RESUMO
ABSTRACT: Among the soil constituents, special attention is given to soil organic matter (SOM) and clay contents, since, among other aspects, they are key factors to nutrient retention and soil aggregates formation, which directly affect the crop production potential. The methods commonly used for the quantification of these constituents have some disadvantages, such as the use of chemical reactants and waste generation. An alternative to these methods is the near-infrared spectroscopy (NIRS) technique. The aim of this research is to evaluate models for SOM and clay quantification in soil samples using spectral data by NIRS. A set (n = 400) of soil samples previously analyzed by traditional methods were used to generate a NIRS calibration curve. The clay content was determined by the hydrometer method while SOM content was determined by sulfochromic solution. For calibration, we used the original spectra (absorbance) and spectral pretreatment (Savitzky-Golay smoothing derivative) in the following models: multiple linear regression (MLR), partial last squares regression (PLSR), support vector machine (SVM) and Gaussian process regression (GPR). The curve validation was performed with the SVM model (best performance in the calibration based on R² and RMSE) in two ways: with 40 random samples from the calibration set and another set with 200 new unknown samples. The soil clay content affects the predictive ability of the calibration curve to estimate SOM content by NIRS. Validation curves showed poorer performance (lower R² and higher RMSE) when generated from unknown samples, where the model tends to overestimate the lower levels and to underestimate the higher levels of clay and SOM. Despite the potential of NIRS technique to predict these attributes, further calibration studies are still needed to use this technique in soil analysis laboratories.
RESUMO: Dentre os constituintes do solo, especial atenção é voltada aos teores de argila e de matéria orgânica do solo (MOS), pois, entre outros aspectos, são determinantes para retenção de nutrientes e a formação de agregados no solo, os quais afetam diretamente o potencial produtivo das culturas. Os métodos mais comumente utilizados para quantificação destes constituintes apresentam algumas desvantagens, como o uso de reagentes químicos e a geração de resíduos. Uma alternativa a estes métodos é o uso da espectroscopia no infravermelho próximo (near infrared spectroscopy - NIRS). O objetivo deste trabalho é avaliar modelos de quantificação dos teores de argila e de MOS em amostras de solo utilizando dados espectrais por meio da técnica NIRS. Foram utilizadas 400 amostras de solos com amplitude nos teores de MOS e argila para geração de uma curva de calibração. A argila foi determinada pelo método do densímetro e a MOS por meio da solução sulfocrômica. Para calibração, utilizou-se os espectros originais (absorbância) e com pré-tratamento espectral (Savitzky-Golay derivative) das 400 amostras nos seguintes modelos: multiple linear regression (MLR), partial last squares regression (PLSR), support vector machine (SVM) e Gaussian process regression (GPR). A validação da curva foi realizada com o modelo que apresentou melhor desempenho na calibração (SVM) de duas maneiras: com 40 amostras aleatórias oriundas daquelas utilizadas na calibração e com outras 200 novas amostras desconhecidas. O teor de argila das amostras de solo afeta a capacidade preditiva da curva de calibração da estimativa do teor de MOS pelo NIRS. A validação das curvas apresentou pior desempenho (menor R² e maior RMSE) quando feita a partir de amostras desconhecidas, cujo modelo tende a superestimar os teores mais baixos e subestimar os teores mais elevados de argila e MOS com a curva gerada. Apesar do potencial de predição destes atributos via NIRS, outros estudos de calibração ainda são necessários para que esta técnica possa ser utilizada em laboratórios de análises de solos.
RESUMO
A primeira adubação nitrogenada em cobertura para o arroz irrigado por alagamento pode ser realizada em solo seco ou em lâmina de água, afetando a taxa de volatilização de amônia e, conseqüentemente, a eficiência da adubação nitrogenada. O objetivo deste trabalho foi avaliar as perdas de N por volatilização de amônia com a aplicação de uréia em solo de várzea com diferentes níveis de umidade. O experimento foi conduzido em casa-de-vegetação, utilizando-se vasos contendo 5kg de um Planossolo Hidromórfico que recebeu os tratamentos: N0 - testemunha sem aplicação de uréia (solo úmido); USSE - aplicação de uréia em solo seco; USUM - aplicação de uréia em solo úmido; USSA - aplicação de uréia em solo saturado; e USLA - aplicação de uréia em solo com lâmina de água. As avaliações das perdas de amônia foram realizadas com coletores tipo semi-aberto estático após 10, 24, 34, 48, 72, 96, 144, 192 e 264 horas da aplicação de uréia. Ao final das 264 horas de avaliação, as perdas de amônia foram equivalentes para os tratamentos com aplicação em solo úmido, saturado ou sob lâmina de água, sendo os maiores picos de emissão de amônia entre 34 e 48 horas para o solo úmido e o saturado e 72 horas para a lâmina de água. A aplicação de N-uréia sobre a lâmina de água não evitou as perdas de N por volatilização de amônia.
The first topdressing nitrogen (N) application to flooded rice can be done on dry soil or soil after ponding water, affecting ammonia volatilization rate and, consequently, nitrogen fertilization efficiency. This study was aimed at quantifing N losses by ammonia volatilization after urea application in a wetland soil with different soil water status. The experiment was carried out in a greenhouse, using 5kg pots with a Albaqualf with following treatments: N0 - control without urea application (wet soil); USSE - urea application on dry soil; USUM - urea application on wet soil; USSA - application on saturated soil; and USLA - urea application on soil after ponding water. The ammonia loss evaluations were made using a semi-open static collector at 10, 24, 34, 48, 72, 96, 144, 192, and 264 hours after urea application. At the end of 264 hours, the ammonia losses were similar for wet, saturated or ponding water soils, and the higher emission peaks were between 34 and 48 hours in wet and saturated soils and 72 hours in soil after ponding water. The N-urea application on ponding water did not avoid the N losses by volatilization.
RESUMO
O potencial de mineralização do N (N0) do solo e a taxa de mineralização (k) são índices que podem ser usados na predição da disponibilidade do N em um determinado período de tempo que, juntamente com atributos de solo, podem estimar a absorção de N por plantas de arroz irrigado. O objetivo do presente trabalho foi de avaliar a mineralização do N em 15 solos alagados do RS e a sua relação com a absorção de N por plantas de arroz irrigado. Utilizaram-se amostras de 15 solos da região arrozeira do RS, coletados de 0-20cm de profundidade. Cultivaram-se plantas de arroz irrigado em vasos com quatro kg de cada solo durante 60 dias. A mineralização do N foi avaliada em um experimento de incubação anaeróbia em laboratório, por 24 semanas, drenando-se a solução de alagamento dos solos semanalmente até a 14ª semana de incubação, a cada duas semanas até a 18ª semana de incubação e a cada três semanas até a 24ª, totalizando 169 dias de incubação anaeróbia. O teor de C orgânico do solo está altamente associado ao N absorvido pelas plantas (r=0,90; P<0,01), bem como ao N mineralizado (r=0,91; P<0,01) e este ao teor de N absorvido pelas plantas (r=0,92; P<0,01). Os valores de N0 para os quinze solos variaram de 107,7 a 207,6mg kg-1 e foram ligeiramente superiores ao N mineralizado observado (98,3 a 191,3mg kg-1 de solo). A taxa de mineralização variou de 0,1492 a 0,2438 semana-1 e a velocidade de mineralização foi maior no período inicial, compreendido até a quarta semana de incubação. Verificou-se uma alta associação entre o teor de N absorvido por plantas de arroz irrigado e o N potencialmente mineralizável e deste com o teor de C orgânico do solo. A taxa de mineralização foi relacionada significativamente com o teor de argila do solo (r=0,77; P<0,01). O potencial de mineralização do N pode ser utilizado como índice da disponibilidade de N para a cultura do arroz irrigado.
The soil nitrogen mineralization potential (N0) and mineralization rate (k) are indexes that can be used to predict N availability in a period of time, which associated with soil attributes, can explain N absorption in flooded rice plants. The objective of this study was to evaluate the N mineralization in 15 flooded soils of Rio Grande do Sul (RS) state and its relationship with N absorption by flooded rice plants. Samples collected from 0-0.2m layer of 15 soils from rice paddy fields in the RS state were used for the mineralization experiment. Flooded rice plants were grown for 60 days in pots containing four kg of each soil. The N mineralization was evaluated in a laboratory experiment, in anaerobic conditions for 24 weeks. The content of soil organic C was highly associated to the N absorbed by the plants (r=0.90; P<0.01), as well as to the mineralized N (r=0.91; P<0.01) and to the content of N absorbed by the plants (r=0.92; P<0.01). The N0 values for the fifteen soils varied from 107.70 to 207.64mg kg-1 and they were higher for observed mineralized N (98.3 to 191.3mg kg-1 of soil). The mineralization rate constant varied from 0.1492 to 0.2438 week-1, and the mineralization speed was higher at initial period, until the fourth week of incubation. It was verified a close relationship between the N absorbed by rice plants and the nitrogen mineralization potential and with the content of soil organic C. The mineralization rate was significantly related to the clay content of the soil (r=0.77; P<0.01). The potential of N mineralization can be used as an index of N availability to rice flooded plants.
