Assessed impact of anthropization on water and soil quality in a drainage basin in southern Brazil / Impacto da antropização na qualidade da água e no solo de áreas ciliares avaliado em uma bacia hidrográfica na região Sul do Brasil

The anthropization of terrestrial environments has increased the production and concentration of nutrients and organic compounds in shallow bodies of water and in the soil along river banks, thereby causing changes in both water and soil quality. To examine the impact of anthropization on river environments, the phosphorus, potassium, and carbon content in the water and the phosphorus, potassium, and organic matter in the soil were analyzed at eighteen sites. The experimental area is located in an urbanized drainage basin located in the municipality of Lages, Santa Catarina (southern Brazil). The water samples were collected in two field surveys. The first one occurred between August and December 2016, and the second took place from March to June 2017. The soil samples were collected in one field survey from August 2016 and June 2017. The 18 sites were regularly distributed across forests, native grasslands, and urban areas. The dissolved phosphorus and potassium in the water were obtained by applying the methodology proposed by MURPHY & RILEY (1962), whereas the dissolved carbon in the water was mineralized by combustion using an oven at 800 ºC and calculated with the Analytik Jena Multi N/C 2100 TOC/TN Analyzer. On the other hand, the extractable phosphorus and potassium from the soil and organic matter were determined with the methodology described by TEDESCO et al.

A antropização de ambientes terrestres tem aumentado a produção de nutrientes e de compostos orgânicos e o aporte dos mesmos nas águas superficiais e no solo localizado nas margens das mesmas, ocasionado alterações na qualidade da água e do solo. Com o objetivo de avaliar o impacto da antropização no ambiente ciliar, foi realizada análise de fósforo, potássio e carbono na água, bem como de fósforo, potássio e matéria orgânica no solo, em 18 locais, respectivamente, na água do Ribeirão Petrópolis e no solo às suas margens, numa bacia hidrográfica na cidade de Lages, SC, Brasil. As coletas de amostras de água foram realizadas em agosto e dezembro de 2016, e em março e junho de 2017. As coletas de amostras de solo ocorreram apenas em agosto de 2016 e junho de 2017. Os locais amostrados situavam-se em áreas de floresta, campo nativo e área urbana. O fósforo e potássio dissolvido na água foram determinados conforme metodologia descrita por MURPHY & RILEY (1962), enquanto o carbono dissolvido em água foi mineralizado por combustão em forno a 800 ºC e determinado em TOC/TN Analytik Jena Multi N/C 2100. Já fósforo e potássio extraível do solo e matéria orgânica foram determinados conforme medologias descritas em TEDESCO et al. (1995). Observou-se que a concentração de fósforo, potássio e carbono dissolvido na água foi maior no trecho do rio que passava pela área urbana

Assessed impact of anthropization on water and soil quality in a drainage basin in southern Brazil / Impacto da antropização na qualidade da água e no solo de áreas ciliares avaliado em uma bacia hidrográfica na região Sul do Brasil

The anthropization of terrestrial environments has increased the production and concentration of nutrients and organic compounds in shallow bodies of water and in the soil along river banks, thereby causing changes in both water and soil quality. To examine the impact of anthropization on river environments, the phosphorus, potassium, and carbon content in the water and the phosphorus, potassium, and organic matter in the soil were analyzed at eighteen sites. The experimental area is located in an urbanized drainage basin located in the municipality of Lages, Santa Catarina (southern Brazil). The water samples were collected in two field surveys. The first one occurred between August and December 2016, and the second took place from March to June 2017. The soil samples were collected in one field survey from August 2016 and June 2017. The 18 sites were regularly distributed across forests, native grasslands, and urban areas. The dissolved phosphorus and potassium in the water were obtained by applying the methodology proposed by MURPHY & RILEY (1962), whereas the dissolved carbon in the water was mineralized by combustion using an oven at 800 ºC and calculated with the Analytik Jena Multi N/C 2100 TOC/TN Analyzer. On the other hand, the extractable phosphorus and potassium from the soil and organic matter were determined with the methodology described by TEDESCO et al.(AU)

A antropização de ambientes terrestres tem aumentado a produção de nutrientes e de compostos orgânicos e o aporte dos mesmos nas águas superficiais e no solo localizado nas margens das mesmas, ocasionado alterações na qualidade da água e do solo. Com o objetivo de avaliar o impacto da antropização no ambiente ciliar, foi realizada análise de fósforo, potássio e carbono na água, bem como de fósforo, potássio e matéria orgânica no solo, em 18 locais, respectivamente, na água do Ribeirão Petrópolis e no solo às suas margens, numa bacia hidrográfica na cidade de Lages, SC, Brasil. As coletas de amostras de água foram realizadas em agosto e dezembro de 2016, e em março e junho de 2017. As coletas de amostras de solo ocorreram apenas em agosto de 2016 e junho de 2017. Os locais amostrados situavam-se em áreas de floresta, campo nativo e área urbana. O fósforo e potássio dissolvido na água foram determinados conforme metodologia descrita por MURPHY & RILEY (1962), enquanto o carbono dissolvido em água foi mineralizado por combustão em forno a 800 ºC e determinado em TOC/TN Analytik Jena Multi N/C 2100. Já fósforo e potássio extraível do solo e matéria orgânica foram determinados conforme medologias descritas em TEDESCO et al. (1995). Observou-se que a concentração de fósforo, potássio e carbono dissolvido na água foi maior no trecho do rio que passava pela área urbana(AU)

Teores e estoques de carbono orgânico do solo em diferentes usos da terra no Planalto Sul de Santa Catarina / Contents and stocks of soil organic carbon in different types of land use in the Southern Plateau of Santa Catarina (Brazil)

O estudo das modificações do carbono do solo provocadas pela mudança de uso da terra possibilita adotar medidas que reduzam os riscos de futuros impactos negativos. O objetivo da pesquisa foi quantificar e comparar os teores (COT) e os estoques (EC) de carbono orgânico total do solo em diferentes usos da terra na região do Planalto Sul de Santa Catarina. Foram selecionadas áreas sob floresta natural (FN), plantio de pinus (PP), campo natural pastejado (CP) e sucessão de lavoura e pastagem (LP). Amostras de solo foram coletadas nas camadas de 0-5, 5-10, 10-20 e 20-40 cm, onde foram determinados os teores e calculados os estoques de carbono orgânico total por dois métodos, considerando a camada equivalente e a massa equivalente de solo. Os diferentes usos da terra influenciam os COT e os EC, os quais são maiores na condição de FN. Os valores de COT foram, respectivamente, 33,9; 27,1; 26,0 e 23,2 g kg-1 para FN, PP, CP e LP, na média da camada de 0-40 cm, enquanto os EC até a profundidade de 40 cm foram, respectivamente, 121,5; 113,8; 112,4 e 100,6 Mg ha-1 com base na camada equivalente de solo e 121,5; 102,2; 99,1 e 89,8 Mg ha-1 após correção pela massa equivalente de solo. A adequada gestão de uso do solo, a recuperação de matas e a florestação das terras são passos importantes para permitir o sequestro de carbono no solo.

The study of soil carbon changes caused by the land use alteration allows adopting measures to reduce the risk of future negative impacts. This study aimed to quantify and compare the contents (TOC) and stocks (SOC) of total organic carbon for different types of land use in the southern Plateau of Santa Catarina. The areas selected were natural forest (NF), planted pine (PP), natural rangeland (NR), and crops in succession with pasture (CSP). Soil samples were collected at depths of 0-5, 5-10, 10-20, and 20-40 cm, where the TOC were determined and the SOC were calculated by two methods, one considering the equivalent soil layer and the other the equivalent soil mass. The different types of land use influence the TOC and SOC, which are higher in the NF. The TOC values were, respectively 33.9; 27.1; 26.0, and 23.2 g kg-1 for NF, PP, NR and CSP, in the soil layer average of 0-40 cm. The EC values up to the depth of 40 cm were respectively 121.5; 113.8; 112.4, and 100.6 Mg ha-1, based on the equivalent soil layer, and 121.5; 102.2; 99.1 and 89.8 Mg ha-1 after correction for the equivalent soil mass. Proper management of land use, recovery of forests and afforestation of lands are important steps to allow carbon sequestration in the soil.

Teores e estoques de carbono orgânico do solo em diferentes usos da terra no Planalto Sul de Santa Catarina / Contents and stocks of soil organic carbon in different types of land use in the Southern Plateau of Santa Catarina (Brazil)

O estudo das modificações do carbono do solo provocadas pela mudança de uso da terra possibilita adotar medidas que reduzam os riscos de futuros impactos negativos. O objetivo da pesquisa foi quantificar e comparar os teores (COT) e os estoques (EC) de carbono orgânico total do solo em diferentes usos da terra na região do Planalto Sul de Santa Catarina. Foram selecionadas áreas sob floresta natural (FN), plantio de pinus (PP), campo natural pastejado (CP) e sucessão de lavoura e pastagem (LP). Amostras de solo foram coletadas nas camadas de 0-5, 5-10, 10-20 e 20-40 cm, onde foram determinados os teores e calculados os estoques de carbono orgânico total por dois métodos, considerando a camada equivalente e a massa equivalente de solo. Os diferentes usos da terra influenciam os COT e os EC, os quais são maiores na condição de FN. Os valores de COT foram, respectivamente, 33,9; 27,1; 26,0 e 23,2 g kg-1 para FN, PP, CP e LP, na média da camada de 0-40 cm, enquanto os EC até a profundidade de 40 cm foram, respectivamente, 121,5; 113,8; 112,4 e 100,6 Mg ha-1 com base na camada equivalente de solo e 121,5; 102,2; 99,1 e 89,8 Mg ha-1 após correção pela massa equivalente de solo. A adequada gestão de uso do solo, a recuperação de matas e a florestação das terras são passos importantes para permitir o sequestro de carbono no solo.(AU)

The study of soil carbon changes caused by the land use alteration allows adopting measures to reduce the risk of future negative impacts. This study aimed to quantify and compare the contents (TOC) and stocks (SOC) of total organic carbon for different types of land use in the southern Plateau of Santa Catarina. The areas selected were natural forest (NF), planted pine (PP), natural rangeland (NR), and crops in succession with pasture (CSP). Soil samples were collected at depths of 0-5, 5-10, 10-20, and 20-40 cm, where the TOC were determined and the SOC were calculated by two methods, one considering the equivalent soil layer and the other the equivalent soil mass. The different types of land use influence the TOC and SOC, which are higher in the NF. The TOC values were, respectively 33.9; 27.1; 26.0, and 23.2 g kg-1 for NF, PP, NR and CSP, in the soil layer average of 0-40 cm. The EC values up to the depth of 40 cm were respectively 121.5; 113.8; 112.4, and 100.6 Mg ha-1, based on the equivalent soil layer, and 121.5; 102.2; 99.1 and 89.8 Mg ha-1 after correction for the equivalent soil mass. Proper management of land use, recovery of forests and afforestation of lands are important steps to allow carbon sequestration in the soil.(AU)

Study of soil physical properties and water infiltration rates in different types of land use / Estudo dos atributos físicos do solo e taxas de infiltração de água em diferentes modalidades de uso da terra

Studying the changes in soil properties caused by different land uses allows measures to be adopted that will reduce the risk of future negative effects. The aim of this study was to evaluate soil physical properties and quantify water infiltration for different types of land use in the Santa Catarina Plateau of southern Brazil. The research was conducted on a 1,200 ha rural property. The land use types selected were natural forest (NF), planted pine (PP), crop-livestock integration (CLI), and burned natural rangeland (BR). A sample survey was carried out in nine different areas for each land use. Samples were collected from four soil layers and the soil bulk density (Bd), total porosity (Tp), and macropore (Ma), micropore (Mi), and biopore (Bio) volumes were measured. Water infiltration tests were performed to obtain the initial (ii) and final (fi) water infiltration rates into the soil, and the total amount of water that had infiltrated the soil (Ti). In NF, Bd was lower and Tp was higher than in other types of land use. The forest vegetation (NF and PP) had higher Ma and Bio volumes in the superficial layers of the soil. Water infiltration was markedly different between land use types. The NF had the highest ii, fi, and Ti values followed by PP, whereas the CLI and BR areas had drastically lower infiltration parameters with BR having the lowest values...

O estudo das modificações nos atributos do solo provocadas pela forma de utilização das terras possibilita a adoção de medidas que reduzam riscos de futuros impactos. A pesquisa teve por objetivos quantificar atributos físicos do solo e a infiltração de água em diferentes modalidades de uso da terra no Planalto Sul Catarinense. O estudo foi conduzido em propriedade rural de 1.200 ha, onde foram selecionadas áreas sob floresta natural (FN), plantio de pinus (PP), integração lavoura-pecuária (ILP) e campo natural pastejado e submetido à queima (CN). Para isso, realizou-se levantamento amostral em nove glebas distintas para cada tipo de uso. Foram coletadas amostras de solo em quatro camadas para determinação da densidade do solo (Ds), porosidade total (Pt), macroporos (Ma), microporos (Mi) e bioporos (Bio). Testes de infiltração de água no solo foram realizados para obtenção das taxas de infiltração inicial (ii) e final (if) e da lâmina total infiltrada (It). Na FN a Ds é menor e a Pt maior do que nos demais tipos de uso da terra. A vegetação florestal (FN e PP) se destaca com maiores Ma e Bio nas camadas superficiais do solo. A infiltração de água apresenta diferenças acentuadas entre os tipos de uso. A FN tem maiores valores de ii, if e It, seguida pelo PP, enquanto CN e ILP tem redução drástica nos parâmetros de infiltração, com menores valores no CN...

Study of soil physical properties and water infiltration rates in different types of land use / Estudo dos atributos físicos do solo e taxas de infiltração de água em diferentes modalidades de uso da terra

Studying the changes in soil properties caused by different land uses allows measures to be adopted that will reduce the risk of future negative effects. The aim of this study was to evaluate soil physical properties and quantify water infiltration for different types of land use in the Santa Catarina Plateau of southern Brazil. The research was conducted on a 1,200 ha rural property. The land use types selected were natural forest (NF), planted pine (PP), crop-livestock integration (CLI), and burned natural rangeland (BR). A sample survey was carried out in nine different areas for each land use. Samples were collected from four soil layers and the soil bulk density (Bd), total porosity (Tp), and macropore (Ma), micropore (Mi), and biopore (Bio) volumes were measured. Water infiltration tests were performed to obtain the initial (ii) and final (fi) water infiltration rates into the soil, and the total amount of water that had infiltrated the soil (Ti). In NF, Bd was lower and Tp was higher than in other types of land use. The forest vegetation (NF and PP) had higher Ma and Bio volumes in the superficial layers of the soil. Water infiltration was markedly different between land use types. The NF had the highest ii, fi, and Ti values followed by PP, whereas the CLI and BR areas had drastically lower infiltration parameters with BR having the lowest values...(AU)

O estudo das modificações nos atributos do solo provocadas pela forma de utilização das terras possibilita a adoção de medidas que reduzam riscos de futuros impactos. A pesquisa teve por objetivos quantificar atributos físicos do solo e a infiltração de água em diferentes modalidades de uso da terra no Planalto Sul Catarinense. O estudo foi conduzido em propriedade rural de 1.200 ha, onde foram selecionadas áreas sob floresta natural (FN), plantio de pinus (PP), integração lavoura-pecuária (ILP) e campo natural pastejado e submetido à queima (CN). Para isso, realizou-se levantamento amostral em nove glebas distintas para cada tipo de uso. Foram coletadas amostras de solo em quatro camadas para determinação da densidade do solo (Ds), porosidade total (Pt), macroporos (Ma), microporos (Mi) e bioporos (Bio). Testes de infiltração de água no solo foram realizados para obtenção das taxas de infiltração inicial (ii) e final (if) e da lâmina total infiltrada (It). Na FN a Ds é menor e a Pt maior do que nos demais tipos de uso da terra. A vegetação florestal (FN e PP) se destaca com maiores Ma e Bio nas camadas superficiais do solo. A infiltração de água apresenta diferenças acentuadas entre os tipos de uso. A FN tem maiores valores de ii, if e It, seguida pelo PP, enquanto CN e ILP tem redução drástica nos parâmetros de infiltração, com menores valores no CN...(AU)

Canopy cover, biomass production and nutrient accumulation by coper crops / Cobertura do solo, produção de biomassa e acúmulo de nutrientes por plantas de cobertura

The use of cover crops is an important strategy for maintaining the productive capacity of agricultural land. This research aimed to determine the soil coverage, biomass production and accumulation of N, P, K, Ca and Mg in plant tissue of different species of cover crops on the southern plateau of Santa Catarina, Brazil. The experiment was conducted in a Humic Cambisol (Inceptisol) with the following treatments: i) BO - black oat (Avena strigosa); ii) WR - wild radish (Raphanus sativus L.); iii) CV - common vetch (Vicia sativa); iv) IS - intercropping of the three species; and v) WF - winter fallow with spontaneous vegetation. The use of cover crops has potential for high biomass production, canopy cover and nutrient accumulation by plant tissue, higher than winter fallow. In the early stage of plant development the highest growth rates and soil coverage occur in WR and IS, while at the end are higher in CV and IS. The crops of BO, CV and IS produce large amounts of dry shoot mass and BO produces greater dry root mass. In general, the CV and IS treatments and the shoot accumulate greater amounts of nutrients in plant tissue as compared to other treatments and the roots, respectively.(AU)

A utilização de plantas de cobertura do solo é importante estratégia para manutenção da capacidade produtiva de áreas agrícolas. A pesquisa objetivou determinar a cobertura do solo, a produção de fitomassa e o acúmulo de N, P, K, Ca e Mg no tecido vegetal de diferentes espécies de plantas de cobertura no Planalto Sul Catarinense. O experimento foi conduzido em um Cambissolo Húmico e foram avaliados os tratamentos: i) AP - aveia preta (Avena strigosa); ii) NF - nabo forrageiro (Raphanus sativus L.); iii) EC - ervilhaca comum (Vicia sativa); iv) CE - consórcio das três espécies; e v) PO - pousio com vegetação espontânea. O uso de plantas de cobertura tem potencial para alta produção de biomassa, cobertura pelo dossel e acúmulo de nutrientes pelo tecido vegetal, superior ao pousio de inverno. No início do desenvolvimento vegetal maior taxa de crescimento e cobertura do solo ocorrem em NF e CE, enquanto ao final destacam-se EC e CE. Os cultivos de AP, EC e CE produzem maiores quantidades de massa seca de parte aérea e o de AP produz maior massa de raízes. No geral, os tratamentos EC e CE e a parte aérea das plantas acumulam mais nutrientes no tecido vegetal em comparação aos demais tratamentos e as raízes, respectivamente.(AU)

Canopy cover, biomass production and nutrient accumulation by coper crops / Cobertura do solo, produção de biomassa e acúmulo de nutrientes por plantas de cobertura

The use of cover crops is an important strategy for maintaining the productive capacity of agricultural land. This research aimed to determine the soil coverage, biomass production and accumulation of N, P, K, Ca and Mg in plant tissue of different species of cover crops on the southern plateau of Santa Catarina, Brazil. The experiment was conducted in a Humic Cambisol (Inceptisol) with the following treatments: i) BO - black oat (Avena strigosa); ii) WR - wild radish (Raphanus sativus L.); iii) CV - common vetch (Vicia sativa); iv) IS - intercropping of the three species; and v) WF - winter fallow with spontaneous vegetation. The use of cover crops has potential for high biomass production, canopy cover and nutrient accumulation by plant tissue, higher than winter fallow. In the early stage of plant development the highest growth rates and soil coverage occur in WR and IS, while at the end are higher in CV and IS. The crops of BO, CV and IS produce large amounts of dry shoot mass and BO produces greater dry root mass. In general, the CV and IS treatments and the shoot accumulate greater amounts of nutrients in plant tissue as compared to other treatments and the roots, respectively.

A utilização de plantas de cobertura do solo é importante estratégia para manutenção da capacidade produtiva de áreas agrícolas. A pesquisa objetivou determinar a cobertura do solo, a produção de fitomassa e o acúmulo de N, P, K, Ca e Mg no tecido vegetal de diferentes espécies de plantas de cobertura no Planalto Sul Catarinense. O experimento foi conduzido em um Cambissolo Húmico e foram avaliados os tratamentos: i) AP - aveia preta (Avena strigosa); ii) NF - nabo forrageiro (Raphanus sativus L.); iii) EC - ervilhaca comum (Vicia sativa); iv) CE - consórcio das três espécies; e v) PO - pousio com vegetação espontânea. O uso de plantas de cobertura tem potencial para alta produção de biomassa, cobertura pelo dossel e acúmulo de nutrientes pelo tecido vegetal, superior ao pousio de inverno. No início do desenvolvimento vegetal maior taxa de crescimento e cobertura do solo ocorrem em NF e CE, enquanto ao final destacam-se EC e CE. Os cultivos de AP, EC e CE produzem maiores quantidades de massa seca de parte aérea e o de AP produz maior massa de raízes. No geral, os tratamentos EC e CE e a parte aérea das plantas acumulam mais nutrientes no tecido vegetal em comparação aos demais tratamentos e as raízes, respectivamente.