Effect of integrated reservoir tillage for in-situ rainwater harvesting and other tillage practices on soil physical properties

There is a need for in-situ soil moisture conservation in arid and semi-arid regions due to insufficient rainfall for agriculture. For this purpose, a combination implement [integrated reservoir tillage system (RT)] comprised of a single-row chisel plow, single-row spike tooth harrow, modified seeder, and spiked roller was developed and compared to the popular tillage practices, viz., minimum tillage (MT) and conventional tillage (CT) in an arid Mediterranean environment in Egypt. The different tillage practices were conducted at tillage depths of 15, 20, and 25 cm and forward speeds of 0.69, 1, 1.25, and 1.53 m s-1. Some soil physical properties, runoff, soil loss, water harvesting efficiency and yield of wheat were evaluated. The different tillage practices caused significant differences in soil physical properties as the RT increased soil infiltration, producing a rate of 48% and 65% higher than that obtained in MT and CT, respectively. The lowest values of runoff and soil loss were recorded under RT as 4.91 mm and 0.65 t ha-1, whereas the highest values were recorded under CT as 11.36 mm and 1.66 t ha-1, respectively. In conclusion, the RT enhanced the infiltration rate, increased water harvesting efficiency, reduced runoff and achieved the highest yield of wheat. The best tillage operating parameters appeared to be at a tillage depth of 20 cm and speed between 1.00 and 1.25 m s-1.

Effects of soil management in vineyard on soil physical and chemical characteristics

Cover crops in Mediterranean vineyards are scarcely used due to water competition between the cover crop and the grapevine; however, bare soil management through tillage or herbicides tends to have negative effects on the soil over time (organic matter decrease, soil structure and soil fertility degradation, compaction, etc). The objective of this study was to understand how soil management affects soil fertility, compaction and infiltration over time. To this end, two bare soil techniques were compared, tillage (TT) and total herbicide (HT) with two cover crops; annual cereal (CT) and annual grass (AGT), established for 8 years. CT treatment showed the highest organic matter content, having the biggest amount of biomass incorporated into the soil. The annual adventitious vegetation in TT treatment (568 kg dry matter ha-1) that was incorporated into the soil, kept the organic matter content higher than HT levels and close to AGT level, in spite of the greater aboveground annual biomass production of this treatment (3632 kg dry matter ha-1) whereas only its roots were incorporated into the soil. TT presented the highest bulk density under the tractor track lines and a greatest resistance to penetration (at 0.2 m depth). AGT presented bulk density values (upper 0.4 m) lower than TT and penetration resistance in CT lower (at 0.20 m depth) than TT too. Effects of soil management in vineyard on soil physical and chemical characteristics - ResearchGate. Available from: http://www.researchgate.net/publication/268520480_Effects_of_soil_management_in_vineyard_on_soil_physical_and_chemical_characteristics [accessed May 20, 2015].

Soil quality response to land-use change for sugarcane expansion in Brazil

Globally, increasing demands for biofuels have intensified the rate of land-use change (LUC) for expansion of bioenergy crops. In Brazil, the world\'s largest sugarcane-ethanol producer, sugarcane area has expanded by 35% (3.2 Mha) in the last decade. Sugarcane expansion has resulted in extensive pastures being subjected to intensive mechanization and large inputs of agrochemicals, which have direct implications on soil quality (SQ). We hypothesized that LUC to support sugarcane expansion leads to overall SQ degradation. To test this hypothesis we conducted a field-study at three sites in the central-southern region, to assess the SQ response to the primary LUC sequence (i.e., native vegetation to pasture to sugarcane) associated to sugarcane expansion in Brazil. At each land use site undisturbed and disturbed soil samples were collected from the 0-10, 10-20 and 20-30 cm depths. Soil chemical and physical attributes were measured through on-farm and laboratory analyses. A dataset of soil biological attributes was also included in this study. Initially, the LUC effects on each individual soil indicator were quantified. Afterward, the LUC effects on overall SQ were assessed using the Soil Management Assessment Framework (SMAF). Furthermore, six SQ indexes (SQI) were developed using approaches with increasing complexity. Our results showed that long-term conversion from native vegetation to extensive pasture led to soil acidification, significant depletion of soil organic carbon (SOC) and macronutrients [especially phosphorus (P)] and severe soil compaction, which creates an unbalanced ratio between water- and air-filled pore space within the soil and increases mechanical resistance to root growth. Conversion from pasture to sugarcane improved soil chemical quality by correcting for acidity and increasing macronutrient levels. Despite those improvements, most of the P added by fertilizer accumulated in less plant-available P forms, confirming the key role of organic P has in providing available P to plants in Brazilian soils. Long-term sugarcane production subsequently led to further SOC depletions. Sugarcane production had slight negative impacts on soil physical attributes compared to pasture land. Although tillage performed for sugarcane planting and replanting alleviates soil compaction, our data suggested that the effects are short-term with persistent, reoccurring soil consolidation that increases erosion risk over time. These soil physical changes, induced by LUC, were detected by quantitative soil physical properties as well as by visual evaluation of soil structure (VESS), an on-farm and user-friendly method for evaluating SQ. The SMAF efficiently detected overall SQ response to LUC and it could be reliably used under Brazilian soil conditions. Furthermore, since all of the SQI values developed in this study were able to rank SQ among land uses. We recommend that simpler and more cost-effective SQI strategies using a small number of carefully chosen soil indicators, such as: pH, P, K, VESS and SOC, and proportional weighting within of each soil sectors (chemical, physical and biological) be used as a protocol for SQ assessments in Brazilian sugarcane areas. The SMAF and SQI scores suggested that long-term conversion from native vegetation to extensive pasture depleted overall SQ, driven by decreases in chemical, physical and biological indicators. In contrast, conversion from pasture to sugarcane had no negative impacts on overall SQ, mainly because chemical improvements offset negative impacts on biological and physical indicators. Therefore, our findings can be used as scientific base by farmers, extension agents and public policy makers to adopt and develop management strategies that sustain and/or improving SQ and the sustainability of sugarcane production in Brazil.

(Table 1) Soil physical parameters of sediments obtained in the Lüchow-Dannenberg district, Lower Saxony

The mobility of the radionuclides of the elements Sr, I, Cs and Ce were investigated for three typical sands of Northern Germany under simulated natural, undersaturated flow conditions. The laboratory experiments include the determination of the flow parameters of the seepwater movement as well as the transport velocities of the radionuclides in the sands. For the three selected sands, the following mobility sequence/order has been established for the radionuclides: I < Sr < Cs < Ce

Soil chemical attributes and leaf nutrients of Pacovan banana under two cover crops.

Banana is one of the most consumed fruits in the world, which is grown in most tropical countries. The objective of this work was to evaluate the main attributes of soil fertility in a banana crop under two cover crops and two root development locations. The work was conducted in Curaçá, BA, Brazil, between October 2011 and May 2013, using a randomized block design in split plot with five repetitions. Two cover crops were assessed in the plots, the cover 1 consisting of Pueraria phaseoloid es, and the cover 2 consisting of a crop mix with Sorghum bicolor, Ricinus commun is L., Canavalia ensiform is, Mucuna aterrima and Zea mays, and two soil sampling locations in the subplots, between plants in the banana rows (location 1) and between the banana rows (location 2). There were significant and independent effects for the cover crop and sampling location factors for the variables organic matter, Ca and P, and significant effects for the interaction between cover crops and sampling locations for the variables potassium, magnesium and total exchangeable bases. The cover crop mix and the between-row location presented the highest organic matter content. Potassium was the nutrient with the highest negative variation from the initial content and its leaf content was below the reference value, however not reducing the crop yield. The banana crop associated with crop cover using the crop mix provided greater availability of nutrients in the soil compared to the coverage with tropical kudzu.

Dynamics of soil microbiolotical attributes under integrated production systems, continuous pasture, and native cerrado.

2016

Geoestatística e atributos do solo em áreas cultivadas com cana-de-açúcar

The intense traffic of agricultural machines in soils cultivated with sugar cane can cause soil compaction. Therefore, the objective of this research was to characterize the spatial variability of soil physical attributes and content organic matter of a eutroferric Red Latosol gibbisitic (under Basalt) and dystroferric Red Latosol caulinitic (under Sandstone) in the depths of 0.0-0.2m and 0.2-0.4m in areas cultivated with sugar cane. Soils were sampled at the crossing points of a grid at regular intervals of 10m and at depths of 0.0-0.2m and 0.2-0.4m. Bulk density, macroporosity, organic matter content and soil penetration resistance were measured for all sampling points. The physical attributes show values of soil penetration resistance, bulk density and macroporosity above average for these soils. The studied variable presented a larger range and minor variation coefficient in the eutroferric Red Latosol (Oxisol Eutrustox) when compared with the dystroferric Red Latosol (Oxisol Haplustox), in the studied depths. It is recommended a bigger number of samples to study the eutroferric Red Latosol attributes and the depth of 0.2-0.4m.

Variabilidade espacial de atributos físicos do solo em diferentes formas do relevo sob cultivo de cana-de-açúcar

A utilização intensiva de máquinas e implementos agrícolas no nordeste do estado de São Paulo tem contribuído para aumentar as áreas com problemas de compactação, provavelmente pela ausência de um cronograma de trabalho bem definido ou de modelos capazes de estimar a capacidade de suporte do solo. O trabalho foi desenvolvido em Guariba (SP), com o objetivo de avaliar a variabilidade espacial da resistência à penetração do solo, umidade e densidade do solo em um Latossolo Vermelho eutroférrico sob cultivo de cana-de-açúcar. Os solos foram amostrados nos pontos de cruzamento de uma malha, com intervalos regulares de 10 m, perfazendo um total de 100 pontos, nas profundidades de 0,0-0,2 e 0,2-0,4 m. O coeficiente de variação indicou baixa variabilidade para umidade e densidade do solo nas duas profundidades e alta para resistência à penetração do solo. Observou-se um grau forte de dependência espacial para todas variáveis, exceto para densidade do solo na profundidade de 0,2-0,4 m que apresentou grau moderado de dependência espacial. Os altos valores para a resistência à penetração e densidade do solo, principalmente na profundidade de 0,2-0,4 m, indicaram compactação nesta camada. Pequenas variações nas formas do relevo condicionam variabilidade diferenciada nos atributos físicos dos solos.

Intervalo hídrico ótimo no monitoramento da compactação e da qualidade física de um latossolo vermelho cultivado com soja

A qualidade física do solo é essencial ao crescimento das plantas e à sustentabilidade dos sistemas agrícolas. O objetivo deste estudo foi avaliar a eficiência do intervalo hídrico ótimo (IHO) no monitoramento da compactação e qualidade física do solo para soja em cultivo de sequeiro e irrigado. O experimento foi realizado em Latossolo Vermelho eutroférrico (21 ° 14 ' 53S; 48 ° 17 ' 20W; 540 m de altitude). O delineamento experimental foi inteiramente casualizado em esquema fatorial 6 x 2, com quatro repetições. Os tratamentos de compactação foram: T1 = sem compactação; T2 = 1 passada de trator de 4 t; T3 = 1; T4 = 2; T5 = 4; e T6 = 6 passadas de um trator de 11 t, no mesmo local. Foi semeada a soja (Glycine max (L.) Merrill), cultivar IAC Foscarim 31. Foram coletadas amostras indeformadas de solo nas camadas de 3-6, 8-11, 15-18 e 22-25 cm, para determinação dos atributos físicos. Na colheita, foi avaliada a produtividade de soja em microparcela de 3,37 m². No cultivo de soja sequeiro e irrigado, a produtividade diminui a partir da resistência à penetração (RP) de 1,30 e 1,64 MPa e da densidade do solo (Ds) de 1,26 e 1,29 kg dm-3, com perdas de 19,15 e 11,71 % no maior nível de compactação (RP = 2,84 MPa; Ds = 1,45 kg dm-3), respectivamente. O IHO foi reduzido pela RP até atingir a Dsc(IHO = 0) de 1,33 e 1,38 kg dm-3, no cultivo de soja sequeiro e irrigado. O IHO é adequado no monitoramento da compactação e da qualidade física do solo para soja, quando sua aplicação é realizada com base no valor de resistência à penetração limitante e no valor de densidade crítica do solo (IHO = 0). A soja em cultivo irrigado tolera maior compactação.

Comparação de penetrômetros na avaliação da compactação de latossolos

Diversos penetrômetros são utilizados para avaliar a resistência do solo à penetração em sistemas de uso e manejo, no entanto os valores obtidos com os mesmos divergem. O objetivo deste estudo foi comparar os resultados obtidos com três penetrômetros, em três níveis de compactação. Utilizou-se de um Latossolo Vermelho distrófico (LVd), textura média, e um Latossolo Vermelho eutroférrico (LVef), textura argilosa, cujas amostras foram coletadas na camada de 0-20 cm e compactadas em camadas, em vasos de 25 cm de diâmetro e 20 cm de altura. Determinou-se a resistência do solo à penetração com os penetrômetros de impacto, estático de anel dinamométrico e eletrônico de laboratório. em solo compactado, o penetrômetro de impacto apresentou valores superiores de resistência à penetração, comparado aos penetrômetros de anel dinamométrico e eletrônico, porém todos foram eficientes para caracterizar a compactação. Os resultados obtidos com os penetrômetros de anel dinamométrico e eletrônico foram semelhantes.

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.

Comportamento de atributos físicos de um Latossolo Amarelo sob agroecossistemas do Amazonas

O desmatamento da floresta tropical da Amazônia e a utilização do solo para fins agrícolas potencializam sua degradação física, química e biológica, quando realizados de forma inadequada. Este estudo teve o objetivo de avaliar o efeito de sistemas de uso e manejo de um Latossolo Amarelo, muito argiloso, mediante avaliações de atributos físicos determinados nas profundidades de 0,0-0,2 e 0,2-0,4 m, em área da Universidade do Amazonas, Manaus (AM). Os sistemas de uso e manejo foram: milho, laranja, pupunha, guaraná, pastagem, capoeira e floresta. Nos sistemas com milho, laranja, pupunha e pastagem, foram realizados o desmatamento, a queima e as operações de preparo e cultivo mecanizados. Foram avaliados a composição granulométrica, o grau de floculação da argila, o teor de matéria orgânica, a densidade de partículas, a densidade do solo, a porosidade total, a macro e microporosidade, e a infiltrações inicial e básica. Utilizou-se o delineamento experimental inteiramente casualizado, com três repetições. Os agroecossistemas, em ordem crescente: capoeira, guaraná, milho, laranja, pupunha e pastagem induziram uma degradação dos atributos físicos do solo cultivado em relação ao de floresta, quantificada pelos maiores valores de densidade do solo e menores de macroporosidade, infiltração de água e matéria orgânica.

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.

Avaliação dos atributos físicos de um Nitossolo Vermelho distroférrico sob sistema plantio direto, preparo convencional e mata nativa

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Alteração de atributos físicos em latossolo com aplicação superficial de escória de aciaria, lama cal, lodos de esgoto e calcário

Os resíduos industriais e urbanos podem atuar como condicionadores do solo, pois possuem a capacidade de alterar suas propriedades físicas. Contudo, não há referência para os atributos físicos do solo quando esses resíduos são aplicados sobre a superfície do solo no sistema plantio direto. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação superficial de escória de aciaria, lama cal, lodos de esgoto e calcário nos atributos físicos de um Latossolo Vermelho distrófico sob sistema plantio direto. Os tratamentos foram constituídos por quatro resíduos: lodos de esgoto centrifugado - LC e de biodigestor - LB, escória de aciaria - E, e lama cal - Lcal, interagindo com quatro doses (0, 2, 4 e 8 t ha-1, aplicadas na forma seca) mais uma testemunha (controle), constituída da aplicação de 2 t ha-1 de calcário. O delineamento experimental foi em blocos casualizados no esquema fatorial 4 x 4 + 1, com quatro repetições. A presença de Ca na composição de lama cal, lodo de esgoto centrifugado, escória de aciaria e calcário permite o aumento da agregação das partículas, diâmetro médio ponderado, índice de estabilidade de agregados, porosidade e retenção de água, sendo essas alterações distintas para cada fonte, dose e profundidade de reação no solo. A aplicação superficial da lama cal na dose de 8 t ha-1, após 27 meses de reação, proporcionou a maior agregação das partículas no solo, desde a superfície até 40 cm de profundidade.