SOIL QUALITY IN RELATION TO FOREST CONVERSION TO PERENNIAL OR ANNUAL CROPPING IN SOUTHERN BRAZIL

Many forested areas have been converted to intensive agricultural use to satisfy food, fiber, and forage production for a growing world population. There is great interest in evaluating forest conversion to cultivated land because this conversion adversely affects several soil properties. We examined soil microbial, physical, and chemical properties in an Oxisol (Latossolo Vermelho distrófico) of southern Brazil 24 years after forest conversion to a perennial crop with coffee or annual grain crops (maize and soybeans) in conventional tillage or no-tillage. One goal was to determine which soil quality parameters seemed most sensitive to change. A second goal was to test the hypothesis that no-tillage optimized preservation of soil quality indicators in annual cropping systems on converted land. Land use significantly affected microbial biomass and its activity, C and N mineralization, and aggregate stability by depth. Cultivated sites had lower microbial biomass and mineralizable C and N than a forest used as control. The forest and no-tillage sites had higher microbial biomass and mineralizable C and N than the conventional tillage site, and the metabolic quotient was 65 and 43 % lower, respectively. Multivariate analysis of soil microbial properties showed a clear separation among treatments, displaying a gradient from conventional tillage to forest. Although the soil at the coffee site was less disturbed and had a high organic C content, the microbial activity was low, probably due to greater soil acidity and Al toxicity. Under annual cropping, microbial activity in no-tillage was double that of the conventional tillage management. The greater microbial activity in forest and no-tillage sites may be attributed, at least partially, to lower soil disturbance. Reducing soil disturbance is important for soil C sequestration and microbial activity, although control of soil pH and Al toxicity are also essential to maintain the soil microbial activity high.

RECOVERY OF AN OXISOL DEGRADED BY THE CONSTRUCTION OF A HYDROELECTRIC POWER PLANT

ABSTRACT The removal of thick layers of soil under native scrubland (Cerrado) on the right bank of the Paraná River in Selvíria (State of Mato Grosso do Sul, Brazil) for construction of the Ilha Solteira Hydroelectric Power Plant caused environmental damage, affecting the revegetation process of the stripped soil. Over the years, various kinds of land use and management systems have been tried, and the aim of this study was to assess the effects of these attempts to restore the structural quality of the soil. The experiment was conducted considering five treatments and thirty replications. The following treatments were applied: stripped soil without anthropic intervention and total absence of plant cover; stripped soil treated with sewage sludge and planted to eucalyptus and grass a year ago; stripped soil developing natural secondary vegetation (capoeira) since 1969; pastureland since 1978, replacing the native vegetation; and soil under native vegetation (Cerrado). In the 0.00-0.20 m layer, the soil was chemically characterized for each experimental treatment. A 30-point sampling grid was used to assess soil porosity and bulk density, and to assess aggregate stability in terms of mean weight diameter (MWD) and geometric mean diameter (GMD). Aggregate stability was also determined using simulated rainfall. The results show that using sewage sludge incorporated with a rotary hoe improved the chemical fertility of the soil and produced more uniform soil pore size distribution. Leaving the land to develop secondary vegetation or turning it over to pastureland produced an intermediate level of structural soil quality, and these two treatments produced similar results. Stripped soil without anthropic intervention was of the lowest quality, with the lowest values for cation exchange capacity (CEC) and macroporosity, as well as the highest values of soil bulk density and percentage of aggregates with diameter size <0.50 mm, corroborated by its lower organic matter content. However, the percentage of larger aggregates was higher in the native vegetation treatment, which boosted MWD and GMD values. Therefore, assessment of some land use and management systems show that even decades after their implementation to mitigate the degenerative effects resulting from the installation of the Hydroelectric Plant, more efficient approaches are still required to recover the structural quality of the soil.

Physical Properties of a Hapludox after Three Decades under Different Soil Management Systems

ABSTRACT Changes in soil physical properties due to different management systems occur slowly, and long-term studies are needed to assess soil quality. The objectives of this study were to evaluate the effects of soil management systems and liming methods on the physical properties of a Latossolo Bruno Alumínico típico (Hapludox). A long-term experiment that began in 1978 with conventional and no-tillage systems was assessed. In addition, different liming methods (no lime, incorporated lime, and lime on the soil surface) have been applied since 1987 and were also evaluated in this study. Moreover, an area of native forest was evaluated and considered a reference for the natural condition of the soil. Soil physical properties were evaluated in layers to a depth of 1.00 m. Compared to native forest, the conventional tillage and no-tillage systems had higher soil bulk density, penetration resistance, and microporosity, and lower aggregate stability and macroporosity. Compared to the conventional tillage system, long-term no-tillage improved the structure of the Hapludox, as evidenced by increased microporosity and aggregate stability, especially in the soil surface layer. In no-tillage with lime applications sporadically incorporated, soil physical properties did not differ from no-tillage without lime and with lime applied on the soil surface, indicating that this practice maintains the physical quality of soil under no-tillage. Liming in a conventional tillage system improved soil aggregation and reduces penetration resistance in the soil layers near the soil surface. No-tillage was the main practice related to improvement of soil physical quality, and liming methods did not influence soil physical properties in this soil management system.

Soil physical attributes in chemigated banana plantation with wastewater

ABSTRACT The feasibility of using sewage wastewater as a water and nutrient source for plants is an alternative to harness agricultural natural resource, observing its influence on the organic matter dynamics and soil energy. Our objective here was to evaluate the effects of applying different doses of effluent from a sewage treatment plant, in Janaúba – MG, Brazil, over the physical attributes of a soil grown with “Prata Anã” banana. From soil sample collection at depths of 0-20, 20-40, and 40-60 cm, we determined the following soil properties: soil density, total porosity, macroporosity, microporosity, organic matter, clay dispersed in water and stability of soil aggregate. The experimental design was in randomized blocks with four repetitions. Wastewater raising doses promoted increase in suspended solids, contributing to macroporosity reduction at 20-40 and 40-60 cm depths; as well as a reduction in organic matter within 0-20 cm layer. Clay dispersal was observed in the depths of 0-20 cm, being derived from an increase in sodium content. Concurrently, there was a reduction of soil aggregate stability.

Some functional properties of fractionated soy protein isolates obtained by microfiltration

Five soy proteins isolate (SPI) fractions were produced using two microfiltration membranes with different pore sizes. Fractionation was carried out on SPI produced by isoelectric precipitation of a crude protein extract. The five fractions were two retentates and two permeates from the two membranes, the fifth fraction was obtained as the retentate on the smaller-po re- sized membrane fed with the permeate from the larger-pore-sized membrane. Solubility, foaming and emulsifying properties of the collected fractionates were investigated. It was observed that in the pH range 3-8 the retentates featured superior solubility compared with permeates. There was no significant difference (p > 0.0 1) in solubility between the retentates and SPI at pH >= 6. Foaming characteristics of the fractions followed the same trend as solubility with regard to foam expansion. There was, however, no particular trend observed with regards to foam stability. Emulsions stabilised by the retentates exhibited higher values (p<0.01) of emulsion stability index (ESI) and emulsifying activity index (EAI) than those stabilised with permeates. Sodium dodecyl sulphate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) profiles indicated that the fractions exhibiting high functionality in terms of solubility, foaming and emulsifying properties were also richer in 7S globulin soy protein subunits. Isoelectric focussing (IEF) profiles showed that retentates were richer in species with isoelectric points (pl) between 5.2 and 5.6 while permeates featured more prominently at pis between 4.5 and 4.8. (C) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Method for exploratory cluster analysis and visualisation of single-trial ERP ensembles

Background: The validity of ensemble averaging on event-related potential (ERP) data has been questioned, due to its assumption that the ERP is identical across trials. Thus, there is a need for preliminary testing for cluster structure in the data. New method: We propose a complete pipeline for the cluster analysis of ERP data. To increase the signalto-noise (SNR) ratio of the raw single-trials, we used a denoising method based on Empirical Mode Decomposition (EMD). Next, we used a bootstrap-based method to determine the number of clusters, through a measure called the Stability Index (SI). We then used a clustering algorithm based on a Genetic Algorithm (GA)to define initial cluster centroids for subsequent k-means clustering. Finally, we visualised the clustering results through a scheme based on Principal Component Analysis (PCA). Results: After validating the pipeline on simulated data, we tested it on data from two experiments – a P300 speller paradigm on a single subject and a language processing study on 25 subjects. Results revealed evidence for the existence of 6 clusters in one experimental condition from the language processing study. Further, a two-way chi-square test revealed an influence of subject on cluster membership.

Um estudo sobre os impactos da surpresa dos indicadores macroeconômicos de atividade e inflação no mercado futuro brasileiro de juros

As diretrizes de política monetária são definidas com base em resultados dos indicadores macroeconômicos divulgados ao mercado periodicamente. Os agentes deste mercado respondem rapidamente às alterações de cenário, com o objetivo de obter lucro ou evitar perdas financeiras expressivas. Com este motivacional, a proposta deste trabalho é avaliar como reage o mercado futuro de juros diante da divulgação de surpresas em determinados indicadores macroeconômicos, propondo um indicador de surpresa agregado para prever os impactos causados. Através dos dados extraídos da Bloomberg e da BM&F Bovespa, foi construída uma base de dados simplificada pela adoção de premissas para mensuração do impacto das surpresas divulgadas no preço do DI Futuro. A padronização dos parâmetros, a realização dos testes de média e as regressões otimizadas pelo método OLS possibilitaram ponderar os indicadores econômicos de acordo com a oscilação que os mesmos causam a este mercado. Por fim, o teste de comparação mostrou que o indicador de surpresa proposto foi mais eficiente nas previsões da reação do mercado do que um indicador que pondere de forma igualitária todos os indicadores macroeconômicos.

Soil uses in the sugarcane fallow period to improve chemical and physical properties of two latosols (oxisols)

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

Atributos do solo sob pastagens em sistema de sequeiro e irrigado

A pecuária é uma das atividades econômicas mais importantes da região do cerrado, sendo que o sucesso dessa atividade é dependente do sistema de manejo e de gramíneas forrageiras adaptadas às condições edafoclimáticas da região. Objetivou-se, neste tabalho, avaliar os atributos do solo em áreas sob pastagens com capim-Tanzânia (Panicum maximum Jacq. cv. Tanzânia) e braquiarão [Brachiaria brizantha (Hochst ex A. Rich.) Stapf. cv. Marandu], em sistema de sequeiro e irrigado no município de Rio Verde, GO. O experimento foi instalado no Centro Tecnológico Comigo, em um Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico típico, em 16 parcelas com 450m² cada. Adotou-se o delineamento em blocos completamente casualisados, referindo-se aos quatro tratamentos: capim-Tanzânia e braquiarão com e sem irrigação, com quatro repetições. Foram realizadas análises de atributos físicos (estabilidade de agregados) e químicas (pH, cálcio, magnésio, potássio, fósforo, acidez potencial, capacidade de troca catiônica, saturação por bases e conteúdo de matéria orgânica). Os atributos químicos variaram em ambas as profundidades, decorrentes principalmente da ação da calagem e adubação do solo independente da ausência ou presença de irrigação. Os tratamentos com capim-Tanzânia e braquiarão sem irrigação apresentaram os maiores teores de matéria orgânica e tiveram os maiores valores do diâmetro médio geométrico (DMG). A maior porcentagem dos agregados ficou retida na peneira de > 2,0mm de malha. A irrigação não afetou a produção de massa seca do capim-Tanzânia e braquiarão.

Estabilidade de agregados e resistência à penetração em Latossolos adubados por cinco anos com biossólido

O biossólido tem sido utilizado para fins agrícolas como fonte de nutrientes e condicionante dos atributos físicos do solo. Objetivou-se avaliar o efeito do biossólido na estabilidade de agregados e resistência à penetração de um Latossolo Vermelho distrófico textura média (LVd) e um Latossolo Vermelho eutroférrico argiloso (LVef), em Jaboticabal (SP). Utilizaram-se as doses de 0,0, 25,0, 47,5 e 50,0 Mg ha-1 de massa seca de biossólido que foi incorporado com grade até 0,1 m, antes da semeadura do milho. As amostras foram coletadas no quinto ano, após a colheita do milho, nas camadas de 0,0-0,1; 0,1-0,2; 0,2-0,3 m para determinação da composição granulométrica, matéria orgânica e estabilidade de agregados. A resistência do solo à penetração e umidade do solo foram determinadas até à profundidade de 0,4 m. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso com cinco repetições. O diâmetro médio geométrico dos agregados foi maior na camada de 0,0-0,1 m e a partir da aplicação de 47,5 Mg ha-1 de biossólido nos dois solos. A aplicação de biossólido não influiu na resistência do solo à penetração, tampouco na umidade nos dois solos.

Influência do cultivo da cana-de-açúcar e da mineralogia da fração argila nas propriedades físicas de latossolos vermelhos

As atuais técnicas de manejo da cultura da cana-de-açúcar utilizam um vigoroso revolvimento do solo por ocasião do plantio, com o uso de arados, grades pesadas e subsoladores. O objetivo deste trabalho foi avaliar o grau de modificação de algumas propriedades físicas de um Latossolo Vermelho caulinítico (LVd) e de um Latossolo Vermelho caulinítico-oxídico (LVdf) cultivados com cana-de-açúcar e sob mata nativa no município de Jaboticabal (SP), além de comparar as propriedades físicas encontradas em ambos os Latossolos. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em esquema de parcelas subdivididas 4 x 3 (manejos e camadas), com quatro repetições. Também foi realizada a análise conjunta entre as propriedades físicas dos Latossolos. Os sistemas de uso foram: cana planta (CP), cana soca de segundo ano (C2), cana soca de quarto ano (C4) e mata nativa (MN). Avaliaram-se a densidade do solo (Ds), a sua porosidade e o diâmetro médio ponderado (DMP) nas camadas de 00,10, 0,10-0,20 e 0,20-0,30 m. Os efeitos dos sistemas de uso e manejo sobre os atributos físicos, nas diferentes camadas, foram verificados a partir da análise de variância; quando significativas, as médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5 %. A MN do LVdf apresentou maior macroporosidade e menor microporosidade em relação à das áreas cultivadas, mas, para porosidade total e Ds, a MN apresentou diferença apenas para C2 e C4. O tempo de cultivo da cana-de-açúcar proporcionou o aumento da Ds e diminuição da macroporosidade em ambos os Latossolos. Entretanto, o maior teor de óxido de Fe no LVdf proporcionou maior porosidade total e menor Ds, e sua macroporosidade permaneceu acima de 0,10 m³ m-3 em todos os manejos e camadas. Os sistemas de uso do solo com cana-de-açúcar reduziram a estabilidade de agregados, em relação à mata nativa.

Atributos físicos do solo e produtividade de milho em resposta a culturas de pré-safra

O objetivo deste trabalho foi avaliar os atributos físicos de um Latossolo Vermelho distrófico argiloso e a produtividade de milho em sistemas de manejo que incluem plantas de cobertura cultivadas em pré-safra (setembro a novembro). Foram utilizadas, durante quatro anos, as seguintes plantas de cobertura: crotalária (Crotalaria juncea); milheto (Pennisetum americanum sin. tiphoydes); lab-lab (Dolichus lablab) em sistema de semeadura direta; e pousio cultivado em sistema de preparo convencional, antecedendo o cultivo de milho. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso com parcelas subdivididas e quatro repetições. Amostras de solo indeformadas foram coletadas para determinações físicas e avaliou-se a produtividade de milho em área de 22,5 m². As plantas de cobertura no sistema de semeadura direta promoveram maior estabilidade de agregados e maior densidade do solo na camada superficial, sem alteração do conteúdo de água disponível às plantas. A utilização de lab-lab, em pré-safra, promoveu a menor produtividade de milho. A utilização de plantas de cobertura em pré-safra no sistema de semeadura direta de milho é viável no Estado de São Paulo.

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

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

Estabilidade de agregados do solo após manejo com rotações de culturas e escarificação

O objetivo desse trabalho foi avaliar, em solo compactado, a estabilidade dos agregados influenciada pelo cultivo de espécies de cobertura em esquema de rotações de culturas, em sistema de semeadura direta, mediante o efeito da escarificação mecânica. As rotações de culturas repetidas por três anos consecutivos envolveram o cultivo de triticale e girassol, no outono-inverno, associados ao cultivo de milheto, de sorgo forrageiro e de Crotalária júncea como plantas de cobertura, antecedendo o da soja (cultura de verão). No tratamento envolvendo a escarificação mecânica, a área permaneceu em pousio entre os cultivos de outono-inverno e de verão. O experimento foi realizado na Fazenda Experimental Lageado (Botucatu-SP), nos anos agrícolas de 2003/2004, 2004/2005 e 2005/2006. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso, com quatro repetições, em esquema de parcelas subdivididas. As amostras para a análise da estabilidade de agregados foram coletadas nas profundidades de 0 a 0,05 m e de 0,05 a 0,10 m após o manejo das plantas de cobertura em dezembro de 2003 e de 2005. Logo no primeiro ano de instalação do experimento, o cultivo de triticale resultou em maior porcentagem de agregados com mais de 2 mm, maior DMG e maior DMP na camada de 0 a 5 cm, além de maior DMP na camada de 0,05 a 0,10 m. Já a escarificação do solo e a ausência do cultivo de plantas de cobertura proporcionaram menor porcentagem de agregados maiores que 2 mm e menor DMP na camada de 0,05 a 0,10 m. A estabilidade dos agregados foi influenciada pela rotação de culturas, sendo maior na camada de 0 a 0,05 m e de 0,05 a 0,10 m quando o triticale foi introduzido como espécie de outono-inverno.

Dynamics at infinity and the existence of singularly degenerate heteroclinic cycles in the Lorenz system

In this paper, by using the Poincare compactification in R(3) we make a global analysis of the Lorenz system, including the complete description of its dynamic behavior on the sphere at infinity. Combining analytical and numerical techniques we show that for the parameter value b = 0 the system presents an infinite set of singularly degenerate heteroclinic cycles, which consist of invariant sets formed by a line of equilibria together with heteroclinic orbits connecting two of the equilibria. The dynamical consequences related to the existence of such cycles are discussed. In particular a possibly new mechanism behind the creation of Lorenz-like chaotic attractors, consisting of the change in the stability index of the saddle at the origin as the parameter b crosses the null value, is proposed. Based on the knowledge of this mechanism we have numerically found chaotic attractors for the Lorenz system in the case of small b > 0, so nearby the singularly degenerate heteroclinic cycles.