em um Argissolo Vermelho distrófico. As áreas analisadas corresponderam a: floresta antropizada constituída por espécies arbóreas e arbustivas (Floresta); pastagem com cinco anos de idade, com braquiária brizanta (Brachiaria brizantha) consorciada com pensacola (Paspalum lourai) e trevo (Trifolium sp.) (Pastagem); povoamento de Eucalyptus saligna com 20 anos de idade (Eucalipto 20); e plantio clonal de Eucalyptus saligna conduzido em segunda rotação, com 4,5 anos de idade (Eucalipto 4,5). Avaliaram-se nessas áreas a textura, a condutividade hidráulica, a porosidade, a densidade, o diâmetro médio ponderado de agregados (DMP), a curva de retenção de água, a distribuição do tamanho de poros e o parâmetro S, obtendo-se as seguintes conclusões: até a camada de 0,10 m na Pastagem, e 0,40 m no Eucalipto 4,5, os agregados foram formados pela ação da textura e matéria orgânica e pelo efeito compressivo, decorrente do pisoteio dos bovinos e da colheita do eucalipto. Conforme a profundidade aumentou, ocorreu redução do DMP de agregados, em razão da diminuição da matéria orgânica, e aumento do cascalho, especialmente para as áreas de Pastagem e Eucalipto 4,5, e ao menor efeito da compressão do solo. A textura e a matéria orgânica evidenciaram influência na agregação do solo e, mesmo em pequena proporção, o cascalho reduziu o DMP de agregados, pois sua baixa reatividade e seu maior diâmetro dificultaram a formação de agregados estáveis. Em relação aos atributos hídricos do solo, as áreas de Floresta e a Pastagem apresentaram maior disponibilidade de água, enquanto o maior parâmetro S está relacionado ao maior armazenamento de água.

Interação entre disponibilidade de água e compactação do solo no crescimento e na produção de feijoeiro

Propriedades físicas do solo, crescimento de plantas e disponibilidade de água são fatores que interagem em resposta a mudanças na estrutura do solo. Conhecer como esses fatores interagem no campo é de grande importância para o manejo da compactação do solo, para fins de produção agrícola. Neste trabalho, três níveis de compactação, com e sem irrigação, foram avaliados sobre o crescimento e rendimento de grãos de feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.). A probabilidade de interação entre compactação e irrigação foi de 88 e 86 % para o índice de área foliar (IAF) e rendimento de grãos, respectivamente. Porém, a disponibilidade de água provocou respostas distintas para crescimento e rendimento de grãos nos diferentes níveis de compactação. No sentido do menor para o maior nível de compactação, o aumento da disponibilidade de água no solo pela irrigação (120 mm) resultou ganhos decrescentes no IAF (1,8, 0,8 e 0,3) e crescentes no rendimento de grãos (695, 1.042 e 1.198 kg ha-1). Assim, a compensação no crescimento do feijoeiro pelo aumento no conteúdo de água foi decrescente à medida que aumentou o estado de compactação, mas a compensação no rendimento de grãos foi maior que no crescimento. Consequentemente, o uso de diferentes variáveis de planta fornece diferentes níveis críticos para os fatores físicos indicadores da compactação do solo. Assim, a decisão de irrigar e, ou, descompactar o solo depende de conhecer como o componente vegetal de interesse agronômico responde conjuntamente à compactação e disponibilidade de água no solo.