Influence of liming on residual soil respiration and chemical properties in a tropical no-tillage system

Because of the climate changes occurring across the planet, especially global warming, the different forms of agricultural soil use have attracted researchers´ attention. Changes in soil management may influence soil respiration and, consequently, C sequestration. The objectives of this study were to evaluate the long-term influence of liming on soil respiration and correlate it with soil chemical properties after two years of liming in a no-tillage system. A randomized complete block design was used with six replications. The experimental treatments consisted of four lime rates and a control treatment without lime. Two years after liming, soil CO2 emission was measured and the soil sampled (layers 0-5, 5-10, 10-20, and 20-30 cm). The P, Ca2+ e Mg2+ soil contents and pH and base saturation were determined. CO2 emission from soil limed at the recommended rate was 24.1 % higher, and at twice the recommended rate, 47.4 % higher than from unlimed soil. Liming improved the chemical properties, and the linear increase in soil respiration rate correlated positively with the P, Ca2+ and Mg2+ soil contents, pH and base saturation, and negatively with H + Al and Al3+ contents. The correlation coefficient between soil respiration rate and chemical properties was highest in the 10-20 cm layer.

Indicativos de descontinuidade litológica de regolitos derivados de granitos em uma microbacia sob floresta Amazônica, em Juruena - MT

As paisagens tropicais são caracterizadas por possuírem complexas coberturas superficiais que trazem consigo os registros de processos que ocorreram durante os períodos geológicos antecedentes. Porém, é comum as camadas verticais de uma paisagem apresentarem características morfológicas aparentemente homogêneas, dificultando, assim, a identificação da natureza do material de origem dos seus estratos. Objetivou-se estudar regolitos (solum + saprolito) derivados de granitos do Complexo Xingu em uma microbacia sob vegetação de floresta amazônica, a partir de atributos indicadores de sua formação. Predominam na área estudada Latossolos Vermelho-Amarelos e Plintossolos. Foram coletadas amostras em quatro pontos da paisagem: um no platô, dois na encosta e um no sopé; as profundidades de coleta foram de 0-0,6, 0,6-1,0 m e, a partir de 1,0 m, a cada metro de profundidade até atingir 8,0 m, ou a rocha. Os resultados das relações Ki, Kr, Zr/Ti e areia fina/areia grossa (AF/AG) foram discutidos, permitindo identificar alguns aspectos dos processos de formação dos regolitos da microbacia. Os regolitos dos pontos 1 (platô) e 3 (encosta 2) possuem material de origem ex-situ; o ponto 2 (encosta 1) possui a sua gênese dentro de uma sequência normal de intemperismo, sem aporte de material externo; e o ponto 4, localizado no sopé da paisagem, apresentou algumas diferenças nos materiais próximos da superfície - indicativo de deposição de material das partes mais altas do relevo. Dos atributos utilizados, a relação Zr/Ti, juntamente com a relação AF/AG, foi mais eficiente na identificação de descontinuidades de material de origem dos regolitos.

Organic matter quality and dynamics in tropical soils amended with sugar industry residue

Soil organic matter depletion caused by agricultural management systems have been identified as a critical problem in most tropical soils. The application of organic residues from agro-industrial activities can ameliorate this problem by increasing soil organic matter quality and quantity. Humic substances play an important role in soil conservation but the dynamics of their transformations is still poorly understood. This study evaluated the effect of compost application to two contrasting tropical soils (Inceptisol and Oxisol) for two years. Soil samples were incubated with compost consisting of sugarcane filter cake, a residue from the sugar industry, at 0, 40, 80, and 120 Mg ha-1. Filter cake compost changed the humic matter dynamics in both content and quality, affecting the soil mineralogical composition. It was observed that carbon mineralization was faster in the illite-containing Inceptisol, whereas humic acids were preserved for a longer period in the Oxisol. In both soils, compost application increased fulvic acid contents, favoring the formation of small hydrophilic molecules. A decrease in fluorescence intensity according to the incubation time was observed in the humic acids extracted from amended soils, revealing important chemical changes in this otherwise stable C pool.

Silicate fertilization of tropical soils: silicon availability and recovery index of sugarcane

Sugarcane is considered a Si-accumulating plant, but in Brazil, where several soil types are used for cultivation, there is little information about silicon (Si) fertilization. The objectives of this study were to evaluate the silicon availability, uptake and recovery index of Si from the applied silicate on tropical soils with and without silicate fertilization, in three crops. The experiments in pots (100 L) were performed with specific Si rates (0, 185, 370 and 555 kg ha-1 Si), three soils (Quartzipsamment-Q, 6 % clay; Rhodic Hapludox-RH, 22 % clay; and Rhodic Acrudox-RA, 68 % clay), with four replications. The silicon source was Ca-Mg silicate. The same Ca and Mg quantities were applied to all pots, with lime and/or MgCl2, when necessary. Sugarcane was harvested in the plant cane and first- and second-ratoon crops. The silicon rates increased soil Si availability and Si uptake by sugarcane and had a strong residual effect. The contents of soluble Si were reduced by harvesting and increased with silicate application in the following decreasing order: Q>RH>RA. The silicate rates promoted an increase in soluble Si-acetic acid at harvest for all crops and in all soils, except RA. The amounts of Si-CaCl2 were not influenced by silicate in the ratoon crops. The plant Si uptake increased according to the Si rates and was highest in RA at all harvests. The recovery index of applied Si (RI) of sugarcane increased over time, and was highest in RA.

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.

Atributos físico-hídricos de um Argissolo amarelo sob floresta e savana naturais convertidas para pastagem em Roraima

O Estado de Roraima apresenta ampla diversidade pedológica e de ecossistemas, sendo gradativamente ocupados com pastagem, que dependendo do manejo podem estar associadas à degradação física do solo. Dentro desse contexto, este trabalho foi realizado com os objetivos de avaliar e comparar os atributos físico-hídricos de um Argissolo Amarelo sob os ecossistemas de savana e floresta natural, convertidos em pastagem para pecuária. Os tratamentos principais foram savana natural (SN), savana convertida em pastagem (SC), floresta natural (FN) e floresta convertida em pastagem (FC) e os tratamentos secundários foram as profundidades de amostragem do solo, 0-10, 10-20 e 20-40 cm. Os atributos avaliados foram: granulometria, densidade do solo (DS) e de partículas (DP), resistência à penetração (RP), porosidade total (PT), umidade gravimétrica (UG), capacidade de armazenamento de água (CAD) e matéria orgânica do solo (MOS). A DS foi superior nas duas áreas de Savana, não havendo diferença entre SC e SN em nenhuma das profundidades. A RP variou em função das áreas e da profundidade, verificando-se influência da conversão nesse atributo. A PT foi maior na FN e menor na SC; houve diminuição da porosidade com a profundidade. A CAD foi maior na FN apenas na profundidade de 0-10 cm. A MOS foi superior nas áreas de FN e FC. Portanto, a conversão dos ambientes naturais em pastagem provocou alterações significativas na RP, DS, CAD, PT e MOS, com maior expressividade nas áreas da FC em razão da supressão da cobertura vegetal natural, que tem na matéria orgânica o condicionador da qualidade físico-hídrica do solo. Na SC, por sua vez, a supressão da cobertura vegetal natural não provocou a mesma expressividade por causa dos teores significativamente inferiores de MOS.

Geoestatística na avaliação dos atributos físicos em latossolo sob floresta nativa e pastagem na Região de Manicoré, Amazonas

A utilização das técnicas geoestatísticas permite detectar a existência da dependência e distribuição espacial dos atributos do solo, constituindo importante ferramenta na análise e descrição detalhada do comportamento dos atributos físicos do solo. Este trabalho teve como objetivo o uso da geoestatística na avaliação dos atributos físicos em Latossolo sob floresta nativa e pastagem na região de Manicoré no Amazonas. Nas áreas de floresta nativa e pastagem, foram estabelecidas malhas com dimensão 70 × 70 m e demarcados pontos nessas malhas espaçados a cada 10 m, totalizando 64 pontos. Esses pontos foram georreferenciados e, em seguida, foram feitas as coletadas de solo em cada ponto da malha nas camadas de 0,00-0,20 e 0,40-0,60 m para determinação dos atributos físicos, totalizando 128 amostras de solo em cada malha. Essas malhas encontram-se paralelas com uma distância uma da outra de 100 m e o solo nessas áreas é classificado como Latossolo. Determinaram-se textura, densidade do solo e de partículas, macroporosidade, microporosidade, porosidade total e estabilidade dos agregados em água. Após a tabulação dos dados, foram realizadas análises estatísticas descritivas e geoestatística. A pastagem apresentou leve variação nos seus atributos físicos em relação à floresta nativa, com coeficiente de variação alto e dependência espacial fraca. Os semivariogramas escalonados conseguiram reproduzir de forma satisfatória o comportamento espacial dos atributos no mesmo padrão dos semivariogramas individuais, e o uso do parâmetro alcance do semivariograma mostrou-se eficiente para determinar a densidade amostral ideal para os ambientes em estudo. Os resultados geoestatísticos indicaram que a retirada da floresta nativa para a implantação da pastagem alterou a variabilidade natural dos atributos físicos.

Evaluation of statistical and geostatistical models of digital soil properties mapping in tropical mountain regions

Soil properties have an enormous impact on economic and environmental aspects of agricultural production. Quantitative relationships between soil properties and the factors that influence their variability are the basis of digital soil mapping. The predictive models of soil properties evaluated in this work are statistical (multiple linear regression-MLR) and geostatistical (ordinary kriging and co-kriging). The study was conducted in the municipality of Bom Jardim, RJ, using a soil database with 208 sampling points. Predictive models were evaluated for sand, silt and clay fractions, pH in water and organic carbon at six depths according to the specifications of the consortium of digital soil mapping at the global level (GlobalSoilMap). Continuous covariates and categorical predictors were used and their contributions to the model assessed. Only the environmental covariates elevation, aspect, stream power index (SPI), soil wetness index (SWI), normalized difference vegetation index (NDVI), and b3/b2 band ratio were significantly correlated with soil properties. The predictive models had a mean coefficient of determination of 0.21. Best results were obtained with the geostatistical predictive models, where the highest coefficient of determination 0.43 was associated with sand properties between 60 to 100 cm deep. The use of a sparse data set of soil properties for digital mapping can explain only part of the spatial variation of these properties. The results may be related to the sampling density and the quantity and quality of the environmental covariates and predictive models used.

Transfer of cadmium and barium from soil to crops grown in tropical soils

Phytotoxicity and transfer of potentially toxic elements, such as cadmium (Cd) or barium (Ba), depend on the availability of these elements in soils and on the plant species exposed to them. With this study, we aimed to evaluate the effect of Cd and Ba application rates on yields of pea (Pisum sativum L.), sorghum (Sorghum bicolor L.), soybean (Glycine max L.), and maize (Zea mays L.) grown under greenhouse conditions in an Oxisol and an Entisol with contrasting physical and chemical properties, and to correlate the amount taken up by plants with extractants commonly used in routine soil analysis, along with transfer coefficients (Bioconcentration Factor and Transfer Factor) in different parts of the plants. Plants were harvested at flowering stage and measured for yield and Cd or Ba concentrations in leaves, stems, and roots. The amount of Cd accumulated in the plants was satisfactorily evaluated by both DTPA and Mehlich-3 (M-3). Mehlich-3 did not relate to Ba accumulated in plants, suggesting it should not be used to predict Ba availability. The transfer coefficients were specific to soils and plants and are therefore not recommended for direct use in risk assessment models without taking soil properties and group of plants into account.

APPRAISAL OF THE SNAP MODEL FOR PREDICTING NITROGEN MINERALIZATION IN TROPICAL SOILS UNDER EUCALYPTUS

The Soil Nitrogen Availability Predictor (SNAP) model predicts daily and annual rates of net N mineralization (NNM) based on daily weather measurements, daily predictions of soil water and soil temperature, and on temperature and moisture modifiers obtained during aerobic incubation (basal rate). The model was based on in situ measurements of NNM in Australian soils under temperate climate. The purpose of this study was to assess this model for use in tropical soils under eucalyptus plantations in São Paulo State, Brazil. Based on field incubations for one month in three, NNM rates were measured at 11 sites (0-20 cm layer) for 21 months. The basal rate was determined in in situ incubations during moist and warm periods (January to March). Annual rates of 150-350 kg ha-1 yr-1 NNM predicted by the SNAP model were reasonably accurate (R2 = 0.84). In other periods, at lower moisture and temperature, NNM rates were overestimated. Therefore, if used carefully, the model can provide adequate predictions of annual NNM and may be useful in practical applications. For NNM predictions for shorter periods than a year or under suboptimal incubation conditions, the temperature and moisture modifiers need to be recalibrated for tropical conditions.

Multiple Geotechnological Tools Applied to Digital Mapping of Tropical Soils

ABSTRACT In recent years, geotechnologies as remote and proximal sensing and attributes derived from digital terrain elevation models indicated to be very useful for the description of soil variability. However, these information sources are rarely used together. Therefore, a methodology for assessing and specialize soil classes using the information obtained from remote/proximal sensing, GIS and technical knowledge has been applied and evaluated. Two areas of study, in the State of São Paulo, Brazil, totaling approximately 28.000 ha were used for this work. First, in an area (area 1), conventional pedological mapping was done and from the soil classes found patterns were obtained with the following information: a) spectral information (forms of features and absorption intensity of spectral curves with 350 wavelengths -2,500 nm) of soil samples collected at specific points in the area (according to each soil type); b) obtaining equations for determining chemical and physical properties of the soil from the relationship between the results obtained in the laboratory by the conventional method, the levels of chemical and physical attributes with the spectral data; c) supervised classification of Landsat TM 5 images, in order to detect changes in the size of the soil particles (soil texture); d) relationship between classes relief soils and attributes. Subsequently, the obtained patterns were applied in area 2 obtain pedological classification of soils, but in GIS (ArcGIS). Finally, we developed a conventional pedological mapping in area 2 to which was compared with a digital map, ie the one obtained only with pre certain standards. The proposed methodology had a 79 % accuracy in the first categorical level of Soil Classification System, 60 % accuracy in the second category level and became less useful in the categorical level 3 (37 % accuracy).

Macrofauna Edáfica e Atributos Físicos e Químicos em Sistemas de Uso do Solo no Planalto Catarinense

RESUMO O uso do solo pode alterar processos como decomposição da matéria orgânica, ciclagem de nutrientes e agregação das partículas e, com isso, influenciar a ocorrência da macrofauna. Objetivou-se com este estudo relacionar os sistemas de uso do solo e os efeitos deles sobre a distribuição de grupos da macrofauna do solo, bem como a relação desses com os atributos físicos e químicos do solo. Os sistemas de uso do solo avaliados foram: floresta nativa, reflorestamento de eucalipto, pastagem, integração lavoura-pecuária e lavoura com sistema plantio direto. As amostras foram coletadas em uma grade de amostragem de 3 × 3, totalizando nove pontos, distanciados entre si em 30 m, no inverno e verão, em três municípios do Planalto Sul-catarinense, considerados réplicas verdadeiras. As avaliações foram de atributos físicos e químicos do solo e da abundância e diversidade da macrofauna, coletada pelo método Tropical Soil Biology and Fertility (TSBF). Os organismos do solo são pertencentes a 16 grupos taxonômicos, com 4.702 indivíduos m-2 no inverno e 7.438 indivíduos m-2 no verão. Houve interação entre época e sistemas de uso do solo, com flutuação populacional dos organismos dependente do uso e com relação aos atributos físicos e químicos do solo, evidenciada pela análise de redundância, que apresentou alta correlação entre variáveis ambientais e fauna do solo. As mudanças na composição da macrofauna do solo foram observadas nos seus sistemas de uso, que tiveram maior intervenção antrópica. Floresta nativa, reflorestamento de eucalipto e pastagem são mais estáveis em termos de biodiversidade da macrofauna do solo, quando comparados com áreas agrícolas com plantio direto e integração lavoura-pecuária.

Electrical Conductivity and Chemical Composition of Soil Solution: Comparison of Solution Samplers in Tropical Soils

ABSTRACT Soil solution samplers may have the same working principle, but they differ in relation to chemical and physical characteristics, cost and handling, and these aspects exert influence on the chemical composition of the soil solution obtained. This study was carried out to evaluate, over time, the chemical composition of solutions extracted by Suolo Acqua, with the hydrophilic membrane (HM) as a standard, using soils with contrasting characteristics, and to determine the relationship between electrical conductivity (EC) and concentration of ions and pH of soil solution samples. This study was carried out under laboratory conditions, using three soils samples with different clay and organic matter (OM) contents. Soil solution contents of F−, Cl−, NO−3, Br−, SO42−, Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+, were analyzed, as well as inorganic, organic, and total C contents, pH, and EC, in four successive sampling times. Soil solution chemical composition extracted by the Suolo Acqua sampler is similar to that collected by the HM, but the Suolo Acqua extracted more Na+ and soluble organic C than the HM solution. Solution EC, cation and anion concentrations, and soluble C levels are higher in the soil with greater clay and OM contents (Latossolo and Cambissolo in this case). Soil solution composition varied over time, with considerable changes in pH, EC, and nutrient concentrations, especially associated with soil OM. Thus, single and isolated sampling of the soil solution must be avoided, otherwise composition of the soil solution may not be correctly evaluated. Soil solution EC was regulated by pH, as well as the sum of cation and anion concentrations, and the C contents determined in the soil liquid phase.

Inovação em educação ambiental na cidade e na floresta: o caso Oela

Este artigo apresenta os resultados de um estudo de caso de inovação educacional na atuação de uma organização não governamental junto a jovens da periferia de Manaus e comunidades extrativistas de Boa Vista do Ramos, no Estado do Amazonas. A hipótese examinada pela pesquisa foi a de que fatores salientes que se conjugam na geração de ações de inovação são o tempo de experiência profissional de educadores(as), a estabilidade da equipe, o nível de qualificação e a atuação mobilizadora de líderes da organização. São descritos os objetivos e o modo de atuação da organização e apontadas as características de líderes, agentes e equipes. Conclui que a hipótese levantada foi parcialmente confirmada.