Emission of nitrous oxide and carbon dioxide from semi-arid tropical soils in Chiapas México

The semi-arid region of Chiapas is dominated by N2 -fixing shrubs, e.g., Acacia angustissima. Urea-fertilized soil samples under maize were collected from areas covered and uncovered by A. angustissima in different seasons and N2O and CO2 emissions were monitored. The objective of this study was to determine the effects of urea and of the rainy and dry season on gas emissions from semi-arid soil under laboratory conditions. Urea and soil use had no effect on CO2 production. Nitrons oxide emission from soil was three times higher in the dry than in the rainy season, while urea fertilization doubled emissions. Emissions were twice as high from soil sampled under A. angustissima canopy than from arable land, but 1.2 lower than from soil sampled outside the canopy, and five times higher from soil incubated at 40 % of the water-holding capacity (WHC) than at soil moisture content, but 15 times lower than from soil incubated at 100 WHC. It was found that the soil sampling time and water content had a significant effect on N2O emissions, while N fertilizer and sampling location were less influent.

Mapping, organic matter mass and water volume of a peatland in Serra do Espinhaço Meridional

Peatlands form in areas where net primary of organic matter production exceeds losses due to the decomposition, leaching or disturbance. Due to their chemical and physical characteristics, bogs can influence water dynamics because they can store large volumes of water in the rainy season and gradually release this water during the other months of the year. In Diamantina, Minas Gerais, Brazil, a peatland in the environmental protection area of Pau-de-Fruta ensures the water supply of 40,000 inhabitants. The hypothesis of this study is that the peat bogs in Pau-de-Fruta act as an environment for carbon storage and a regulator of water flow in the Córrego das Pedras basin. The objective of this study was to estimate the water volume and organic matter mass in this peatland and to study the influence of this environment on the water flow in the Córrego das Pedras basin. The peatland was mapped using 57 transects, at intervals of 100 m. Along all transects, the depth of the peat bog, the Universal Transverse Mercator (UTM) coordinates and altitude were recorded every 20 m and used to calculate the area and volume of the peatland. The water volume was estimated, using a method developed in this study, and the mass of organic matter based on samples from 106 profiles. The peatland covered 81.7 hectares (ha), and stored 497,767 m³ of water, representing 83.7 % of the total volume of the peat bog. The total amount of organic matter (OM) was 45,148 t, corresponding to 552 t ha-1 of OM. The peat bog occupies 11.9 % of the area covered by the Córrego das Pedras basin and stores 77.6 % of the annual water surplus, thus controlling the water flow in the basin and consequently regulating the water course.

Digital soil mapping: strategy for data pre-processing

The region of greatest variability on soil maps is along the edge of their polygons, causing disagreement among pedologists about the appropriate description of soil classes at these locations. The objective of this work was to propose a strategy for data pre-processing applied to digital soil mapping (DSM). Soil polygons on a training map were shrunk by 100 and 160 m. This strategy prevented the use of covariates located near the edge of the soil classes for the Decision Tree (DT) models. Three DT models derived from eight predictive covariates, related to relief and organism factors sampled on the original polygons of a soil map and on polygons shrunk by 100 and 160 m were used to predict soil classes. The DT model derived from observations 160 m away from the edge of the polygons on the original map is less complex and has a better predictive performance.

Comparison between artificial neural networks and maximum likelihood classification in digital soil mapping

Soil surveys are the main source of spatial information on soils and have a range of different applications, mainly in agriculture. The continuity of this activity has however been severely compromised, mainly due to a lack of governmental funding. The purpose of this study was to evaluate the feasibility of two different classifiers (artificial neural networks and a maximum likelihood algorithm) in the prediction of soil classes in the northwest of the state of Rio de Janeiro. Terrain attributes such as elevation, slope, aspect, plan curvature and compound topographic index (CTI) and indices of clay minerals, iron oxide and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), derived from Landsat 7 ETM+ sensor imagery, were used as discriminating variables. The two classifiers were trained and validated for each soil class using 300 and 150 samples respectively, representing the characteristics of these classes in terms of the discriminating variables. According to the statistical tests, the accuracy of the classifier based on artificial neural networks (ANNs) was greater than of the classic Maximum Likelihood Classifier (MLC). Comparing the results with 126 points of reference showed that the resulting ANN map (73.81 %) was superior to the MLC map (57.94 %). The main errors when using the two classifiers were caused by: a) the geological heterogeneity of the area coupled with problems related to the geological map; b) the depth of lithic contact and/or rock exposure, and c) problems with the environmental correlation model used due to the polygenetic nature of the soils. This study confirms that the use of terrain attributes together with remote sensing data by an ANN approach can be a tool to facilitate soil mapping in Brazil, primarily due to the availability of low-cost remote sensing data and the ease by which terrain attributes can be obtained.

An appropriate data set size for digital soil mapping in Erechim, Rio Grande do Sul, Brazil

Digital information generates the possibility of a high degree of redundancy in the data available for fitting predictive models used for Digital Soil Mapping (DSM). Among these models, the Decision Tree (DT) technique has been increasingly applied due to its capacity of dealing with large datasets. The purpose of this study was to evaluate the impact of the data volume used to generate the DT models on the quality of soil maps. An area of 889.33 km² was chosen in the Northern region of the State of Rio Grande do Sul. The soil-landscape relationship was obtained from reambulation of the studied area and the alignment of the units in the 1:50,000 scale topographic mapping. Six predictive covariates linked to the factors soil formation, relief and organisms, together with data sets of 1, 3, 5, 10, 15, 20 and 25 % of the total data volume, were used to generate the predictive DT models in the data mining program Waikato Environment for Knowledge Analysis (WEKA). In this study, sample densities below 5 % resulted in models with lower power of capturing the complexity of the spatial distribution of the soil in the study area. The relation between the data volume to be handled and the predictive capacity of the models was best for samples between 5 and 15 %. For the models based on these sample densities, the collected field data indicated an accuracy of predictive mapping close to 70 %.

Surface mapping, organic matter and water stocks in peatlands of the Serra do Espinhaço meridional - Brazil

Peatlands are soil environments that store carbon and large amounts of water, due to their composition (90 % water), low hydraulic conductivity and a sponge-like behavior. It is estimated that peat bogs cover approximately 4.2 % of the Earth's surface and stock 28.4 % of the soil carbon of the planet. Approximately 612 000 ha of peatlands have been mapped in Brazil, but the peat bogs in the Serra do Espinhaço Meridional (SdEM) were not included. The objective of this study was to map the peat bogs of the northern part of the SdEM and estimate the organic matter pools and water volume they stock. The peat bogs were pre-identified and mapped by GIS and remote sensing techniques, using ArcGIS 9.3, ENVI 4.5 and GPS Track Maker Pro software and the maps validated in the field. Six peat bogs were mapped in detail (1:20,000 and 1:5,000) by transects spaced 100 m and each transect were determined every 20 m, the UTM (Universal Transverse Mercator) coordinates, depth and samples collected for characterization and determination of organic matter, according to the Brazilian System of Soil Classification. In the northern part of SdEM, 14,287.55 ha of peatlands were mapped, distributed over 1,180,109 ha, representing 1.2 % of the total area. These peatlands have an average volume of 170,021,845.00 m³ and stock 6,120,167 t (428.36 t ha-1) of organic matter and 142,138,262 m³ (9,948 m³ ha-1) of water. In the peat bogs of the Serra do Espinhaço Meridional, advanced stages of decomposing (sapric) organic matter predominate, followed by the intermediate stage (hemic). The vertical growth rate of the peatlands ranged between 0.04 and 0.43 mm year-1, while the carbon accumulation rate varied between 6.59 and 37.66 g m-2 year-1. The peat bogs of the SdEM contain the headwaters of important water bodies in the basins of the Jequitinhonha and San Francisco Rivers and store large amounts of organic carbon and water, which is the reason why the protection and preservation of these soil environments is such an urgent and increasing need.

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.

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).

Avaliação de um modelo físico de produção de bovinos no semi-árido integrando caatinga, capim-buffel e leucena.: I. fase de cria

O estudo teve como objetivo avaliar um modelo físico do sistema de cria de bovinos para as áreas mais secas do Semi-Árido brasileiro, associando a pastagem natural com pastos cultivados tolerantes à seca. A caatinga foi pastejada no período verde, e o capim buffel no restante do ano. A suplementação com leucena ocorreu no período seco, sob pastejo direto e feno no cocho. Parâmetros de desempenho, monitorados de novembro de 1991 a outubro de 1995, mostraram uma taxa média de parição da ordem de 72,8% ao ano e taxas de mortalidade praticamente nulas. O peso vivo médio dos bezerros aos 205 dias de idade foi de 153,4 kg e a produ- ção de bezerros desmamados foi de 109,5 kg/matriz exposta/ano e de 25,5 kg/hectare/ano. Os resultados são considerados bastante expressivos, considerando-se que mais da metade da área era ocupada com pastagens nativas de caatinga e que a oferta de leucena foi limitada pela ocorrência de uma forte estiagem.

SUPLEMENTAÇÃO ALIMENTAR DE CABRAS ANGLO-NUBIANAS NA ÉPOCA CHUVOSA, NA REGIÃO SEMI-ÁRIDA DO NORDESTE BRASILEIRO

Foi realizado um experimento para avaliar a influência da suplementação alimentar na produção de leite de cabras da raça Anglo-nubiana, durante a época chuvosa, na região semi-árida do Nordeste brasileiro. Vinte e quatro cabras foram mantidas em pastagem nativa rebaixada, distribuídas ao acaso, por tipo de parto e produção de leite, em três níveis de suplementação: N0 - sem suplementação, N1 -150 g de concentrado/animal/dia e N2 - 300 g de concentrado/animal/dia. Não houve diferença significativa (p>0,05) entre os níveis de suplementação. A produção de leite foi descrita por uma regressão múltipla em função do período de lactação em semana. A interação semana x níveis de suplementação foi significativa (p<0,01). Os resultados revelam que a suplementação com concentrado, na dose de 300 g/animal/dia, foi a melhor opção para se produzir leite com cabras Anglo-nubianas, durante a época chuvosa.

Efeito da calagem e inoculação de sabiá em solo da mata úmida e do semi-árido de Pernambuco

Realizou-se um experimento, usando solo álico da Zona da Mata e do Semi-Árido do Estado de Pernambuco, com o objetivo de avaliar o efeito da calagem (0, 3 e 6 t ha-1) e da inoculação das estirpes de rizóbio: NFB 539, NFB 577 e NFB 578, previamente selecionadas para sabiá (Mimosa caesalpiniaefolia) em meio de cultura ácido. Adicionaram-se tratamentos sem inoculação, sem e com adição de N mineral (100 kg ha-1), para fins comparativos. O experimento seguiu o esquema fatorial 2x3x5, no delineamento em blocos ao acaso, com quatro repetições. As plantas foram colhidas 110 dias após a emergência (DAE). A inoculação de rizóbio, em todos os níveis de calagem, mostrou efeito significativo nos parâmetros avaliados. No nível de 3 t ha-1 não houve efeito da calagem, porém a adição de 6 t ha-1 de calcário reduziu o peso de matéria seca, o N total na parte aérea, a nodulação e a atividade da nitrogenase. O baixo pH e Al3+ do solo não prejudicou a fixação do N2, e o crescimento das plantas que receberam o inóculo. Portanto, torna-se desnecessária a calagem no cultivo de sabiá em solos ácidos, quando usadas estirpes selecionadas visando à resistência a acidez.

Efeito de inoculante ectomicorrízico produzido por fermentação semi-sólida sobre o crescimento de Eucalyptus dunnii Maiden

O crescimento de Eucalyptus é favorecido por fungos ectomicorrízicos (FECM). De ocorrência comum nas plantações florestais, os FECM diferem, entretanto, em infectividade e eficiência. O objetivo deste estudo foi testar a compatibilidade e a eficiência do inoculante ectomicorrízico produzido por fermentação semi-sólida, em relação a Eucalyptus dunnii Maiden. Neste sentido, o inoculante de Pisolithus sp., produzido por fermentação semi-sólida em vermiculita-solução nutritiva, foi aplicado ao substrato turfa-vermiculita (30:70, v/v) nas concentrações de 0, 1, 3, 5 e 10% (v/v) que foi semeado com E. dunnii, e mantido em casa de vegetação. A inoculação proporcionou colonização radicular e aumento da matéria seca da parte aérea e do conteúdo de P em razão da concentração do inoculante. O peso da matéria seca das plantas com 1% de inoculante não diferiu do peso das testemunhas. A 3% e 5%, a matéria seca aumentou 62%. O maior valor foi obtido com 10% de inoculante, onde o peso das plantas foi 73% superior ao das testemunhas, e o teor de P, 130%. Resultados semelhantes foram obtidos em relação à raiz. Altura e diâmetro foram positivamente afetados pela inoculação, mas não a relação raiz/parte aérea. As doses mais eficientes de inoculante foram aquelas de 3% ou superiores. Este método de produção deverá ser testado com outros FECM, e sua eficiência, avaliada em viveiro e no campo.

Toxicidade de antibióticos no cultivo in vitro da batata em meios semi-sólido e líquido

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos fitotóxicos de antibióticos no crescimento e na taxa de multiplicação in vitro da batata. Brotações da cultivar Baronesa foram cultivadas em meio de multiplicação de consistência semi-sólida e líquida. O meio de multiplicação foi formado pelos sais e vitaminas de MS ao qual adicionou-se um dos seguintes antibióticos: ampicilina, cloranfenicol, estreptomicina e tetraciclina, previamente selecionados em razão da ação bactericida sobre contaminantes da cultura, nas concentrações de 0, 32, 64, 128, 256, 512 e 1.024 mg L-1. Por 21 dias os materiais foram mantidos em sala de crescimento a 25±2°C, 16 horas de luz e fluxo de radiação de 35 µmol m-2 s-1. Nos tratamentos em que se utilizou meio de cultura líquido, os frascos foram mantidos sob constante agitação em mesa agitadora do tipo orbital. A ampicilina foi o único antibiótico que não afetou a sobrevivência e o desenvolvimento dos explantes de batata em meio de multiplicação, podendo ser indicada para trabalhos de descontaminação in vitro dessa espécie. O aumento das concentrações de cloranfenicol, estreptomicina e tetraciclina no meio de cultura apresentou efeitos fitotóxicos severos sobre o crescimento e taxa de multiplicação do material vegetal.

Atividade microbiana em solo do semi-árido sob cultivo de Atriplex nummularia

Métodos para avaliar a atividade microbiana no solo são fundamentais no monitoramento ambiental de áreas degradadas. O objetivo deste trabalho foi investigar a atividade microbiana de solo do semi-árido cultivado com Atriplex nummularia Lindl. em áreas que receberam rejeito salino durante um e três anos, em comparação com um solo nativo, sem cultivo e não irrigada. O solo cultivado por três anos e que recebeu rejeito salino apresentou, no período seco, valores de pH, CE e atividade de hidrólise do diacetato de fluoresceína (FDA) superiores aos das demais áreas. No entanto, foi observada correlação negativa entre o carbono microbiano e os valores do quociente metabólico (qCO2). A biomassa microbiana e a fosfatase alcalina também foram superiores no solo cultivado por três anos e que recebeu rejeito salino em relação ao solo nativo sem irrigação, confirmando o desempenho de plantas halófitas na melhoria da qualidade do solo sob condições de estresse salino. O cultivo de A. nummularia constitui uma das alternativas para utilização de rejeito salino proveniente da dessalinização por osmose reversa.

Características de crescimento de cordeiros F1 para abate no semi-árido do Nordeste do Brasil

O objetivo deste trabalho foi determinar a influência do reprodutor nas características de crescimento de 303 cordeiros para abate, dos grupos genéticos ½ sangue Somalis Brasileira x Sem Raça Definida (SRD) e ½ sangue Santa Inês x SRD. Os animais foram pesados a intervalos de 14 dias, até o desmame na época seca, e até 140 dias de idade na época chuvosa. O grupo genético e o ano de nascimento não influenciaram (P>0,05) nenhuma das características avaliadas. O mês de nascimento influenciou (P<0,05) os pesos ao nascer, aos 56 dias de idade e ao desmame, e o ganho em peso até o desmame. Fevereiro foi o melhor mês para nascimento de cordeiros. Animais de nascimentos simples pesaram mais e ganharam mais peso (P<0,05) que os de nascimentos múltiplos, em todas as idades e intervalos de ganhos estudados, exceto no período compreendido entre o desmame e a idade de 140 dias. Os machos pesaram mais e ganharam mais peso que as fêmeas, tanto no período de cria como no pós-desmame. Os dois grupos genéticos avaliados são semelhantes quanto ao peso corporal e ao ganho em peso, tanto no período pré-desmame como no pós-desmame.