Elevated atmospheric CO2 changes phosphorus fractions in soils under a short rotation poplar plantation (EuroFACE)

Future high levels of atmospheric carbon dioxide (CO2) may increase biomass production of terrestrial plants and hence plant requirements for soil mineral nutrients to sustain a greater biomass production. Phosphorus (P), an element essential for plant growth, is found in soils both in inorganic and in organic forms. In this work, three genotypes of Populus were grown under ambient and elevated atmospheric CO2 concentrations (FACE) for 5 years. An N fertilisation treatment was added in years 4 and 5 after planting. Using a fractionation scheme, total P was sequentially extracted using H2O, NaOH, HCl and HNO3, and P determined as both molybdate (Mo) reactive and total P. Molybdate-reactive P is defined as mainly inorganic but also some labile organic P which is determined by Vanado-molybdophosphoric acid colorimetric methods. Organic P was also measured to assess all plant available and weatherable P pools. We tested the hypotheses that higher P demand due to increased growth is met by a depletion of easily weatherable soil P pools, and that increased biomass inputs increases the amount of organic P in the soil. The concentration of organic P increased under FACE, but was associated with a decrease in total soil organic matter. The greatest increase in the soil P due to elevated CO2 was found in the HCl-extractable P fraction in the non-fertilised treatment. In the NaOH-extractable fraction the Mo-reactive P increased under FACE, but total P did not differ between ambient and FACE. The increase in both the NaOH- and HCl-extractable fractions was smaller after N addition. The results showed that elevated atmospheric CO2 has a positive effect on soil P availability rather than leading to depletion.We suggest that the increase in the NaOH- and HCl-extractable fractions is biologically driven by organic matter mineralization, weathering and mycorrhizal hyphal turnover.

Persistent reduced ecosystem respiration after insect disturbance in high elevation forests

Amid a worldwide increase in tree mortality, mountain pine beetles (Dendroctonus ponderosae Hopkins) have led to the death of billions of trees from Mexico to Alaska since 2000. This is predicted to have important carbon, water and energy balance feedbacks on the Earth system. Counter to current projections, we show that on a decadal scale, tree mortality causes no increase in ecosystem respiration from scales of several square metres up to an 84 km2 valley. Rather, we found comparable declines in both gross primary productivity and respiration suggesting little change in net flux, with a transitory recovery of respiration 6–7 years after mortality associated with increased incorporation of leaf litter C into soil organic matter, followed by further decline in years 8–10. The mechanism of the impact of tree mortality caused by these biotic disturbances is consistent with reduced input rather than increased output of carbon.

Effects of agricultural management practices on earthworm populations and crop yield: validation and application of a mechanistic modelling approach

There is little consensus on how agriculture will meet future food demands sustainably. Soils and their biota play a crucial role by mediating ecosystem services that support agricultural productivity. However, a multitude of site-specific environmental factors and management practices interact to affect the ability of soil biota to perform vital functions, confounding the interpretation of results from experimental approaches. Insights can be gained through models, which integrate the physiological, biological and ecological mechanisms underpinning soil functions. We present a powerful modelling approach for predicting how agricultural management practices (pesticide applications and tillage) affect soil functioning through earthworm populations. By combining energy budgets and individual-based simulation models, and integrating key behavioural and ecological drivers, we accurately predict population responses to pesticide applications in different climatic conditions. We use the model to analyse the ecological consequences of different weed management practices. Our results demonstrate that an important link between agricultural management (herbicide applications and zero, reduced and conventional tillage) and earthworms is the maintenance of soil organic matter (SOM). We show how zero and reduced tillage practices can increase crop yields while preserving natural ecosystem functions. This demonstrates how management practices which aim to sustain agricultural productivity should account for their effects on earthworm populations, as their proliferation stimulates agricultural productivity. Synthesis and applications. Our results indicate that conventional tillage practices have longer term effects on soil biota than pesticide control, if the pesticide has a short dissipation time. The risk of earthworm populations becoming exposed to toxic pesticides will be reduced under dry soil conditions. Similarly, an increase in soil organic matter could increase the recovery rate of earthworm populations. However, effects are not necessarily additive and the impact of different management practices on earthworms depends on their timing and the prevailing environmental conditions. Our model can be used to determine which combinations of crop management practices and climatic conditions pose least overall risk to earthworm populations. Linking our model mechanistically to crop yield models would aid the optimization of crop management systems by exploring the trade-off between different ecosystem services.

Mineralização de carbono e de nitrogênio provenientes de composto de lixo urbano em argissolo

Estudos da mineralização do C e do N em solos que receberam aplicação de composto de lixo urbano são importantes para avaliar o comportamento desse resíduo no solo e dar subsídios para definir as doses adequadas às culturas, com vistas em atender à necessidade de N das plantas. Foram realizados dois experimentos em condições de laboratório com o objetivo de avaliar a mineralização de C e de N em um Argissolo textura média adubado com composto de lixo urbano. No primeiro experimento, utilizou-se delineamento inteiramente ao acaso, com cinco tratamentos e três repetições, com os tratamentos constituídos de cinco doses de composto de lixo urbano, equivalentes a 0, 30, 60, 90 e 120 t ha-1. No segundo experimento, empregou-se esquema fatorial, com delineamento inteiramente ao acaso e três repetições, combinando as mesmas cinco doses de composto de lixo urbano utilizadas no primeiro experimento e 11 tempos de incubação (0, 7, 14, 28, 42, 56, 70, 84, 98, 112 e 126 dias). Os maiores aumentos de N-NO3- no solo foram obtidos até os 42 dias de incubação, independentemente da dose de composto de lixo aplicada, percebendo-se, a partir dos 70 dias, tendência de estabilização. A fração de mineralização de C-orgânico em C-CO2 menor do que 2 % em 168 dias indica que o composto de lixo urbano é material que contribui para aumentar os estoques de matéria orgânica do solo. Na ausência de adubação nitrogenada complementar, a fração de mineralização de N-orgânico de 12 % em 126 dias evidencia que o composto de lixo urbano apresenta potencial fertilizante de liberação lenta de N para as plantas.

Mineralização potencial e líquida de nitrogênio em solos

Os métodos de incubação de solo fornecem subsídios técnicos para a avaliação da mineralização e disponibilidade de N. Nesse sentido, os objetivos deste trabalho foram avaliar a mineralização potencial e líquida do N orgânico em solos e relacioná-la à disponibilidade de N para plantas. Amostras de 22 solos coletadas na camada arável (0 a 20 cm) foram submetidas à incubação em condições aeróbias a 35 °C, por 30 semanas, e anaeróbias a 40 °C, por sete dias, e utilizadas em experimento, em casa de vegetação, em que o milho foi a planta-teste. Durante a incubação por 30 semanas, houve aumento do N mineralizado na segunda semana, seguido de diminuição e estabilização a partir da quarta semana. Este comportamento resultou em ajuste do N mineralizado (Nm) ao modelo exponencial de decrescimento e do N mineralizado acumulado (Nmac) ao modelo exponencial de crescimento, a partir do qual foi possível calcular o N potencialmente mineralizável (N0). As quantidades de N0 refletiram a mineralização e a disponibilidade de N em longo prazo. Contudo, o Nmac apresentou maior grau de correlação com o N disponível medido pelas plantas (concentração de N e N acumulado na parte aérea) do que o N0, e valores altos de correlação foram obtidos já após duas semanas de incubação, o que indica que a modelagem matemática pode ser dispensada e o período de incubação pode ser encurtado. O N total do solo foi melhor índice da mineralização potencial e líquida de N orgânico do que a matéria orgânica do solo, principalmente em longo prazo. O método de incubação anaeróbia de curta duração pode ser utilizado para cálculo da estimativa do N0, e a subtração do N-NH4+ inicial não contribuiu para melhorar a estimativa da mineralização e da disponibilidade de N por meio deste método, o que o torna ainda mais simples e viável.

Estimativa da erodibilidade do solo para fins conservacionistas na microbacia córrego do Tijuco, SP

The soil erodibility factor is represented by the integrated effect of processes that regulate the water infiltration, soil resistance and the transport of soil particles. Therefore, this study had as objective to estimate the soil erodibility in the Corrego do Tijuco watershed, São Paulo State, Brazil, for guiding farmers in decision making for application of techniques for soil conservation. The soil samples were collected in a regular spacing of 500 m, resulting in a total of 310 points in a 0-20.0 m depth in an area of approximately 8,000 ha. For the estimation of soil erodibility (K) was applied a mathematical model which takes into account the soil organic matter content, the sand and silt size fractions, the soil permeability, and the particle mean diameter for each point of soil sampling. Estimated values greater than 0.040 Mg ha h ha(-1) MJ(-1) mm(-1) were considered very high for this factor. In areas with greater degree of erodibility occurs the Argisols order predominance, that shows high susceptibility to the development of interrill erosion due to its remarkable performance in relation to textural gradient, thereby, the interrill erosion rates can be very intensive due to rapid saturation of upper horizon, increasing the erosion process. At the Latosols (Oxisols) areas were also observed high soil erodibility values that under inappropriate conditions of soil occupation, concentrating runoff of rain water, leading to appear deep gullies.

Influência do manejo do solo nas propriedades químicas e físicas em topossequência na bacia do rio Araguaia, Estado do Tocantins

A conversão do Cerrado nativo em áreas de exploração agrícola pode modificar os processos de decomposição e síntese da matéria orgânica do solo e, assim, na disponibilidade de nutrientes. Objetivou-se avaliar as propriedades químicas e físicas do solo em topossequência caracterizada por apresentar uso com pastagem cultivada com Brachiaria brizantha ao lado do Cerrado nativo, na camada de 0- 15 cm de profundidade. O estudo foi realizado no município de Colmeia, Estado do Tocantins. Foram determinados 10 pontos de coleta (cinco para Cerrado nativo e cinco para pasto) para cada posição do relevo (topo, encosta e pedimento); em cada ponto amostral, foram coletados solos em três profundidades (0-5, 5-10 e 10- 15 cm), totalizando 90 amostras. Foram realizadas as seguintes análises químicas e físicas: C orgânico, P, K+, Ca2+, Mg2+, H + Al, pH e granulometria. O C orgânico não apresentou diferença (p > 0,05) entre os valores encontrados no Cerrado nativo e pastagem e as posições do relevo avaliadas. A conversão de Cerrado nativo para uso agropecuário reduziu os teores de P. Os teores de K trocável não foram alterados pela retirada da cobertura vegetal original. Observou-se aumento dos teores de areia quando se passou da meia-encosta para o pedimento.

Atributos físicos nos tempos de adoção de manejos em Latossolo cultivado com soja

A condução das operações de preparo de forma inadequada ocasiona sérios problemas de conservação do solo, destacando-se a compactação, que acarreta a redução do espaço poroso, principalmente dos macroporos, e altera os atributos físico-hídricos. Este trabalho teve como objetivo verificar a influência dos diferentes sistemas e tempos de adoção de manejos em Latossolo Vermelho de Jaboticabal, Estado de São Paulo, por meio da densidade máxima, e correlacioná-la com a produtividade da soja, a densidade relativa e a umidade crítica de compactação. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado com parcelas subdivididas (cinco sistemas de uso e três camadas), com quatro repetições. Os cinco sistemas de uso foram: plantio direto por cino anos (SPD5), plantio direto por sete anos (SPD7), plantio direto por nove anos (SPD9), preparo convencional (SPC) e uma área adjacente de mata nativa (MN). As camadas do solo avaliadas foram as de 0-0,10, 0,10-0,20 e 0,20-0,30 m, nas quais foram determinados a densidade máxima do solo (Ds máx), a umidade crítica de compactação (Ugc), a densidade relativa do solo (Dsr), a composição granulométrica, a porosidade e o teor de matéria orgânica do solo. Os resultados mostraram que o comportamento das curvas de compactação do solo foi o mesmo em todas as camadas dos diferentes manejos e que os teores de matéria orgânica não justificaram as pequenas alterações da Ds máx. Para o Latossolo Vermelho, as operações mecanizadas nos sistemas de manejo podem ser executadas na faixa de 0,13 a 0,19 kg kg-1 de umidade sem causar degradação física. Verificou-se que a Dsr ótima e a umidade crítica de compactação foram de 0,86 e 0,15 kg kg-1, respectivamente, embora os diferentes sistemas e tempos de adoção de manejo tenham apresentado comportamento semelhante quanto à produtividade da soja.

Atributos físicos de um latossolo cultivado com cana-de-açúcar após aplicações de lodo de esgoto e vinhaça

O objetivo deste trabalho foi avaliar se a aplicação anual de lodo de esgoto e vinhaça, resíduos empregados com a finalidade exclusiva de fornecer a quantidade necessária de N e K para cana-de-açúcar, causaria alteração em alguns atributos físicos de um Latossolo Vermelho distroférrico argiloso, após as colheitas do 3º e 4º cortes da cultura. O experimento foi conduzido em blocos ao acaso, com três repetições. Os tratamentos foram: (i) dose de lodo de esgoto para suprir 100% do N exigido pela cultura; (ii) dose de lodo de esgoto para suprir 200% do N exigido; (iii) dose de vinhaça para suprir 100% do K exigido; (iv) dose de vinhaça para suprir 200% do K exigido; (v) combinação dos tratamentos (i) e (iii); (vi) combinação dos tratamentos (ii) e (iv); (vii) testemunha (adubação mineral recomendada). Os somatórios das doses dos resíduos foram de 39 e 51 t ha-1 de lodo de esgoto e de 870 e 1.174 m³ ha-1 de vinhaça até o 3º e 4º cortes, respectivamente. Nas camadas de 0-10; 10-20; 20-30; 30-40 e 40-50 cm de profundidade, após as colheitas do 3º e 4º cortes da cultura, foram determinados: teor de matéria orgânica, porosidade total, macroporosidade, microporosidade, densidade do solo, densidade de partícula, resistência do solo à penetração e teor de água gravimétrico. Aplicações de lodo de esgoto e vinhaça não causaram modificação nos atributos físicos, resultado associado à falta de efeito dos resíduos na matéria orgânica do solo.

Perdas de solo, matéria orgânica e nutrientes por erosão hídrica em uma vertente coberta com diferentes quantidades de palha de cana-de-açúcar em Guariba - SP

A erosão em entressulcos resulta da desagregação causada pelo impacto das gotas de chuva na superfície do solo e pelo transporte superficial das partículas do solo desagregadas, onde se encontram a matéria orgânica e os nutrientes fundamentais para a produção agrícola. O presente trabalho teve como objetivo avaliar as perdas de solo, matéria orgânica e nutrientes em uma vertente localizada em uma área de Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico, cultivada com cana-de-açúcar, que é colhida mecanicamente. As parcelas experimentais foram submetidas à ação de uma chuva simulada com intensidade de 60 mm h-1, durante 65 minutos. Foram feitas análises do sedimento erodido para a determinação do volume de solução, das perdas de solo, matéria orgânica e nutrientes. Houve maiores perdas de solo, matéria orgânica e nutrientes nos sedimentos oriundos das parcelas com 0% e 25% de cobertura por palha de cana-de-açúcar. em média, essas perdas foram reduzidas nas parcelas com 75% e 100% de cobertura com palha de cana-de-açúcar. Os resultados permitiram concluir que uma cobertura com palha de cana-de-açúcar acima de 50%, da área colhida, reduz a perda de solo e de matéria orgânica, bem como diminui a concentração de nutrientes no sedimento erodido.

Perdas de solo e nutrientes por erosão num Argissolo com resíduos vegetais de cana-de-açúcar

O presente trabalho teve como objetivo determinar as perdas de solo, matéria orgânica (MO) e nutrientes (P, K, Ca e Mg) por erosão, em área cultivada com cana-de-açúcar, cuja palhada é mantida sobre a superfície do solo, localizada em Catanduva - SP, sob um Argissolo Vermelho--Amarelo. em parcelas experimentais, com 0 (CS0), 50 (CS50) e 100% (CS100) de cobertura sobre a superfície do solo, aplicou-se chuva simulada com intensidade de 60 mm h-1, durante 65 minutos. Análises do sedimento erodido indicaram taxas de enriquecimento da seguinte ordem: 2,7 a 1,9 (MO), 3,8 a 2,7 (P), 1,3 a 1,7 (K), 3,9 a 3,6 (Ca) e 2,9 a 2,6 (Mg) vezes em relação ao solo original para CS0 e CS50, respectivamente. A CS50 propiciou controle significativo da erosão de 69%, mas não reduziu a concentração de MO e nutrientes no sedimento erodido. A CS100 foi significativamente eficiente no controle da erosão (89%) e na redução das concentrações de MO (69%), P (88%), K (23%), Ca (74%) e Mg (75%) no sedimento.

Índice de floculação e agregação de um latossolo vermelho sob dois sistemas de colheita da cana-de-açúcar

The objective of this work was to evaluate the soil physics and chemical attributes of Rhodic Ferralsol, in sugarcane systems harvest compared with soil forest. The treatments were consisted by native forest, manual and mechanized sugarcane harvesting. The soil was sampled at 0-0.10; 0.10-0.20 and 0.20-0.30 m soil depths. The soil organic matter, pH and PCZ values, flocculation degree and soil aggregation were evaluated in each soil sample. The statistics analysis was carried in a split-plot completely randomized design with five replications, exception for the soil aggregation,, with six replications The soil under MN, the soil organic matter and aggregates percentage (7.93 mm class) were higher. The higher mean weigh diameter aggregates was observed at 0-0.20 soil depth, in MN.

Physical quality of an Oxisol cultivated with maize submited to cover crops in the pre-cropping period

The intensive use of land alters the distribution of the pore size which imparts consequences on the soil physical quality. The Least Limiting Water Range (LLWR) allows for the visualization of the effects of management systems upon either the improvement or the degradation of the soil physical quality. The objective of this study was to evaluate the physical quality of a Red Latosol (Oxisol) submited to cover crops in the period prior to the maize crop in a no-tillage and conventional tillage system, using porosity, soil bulk density and the LLWR as attributes. The treatments were: conventional tillage (CT) and a no-tillage system with the following cover crops: sunn hemp (Crotalaria juncea L.) (NS), pearl millet (Pennisetum americanum (L.) Leeke) (NP) and lablab (Dolichos lablab L.) (NL). The experimental design was randomized blocks in subdivided plots with six replications, with the plots being constituted by the treatments and the subplots by the layers analyzed. The no-tillage systems showed higher total porosity and soil organic matter at the 0-0.5 m layer for the CT. The CT did not differ from the NL or NS in relation to macroporosity. The NP showed the greater porosity, while CT and NS presented lower soil bulk density. No <= 10 % airing porosity was found for the treatments evaluated, and value for water content where soil aeration is critical (theta(PA)) was found above estimated water content at field capacity (theta(FC)) for all densities. Critical soil bulk density was of 1.36 and 1.43 Mg m(-3) for NP and CT, respectively. The LLWR in the no-tillage systems was limited in the upper part by the theta(FC), and in the bottom part, by the water content from which soil resistance to penetration is limiting (theta(PR)). By means of LLWR it was observed that the soil presented good physical quality.

Amostragem de terra para fins de fertilidade em função da ferramenta de amostragem

Embora existam indicações de que a pá de corte proporcione melhor qualidade de amostragem de terra para fins de análise de fertilidade, seu manuseio demanda muito tempo. No presente trabalho foram comparados os resultados da análise química de terra proveniente de 15 áreas distintas, cujas amostras foram obtidas com cinco tipos de trado e com pá de corte. Também foram comparados o tempo demandado para a realização do trabalho e o volume de terra coletado com as diferentes ferramentas, em dois solos de texturas distintas. O tempo médio de amostragem foi estimado, avaliando-se o tempo gasto por seis pessoas para tomar dez amostras. Para o estudo de qualidade de resultados foram amostradas 15 áreas, com solos, manejos e níveis de fertilidade distintos, de modo a se obter grande variação entre os valores das características avaliadas. As amostragens constaram da estratificação por profundidades e amostras de 0 a 20 cm de profundidade no teste de tempo. A amostragem com a pá de corte demora de 1,3 a 2,3 vezes mais do que com os trados. Para os valores de pH, matéria orgânica, acidez do solo, Al trocável e P disponível, os resultados foram equivalentes para todas as ferramentas empregadas. Entretanto, para as bases do solo (Ca, Mg e K), as ferramentas empregadas resultaram, na maioria das vezes, em resultados diferentes dos obtidos pela pá de corte.

Comparação entre métodos para determinação de carbono orgânico em amostras de solo mensuradas por volume ou massa

O uso da massa (g) ou do volume (cm³) como medida da quantidade de solo para determinação do teor de C orgânico do solo (COS), bem como a utilização de diferentes métodos de determinações analíticas empregados para essa mesma finalidade, pode alterar diretamente a interpretação dos resultados. Este trabalho teve como objetivo comparar os métodos colorimétricos e titulométricos de determinação de matéria orgânica em três solos com diferentes texturas, tomando-se as amostras por massa (pesagem) e por volume (cachimbagem). Houve variação no teor de COS entre os métodos estudados para um mesmo solo. O uso da massa e do volume alterou diretamente a interpretação dos teores de matéria orgânica no solo. Há variações nos métodos de determinação de COS entre solos de diferentes texturas.