Relações solo-paisagem em uma litosseqüência arenito-basalto na região de Pereira Barreto, SP

Os objetivos deste trabalho foram estudar as relações solo-paisagem em uma litosseqüência de transição arenito-basalto e verificar a similaridade dos limites de superfícies geomórficas mapeados no campo com os limites mapeados a partir de técnicas geoestatísticas. Foi realizado o mapeamento de uma área de 530 ha, utilizando-se equipamento de GPS, e em seguida elaborou-se o Modelo de Elevação Digital, que possibilitou o estabelecimento da transeção de 2.100 m a partir do topo. Ao longo da transeção, o terreno foi estaqueado a intervalos regulares de 50 m, nos quais foram realizadas medidas da altitude para confecção do perfil altimétrico. As superfícies geomórficas foram identificadas e delimitadas conforme critérios topográficos e estratigráficos, com base em intensas investigações de campo. Coletaram-se amostras de solo em pontos laterais em 67 locais, nas superfícies geomórficas identificadas, nas profundidades de 0,0-0,25 m e 0,80-1,00 m. Além disso, foram abertas trincheiras nos segmentos de vertente inseridos nas superfícies geomórficas mapeadas. As amostras coletadas foram analisadas quanto a densidade do solo, textura, Ca2+, K+, Mg2+, SB, CTC, V, pH (água e KCl), SiO2, Al2O3 e Fe2O3 (ataque por H2SO4), óxidos de Fe "livres" extraído com ditionito-citrato-bicarbonato e ferro mal cristalizado extraídos com oxalato de amônio. A fração argila desferrificada foi analisada por difração de raios X. A compartimentação da paisagem em superfícies geomórficas e a identificação do material de origem mostraram-se bastante eficientes para entendimento da variação dos atributos do solo. A análise individual desses atributos por meio de estatística univariada auxiliou na discriminação das três superfícies geomórficas. O uso de técnicas de geoestatística permitiu a confirmação de que mesmo os atributos do solo apresentaram limites próximos aos das superfícies geomórficas.

Variabilidade espacial de atributos mineralógicos de um latossolo sob diferentes formas do relevo: I - mineralogia da fração argila

A distribuição dos minerais da fração argila depende de condições pedoambientais específicas. O estudo das relações entre atributos desses minerais e locais específicos de sua ocorrência na paisagem torna-se importante para o entendimento das relações entre a mineralogia e os demais atributos do solo. Este trabalho teve como objetivo avaliar os atributos cristalográficos, as razões Gt/(Gt+Hm) e Ct/(Ct+Gb) dos minerais da fração argila (hematita, goethita, caulinita e gibbsita) e o padrão de distribuição espacial destes em um Latossolo Vermelho eutroférrico sob cultivo de cana-de-açúcar há mais de 30 anos, com colheita no sistema cana crua. As amostras de solo foram coletadas nos pontos de cruzamento de uma malha, georreferenciados, com intervalos regulares de 10 m, e dimensão de 100 x 100 m, na profundidade de 0,2-0,4 m, totalizando 119 pontos, em uma área de 1 ha. As amostras de solos foram analisadas quimicamente. Posteriormente, a fração argila foi submetida à difração de raios X. Foram feitas as análises estatísticas e geoestatísticas dos atributos cristalográficos dos minerais analisados. Mapas de krigagem foram realizados para a visualização da variabilidade espacial dos atributos. Todos os atributos estudados apresentaram dependência espacial, e os atributos mineralógicos apresentaram-se relacionados com variações das formas do relevo. A gibbsita apresentou o maior diâmetro médio do cristal (DMC) entre os minerais da fração argila estudados, e a goethita foi o mineral que apresentou a maior variação do DMC e da largura à meia altura. Os maiores valores do DMC da goethita, hematita e gibbsita foram encontrados no compartimento II, caracterizado por uma área côncavo-convexa.

Variabilidade espacial de atributos mineralógicos de um latossolo sob diferentes formas do relevo: II - correlação espacial entre mineralogia e agregados

A caulinita (Ct), a gibbsita (Gb), a goethita (Gt) e a hematita (Hm) são os principais minerais da fração argila dos Latossolos brasileiros. A cristalinidade desses minerais interfere nos atributos físicos do solo, que são dependentes do relevo. Este trabalho teve como objetivo correlacionar espacialmente a estabilidade e o diâmetro médio geométrico dos agregados com os atributos cristalográficos dos minerais da fração argila de um Latossolo Vermelho eutroférrico sob cultivo de cana-de-açúcar com colheita no sistema cana crua. As amostras de solo foram coletadas nos pontos de cruzamento de uma malha, georreferenciados, com intervalos regulares de 10 m e dimensão de 100 x 100 m, na profundidade de 0,2- 0,4 m, totalizando 119 pontos, em uma área de 1 ha, onde as variações da forma do relevo foram mapeadas. Foram determinados o diâmetro médio geométrico e a percentagem de agregados retidos nas classes > 2 e < 1 mm das amostras, e a mineralogia da fração argila foi caracterizada por difratometria de raios X. Esses resultados foram submetidos à análise estatística e geoestatística. Buscando correlacionar a estabilidade e as diferentes classes de tamanho dos agregados com a cristalinidade dos minerais da fração argila do solo, foram realizados semivariogramas cruzados. Observou-se que goethitas de menor grau de cristalinidade se relacionam espacialmente com agregados de maior diâmetro médio geométrico e tamanho dos agregados e que os atributos estudados e suas relações são dependentes das formas do relevo.

Crop sequences in no-tillage system: effects on soil fertility and soybean, maize and rice yield

Decomposing crop residues in no-tillage system can alter soil chemical properties, which may consequently influence the productivity of succession crops. The objective of this study was to evaluate soil chemical properties and soybean, maize and rice yield, grown in the summer, after winter crops in a no-tillage system. The experiment was carried out in Jaboticabal, SP, Brazil (21 ° 15 ' 22 '' S; 48 ° 18 ' 58 '' W) on a Red Latosol (Oxisol), in a completely randomized block design, in strip plots with three replications. The treatments consisted of four summer crop sequences (maize monocrop, soybean monocrop, soybean/maize rotation and rice/bean/cotton rotation) combined with seven winter crops (maize, sunflower, oilseed radish, pearl millet, pigeon pea, grain sorghum and sunn hemp). The experiment began in September 2002. After the winter crops in the 2005/2006 growing season and before the sowing of summer crops in the 2006/2007 season, soil samples were collected in the layers 0-2.5; 2.5-5.0; 5-10; 10-20; and 20-30 cm. Organic matter, pH, P, K+, Ca2+, Mg2+, and H + Al were determined in each soil sample. In the summer soybean/maize rotation and in maize the organic matter contents and P levels were lower, in the layers 0-10 cm and 0-20 cm, respectively. Summer rice/bean/cotton rotation increased soil K levels at 0-10 cm depth when sunn hemp and oilseed radish had previously been grown in the winter, and in the 0-2.5 cm layer for millet. Sunn hemp, millet, oilseed radish and sorghum grown in the winter increased organic matter contents in the soil down to 30 cm. Higher P levels were found at the depths 0-2.5 cm and 0-5 cm, respectively, when sunn hemp and oilseed radish were grown in the winter. Highest grain yields for soybean in monoculture were obtained in succession to winter oilseed radish and sunn hemp and in rotation with maize, after oilseed radish, sunn hemp and millet. Maize yields were highest in succession to winter oilseed radish, millet and pigeon pea. Rice yields were lowest when grown after sorghum.

Spatial variability of physical attributes of an alfisol under different hillslope curvatures

The influence of relief forms has been studied by several authors and explains the variability in the soil attributes of a landscape. Soil physical attributes depend on relief forms, and their assessment is important in mechanized agricultural systems, such as of sugarcane. This study aimed to characterize the spatial variability in the physical soil attributes and their relationship to the hillslope curvatures in an Alfisol developed from sandstone and growing sugarcane. Grids of 100 x 100 m were delimited in a convex and a concave area. The grids had a regular spacing of 10 x 10 m, and the crossing points of this spacing determined a total of 121 georeferenced sampling points. Samples were collected to determine the physical attributes related to soil aggregates, porosity, bulk density, resistance to penetration and moisture within the 0-0.2 and 0.2-0.4 m depth. Statistical analyses, geostatistics and Student's t-tests were performed with the means of the areas. All attributes, except aggregates > 2 mm in the 0-0.2 m depth and macroporosity at both depths, showed significant differences between the hillslope curvatures. The convex area showed the highest values of the mean weighted diameter, mean geometric diameter, aggregates > 2 mm, 1-2 mm aggregates, total porosity and moisture and lower values of bulk density and resistance to penetration in both depth compared to the concave area. The number of soil attributes with greater spatial variability was higher in the concave area.

Simulação geoestatística na caracterização espacial de óxidos de ferro em diferentes pedoformas

Os minerais da fração argila, goethita e hematita, são óxidos de ferro (Fe) indicadores pedoambientais com grande influência nos atributos físicos e químicos do solo. O conhecimento dos padrões espaciais desses óxidos auxilia a compreensão das interrelações de causa e efeito com os atributos do solo. Nesse sentido, a qualidade das estimativas espaciais produzidas pode alterar os resultados obtidos e, por consequência, as interpretações dos padrões espaciais obtidos. O presente estudo teve o objetivo de avaliar o desempenho dos métodos geoestatísticos de estimativas (KO) e simulações sequenciais gaussianas (SSG) na caracterização espacial de teores de óxidos de Fe, goethita (Gt) e hematita (Hm), em uma pedoforma côncava e outra convexa. Foram coletadas 121 amostras de solos em cada pedoforma de um Argissolo em pontos com espaçamentos regulares de 10 m. Os teores de óxidos de Fe foram obtidos por meio de difração de raios-X. Os dados foram submetidos a análises geoestatísticas por meio da modelagem do variograma e posterior interpolação por KO e SSG. A KO não refletiu a verdadeira variabilidade dos óxidos de Fe, hematita e goethita, demonstrando ser inapropriada para a caracterização espacial dos teores dos óxidos de Fe. Assim, o uso da SSG é preferível à krigagem quando a manutenção dos altos e baixos valores nas estimativas espaciais é necessária. O desempenho dos métodos geoestatísticos foi influenciado pelas pedoformas. Os mapas E-type devem ser recomendados em vez de mapas de KO para os óxidos de Fe, por serem ricos em detalhes e práticos na definição de zonas homogêneas para o manejo localizado em frente de KO, sobretudo em pedoforma côncava.

Legumes and forage species sole or intercropped with corn in soybean-corn succession in midwestern Brazil

The feasibility of no-tillage in the Cerrado (Savanna-like vegetation of Brazil) depends on the production of sufficient above-ground crop residue, which can be increased by corn-forage intercropping. This study evaluated how above-ground crop residue production and yields of soybean and late-season corn in a soybean-corn rotation were influenced by the following crops in the year before soybean: corn (Zea mays L.) intercropped with Brachiaria (Urochloa) brizantha cv. Marandu, B. decumbens cv. Basilisk, B. ruziziensis, cv. comum., Panicummaximum cv. Tanzânia, sunn hemp (Crotalaria juncea L.), pigeon pea [Cajanus cajan (L.) Millsp]; sole corn, forage sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench (cv. Santa Elisa)], and ruzi grass. In March 2005, corn and forage species were planted in alternate rows spaced 0.90 m apart, and sole forage species were planted in rows spaced 0.45 m apart. In October 2005, the forages were killed with glyphosate and soybean was planted. After the soybean harvest in March 2006, sole late-season corn was planted in the entire experimental area. Corn grain and stover yields were unaffected by intercropping. Above-ground crop residue was greater when corn was intercropped with Tanzania grass (10.7 Mg ha-1), Marandu (10.1 Mg ha-1), and Ruzi Grass (9.8 Mg ha-1) than when corn was not intercropped (4.0 Mg ha-1). The intercropped treatments increased the percentage of soil surface covered with crop residue. Soybean and corn grain yields were higher after sole ruzi grass and intercropped ruzi grass than after other crops. The intercropping corn with Brachiaria spp. and corn with Panicum spp. increases above-ground crop residue production and maintains nutrients in the soil without reducing late-season corn yield and the viability of no-till in the midwestern region of Brazil.

Mineralogy of the clay fraction of Alfisols in two slope curvatures: III - spatial variability

A good knowledge of the spatial distribution of clay minerals in the landscape facilitates the understanding of the influence of relief on the content and crystallographic attributes of soil minerals such as goethite, hematite, kaolinite and gibbsite. This study aimed at describing the relationships between the mineral properties of the clay fraction and landscape shapes by determining the mineral properties of goethite, hematite, kaolinite and gibbsite, and assessing their dependence and spatial variability, in two slope curvatures. To this end, two 100 × 100 m grids were used to establish a total of 121 regularly spaced georeferenced sampling nodes 10 m apart. Samples were collected from the layer 0.0-0.2 m and analysed for iron oxides, and kaolinite and gibbsite in the clay fraction. Minerals in the clay fraction were characterized from their X-ray diffraction (XRD) patterns, which were interpreted and used to calculate the width at half height (WHH) and mean crystallite dimension (MCD) of iron oxides, kaolinite, and gibbsite, as well as aluminium substitution and specific surface area (SSA) in hematite and goethite. Additional calculations included the goethite and hematite contents, and the goethite/(goethite+hematite) [Gt/(Gt+Hm)] and kaolinite/(kaolinite+gibbsite) [Kt/(Kt+Gb)] ratios. Mineral properties were established by statistical analysis of the XRD data, and spatial dependence was assessed geostatistically. Mineralogical properties differed significantly between the convex area and concave area. The geostatistical analysis showed a greater number of mineralogical properties with spatial dependence and a higher range in the convex than in the concave area.

Mineralogy of the clay fraction of alfisols in two slope curvatures: IV - spatial correlation with physical properties

Although the influence of clay mineralogy on soil physical properties has been widely studied, spatial relationships between these features in Alfisols have rarely been examined. The purpose of this work was to relate the clay minerals and physical properties of an Alfisol of sandstone origin in two slope curvatures. The crystallographic properties such as mean crystallite size (MCS) and width at half height (WHH) of hematite, goethite, kaolinite and gibbsite; contents of hematite and goethite; aluminium substitution (AS) and specific surface area (SSA) of hematite and goethite; the goethite/(goethite+hematite) and kaolinite/(kaolinite+gibbsite) ratios; and the citrate/bicarbonate/dithionite extractable Fe (Fe d) were correlated with the soil physical properties through Pearson correlation coefficients and cross-semivariograms. The correlations found between aluminium substitution in goethite and the soil physical properties suggest that the degree of crystallinity of this mineral influences soil properties used as soil quality indicators. Thus, goethite with a high aluminium substitution resulted in large aggregate sizes and a high porosity, and also in a low bulk density and soil penetration resistance. The presence of highly crystalline gibbsite resulted in a high density and micropore content, as well as in smaller aggregates. Interpretation of the cross-semivariogram and classification of landscape compartments in terms of the spatial dependence pattern for the relief-dependent physical and mineralogical properties of the soil proved an effective supplementary method for assessing Pearson correlations between the soil physical and mineralogical properties.

Modelagem geoestatística das incertezas da distribuição espacial do fósforo disponível no solo, em área de cana-de-açúcar

O fósforo destaca-se como um dos nutrientes limitantes ao desenvolvimento da cultura da cana-de-açúcar em solos brasileiros. Esse elemento apresenta grande variabilidade espacial, coordenada pelos atributos que regem as reações de adsorção e dessorção. Estimativas espaciais são conduzidas por meio de interpolações geoestatísticas para a caracterização dessa variabilidade. No entanto, tais estimativas apresentam incertezas inerentes ao procedimento que estão associadas à estrutura de variabilidade do atributo em estudo e à configuração amostral da área. Dessa forma, avaliar a incerteza das predições associada à distribuição espacial do fósforo disponível (Plábil) é importante para otimizar o uso dos fertilizantes fosfatados. O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho da simulação sequencial gaussiana (SSG) e da krigagem ordinária (KO) na modelagem da incerteza das predições do fósforo disponível. Uma malha amostral com 626 pontos foi instalada em uma área experimental de 200 hectares de cana-de-açúcar no município de Tabapuã, São Paulo. Foram geradas 200 realizações por meio do algoritmo da SSG. As realizações da SSG reproduziram as estatísticas e a distribuição dos dados amostrais. A estatística G (0,81) indicou boa proximidade entre as frações dos valores simulados e as dos observados. As realizações da SSG preservaram a variabilidade espacial do Plábil, sem o efeito de suavização obtido pelo mapa da KO. A acurácia na reprodução do variograma dos dados amostrais, obtida pelas realizações da SSG foi, em média, 240 vezes maior que obtida por meio da KO. O mapa de incertezas, obtido por meio da KO, apresentou menor variação na área de estudo do que por SSG. Dessa forma, a avaliação das incertezas, pela SSG, evidenciou-se mais informativa, podendo ser utilizada para definir e delimitar, de forma mais precisa, as áreas de manejo específico.

Chemical and biological properties of phosphorus-fertilized soil under legume and grass cover (Cerrado region, Brazil)

The use of cover crops has been suggested as an effective method to maintain and/or increase the organic matter content, while maintaining and/or enhancing the soil physical, chemical and biological properties. The fertility of Cerrado soils is low and, consequently, phosphorus levels as well. Phosphorus is required at every metabolic stage of the plant, as it plays a role in the processes of protein and energy synthesis and influences the photosynthetic process. This study evaluated the influence of cover crops and phosphorus rates on soil chemical and biological properties after two consecutive years of common bean. The study analyzed an Oxisol in Selvíria (Mato Grosso do Sul, Brazil), in a randomized block, split plot design, in a total of 24 treatments with three replications. The plot treatments consisted of cover crops (millet, pigeon pea, crotalaria, velvet bean, millet + pigeon pea, millet + crotalaria, and millet + velvet bean) and one plot was left fallow. The subplots were represented by phosphorus rates applied as monoammonium phosphate (0, 60 and 90 kg ha-1 P2O5). In August 2011, the soil chemical properties were evaluated (pH, organic matter, phosphorus, potential acidity, cation exchange capacity, and base saturation) as well as biological variables (carbon of released CO2, microbial carbon, metabolic quotient and microbial quotient). After two years of cover crops in rotation with common bean, the cover crop biomass had not altered the soil chemical properties and barely influenced the microbial activity. The biomass production of millet and crotalaria (monoculture or intercropped) was highest. The biological variables were sensitive and responded to increasing phosphorus rates with increases in microbial carbon and reduction of the metabolic quotient.

Gênese de solos coesos do leste maranhense: relação solo-paisagem

A ocorrência dos solos coesos no Brasil está relacionada dominantemente com os sedimentos argiloarenosos da Formação Barreiras, os quais estão geologicamente relacionados com os depósitos sedimentares do período Terciário, que constituem a unidade geomorfológica dos Tabuleiros Costeiros. Os objetivos deste trabalho foram identificar a ocorrência de solos coesos e estudar suas relações com a paisagem na região leste do Estado do Maranhão. A área do estudo localiza-se na Fazenda Typuana, região leste maranhense, no município de Brejo, MA, nas coordenadas geográficas de 03º 36' S e 42º 52' W. A vegetação predominante da área de estudo é do tipo Cerrado, com uma composição florística diversificada. Foram abertas três trincheiras, uma em cada área do estudo, com distintas formações vegetais para as caracterizações morfológica, física, química, mineralógica e a classificação taxonômica dos solos. A caulinita foi o mineral predominante nos horizontes coesos, porém seu grau de cristalinidade não influenciou na variação da densidade do solo (1,40 a 1,56 kg dm-3) e na resistência à penetração (1,24 a 2,18 MPa). Constatou-se que a posição da paisagem foi determinante para a distinção dos solos coesos, de modo que os desenvolvidos em pedoforma côncava apresentaram a maior expressão do caráter coeso e com maior status de fertilidade e matéria orgânica, refletindo na vegetação mais exuberante, caracterizada pelo Cerradão.

Effect of cropping systems in no-till farming on the quality of a Brazilian Oxisol

The no-till system with complex cropping sequences may improve the structural quality and carbon (C) sequestration in soils of the tropics. Thus, the objective of this study was to evaluate the effects of cropping sequences after eight years under the no-till system on the physical properties and C sequestration in an Oxisol in the municipality of Jaboticabal, Sao Paulo, Brazil. A randomized split-block design with three replications was used. The treatments were combinations of three summer cropping sequences - corn/corn (Zea mays L.) (CC), soybean/soybean (Glycine max L. Merryll) (SS), and soybean-corn (SC); and seven winter crops - corn, sunflower (Helianthus annuus L.), oilseed radish (Raphanus sativus L.), pearl millet (Pennisetum americanum (L.) Leeke), pigeon pea (Cajanus cajan (L.) Millsp), grain sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench), and sunn hemp (Crotalaria juncea L.). Soil samples were taken at the 0-10 cm depth after eight years of experimentation. Soil under SC and CC had higher mean weight diameter (3.63 and 3.55 mm, respectively) and geometric mean diameter (3.55 and 2.92 mm) of the aggregates compared to soil under SS (3.18 and 2.46 mm). The CC resulted in the highest soil organic C content (17.07 g kg-1), soil C stock (15.70 Mg ha-1), and rate of C sequestration (0.70 Mg ha-1 yr-1) among the summer crops. Among the winter crops, soil under pigeon pea had the highest total porosity (0.50 m³ m-3), and that under sunn hemp had the highest water stable aggregates (93.74 %). In addition, sunn hemp did not differ from grain sorghum and contained the highest soil organic C content (16.82 g kg-1) and also had the highest rate of C sequestration (0.67 Mg ha-1 yr-1). The soil resistance to penetration was the lower limit of the least limiting water range, while the upper limit was air-filled porosity for soil bulk densities higher than 1.39 kg dm-3 for all cropping sequences. Within the SC sequence, soil under corn and pigeon pea increased least limiting water range by formation of biopores because soil resistance to penetration decreased with the increase in soil bulk density.

Bioindicators of soil quality in coffee organic cultivation systems

The objective of this work was to assess the effect of different coffee organic cultivation systems on chemical and biological soil characteristics, in different seasons of the year. The following systems were evaluated: coffee intercropped with one (CJ1), two (CJ2) or three (CJ3) pigeon pea (Cajanus cajan) alleys; coffee planted under full sun (CS); area planted with sweet pepper and snap bean in a conventional tillage system (AC); and secondary forest area (FFR). Row spacing in CJ1, CJ2, CJ3 and CS was 2.0x1.0, 2.8x1.0, 3.6x1.0, and 2.8x1.0 m, respectively. Soil samples were collected at 10-cm depth, during the four seasons of the year. The results were subjected to analysis of variance, principal component analysis, and redundancy analysis. There was an increase in edaphic macrofauna, soil basal respiration, and microbial quotient in the summer. Total macrofauna density was greater in CJ2 followed by CJ3, CS, CJ1, AC and FFR; Coleoptera, Formicidae, and Isoptera were the most abundant groups. There are no significant differences among the areas for soil basal respiration, and the metabolic quotient is higher in CJ1, CJ3, and FFR. Microbial biomass carbon and the contents of K, pH, Ca+Mg, and P show greater values in AC.