Rainfall infiltration and soil hydrological characteristics below ancient forest, planted forest, and grassland in a temperate northern climate

How rainfall infiltration rate and soil hydrological characteristics develop over time under forests of different ages in temperate regions is poorly understood. In this study, infiltration rate and soil hydrological characteristics were investigated under forests of different ages and under grassland. Soil hydraulic characteristics were measured at different scales under a 250 year old grazed grassland (GL), a six (6 yr) and 48 (48 yr) year old Scots pine (Pinus sylvestris) plantation, remnant 300 year old individual Scots pines (OT) and a 4000 year old Caledonian Forest (AF). In-situ field saturated hydraulic conductivity (Kfs) was measured and visible root:soil area was estimated from soil pits. Macroporosity, pore structure, and macropore connectivity were estimated from X-ray tomography of soil cores, and from water-release characteristics. At all scales the median values for Kfs, root fraction, macro-porosity and connectivity values tended to AF > OT > 48 yr > GL > 6 yr, indicating that infiltration rates and water storage increased with forest age. The remnant Caledonian Forest had a huge range of Kfs (12 to > 4922 mm h-1), with maximum Kfs values 7 to 15 times larger than 48-year-old Scots pine plantation, suggesting that undisturbed old forests, with high rainfall and minimal evapotranspiration in winter, may act as important areas for water storage and sinks for storm rainfall to infiltrate and transport to deeper soil layers via preferential flow. The importance of the development of soil hydrological characteristics under different aged forests is discussed.

Modelling the tilt-casting process for the tranquil filling of titanium alloy turbine blades

The tilt-casting method is used to achieve tranquil filling of gamma-TiAl turbine blades. The reactive alloy is melted in a cold crucible using an induction coil and then the complete crucible-mould- running system assembly is rotated through 180degrees to transfer the metal into the mould. The induction current is ramped down gradually as the rotation starts and the mould is preheated to maintain superheat. The liquid metal then enters the mould and the gas within it (argon) escapes through the inlet aperture and through auxiliary vents. Solidification starts as soon the metal enters the mould and it is important to account for this effect to predict and prevent misruns. The rotation rate has to be controlled carefully to allow sufficient time for gas evacuation, but at the same time preserve superheat. This 3-phase system is modelled using the FV method, with a fast implicit numerical scheme used to capture the transient liquid free surface. The enthalpy method is used to model solidification and predict defects such as trapped bubbles, macro-porosity or surface connected porosity. Modeling is used to support an experimental program for the development of a production method for gamma-TiAl blades, with a target length of 40cm. The experiments provide validation for the model and the model in turn optimizes the tilt-casting process. The work is part of the EU project IMPRESS.

Diagenetic Alterations and Reservoir Quality Evolution of Lower Cretaceous Fluvial Sandstones: Nubian Formation, Sirt Basin, North-Central Libya

Lower Cretaceous meandering and braided fluvial sandstones of the Nubian Formation form some of the most important subsurface reservoir rocks in the Sirt Basin, north-central Libya. Mineralogical, petrographical and geochemical analyses of sandstone samples from well BB6-59, Sarir oilfield, indicate that the meandering fluvial sandstones are fine- to very fine-grained subarkosic arenites (av. Q91F5L4), and that braided fluvial sandstones are medium- to very coarse-grained quartz arenites (av. Q96F3L1). The reservoir qualities of these sandstones were modified during both eodiagenesis (ca. <70oC; <2 km) and mesodiagenesis (ca. >70oC; >2km). Reservoir quality evolution was controlled primarily by the dissolution and kaolinitization of feldspars, micas and mud intraclasts during eodiagenesis, and by the amount and thicknessof grain-coating clays, chemical compaction and quartz overgrowths during mesodiagenesis. However, dissolution and kaolinitization of feldspars, micas and mud intraclasts resulted in the creation of intercrystalline micro- and mouldic macro-porosity and permeability during eodiagenesis, which were more widespread in braided fluvial than in meandering fluvial sandstones. This was because of the greater depositional porosity and permeability in the braided fluvial sandstones which enhanced percolation of meteoric waters. The development of only limited quartz overgrowths in the braided fluvial sandstones, in which quartz grains are coated by thick illite layers, retained high porosity and permeability (12-23 % and 30- 600 mD). By contrast, meandering fluvial sandstones underwent porosity loss as a result of quartz overgrowth development on quartz grains which lack or have thin and incomplete grain-coating illite (2-15 % and 0-0.1mD). Further loss of porosity in the meandering fluvial sandstones occurred as a result of chemical compaction (pressuredissolution) induced by the occurrence of micas along grains contacts. Otherdiagenetic alterations, such as the growth of pyrite, siderite, dolomite/ankerite and albitization, had little impact on reservoir quality. The albitization of feldspars may have had minor positive influence on reservoir quality throughthe creation of intercrystalline micro-porosity between albite crystals.The results of this study show that diagenetic modifications of the braided and meandering fluvial sandstones in the Nubian Formation, and resulting changes in reservoir quality, are closely linked to depositional porosity and permeability. They are also linked to the thickness of grain-coating infiltrated clays, and to variations in detrital composition, particularly the amounts of mud intraclasts, feldspars and mica grains as well as climatic conditions.

Efeitos da subsolagem e da adubação verde nas propriedades físicas do solo em pomar de citros

O presente trabalho teve por objetivo avaliar o efeito da subsolagem e da adubação verde nas propriedades físicas de um Latossolo Vermelho distrófico típico, cultivado com citros (laranjeira Valência). Os tratamentos empregados foram: manejo mecânico das plantas invasoras com roçadora (Testemunha); subsolagem em um lado da planta na entrecopa; subsolagem nos dois lados da planta na entrecopa, e semeadura direta de Crotalaria spectabilis na entrecopa. As propriedades físicas do solo avaliadas foram: porosidade total, macroporosidade, microporosidade, densidade, resistência mecânica à penetração vertical e condutividade hidráulica. Na avaliação efetuada na safra 2001-2002, obtiveram-se os maiores valores de densidade do solo e resistência do solo à penetração vertical, e os menores valores de macroporos e condutividade hidráulica do solo nas entrecopas com e sem tráfego no pomar, em relação à região da copa, principalmente na camada de 0,0-0,2 m de profundidade. Os tratamentos aplicados não surtiram efeitos positivos significativos nas propriedades físicas do solo.

Sucessão de culturas e sua influência nas propriedades físicas do solo e na produtividade do feijoeiro de inverno irrigado, em diferentes sistemas de manejo do solo

As propriedades físicas do solo podem ser alteradas mediante diferentes sistemas de manejo do solo e cultivo adotados. Assim, o presente trabalho foi desenvolvido em 2003/04, na região de Cerrado do Mato Grosso Sul, em Selvíria (MS), objetivando-se avaliar a produção de massa seca, porcentagem de recobrimento do solo e a influência de sucessões de culturas e sistemas de manejo nas propriedades físicas de um Latossolo Vermelho e na produtividade do feijoeiro de inverno irrigado. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualisados, em esquema de parcelas subdivididas, com quatro blocos. As parcelas foram constituídas pelos sistemas de manejo do solo - grade pesada, escarificador e plantio direto, e as subparcelas por seis sucessões implantadas no verão - milho, milho + mucuna-preta, milho + braquiária, soja, arroz e Crotalaria juncea. A cultura do feijão foi semeada após a colheita/manejo das plantas cultivadas no verão. C. juncea, milho + mucuna-preta, milho + braquiária e milho, independentemente do manejo do solo utilizado, constituem adequadas opções de sucessão de culturas, mediante alta produção de massa seca e recobrimento do solo. No plantio direto, comparado aos demais sistemas de manejo estudados, é causada compactação na camada superficial, mediante redução da macroporosidade. Com exceção da macroporosidade na camada mais superficial (0-0,1 m), as propriedades umidade, macroporosidade, microporosidade e porosidade total do solo não são influenciadas pelos sistemas de manejo do solo. Apesar de efeitos diferentes em alguns componentes de produção do feijoeiro devido a determinado manejo do solo ou sucessão de culturas, isso não repercute na produtividade do feijoeiro de inverno irrigado.

O tráfego de máquinas agrícolas e as propriedades físicas, hídricas e mecânicas de um Latossolo dos Cerrados

No Brasil, o tráfego contínuo e inadequado de rodados de máquinas e a ação da soleira dos implementos sobre áreas agrícolas na região dos Cerrados têm provocado alterações dos atributos físicos e mecânicos dos solos. Com este entendimento, este estudo teve por objetivo avaliar a influência do rodado traseiro e da soleira de implementos agrícolas, usualmente utilizados na região dos Cerrados, sobre a compressibilidade de um Latossolo Vermelho distrófico típico. Os ensaios foram realizados em parcelas preparadas com arado de discos, arado de aivecas, grade aradora e semeadora/adubadora, que, desde novembro de 1994 até à data da amostragem, novembro de 1999, estiveram sob o sistema plantio direto. As alterações na compressibilidade foram avaliadas pela quantificação das pressões de preconsolidação, assim como por algumas propriedades físicas e hídricas (densidade do solo, porosidade e condutividade hidráulica do solo saturado) no momento do preparo e depois da colheita. No momento do preparo, logo depois da passada do rodado e antes que o implemento mobilizasse o solo, o solo foi avaliado em superfície (SP - 0,00 a 0,05 m) e na profundidade média de trabalho (PMT - 0,24 a 0,27 m). A influência da soleira dos implementos foi avaliada logo depois do corte, na profundidade de trabalho abaixo da soleira de cada implemento (PT-SI). Depois da colheita, as amostragens foram repetidas, o que permitiu verificar a influência dos tráfegos subseqüentes. A intensidade de tráfego do rodado e a ação da soleira dos implementos alteraram a compressibilidade, a densidade do solo, a porosidade e condutividade hidráulica do solo saturado do Latossolo Vermelho distrófico nas profundidades: superficial (SP), profundidade média de trabalho (PMT) e profundidade de corte dos implementos (PT-SI). de maneira geral, a passada do rodado traseiro aumentou os valores de pressão de preconsolidação (sigmap) do solo na superfície (SP), enquanto o tráfego subseqüente, necessário ao cultivo, elevou esses valores em subsuperfície, tanto na PMP como em PT-SI. A passada do rodado elevou e reduziu a densidade do solo (Ds) e a macroporosidade, respectivamente, tendo sido o arado de aivecas o implemento que mais modificou essas propriedades. As soleiras dos órgãos ativos do arado de discos e da grade aradora foram as que mais elevaram a pressão de preconsolidação (sigmap), consolidando, portanto, a estrutura do solo na profundidade PT-SI. Com exceção da semeadora/adubadora, a soleira dos órgãos ativos dos demais implementos avaliados reduziram significativamente a condutividade hidráulica do solo saturado (Ks) na profundidade PT-SI, tendo o arado de aivecas se mostrado o implemento mais impactante, seguido da grade aradora e arado de discos.

Efeito de resíduos vegetais de milheto (Pennisetum americanum) e da calagem em algumas propriedades físicas e químicas de um nitossolo vermelho em sistema de semeadura direta

This work studied alterations of physical properties of a distroferric red nitosol due to millet (Pennisetum americanum) covering, with or without liming, in a no-tillage system during the agricultural years of 1999/2000 and 2000/2001, using soybean and corn as culture succession. 6m×10m plots, with and without millet as vegetal covering, received only one initial superficial application of limestone, 3.1 t ha-1 in the first half of each plot in order to obtain 70% base saturation (V), after the desiccation of the millet. Some physical properties as soil density, aggregate stability, > 2 mm aggregate proportion, macro and micro porosity were analyzed whereas the chemical analysis determined Ca and Mg macro nutrients, organic matter, soil pH and H+Al. Millet vegetal residues and surface liming did not alter soil density nor the average weight diameter (AWD), > 2 mm aggregate, soil macro porosity and organic matter content, twenty-four months after the no-tillage system implantation for studied experimental conditions. Soil micro porosity was significantly affected in layers deeper than 0.20 m, in treatment with millet and limestone. Calcium, magnesium and H + Al contents and the soil pH values suffered significant alterations in superficial layer, between 0-0.05 m.

Influência do sistema de preparo e manejo de um latossolo vermelho nas suas propriedades físico-hídricas

The intensive use of the land for agricultural propose causes a series of modifications in attributes, which can take to soil degradation. In this context, the main goal of this research was to evaluate the influence of the soil tillage systems and management on its physical and hydric characteristics. The evaluations were carried out in July of 1999, at experimental plots of a Latossolo vermelho, a clay oxisoil, in the Faculdade de Engenharia Agrícola of the UNICAMP, at the county of Campinas, state of São Paulo. These plots were managed with the following treatments, along a period of eight years: no-tillage, chisel ploughing, conventional system with disk ploughing and revolving hoe. The evaluated physical and hydric parameters of the soil were: soil bulk density, particle density, total porosity, macro-porosity, micro-porosity, soil-water retention curve, hydraulic conductivity and basic infiltration. Significant differences were observed between the treatments on soil bulk density, infiltration, total porosity, macro-porosity and the micro-porosity. The chisel ploughing and no-tillage systems presented the higher values of soil bulk density; nevertheless in these conservationist systems were observed the higher values of basic infiltration.

Glass foam of macroporosity using glass waste and sodium hydroxide as the foaming agent

Glass foams using float glass waste and sodium hydroxide were produced. The influence of the sodium hydroxide amount in the foam formulation was studied. Titanium dioxide was used as a strengthening agent. The variations of temperature, heating rate and sintering time were investigated during the synthesis process. Open porosity was estimated using mercury porosimetry. The morphology of the glass foams was evaluated using scanning electron microscopy, phase formation was studied using X-ray diffraction, and chemical composition was estimated using X-ray fluorescence. As a result, glass foams with macroporosity were obtained. Since the glass foams used glass waste as reactant, the results suggest the development of an alternative route for glass recycling. © 2012 Elsevier Ltd and Techna Group S.r.l.

Métodos não convencionais para avaliação da porosidade e da densidade do solo de um latossolo vermelho

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Reflorestamento ciliar à margem do Reservatório da Hidrelétrica de Ilha Solteira em diferentes modelos de plantio

Pós-graduação em Agronomia - FEIS

Utilização de composto orgânico de lodo de esgoto como substrato para produção de mudas de eucalipto

Pós-graduação em Ciência Florestal - FCA

Avaliação dos atributos físicos e da compressibilidade de um nitossolo vermelho distroférrico sob sistemas de plantio direto, preparo convencional e mata nativa

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Recuperação de um subsolo de cerrado com cultivo de plantas nativa e introduzidas

Pós-graduação em Agronomia - FEIS

Precursores funcionalizantes de poros à base de alginato para obtenção de cerâmicas bioativas

A complexidade de desenvolver novas tecnologias para aplicações em reconstituição óssea se deve à necessidade de combinar várias propriedades químicas e físicas para que o material proporcione o desempenho almejado. Particularmente, em aplicações que visam osteogênese, os enxertos sintéticos devem ser bioativos, possuir porosidade com volume, geometria e interconectividade de poros controlados, além de ter boas propriedades mecânicas, dentro de limites relativamente rígidos. Por essa razão, o recobrimento de materiais bioinertes com cerâmicas bioativas se tornou o foco da presente pesquisa. O objetivo desse estudo foi desenvolver um novo método de produção de enxertos cerâmicos com macroporosidade funcionalizada, onde a formação e o revestimento dos poros são realizados em uma única etapa. Foi realizado o estudo de recobrimento com vidro bioativo e fosfato de cálcio. Para isso, agentes porogênicos na forma de grânulos (de 600 μm a 2 mm de diâmetro) foram sintetizados pelo método da gelificação de uma solução aquosa de alginato de sódio gotejada em solução de nitrato de cálcio (0,5 M), com incorporação de outros elementos para a formação de biovidro ou fosfato de cálcio. Esses grânulos foram conglomerados a um vidro ou alumina em pó, formando um compósito, que foi tratado termicamente para sinterização e formação de poros. No caso da matriz vítrea, a sinterização ocorreu com cristalização simultânea e concorrente. As cerâmicas resultantes foram caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica de varredura, sendo possível observar a formação de macroporos aproximadamente esféricos (de 600 μm a 2 mm de diâmetro) revestidos internamente por uma camada de material com possível composição bioativa.