Spatial and temporal variability of soil electrical conductivity related to soil moisture

Soil electrical conductivity (ECa) is a soil quality indicator associated to attributes interesting to site-specific soil management such as soil moisture and texture. Soil ECa provides information that helps guide soil management decisions, so we performed spatial evaluation of soil moisture in two experimental fields in two consecutive years and modeled its influence on soil ECa. Soil ECa, moisture and clay content were evaluated by statistical, geostatistical and regression analyses. Semivariogram models, adjusted for soil moisture, had strong spatial dependence, but the relationship between soil moisture and soil ECa was obtained only in one of the experimental fields, where soil moisture and clay content range was higher. In this same field, coefficients of determinations between soil moisture and clay content were above 0.70. In the second field, the low soil moisture and clay content range explain the absence of a relationship between soil ECa and soil moisture. Data repetition over the years, suggested that ECa is a qualitative indicator in areas with high spatial variability in soil texture.

Spatial and temporal variability of soil electrical conductivity related to soil moisture

Soil electrical conductivity (ECa) is a soil quality indicator associated to attributes interesting to site-specific soil management such as soil moisture and texture. Soil ECa provides information that helps guide soil management decisions, so we performed spatial evaluation of soil moisture in two experimental fields in two consecutive years and modeled its influence on soil ECa. Soil ECa, moisture and clay content were evaluated by statistical, geostatistical and regression analyses. Semivariogram models, adjusted for soil moisture, had strong spatial dependence, but the relationship between soil moisture and soil ECa was obtained only in one of the experimental fields, where soil moisture and clay content range was higher. In this same field, coefficients of determinations between soil moisture and clay content were above 0.70. In the second field, the low soil moisture and clay content range explain the absence of a relationship between soil ECa and soil moisture. Data repetition over the years, suggested that ECa is a qualitative indicator in areas with high spatial variability in soil texture.

Topography and spatial variability of soil physical properties

Among the soil formation factors, relief is one of the most used in soil mapping, because of its strong correlation with the spatial variability of soil attributes over a landscape. In this study the relationship between topography and the spatial variability of some soil physical properties was evaluated. The study site, a pasture with 2.84 ha, is located near Seropédica, Rio de Janeiro State, Brazil, where a regular square grid with 20 m spacing was laid out and georreferenced. In each sampling point, altitude was measured and undisturbed soil samples were collected, at 0.0-0.1, 0.1-0.2, and 0.2-0.3 m depths. Organic carbon content, soil texture, bulk density, particle density, and soil water retention at 10 (Field Capacity), 80 (limit of tensiometer reading) and 1500 kPa (Permanent Wilting Point) were determined. Descriptive statistics was used to evaluate central tendency and dispersion parameters of the data. Semivariograms and cross semivariograms were calculated to evaluate the spatial variability of elevation and soil physical attributes, as well as, the relation between elevation and soil physical attributes. Except for silt fraction content (at the three depths), bulk density (at 0.2-0.3 m) and particle density (at 0.0-0.1 m depth), all soil attributes showed a strong spatial dependence. Areas with higher elevation presented higher values of clay content, as well as soil water retention at 10, 80 and 1500 kPa. The correlation between altitude and soil physical attributes decreased as soil depth increased. The cross semivariograms demonstrated the viability in using altitude as an auxiliary variable to improve the interpolation of sand and clay contents at the depth of 0.0-0.3 m, and of water retention at 10, 80 and 1500 kPa at the depth of 0.0-0.2 m.

O relevo é um dos fatores de formação do solo mais usados em mapeamento de solos devido sua forte correlação com a variabilidade espacial de atributos do solo na paisagem. O objetivo desse trabalho foi avaliar a relação entre topografia e a variabilidade espacial de algumas propriedades físicas de solos. Em uma pastagem com 2,84 ha instalou-se uma grade regular com espaçamento de 20 m, nas proximidades de Seropédica, RJ, onde cada ponto de amostragem foi georreferenciado. Em cada ponto de amostragem foi medida a altitude e foram coletadas amostras indeformadas nas profundidades de 0,0-0,1; 0,1-0,2 e 0,2-0,3 m. Determinaram-se os teores de carbono, textura, densidade do solo e das partículas e retenção de água a 10, 80 e 1500 kPa. Estatística descritiva foi usada para avaliar a tendência central e a dispersão dos dados. Semivariogramas simples e cruzados foram usados para avaliar a variabilidade espacial da altitude, e dos atributos físicos do solo, bem como a relação entre altitude e atributos físicos do solo. Com exceção da fração silte (nas três profundidades), densidade do solo (0,2-0,3 m) e densidade das partículas (0,0-0,1 m), todos os atributos apresentaram forte dependência espacial. Encontraram-se maiores teores de argila, bem como de retenção de água a 10, 80 e 1500 kPa, nas cotas mais elevadas. A correlação entre altitude e atributos físicos decresceu com o aumento da profundidade. Os semivariogramas cruzados comprovaram a viabilidade do uso da altitude, por cokrigagem, para aperfeiçoar a interpolação de areia e argila na camada de 0.0-0.3 m, e de retenção de água a 10, 80 e 1500 kPa na camada de 0.0-0.2 m.

Topography and spatial variability of soil physical properties

Among the soil formation factors, relief is one of the most used in soil mapping, because of its strong correlation with the spatial variability of soil attributes over a landscape. In this study the relationship between topography and the spatial variability of some soil physical properties was evaluated. The study site, a pasture with 2.84 ha, is located near Seropédica, Rio de Janeiro State, Brazil, where a regular square grid with 20 m spacing was laid out and georreferenced. In each sampling point, altitude was measured and undisturbed soil samples were collected, at 0.0-0.1, 0.1-0.2, and 0.2-0.3 m depths. Organic carbon content, soil texture, bulk density, particle density, and soil water retention at 10 (Field Capacity), 80 (limit of tensiometer reading) and 1500 kPa (Permanent Wilting Point) were determined. Descriptive statistics was used to evaluate central tendency and dispersion parameters of the data. Semivariograms and cross semivariograms were calculated to evaluate the spatial variability of elevation and soil physical attributes, as well as, the relation between elevation and soil physical attributes. Except for silt fraction content (at the three depths), bulk density (at 0.2-0.3 m) and particle density (at 0.0-0.1 m depth), all soil attributes showed a strong spatial dependence. Areas with higher elevation presented higher values of clay content, as well as soil water retention at 10, 80 and 1500 kPa. The correlation between altitude and soil physical attributes decreased as soil depth increased. The cross semivariograms demonstrated the viability in using altitude as an auxiliary variable to improve the interpolation of sand and clay contents at the depth of 0.0-0.3 m, and of water retention at 10, 80 and 1500 kPa at the depth of 0.0-0.2 m.

O relevo é um dos fatores de formação do solo mais usados em mapeamento de solos devido sua forte correlação com a variabilidade espacial de atributos do solo na paisagem. O objetivo desse trabalho foi avaliar a relação entre topografia e a variabilidade espacial de algumas propriedades físicas de solos. Em uma pastagem com 2,84 ha instalou-se uma grade regular com espaçamento de 20 m, nas proximidades de Seropédica, RJ, onde cada ponto de amostragem foi georreferenciado. Em cada ponto de amostragem foi medida a altitude e foram coletadas amostras indeformadas nas profundidades de 0,0-0,1; 0,1-0,2 e 0,2-0,3 m. Determinaram-se os teores de carbono, textura, densidade do solo e das partículas e retenção de água a 10, 80 e 1500 kPa. Estatística descritiva foi usada para avaliar a tendência central e a dispersão dos dados. Semivariogramas simples e cruzados foram usados para avaliar a variabilidade espacial da altitude, e dos atributos físicos do solo, bem como a relação entre altitude e atributos físicos do solo. Com exceção da fração silte (nas três profundidades), densidade do solo (0,2-0,3 m) e densidade das partículas (0,0-0,1 m), todos os atributos apresentaram forte dependência espacial. Encontraram-se maiores teores de argila, bem como de retenção de água a 10, 80 e 1500 kPa, nas cotas mais elevadas. A correlação entre altitude e atributos físicos decresceu com o aumento da profundidade. Os semivariogramas cruzados comprovaram a viabilidade do uso da altitude, por cokrigagem, para aperfeiçoar a interpolação de areia e argila na camada de 0.0-0.3 m, e de retenção de água a 10, 80 e 1500 kPa na camada de 0.0-0.2 m.

Spatial variability of some physical properties of three soils at two depths / Variabilidade espacial de algumas propriedades físicas em três solos para duas profundidades

This work was carried out aiming to evaluate soil parameters such as bulk density, particle density and porosity through classical statistics and geostatistics techniques. Three soils were evaluated: Red-Yellow Latosol, Low Humic Gley soil and Bog soil. Samples were collected at 0 - 20 and 20 - 40 cm depth in a square grid with space varying from 0.75 to 4.5 m, resulting in twenty five points per layer. The Red- Yellow and on Low Humic Gley soil data analyses allowed the identification of a sampling space interval ranging from 1.5 to 5 m, establishing a limit where samples start being independent. Conversely, at the Bog soil, the sampling interval was larger than the sampling field dimension, precluding the identification of a similar limit.

Este trabalho objetivou caracterizar a variabilidade espacial da densidade do solo, de partículas e da porosidade total do solo através da estatística clássica e de técnicas de geoestatística. Três solos foram analisados: Latossolo Vermelho Amarelo, Glei Pouco Húmico e Orgânico. Em cada solo foram coletadas amostras nas profundidades de 0-20 e 20-40 cm. A amostragem sistemática constituiu numa quadrícula com espaçamento variável de 0,75 a 4,5 m, totalizando vinte e cinco pontos por camada. A análise dos dados permitiu, no Latossolo Vermelho Amarelo e no Glei Pouco Húmico, a identificação do alcance amostral variando entre 1,5 a 5 m, estabelecendo o limite a partir do qual as amostras se tornam independentes. No solo Orgânico este alcance foi maior do que as dimensões do campo amostral, não sendo possível a sua identificação, exceto para a porosidade total na profundidade de 0-20 cm.

Spatial variability of some physical properties of three soils at two depths / Variabilidade espacial de algumas propriedades físicas em três solos para duas profundidades

This work was carried out aiming to evaluate soil parameters such as bulk density, particle density and porosity through classical statistics and geostatistics techniques. Three soils were evaluated: Red-Yellow Latosol, Low Humic Gley soil and Bog soil. Samples were collected at 0 - 20 and 20 - 40 cm depth in a square grid with space varying from 0.75 to 4.5 m, resulting in twenty five points per layer. The Red- Yellow and on Low Humic Gley soil data analyses allowed the identification of a sampling space interval ranging from 1.5 to 5 m, establishing a limit where samples start being independent. Conversely, at the Bog soil, the sampling interval was larger than the sampling field dimension, precluding the identification of a similar limit.

Este trabalho objetivou caracterizar a variabilidade espacial da densidade do solo, de partículas e da porosidade total do solo através da estatística clássica e de técnicas de geoestatística. Três solos foram analisados: Latossolo Vermelho Amarelo, Glei Pouco Húmico e Orgânico. Em cada solo foram coletadas amostras nas profundidades de 0-20 e 20-40 cm. A amostragem sistemática constituiu numa quadrícula com espaçamento variável de 0,75 a 4,5 m, totalizando vinte e cinco pontos por camada. A análise dos dados permitiu, no Latossolo Vermelho Amarelo e no Glei Pouco Húmico, a identificação do alcance amostral variando entre 1,5 a 5 m, estabelecendo o limite a partir do qual as amostras se tornam independentes. No solo Orgânico este alcance foi maior do que as dimensões do campo amostral, não sendo possível a sua identificação, exceto para a porosidade total na profundidade de 0-20 cm.

Superfícies geomórficas e variabilidade de latossolos em uma vertente sobre arenito-basalto em Jaboticabal (SP)

O presente trabalho teve por objetivo relacionar as superfícies geomórficas em uma vertente na região de Jaboticabal (SP) com a mineralogia, química e física de latossolos nelas distribuídos, bem como a variabilidade espacial destes atributos, com a finalidade do estabelecimento de áreas mais homogêneas, específicas para manejo, planejamento e transferência de informações, além de subsidiar informações para gênese de solos. Foram identificadas e caracterizadas três superfícies geomórficas, os solos sob estas foram amostrados em detalhe e seus atributos físicos, químicos e mineralógicos foram analisados, bem como sua variabilidade através da estatística descritiva e geoestatística. Os resultados deste estudo evidenciaram que: (1) a razão dos latossolos sob a superfície III, mais jovem de todas, serem mais oxídicos, enquanto que os latossolos da superfície I, mais velha, são mais cauliníticos, é conseqüência da litoestratigrafia regional arenito-basalto; (2) o ambiente sob a superfície I, mais estável, favoreceu a formação de caulinita e hematita com maior grau de cristalinidade, menor largura à meia altura (LMA) e maior diâmetro médio do cristal (DMC) quando comparados aos mesmos minerais dos solos sob a superfície III, a mais jovem e menos estável; (3) os atributos do solo mais coincidentes com aqueles limites pré-determinados das superfícies geomórficas no campo, foram em ordem decrescente: inclinação do terreno, ferro do ataque sulfúrico (Fes), razões minerais leves/pesados e silte/argila, densidade de partículas e caulinita/(caulinita+gibbsita); (4) os solos sob a superfície III apresentam uma maior variabilidade espacial de seus atributos quando comparados aos solos sob a superfície I, evidenciando que solos muito intemperizados (Latossolos) quando sob superfícies geomórficas mais recentes e erosionais são mineralogicamente menos...

The present work had as objective to relate the geomorphic surfaces of a transect at Jaboticabal (SP) region with the mineralogy, chemistry and physics of Latosols (Oxisols) distributed on it and the spatial variability of these attributes. The found results, in this context, supply important data for planning and experimental evaluations, besides subsidising information about the genesis and the evolution of the soils in the landscape. In this work, three geomorphic surfaces were identified and characterised, the soils under them were sampled in detail and analysed, and the spatial variability of them were studied through descriptive statistics and geo-statistics. The results of this study evidenced that: (1) the reason for the Latosols under the youngest geomorphic surface (III) have an oxidic mineralogy, and the soils under the oldest surface (I) have a kaolinitic mineralogy, is consequence of the regional sandstone?basalt lithostratigraphy; (2) the pedogenic environment under the geomorphic surface I, favoured minerals of better degree of crystallisation, confirmed by the larger value of crystallite average diameter and smaller width at half height of XRD peaks, when compared with the same minerals under the geomorphic surface III; (3) the best soil attributes to confirm the limits among geomorphic surfaces were: terrain inclination, iron from sulphuric acid digestion, light/heavy minerals ratio, silt/clay ratio, particle density, and kaolinite/(kaolinite+gibbsite) ratio; (4) the soil (Dusky-Red Latosol) under the more recent, erosional geomorphic surface (III), is less homogeneous (higher spatial variability), with relation to the selected attributes than the soil (Dark-Red Latosol) under the older and flatter geomorphic surface (I); and (5) the differential spatial dependence, represented by the values of the reaches(r) in soils under the three geomorphic surfaces, for the majority...