Identifying management zones in agricultural fields using spatially constrained classification of soil and ancillary data

Site-specific management requires accurate knowledge of the spatial variation in a range of soil properties within fields. This involves considerable sampling effort, which is costly. Ancillary data, such as crop yield, elevation and apparent electrical conductivity (ECa) of the soil, can provide insight into the spatial variation of some soil properties. A multivariate classification with spatial constraint imposed by the variogram was used to classify data from two arable crop fields. The yield data comprised 5 years of crop yield, and the ancillary data 3 years of yield data, elevation and ECa. Information on soil chemical and physical properties was provided by intensive surveys of the soil. Multivariate variograms computed from these data were used to constrain sites spatially within classes to increase their contiguity. The constrained classifications resulted in coherent classes, and those based on the ancillary data were similar to those from the soil properties. The ancillary data seemed to identify areas in the field where the soil is reasonably homogeneous. The results of targeted sampling showed that these classes could be used as a basis for management and to guide future sampling of the soil.

Morphology, biomass and nutrient status of fine roots of Scots pine (Pinus sylvestris) as influenced by seasonal fluctuations in soil moisture and soil solution chemistry

A field monitoring study was carried out to follow the changes of fine root morphology, biomass and nutrient status in relation to seasonal changes in soil solution chemistry and moisture regime in a mature Scots pine stand on acid soil. Seasonal and yearly fluctuations in soil moisture and soil solution chemistry have been observed. Changes in soil moisture accounted for some of the changes in the soil solution chemistry. The results showed that when natural acidification in the soil occurs with low pH (3.5-4.2) and high aluminium concentration in the soil solution (> 3-10 mg l(-1)), fine root longevity and distribution could be affected. However, fine root growth of Scots pine may not be negatively influenced by adverse soil chemical conditions if soil moisture is not a limiting factor for root growth. In contrast, dry soil conditions increase Scots pine susceptibility to soil acidification and this could significantly reduce fine root growth and increase root mortality. It is therefore important to study seasonal fluctuations of the environmental variables when investigating and modelling cause-effect relationships.

Plant species and functional group effects on abiotic and microbial soil properties and plant-soil feedback responses in two grasslands

1 Plant species differ in their capacity to influence soil organic matter, soil nutrient availability and the composition of soil microbial communities. Their influences on soil properties result in net positive or negative feedback effects, which influence plant performance and plant community composition. 2 For two grassland systems, one on a sandy soil in the Netherlands and one on a chalk soil in the United Kingdom, we investigated how individual plant species grown in monocultures changed abiotic and biotic soil conditions. Then, we determined feedback effects of these soils to plants of the same or different species. Feedback effects were analysed at the level of plant species and plant taxonomic groups (grasses vs. forbs). 3 In the sandy soils, plant species differed in their effects on soil chemical properties, in particular potassium levels, but PLFA (phospholipid fatty acid) signatures of the soil microbial community did not differ between plant species. The effects of soil chemical properties were even greater when grasses and forbs were compared, especially because potassium levels were lower in grass monocultures. 4 In the chalk soil, there were no effects of plant species on soil chemical properties, but PLFA profiles differed significantly between soils from different monocultures. PLFA profiles differed between species, rather than between grasses and forbs. 5 In the feedback experiment, all plant species in sandy soils grew less vigorously in soils conditioned by grasses than in soils conditioned by forbs. These effects correlated significantly with soil chemical properties. None of the seven plant species showed significant differences between performance in soil conditioned by the same vs. other plant species. 6 In the chalk soil, Sanguisorba minor and in particular Briza media performed best in soil collected from conspecifics, while Bromus erectus performed best in soil from heterospecifics. There was no distinctive pattern between soils collected from forb and grass monocultures, and plant performance could not be related to soil chemical properties or PLFA signatures. 7 Our study shows that mechanisms of plant-soil feedback can depend on plant species, plant taxonomic (or functional) groups and site-specific differences in abiotic and biotic soil properties. Understanding how plant species can influence their rhizosphere, and how other plant species respond to these changes, will greatly enhance our understanding of the functioning and stability of ecosystems.

Variabilidade espacial de atributos químicos de um argissolo para aplicação de insumos à taxa variável em diferentes formas de relevo

A agricultura de precisão implica análise da variabilidade espacial de fatores de produção e a aplicação de insumos de forma localizada. Várias são as causas que condicionam a variabilidade espacial dos solos, sendo o relevo um dos fatores mais importantes. O presente estudo teve por objetivo analisar a variabilidade espacial dos atributos químicos do solo e a elaboração de mapas de necessidade de aplicação de insumos de forma localizada, em áreas com diferentes formas de relevo. Duas parcelas de 1 ha cada foram delimitadas em áreas com topografia côncava e convexa. Foram retiradas, em cada área, 242 amostras de solos em 121 pontos, nas profundidades de solo de 0,00-0,20 m e 0,20-0,40 m. Os resultados de análise química foram submetidos às análises da estatística descritiva, geoestatística e interpolação por krigagem. A área convexa apresentou maior variabilidade espacial do solo em relação a área côncava. A adoção da agricultura de precisão possibilitou economia de aproximadamente 25 kg ha-1 de P2O5 na área côncava.

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

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

Efeito do manejo da entrelinha da seringueira sobre as propriedades químicas do solo, o estado nutricional e o crescimento

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

Aplicação de adubo e corretivo após o corte da cana-planta utilizando técnicas geoestatísticas

O conhecimento da variação espacial de atributos do solo pode contribuir para o planejamento e a otimização na condução de experimentos e de lavouras comerciais, objetivando a agricultura de precisão. O objetivo deste trabalho foi avaliar a necessidade de fertilizante e calcário para implantação da agricultura de precisão, com base no comportamento espacial de atributos químicos de um Latossolo após o corte da cana-planta. Os dados foram avaliados pela estatística descritiva e análise da dependência espacial, com base no ajuste de semivariogramas. As técnicas de geoestatísticas apresentam-se como ferramentas auxiliares na aplicação de fertilizantes por meio de taxa variada, detectando, para a área em estudo, que não se recomenda a aplicação de fósforo e calagem por taxa variada.

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

Os resíduos vegetais das culturas, ao se decomporem, alteram os atributos químicos do solo e, como consequência, influenciam a produtividade das culturas em sucessão. O objetivo deste trabalho foi avaliar os atributos químicos do solo e a produtividade das culturas de soja, milho e arroz, cultivadas no verão, em sucessão a culturas de inverno em semeadura direta. O experimento foi realizado em Jaboticabal-SP (48 ° 18 ' 58 '' W e 21 ° 15 ' 22 '' S), em um Latossolo Vermelho eutrófico. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, no esquema em faixas, com três repetições. Os tratamentos foram constituídos pela combinação de quatro sequências de culturas de verão (monoculturas de milho e soja e rotações soja/milho e arroz/feijão/algodão) com sete culturas de inverno (milho, girassol, nabo forrageiro, milheto, guandu, sorgo e crotalária). Os cultivos iniciaram-se em 2002. Após o manejo das culturas de inverno e antes da semeadura das culturas de verão do ano agrícola 2006/2007, foram coletadas amostras de solo nas camadas de 0-2,5; 2,5-5,0; 5-10; 10-20; e 20-30 cm. Nas amostras de solo, foram determinados: teores de matéria orgânica, pH, teores de P (resina), K, Ca e Mg trocáveis e acidez potencial (H + Al). As sequências de verão rotação soja/milho e milho em monocultura proporcionaram no solo menores teores de matéria orgânica na camada de 0-10 cm e de P do solo na camada de 0-20 cm. Na sequência de verão arroz/feijão/algodão, maiores teores de K foram proporcionados pelas culturas de inverno crotalária e nabo forrageiro, na camada de 0-10 cm, e milheto, na de 0-2,5 cm. Crotalária, milheto, nabo forrageiro e sorgo, cultivados no inverno, proporcionaram maiores teores de matéria orgânica no solo na camada de 0-30 cm. Maiores teores de P no solo foram proporcionados pela crotalária, na camada de 0-2,5 cm, e pelo nabo forrageiro, na de 0-5 cm. Maiores produtividades de soja, como monocultura de verão, foram obtidas após nabo forrageiro e crotalária e, quando em rotação com milho no verão, após nabo forrageiro, crotalária e milheto. Maiores produtividades de milho foram obtidas após nabo forrageiro, milheto e guandu, e menor produtividade de arroz foi obtida após sorgo.

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.

Plantas de cobertura em pré-safra e adubação nitrogenada na fertilidade do solo em diferentes camadas, cultivado com milho em sistema de plantio direto e convencional

The species of cover crops in pre-harvest of maize crop may influence the soil chemical properties. The objective was to evaluate soil fertility due to the use of plant species cover, previously cultivated with maize crop in no-tillage and conventional and subjected to nitrogen. The experiment was conducted at UNESP in Jaboticabal-SP, in an Oxisol clay during the crop years 2000/01, 2001/02 and 2002/03. The experimental design was randomized blocks in split plots with four replications. The treatments consisted of nitrogen (0, 60 and 120 kg N ha(-1)) and planting systems, and three under no-tillage system with the use of cover crops: Brachiaria, millet, Crotalaria and lablab, and under a conventional tillage. We evaluated at the flowering stage of corn, covering the crop year 2002-2003, the chemical soil layers (0-0.05, 0.05-0.10, 0.10-0.20; 0.20-0.30 m deep). Tillage systems and nitrogen levels influenced differently to the chemical properties of soil layers studied. Regardless of the nitrogen used in the conventional treatment showed lower organic matter content, calcium and value of sum of bases in the topsoil.

Alterações em atributos químicos do solo pela aplicação de calcário na superfície ou incorporado

The application of lime oil the soil surface is necessary in son-le agricultural situations. The objective of this work was to verify changes ill chemical attributes of a medium texture soil as a result of lime application with and without amending. The experiment was carried out in a laboratory setting, in PVC columns, in a completely randomized design, with a 2 x 4 factorial design and a control, with four replicates, totaling 36 columns. The treatments were the combination of two little rates (4 and 2 t ha(-1)) and four types of little application (oil surface without amending, and amending in layers of 0 to 5; 0 to 10 and 0 to 20 cm depths), in addition to the control, to which lime was not applied. After 326 days of soil incubation with lime, there was a corrective effect front the lime until 5 cm or 10 cm below the depth in which there was the application or amending. The application of little resulted in increases of soil base saturation until 10 cm of depth, and until 40 cut of depth when the little was amended in the layers of 0 to 5, 0 to 10 or 0 to 20 cm depth.

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.

Effect of liming on the mineral nutrition and yield of growing guava trees in a typic hapludox soil

High soil acidity influences the availability of mineral nutrients and increases that of toxic aluminium (Al), which has a jeopardizing effect on plant growth. The objective of this research was to evaluate the effects of soil liming on the development of guava (Psidium guajava L.) plants, on soil chemical characteristics, and on fruit yield. The experiment was carried out at the Bebedouro Citrus Experimental Station, state of São Paulo, Brazil, in a Typic Hapludox soil, from August 1999 to March 2003. The treatments consisted of limestone dose: D0 = zero; D1 = half dose; D2 = total dose; D3 = 1.5 times the dose, and D4 = 2 times the dose to raise the V value to 70%. The doses corresponded to zero, 1.85, 3.71, 5.56, and 7.41tha(-1) applied to the upper soil layer (0-30cm deep) before planting. The results showed that liming caused an improvement in the evaluated soil chemical characteristics up to a depth of 60cm in soil samples both in the line and between lines. The highest fruit yields were obtained when the base saturation reached a value of 55% in the line and 62% between the lines. Foliar levels of calcium (Ca) and magnesium (Mg) were 8.8 and 2.5gkg-1, respectively. The highest limestone dose maintained the soil base saturation (at the layer of 0-20cm) in the line close to 55% during at least 40 months after the incorporation of limestone.

Avaliação da escória de siderurgia e de calcários como corretivos da acidez do solo no cultivo da alface

O presente trabalho objetivou avaliar os efeitos da escória de siderurgia e dos calcários magnesiano e dolomítico, na produção de matéria seca da alface (Lactuca sativa L.) e as alterações na sua nutrição e em alguns atributos químicos do solo. Os tratamentos consistiram dos corretivos calcário magnesiano e dolomítico e escória de siderurgia, em três doses: 2,36, 4,72 e 7,08 g por vaso. Utilizou-se o delineamento experimental inteiramente casualizado, com quatro repetições, em esquema fatorial 3x3+1 (três corretivos x três doses + testemunha). Todos os materiais corretivos aumentaram a produção de matéria seca da alface, porém destacaram-se os calcários, sendo que para a escória, a alta concentração do Mn na parte aérea limitou a produção. Na parte aérea da alface, os teores e quantidade acumulada de Ca, Mg e Cu aumentaram, e os teores de Mn e Zn não foram alterados com a aplicação dos corretivos. Todos os materiais corretivos foram eficientes na correção da acidez do solo, especialmente quando se utilizou calcário magnesiano. A escória de siderurgia não é o corretivo mais apropriado para a cultura da alface.

Efeitos da aplicação da escória de siderurgia ferrocromo no solo, no estado nutricional e na produção de matéria seca de mudas de maracujazeiro

A escória de siderurgia ferrocromo pode-se constituir em uma fonte alternativa de Ca e Mg, bem como em corretivo da acidez do solo, melhorando a sua fertilidade e o estado nutricional de culturas. Assim, objetivou-se avaliar os efeitos da escória de siderurgia ferrocromo nas alterações dos atributos químicos do solo, na nutrição e no desenvolvimento de mudas de maracujazeiro. Para tanto, instalou-se um experimento em condições de casa de vegetação, empregando-se as seguintes doses crescentes da escória: zero; metade; uma vez; uma vez e meia e duas vezes a dose para elevar a saturação por bases do solo a 80%, correspondendo às doses de: 0; 0,375; 0,750; 1,125 e 1,500 g dm-3, respectivamente. O substrato utilizado foi um Latossolo Vermelho distrófico, ácido (vasos com 2,8 dm³), que foi incubado com a escória de siderurgia, por 30 dias, para posterior semeadura do maracujazeiro, cultivando-as por 85 dias. A aplicação da escória de siderurgia ferrocromo promoveu a neutralização da acidez do solo. Entretanto, mesmo em doses relativamente baixas (360 kg ha-1), houve diminuição no acúmulo de nutrientes e na produção de matéria seca das mudas de maracujazeiro.