Chemical migration during soil water retention curve evaluation

Wetting and drying (W-D) cycles can induce important elemental migrations in soils. The main purpose of this work was to study the possible existence of soil chemical elemental migrations in samples submitted to repeated W-D cycles during evaluations of soil water retention curve (SWRC). The experimental measurements were carried out by Atomic Absorption Spectrometry (AAS) for Ca2+, Mg2+ and K+ on samples of three different Brazilian tropical soils (Geric Ferralsol, Eutric Nitosol and Rhodic Ferralsol). Results demonstrate an increase in the electrical conductivity of the water extracted from the samples and significant losses of Ca2+, Mg2+ and K+ during the applications of up to nine W-D cycles. It was also observed differences in SWRC for all soils when samples submitted to the application of several W-D cycles were compared with samples not submitted to it. These differences occurred at the region of both structural and textural pores. A possible explanation for these results could be the soil chemical migration during the sequences of W-D cycles, which can affect the soil structure development.

Os ciclos de umedecimento e secamento (U-S) podem induzir importantes migrações de elementos químicos no solo. O objetivo principal deste trabalho foi estudar a possível existência de migração de elementos químicos em amostras de solos submetidas a repetidos ciclos de U-S durante a avaliação da curva de retenção de água do solo. As determinações de Ca2+,Mg2+ e K+ foram obtidas por Espectrometria de Absorção Atômica em três diferentes solos tropicais do Brasil (Latossolo Vermelho-Amarelo, Nitossolo Vermelho e Latossolo Vermelho). Os resultados demonstram um aumento da condutividade elétrica da água extraída das amostras de solo e perda significativa de Ca2+, Mg2+ e K+ após a aplicação de nove ciclos de U-S. Diferenças nas curvas de retenção foram também observadas para todos os solos quando as amostras submetidas aos ciclos de U-S foram comparadas com as amostras não submetidas. Essas diferenças ocorreram tanto na região estrutural quanto textural dos poros do solo. Uma possível explicação para esses resultados pode ser a migração de elementos químicos do solo durante as sequências de ciclos de U-S, os quais podem afetar o desenvolvimento da estrutura do solo.

Atributos físico-hidricos e produtividade de trigo em um Latossolo sob estados de compactação / Physical-hydraulic attributes and wheat yield in an oxisol under compaction states

Este trabalho teve por objetivo avaliar o efeito de estados de compactação sobre os atributos físico-hídricos do solo e na produtividade da cultura do trigo (Triticum spp) em um Latossolo Vermelho Distroférrico sob sistema plantio direto. O cultivo do trigo foi em faixas (10x50m) nas quais foram implantados quatro tratamentos correspondentes aos estados de compactação: SC-unidade experimental sem passagem do rolo compactador, 1P-uma passada com o rolo compactador, 3P-três passadas e 5P-cinco passadas. Para avaliar a densidade (Ds), o volume de macroporos (Map) e de microporos (Mip) e a porosidade (Pt) do solo foram coletadas amostras indeformadas nas profundidades de 0,0-0,1, 0,1-0,2 e 0,2-0,3m, em cinco pontos aleatórios em cada tratamento. Outra amostra foi coletada na camada de 0,0-0,3m, para realizar o ensaio de Proctor normal e determinar a densidade máxima do solo (Dsmax). A taxa infiltração de água no solo foi avaliada por meio de anéis concêntricos, a densidade do solo relativa (Dsrel) foi calculada através da relacão entre a Ds e a Dsmax. Para determinar a produtividade do trigo delimitou-se uma área útil de 4,08m2, com cinco subamostras em cada tratamento. Com o aumento das passadas do rolo compactador, ocorreu redução da map e incremento da Ds. A produtividade do trigo e a taxa de infiltração de água no solo foram reduzidas, respectivamente, em 23 por cento e 97 por cento quando se comparou o tratamento SC em relação ao 5P. A Dsrel ótima para a produtividade do trigo no Latossolo estudado foi de 0,83.

This study aimed to evaluate the effect of additional compaction on the physical-hydraulic attributes and wheat yield (Triticum spp) in an Oxisol under no-tillage. The cultivation was made in strips (10x50m) which were implanted in four treatments or states of compaction: SC - without additional compaction with a roller compactor 1P- one roller pass, 3P- tree rolear passes and 5P- five roler passes. To evaluate soil bulk density (Bd), macroporosity (Map), microporosity (Mip) and total porosity (Tp), undisturbed soil samples were collected from three layers: 0,0-0,1, 0,1-0, 2 and 0.2-0.3m, at five random locations in each treatment. Soil samples were also collected in the layer 0.0 to 0.3m to perform the Proctor test and determine the maximum soil bulk density (Bdmax). The water infiltration rate in the soil was evaluated by means of concentric rings. The relative soil bulk density (Bdrel) was calculated using the relationship between the Bd and Bdmax. To determine the wheat yield a useful area of 4.08m2 was delimited and harvested, with five replicates in each treatment. By increasing the number of roller compactor passes, there was a reduction in Map and increase in Bd. The wheat yield and the infiltration rate decreased, respectively, by 23 percent and 97 percent when comparing SC treatment on 5P. The optimal Bdrel wheat yield in this Oxisol was of 0.83.

Atributos mecânicos e erosão por salpicamento em amostras de latossolo vermelho-amarelo sob efeito de vinhaça / Soil mechanical attributes and splash erosion on samples of red-yellow latosol influenced by sugarcane vinasse

Objetivou-se, neste trabalho, quantificar o efeito da vinhaça no comportamento compressivo e nos atributos mecânicos, como consistência, umidade ótima de compactação e densidade máxima, de um Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA); avaliar o efeito da vinhaça e do estado de compactação no salpicamento de partículas, da região de Lavras, MG. A vinhaça foi proveniente de um alambique de cachaça artesanal. Foram coletadas amostras deformadas e indeformadas nas profundidades de 0 a 3 cm e 60 a 63 cm. As amostras deformadas destinaram-se à caracterização do solo, determinação dos limites de consistência e realização do ensaio de Proctor Normal, após a incubação do material com vinhaça. As amostras indeformadas foram saturadas com vinhaça ou água destilada (controle), por 48 horas e destinaram-se aos ensaios de compressibilidade e resistência ao salpicamento, usando-se um minisimulador de chuvas. A vinhaça alterou os limites de consistência das camadas estudadas. Para a camada de 0-3 cm a vinhaça reduziu a faixa friável e para a camada 60-63 cm aumentou. Para ambas as camadas, a vinhaça aumentou a Dmáx e reduziu a Uótima. As camadas 0-3 cm e 60-63 cm, independentemente do tratamento com vinhaça, apresentaram a mesma capacidade suporte de carga. O estado de compactação das amostras influenciou a erosão por salpicamento. O aumento da pressão aplicada sobre as amostras resultou no aumento da quantidade de material salpicado. Na camada 60-63 cm, o tratamento com vinhaça reduziu a quantidade de material salpicado com o aumento da pressão aplicada, notadamente com as amostras na capacidade de campo.

The objective of this study was to quantify the effect of plonk on compressive behavior and mechanical attributes such as consistency, optimum moisture for compaction and maximum density of a Red-Yellow Latosol (Oxisol) to evaluate the effect of plonk and compaction state in splashed particles, from Lavras (MG) region. The plonk was obtained from an artisanal sugarcane brandy alembic. Undisturbed and disturbed soil samples were collected at 0 to 3 cm and 60 to 63 cm depths. Disturbed soil samples were used for soil characterization, determination of consistence limits and Normal Proctor essay after material incubation with plonk. Undisturbed soil samples were saturated with plonk or distilled water (control) during 48 hours for testing the compressibility and resistance to splash by using simulated rainfall. The plonk altered the consistence limits of studied layers. For the 0-3 cm layer, the plonk reduced the friable range, and for the 60-63 cm layer the effect was in the opposite direction. For both layers, the plonk increased Dmax and decreased Uoptimum. Regardless of the plonk treatment, both layers presented the same load support capacity. The compaction degree of samples influenced the splash erosion. The increase of the applied pressure over the samples resulted in increase of splash material quantity. At the 60-63 cm layer, the plonk treatment reduced the splash material quantity by increasing the applied pressure, mainly when the samples were at field capacity.

Relationship between raindrops and ultrasonic energy on the disruption of a Haplic Cambisol / Relação entre energia de gotas de chuva e energia ultra-sônica na desagregação de um Cambissolo Háplico

The aim of this work was to compare aggregate disruption of undisturbed soil samples by ultrasonic energy to aggregate disruption caused by the energy of simulated raindrops, to provide equations that can describe this relationship, and to evaluate whether aggregate stability, expressed by sonication method, may be used to estimate the effect that raindrops have on undisturbed soil samples. Undisturbed soil samples from A, Bi and C horizons of a Cambisol were submitted to different levels of ultrasonic energy and simulated raindrops. Sieved samples (aggregates) were also submitted to different levels of ultrasonic energy so that both disturbed and undisturbed conditions of samples could be compared. The results showed that the method using ultrasonic energy on undisturbed soil samples can simulate the amount of aggregate disruption of soil due to raindrop impact. Dispersion curves of disturbed samples may not be used to estimate the effect of raindrops on undisturbed soil samples.

Objetivou-se neste trabalho comparar a desagregação de amostras de solo indeformadas pela energia ultra-sônica com a desagregação causada pela energia cinética de gotas de chuva simulada, estabelecer equações para descrever essa relação e avaliar se a estabilidade de agregados determinada pelas curvas de desagregação por ultra-som pode ser usada para estimar o efeito que as gotas de chuva têm sobre amostras indeformadas. Amostras indeformadas dos horizontes A, Bi e C de um Cambissolo Háplico foram submetidas a diferentes níveis de energia ultra-sônica e gotas de chuva simulada. Amostras peneiradas (agregados) também foram submetidas a diferentes níveis de energia ultra-sônica para obtenção de curvas de desagregação. Os resultados mostraram que a quantidade de solo desagregado pelo impacto das gotas de chuva pode ser simulada pela aplicação de energia ultra-sônica sobre amostras indeformadas de solo. Curvas de desagregação de amostras deformadas não podem ser usadas para estimar o efeito das gotas de chuva sobre amostras indeformadas de solo.

Pore system changes of damaged Brazilian oxisols and nitosols induced by wet-dry cycles as seen in 2-D micromorphologic image analysis

Soil pore structure characterization using 2-D image analysis constitutes a simple method to obtain essential information related to soil porosity and pore size distribution (PSD). Such information is important to infer on soil quality, which is related to soil structure and transport processes inside the soil. Most of the time soils are submitted to wetting and drying cycles (W-D), which can cause important changes in soils with damaged structures. This report uses 2-D image analysis to evaluate possible modifications induced by W-D cycles on the structure of damaged soil samples. Samples of three tropical soils (Geric Ferralsol, GF; Eutric Nitosol, EN; and Rhodic Ferralsol, RF) were submitted to three treatments: 0WD, the control treatment in which samples were not submitted to any W-D cycle; 3WD and 9WD with samples submitted to 3 and 9 consecutive W-D cycles, respectively. It was observed that W-D cycles produced significant changes in large irregular pores of the GF and RF soils, and in rounded pores of the EN soil. Nevertheless, important changes in smaller pores (35, 75, and 150 µm) were also observed for all soils. As an overall consideration, it can be said that the use of image analysis helped to explain important changes in soil pore systems (shape, number, and size distribution) as consequence of W-D cycles.

A caracterização da estrutura do solo usando a análise de imagens bidimensionais (2-D) constitui um método simples na obtenção de informações essenciais relacionadas com a porosidade do solo e a distribuição do tamanho de poros. Tal informação é importante para obter dados sobre a qualidade do solo, a qual está diretamente ligada à sua estrutura e aos processos de transporte que ocorrem no seu interior. Na maior parte do tempo os solos são submetidos a vários ciclos de umedecimento ("wetting") e secamento ("drying") (W-D) que podem causar importantes mudanças em solos que possuem estruturas danificadas. Neste estudo foi usada a análise de imagens em 2-D na avaliação de possíveis modificações devido a vários ciclos de W-D na estrutura de amostras de solo danificadas.Três solos diferentes em textura (Latossolo vermelho-amarelo distrófico - LVAd; Nitossolo vermelho eutrófico - NVe, Latossolo vermelho distrófico - LVd) foram submetidos a três diferentes tratamentos: 0WD, amostras controle não submetidas a nenhum ciclo de W-D; 3WD e 9WD, amostras submetidas a 3 e 9 ciclos consecutivos de W-D, respectivamente. Foi observado que os ciclos de W-D produziram mudanças significativas nos poros grandes irregulares dos solos LVAd e LVd e nos poros arredondados do NVe. Importantes mudanças nos poros de 35 até 150 µm foram observadas para todos os solos estudados. A partir dos resultados obtidos pode ser dito que o uso da análise de imagens auxiliou com sucesso na explicação de variações no sistema poroso (formato, número e distribuição de tamanho dos poros) devido aos ciclos de W-D para todos os solos analisados.

Atributos físicos de um Latossolo Vermelho e produtividade de culturas cultivadas em sucessão e rotação / Physical properties of an Oxisol and crops yield under succession and rotation

Este estudo objetivou avaliar os efeitos da sucessão e rotação de culturas nos atributos físicos e na produtividade dos cultivos agrícolas de um Latossolo Vermelho sob plantio direto, localizado no Estado do Rio Grande do Sul. Os tratamentos contaram de quatro seqüências de culturas cultivadas de 1998 a 2001: 1) sucessão trigo / soja; 2) rotação milho / aveia / milho+guandu anão / trigo / soja / trigo; 3) rotação guandu anão / trigo / soja / trigo / soja / aveia; e 4) rotação Crotalária / trigo / soja / aveia / milho / trigo. Em outubro de 2000 e de 2001, foram coletadas amostras de solo para determinar os atributos físicos do solo. Em todas as safras foi medida a produtividade das culturas. O Latossolo Vermelho cultivado com plantio direto apresenta um grau de compactação elevado, com densidade do solo acima e volume de macroporos abaixo do limite crítico para a classe textural muito argiloso. As maiores limitações ocorrem abaixo da camada de 0 a 0,03m, pois na camada mais superficial, apesar das pressões exercidas, a mobilização do solo nas operações de semeadura e adubação em linha aumenta a porosidade e reduz a densidade do solo. Nessa camada, houve maior volume de poros entre a saturação e a capacidade de campo, responsáveis pela aeração do solo, e entre a capacidade de campo e o ponto de murcha permanente, responsáveis pelo armazenamento da água disponível para as plantas. A introdução de plantas de cobertura a cada três anos não foi eficiente para reduzir a compactação. A produtividade das culturas foi influenciada positivamente na rotação com Crotalária, enquanto os demais sistemas não diferiram da sucessão de culturas.

This study had as objective to evaluate the effects of crops succession and rotation on physical properties and crops yield on an Oxisol (clayey Haplortox) under no tillage system, in Rio Grande do Sul State, Brazil. The treatments included four cropping sequences, used from 1998 to 2001: 1) succession wheat / soybean, 2) rotation corn / oat / corn+ Cajanus cajan L. Millsp / wheat / soybean / wheat, 3) rotation Cajanus cajan L. Millsp / wheat / soybean / wheat / soybean / oat, and 4) rotation Crotalaria juncea L. / wheat / soybean / oat / corn / wheat. In October of 2000 and 2001, soil samples were collected to determine physical properties. In all years, the crops yield was measured. The Oxisol cultivated under no-tillage had a high compaction degree, with soil bulk density greater and macroporosity smaller than the critical limit for clay texture. The largest limitations were observed below the layer of 0 to 0,03m, because in the uppermost layer soil mobilization by successive operations of fertilization and sowing increases soil porosity and reduces soil density. Thus, greater volume of pores is observed between soil saturation and field capacity, responsible for soil aeration, and between field capacity and wilting point, responsible for storage of plant available water. The use of cover crops once every three years was not efficient to reduce soil compaction. The yield of the subsequent crops was influenced positively in the rotation with Crotalaria juncea, while the other cropping systems did not differ from crop succession.

Estabilidade de agregados de um latossolo vermelho tratado com cama de peru / Aggregate stability of a Red Latosol amended with turkey litter

Recentemente, tem ocorrido um grande aumento na produção de aves, com destaque para a carne de peru, motivado pelo aumento das exportações e a conquista de novos mercados. Como conseqüência, tem sido gerada uma grande quantidade de resíduos orgânicos com potencial impacto sobre o ambiente. A cama de peru constitui-se no principal resíduo dessa atividade avícola, e uma das formas de sua utilização é a sua disposição em solos como condicionador de suas características físicas e químicas. Assim, objetivou-se com este trabalho avaliar o efeito da aplicação da cama de peru na estabilidade de agregados de um Latossolo Vermelho Distrófico típico, sob pastagem de Brachiaria decumbens, localizado em Uberlândia, no Triângulo Mineiro, Minas Gerais. A cama de peru foi aplicada nas dosagens de: 0 (controle), 1.200, 2.400 e 4.800 kg ha-1 e 2.400 kg ha-1 + adubação mineral (36 kg ha-1 N, 60 kg ha-1 K2O e 60 kg ha-1de P2O5). As aplicações foram realizadas em janeiro de 2004 e o solo amostrado em duas épocas distintas (60 e 210 dias após aplicação) nas camadas de 0-20 e 20-40 cm para análise da estabilidade de agregados, avaliada pela percentagem total de agregados, percentagem de agregados maiores que 2mm, menores que 0,25mm e diâmetro médio geométrico (DMG). Não houve efeito das dosagens de cama de peru aplicadas na agregação do solo, entretanto, independentemente da dose aplicada houve um aumento na estabilidade de agregados, ao longo do tempo, notadamente na camada de 0-20 cm.

Recently, there has been occurring a great increase in poultry production, especially in turkey's meat, motivated by the increase of exports and conquest of new markets. As a consequence, a great amount of organic residues has been generated, providing potential impact on the environment. Turkey litter is the main residue from such activity, and has been used as soil conditioner, intended to improve physical and chemical characteristics. Therefore, the objective of this work was to evaluate the effect of turkey litter application in aggregate stability of a Typic dystrophic Red Latosol, under pasture of Brachiaria decumbens, located in Uberlândia, Triângulo Mineiro, Minas Gerais State. Turkey litter was applied in the following dosages: 0 (control), 1,200; 2,400 and 4,800 kg ha-1 and 2,400 kg ha-1 + mineral fertilizer (36 kg ha-1 N, 60 kg ha-1 K2O and 60 kg ha-1 of P2O5). The applications were accomplished in January 2004, and the soil was sampled in two different times (60 and 210 days after application) in layers of 0-20 and 20-40 cm for aggregate stability analysis, evaluated through the total percentage of aggregates larger than 2 mm, smaller than 0.25 mm and Geometric Mean Diameter (GMD). There was no effect of turkey litter dosages in soil aggregation. However, independently of the applied dose, there was an increase in the aggregate stability along time, especially in the 0-20 cm layer.

Coesão e atrito interno associados aos teores de carbono orgânico e de água de um solo franco arenoso / Cohesion and angle of internal friction associated with soil organic carbon and water content in Hapludult

Alterações na densidade, na estrutura e no teor de carbono orgânico do solo, produzidas pelo sistema de manejo, afetam os parâmetros da resistência ao cisalhamento. O presente estudo foi proposto com o objetivo de avaliar os efeitos do acúmulo de carbono orgânico (CO) sobre a resistência ao cisalhamento de um Argissolo Vermelho Amarelo arênico. Amostras da camada superficial (0-0,02m) do solo, com teor de CO variando entre 6,5 e 18,8g kg-1 e umidade equilibrada nas tensões de 6, 100 e 500kPa, foram submetidas ao ensaio de cisalhamento direto, empregando-se tensões normais variando de 13,6 a 443,0kPa, determinando-se os valores de coesão e do ângulo de atrito interno. Além dos teores de CO, determinaram-se também a umidade gravimétrica, o grau de saturação de água e a densidade do solo das amostras. O ângulo de atrito interno médio do solo foi de 32,5, 34,9 e 35,4 graus, enquanto que a coesão foi de 0,00, 1,06 e 7,95kPa, respectivamente, para amostras com umidade equilibrada nas tensões de 6, 100 e 500kPa. Nas amostras mais secas (500kPa), o ângulo de atrito interno decresceu com o aumento do conteúdo de CO do solo. A coesão determinada pelo ensaio de cisalhamento direto mostrou-se independente do teor de carbono orgânico e decresceu com o aumento do teor de água do solo.

Changes in soil structure, bulk density and organic carbon content, caused by tillage systems, affect shear strength parameters. The present study was proposed with the objective of evaluating the effects of increased in soil organic carbon (SOC) content on the shear strength of an Hapludult (Argissolo Vermelho Amarelo arênico, Brazil System). Soil surface samples (0-0.02 m), with SOC content varying from 6.5 to 18.8g kg-1 and soil moisture equilibrated at tensions of 6, 100 and 500kPa, were submitted to the direct shear tests with normal tensions varying from 13.6 to 443.0kPa. Cohesion and angle of internal friction values were determined. Besides SOC content, the water content, the saturation degree and the soil bulk density of the samples were determined. The angle of internal friction was of 32.5, 34.9 and 35.4 degrees, while the cohesion was of 0.00, 1.06 and 7.95kPa, respectively for the samples with moisture at 6, 100 and 500 kPa tension. In the driest samples (500kPa), the angle of internal attrition decreased with the increase of the SOC content. The cohesion determined in the direct shear tests was independent of the SOC content. However, the cohesion decreased with the increase of the soil water content.