Soil susceptibility to compaction under use conditions in southern Brazil / Susceptibilidade do solo à compactação sob condições de uso no sul do Brasil

ABSTRACT The degree of soil compaction is intensified by its inadequate management, compaction being variable depending on soil type since even under identical management conditions, different types have different abilities to withstand load. The objective of this study was to evaluate the susceptibility to compaction of different classes of soils under no-tillage (NT) croping system compared to the original condition. Thus, i) soils with the same source material have distinct resistance to compression with increased NT adoption time; ii) the most sensitive indicators of this change are the ratios mass:volume and volume:volume and; iii) there is a relationship between resistance and compaction susceptibility with the amount and type of oxide. Soil samples were collected in areas under NT and under natural condition in order to assess the impact imposed by the NT on the attributes density and porosity, precompression stress and compressibility index and relate them to the oxide type of, and content in, the soils under study. The results show that the density and macroporosity were those most affected by the NT agricultural use, regardless of soil type, that is, its dynamic is related more to soil use and less to mineralogical characteristics. The soil resistance and compaction susceptibility were higher in soil developed in basalt, followed by those developed in sandstone and granite. Both the organic matter content and type and concentration of iron oxides were related to the soil resistance and susceptibility to compaction.

RESUMO O grau de compactação do solo é intensificado pelo seu inadequado manejo, sendo a compactação depente do tipo de solo, uma vez que mesmo sob condições idênticas de uso, diferentes solos têm diferentes habilidades para suportar a carga. O objetivo deste estudo foi avaliar a susceptibilidade à compactação de diferentes classes de solos sob sistema plantio direto (PD) em relação ao estado original. Assim, i) solos com o mesmo material de origem apresentam distinta resistência à compressão com o aumento do tempo adopção do PD; ii) os indicadores mais sensíveis desta mudança são os da relação massa: volume e volume: volume e; iii) existe uma relação entre resistência e suscetibilidade à compactação com a quantidade e o tipo de óxido. As amostras de solo foram coletadas em áreas sob PD e sob condição natural (CN), a fim de avaliar o impacto imposta pelo PD sobre os atributos densidade e porosidade, tensão de pré-compressão e índice de compressibilidade e relacioná-los com o tipo de óxido e conteúdo. Os resultados mostram que a densidade e a macroporosidade foram os mais afetados pelo uso agrícola em PD, independentemente do tipo de solo, ou seja, a sua dinâmica está mais relacionada com o uso do solo e menos com as características mineralógicas. A resistência do solo e suscetibilidade à compactação foram maiores no solo desenvolvido em basalto, seguido por aqueles desenvolvidos em arenito e granito. Tanto o teor de matéria orgânica e tipo e concentração de óxidos de ferro foram relacionados com a resistência do solo e susceptibilidade à compactação.

Ação dos térmitas no solo / Termites action on the soil

A ordem Isoptera é bastante conhecida pelo seu potencial como praga, apesar dos cupins-praga constituírem a minoria dentro do grupo. Os cupins (térmitas) são invertebrados dominantes em ambientes terrestres tropicais e estão espalhados desde as florestas úmidas até as savanas, sendo encontrados até mesmo em regiões áridas, nos mais variados habitats. Esses insetos têm um papel destacado e ainda pouco estudado nos ecossistemas tropicais. Ciclagem de nutrientes, aeração, infiltração de água do solo, bioturbação, formação de agregados e decomposição de material orgânico, são processos influenciados pela ação dos térmitas, que vão, direta ou indiretamente, influenciar a formação dos solos e da paisagem onde se encontram. Sugerimos que uma maior abordagem deva ser dirigida em futuras pesquisas para a influência desses insetos no solo sob condições específicas de uso e manejo, na produção sustentável de alimentos e nas mudanças climáticas.

The order Isoptera is well known by its potential as a plague, although the number of species that are plagues is small within the group. Termites are the dominant invertebrates in tropical terrestrial environments and are spread from tropical rainforests to the savannahs, being found even in arid regions, in various habitats. These insects have a major role and are still little studied in tropical ecosystems. Nutrient cycling, aeration, water infiltration of soil, bioturbation, aggregates formation and organic material decomposition, are processes influenced by the action of termites, which , directly or indirectly, affect soil and landscape formation wherever they are. We suggest that a better approach must be addressed in future researches about these insects influence in the soil under specified conditions of use and management, in sustainable food production and climate changes.

Características de solos construídos após mineração de carvão relacionadas ao processo de construção e à composição do material utilizado / Constructed soils characteristics after coal mining related to construction process and to material composition utilized

A mineração de carvão a céu aberto envolve a remoção do solo e de camadas geológicas, que devem ser repostos na seqüência original, visando a reabilitação das áreas mineradas. Este processo altera as características originais do solo e da paisagem. Neste sentido, perfis de solos construídos há 24 e 2 anos, em duas áreas mineradas no município de Minas do Leão (RS), foram avaliados quanto ao processo e à composição dos materiais utilizados na construção. Quanto ao processo de construção, foram determinadas as características morfológicas, a densidade, a condutividade hidraulica saturada e a capacidade de infiltração de água no solo. Em relação à composição dos materiais, determinaram-se granulometria, capacidade de traoca de cátions (CTC), teor de carbono orgânico (CO) e potenciais de neutralização e acidificação. Em ambas as áreas reconstituídas, o processo de construção aumentou a densidade e diminuiu a condutividade hidráulica saturada e a capacidade de infiltração de água no solo. A granulometria, a CTC e o teor de CO foram similares nas duas áreas amostradas, indicando que o processo de construção e os materiais utilizados foram semelhantes. A diminuição dos potenciais de neutralização e acidificação nos perfis de solos construídos há 24 anos indicou um avanço da sulfurização com o tempo de construção dos solos. Os solos em ambas as áreas apresentam sérias limitações para o desenvolvimento de vegetação, influindo negativamente para a recuperação dessas áreas e de áreas adjacentes.

Coal stripmining involves the removal of upper soil and geological layers, which must be relocated in a similar way that in the original profile when reconstructing the landscape. As this process changes soil and landscape characteristics, this study evaluated changes related to composition of materials and construction process in soils reconstructed 2 and 24 years ago, in Boa Vista Coal Mining, in Minas do Leão, Rio Grande do Sul, Brazil. The construction processes were evaluated by morphologic characteristics, soil density, saturated hydraulic conductivity, soil water infiltration capacity, particle size distribution, cation exchange capacity, carbon content, and neutralization and acidification potential. In both reconstructed areas, the construction process increased soil density and reduced both saturated soil hydraulic conductivity and soil water infiltration. No significant difference was found between sample sets of 2 and 24 years for particle size distribution, cation exchange capacity and carbon content, indicating that construction processes and the materials were similar. The decrease of neutralization and acidification potentials in soils built 24 years ago indicated an increase in sulfurization as time since soil reconstruction increases. Due to alterations in soils, both areas present serious limitations for vegetation development, influencing negatively the recovery of mining sites and adjacent areas.

Solos subtropicais de altitude: atributos químicos, teor de matéria orgânica e resistência à oxidação química / Highland subtropical soils: chemical attributes, content of organic matter and its resistance to chemical oxidation

Neste trabalho foram estudadas amostras de horizontes A de oito solos representativos da região Campos de Cima da Serra, Rio Grande do Sul, sendo determinados: textura, pH em água, CTC a pH 7, teores de Al trocável e de óxidos de Fe (Fed e Feo). As amostras foram tratadas com peróxido de hidrogênio e, antes e após tratamento, foram determinados teores de C e de N e realizada análise por espectroscopia de infra-vermelho com transformada de Fourier (FTIR). O teor de C foi alto (4 a 23 por cento) e sua variação correlacionou-se com a altitude e com o teor de Al trocável, sugerindo que a menor temperatura e a complexação com Al iônico contribuem para a estabilização da matéria orgânica do solo (MOS). A proporção de carbono do solo resistente à oxidação variou de 1 a 16 por cento e correlacionou-se com a razão Feo/Fed. A estabilização desta fração da MOS foi atribuída à interação de grupos carboxílicos ligados a estruturas alifáticas e aromáticas com óxidos de Fe de baixa cristalinidade.

In this research, texture, soil pH, CEC at pH 7, exchangeable Al, and content of Fe-oxides (Fed and Feo) were determined in A horizons samples of eight representative soils under native pasture from Campos de Cima da Serra, Rio Grande do Sul State, Brazil. The samples were treated with hydrogen peroxide and, before and after the treatment, C and N contents were determined and Fourier Transformed Infra-red (FTIR) spectroscopy was performed. The content of soil C was high (4 to 23 percent) and its variation correlated with the altitude and exchangeable Al indicating that lower temperatures and complexation with ionic Al contribute to soil organic matter (SOM) stabilization. The proportion of oxidation-resistant carbon varied between 1 and 16 percent and correlated with the ratio Feo/Fed. The stabilization of this SOM fraction was assigned to the interaction of carboxylic groups bound to aromatic and aliphatic structures with Fe-oxides of low crystallinity degree.

Variáveis relacionadas à estabilidade de complexos organo-minerais em solos tropicais e subtropicais brasileiros / Selected soil-variables related to the stability of organo-minerals complexes in tropical and subtropical brazilian soils

A estabilidade de complexos organo-minerais é uma característica importante quanto à química e física de solos tropicais e subtropicais. O objetivo deste estudo foi identificar variáveis relacionadas à estabilidade de complexos organo-minerais, avaliada pela energia de ultra-som necessária para a dispersão total do solo em partículas primárias, em seis solos das regiões Sul e Centro-Oeste do Brasil com textura e mineralogia distintas. A energia de ultra-som necessária para dispersão total dos solos variou de 239 a 2.389J mL-1, sendo diretamente relacionada aos teores de carbono orgânico (R²=0,799, P<0,05). A mineralogia da fração argila teve um papel determinante na estabilidade dos complexos organo-minerais, a qual foi relacionada aos teores de óxidos de ferro de baixa cristalinidade (R²=0,586, P<0,10), mas não teve relação com os teores totais de óxido de ferro pedogênicos. A análise qualitativa da fração argila, realizada por difratometria de raios-X, demonstrou que a estabilidade dos complexos organo-minerais variou positivamente em função das proporções de gibbsita e de goethita na fração argila, o que reforça o papel desses minerais na proteção física e estabilidade coloidal da matéria orgânica em solos tropicais e subtropicais.

The stability of organo-mineral complexes is an important characteristic related to the soil chemistry and physics of tropical and subtropical soils. This study was aimed at identifing the variables related to the stability of organo-mineral complexes, evaluated by ultrasonic energy necessary to complete soil dispersion, of six soils from South and West-Center regions of Brazil with distint texture and mineralogy. The ultrasonic energy to complete soil dispersion varied from 239 a 2389J mL-1, and was positively related to the soil organic carbon concentrations (R²=0.799, P<0.05). The clay mineralogy had an important role to the stability of organo-mineral complexes, which were related to the content of low cristalinity iron oxides (R²=0.586, P<0.10), but did not had relationship with the total pedogenic iron oxides. The qualitative analysis of the clay mineralogy, by X-ray diffraction, evidenced that gibbsite and goethite are the main clay minerals related to the stability of organo-mineral complexes, reinforcing the importance of these minerals on the physical protection and coloidal stability of the soil organic matter in the tropical and subtropical soils.

Estimativa do benefício econômico potencial de dois levantamentos de solos no Estado do Rio Grande do Sul / Estimate of the potential economic benefit of two soil surveys in Rio Grande do Sul State, Brazil

Este estudo aplica técnicas de análise de decisão para a quantificação do valor econômico do Levantamento de Reconhecimento de Alta Intensidade dos Solos do Município de Sentinela do Sul, RS (escala 1:50.000), e do Levantamento de Solos da Bacia Carbonífera do Baixo Jacuí, RS (escala 1:100.000) através de informações econômicas sobre as culturas regionais e avaliação da qualidade do levantamento de solos. A estimativa do valor econômico é feita pela quantificação do aumento do rendimento econômico quando o planejamento de uso das terras considera as informações contidas no levantamento de solos. Os resultados desta avaliação evidenciam que os benefícios econômicos gerados pelo uso de informações constantes em levantamentos de solos (R$153,15 ha-1 e R$70,15 ha-1, em escala 1:50.000 e 1:100.000, respectivamente) são maiores que os custos associados à execução de levantamentos de solos (R$1,03 ha-1 para um mapa na escala 1:50.000 e R$ 0,38 ha-1 para um mapa na escala 1:100.000).

Cinética da dissolução redutiva da goethita e hematita em solos poligenéticos / Reductive dissolution kinetics of goethite and hematite in poligenetic soils

A cinética da dissolução redutiva da goethita e da hematita em solos poligenéticos foi avaliada por dois modelos matemáticos. O modelo Kabai descreveu a dissolução em um único segmento linear, não discriminando fases de um mesmo óxido ou de diferentes óxidos em cada amostra. A análise comparativa da estabilidade de cristais por este modelo somente pode ser realizada entre amostras distintas. O modelo Avrami-Erofejev descreveu a dissolução em mais de um segmento linear na maioria das amostras. Este modelo discriminou fases de um mesmo óxido e ofereceu condições para classificar o grau de estabilidade destes minerais dentro de cada amostra. Os modelos indicaram menor estabilidade da hematita em relação à goethita frente à dissolução redutiva, principalmente quando a última combinou baixa substituição por Al3+ e alta área superficial específica. A influência destes parâmetros mineralógicos na estabilidade dos cristais à dissolução redutiva mostrou ser dependente da abordagem matemática utilizada para determinar a cinética dissolutiva.