Maize dry matter production and macronutrient extraction model as a new approach for fertilizer rate estimation

ABSTRACT Decision support for nutrient application remains an enigma if based on soil nutrient analysis. If the crop could be used as an auxiliary indicator, the plant nutrient status during different growth stages could complement the soil test, improving the fertilizer recommendation. Nutrient absorption and partitioning in the plant are here studied and described with mathematical models. The objective of this study considers the temporal variation of the nutrient uptake rate, which should define crop needs as compared to the critical content in soil solution. A uniform maize crop was grown to observe dry matter accumulation and nutrient content in the plant. The dry matter accumulation followed a sigmoidal model and the macronutrient content a power model. The maximum nutrient absorption occurred at the R4 growth stage, for which the sap concentration was successfully calculated. It is hoped that this new approach of evaluating nutrient sap concentration will help to develop more rational ways to estimate crop fertilizer needs. This new approach has great potential for on-the-go crop sensor-based nutrient application methods and its sensitivity to soil tillage and management systems need to be examined in following studies. If mathematical model reflects management impact adequately, resources for experiments can be saved.

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.

Riparian forest potential to retain sediment and carbon evaluated by the 137Cs fallout and carbon isotopic ratio techniques

Riparian forests can provide an important service for aquatic ecosystems by sequestering hillslopederived sediments. However, the width of a riparian buffer zone required to filter sediments is not yet wellunderstood. Here are used two complementary tracers to measure sediment retention. The 137Cs technique and the soil carbon isotopic ratios (δ13C) are utilized to investigate sediment deposition and erosion rates on a slope transect cultivated with sugarcane followed by a secondary riparian forest zone in Iracemápolis, State of São Paulo, Brazil. The 137Cs technique and the δ13C analysis showed that the width of a riparian vegetation in accordance to a Brazilian Environmental Law (Nº4.771/65) was not sufficient in trapping sediments coming from agricultural lands, but indicated the importance of these forests as a conservation measure at the watershed scale. The complementary δ13C analysis together with soil morphology aspects allowed a better interpretation of the sediment redistribution along the sugarcane and riparian forest transects.

As matas ciliares podem fornecer serviços importantes para os ecossistemas aquáticos sequestrando sedimentos oriundos das áreas de encostas. No entanto, a largura da zona ripária necessária para a retenção de sedimentos ainda não está bem determinada. Aqui são usadas duas técnicas complementares para medir a retenção de sedimentos. As metodologias do137Cs e da composição isotópica do carbono (δ13C) são utilizadas para avaliar a deposição de sedimentos e taxas de erosão em uma encosta cultivada com cana-de-açúcar seguida poruma mata ciliar situada em Iracemápolis, no Estado de São Paulo, Brasil. As análises pelas técnicas do 137Cs e δ13C mostraram que a largura da mata ciliar definida pela Lei Ambiental Brasileira (Nº4.771/65) não foi suficiente na retenção de sedimentos oriundos de áreas cultivadas, mas indicou a importância destas florestas como medida de conservação de bacias hidrográficas. A análise complementar de δ13C junto com informações morfológicas do solo permitiu melhor interpretação da redistribuição de sedimentos ao longo das áreas de cana-de-açúcar e mata ciliar.

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.

Características físicas de sedimentos e solos de dois lagos de várzea na Amazônia Central

The hydrologic regime, with high and low water levels make the low land very succeptible to ecological changes, in both soils and lakes. During high level periods, low land is fertilized by sediment deposition, making these areas the most fertile areas of the Amazonian region. This work is an evalution of soil and sediment characteristics of two low land lakes: Passarinho and Gravetão. They are situated near Manaus, Brazil. Parameters studied were: texture, and water retention. The results show that soils and sediments have high water retention properties, with maximum values around 45 mm/10cm, considering the available water between -10 and -1500 kPa. Silt is the main component in most samples, varying from 17 to 71%.

O regime hidrológico de nível de água baixo e alto torna as várzeas suscetíveis a alterações ecológicas, tanto nos solos quanto nos lagos. No período de nível de água alto, as várzeas são fertilizadas pelo sedimento cm suspensão que é depositado, tomando essas áreas as mais férteis da Região Amazônica. O presente trabalho avalia as características de solos e de sedimentos de dois lagos de várzea (Passarinho e Gravetão, situados próximo a Manaus) no que tange às propriedades físicas como a textura c curvas de retenção de água. Os resultados revelam que os solos e os sedimentos têm alta capacidade de reter a água, c consequentemente de água disponível, com valores máximos da ordem de 45 mm/10cm, considerando a água disponível entre os potenciais -10 e -1500 kPa. A fração silte da composição granulométrica foi, na maioria dos resultados, a mais expressiva, variou de 17 a 71%.