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.

The 15N isotope to evaluate fertilizer nitrogen absorption efficiency by the coffee plant

The use of the 15N label for agronomic research involving nitrogen (N) cycling and the fate of fertilizer-N is well established, however, in the case of long term experimentation with perennial crops like citrus, coffee and rubber tree, there are still shortcomings mainly due to large plant size, sampling procedures, detection levels and interferences on the system. This report tries to contribute methodologically to the design and development of 15N labeled fertilizer experiments, using as an example a coffee crop fertilized with 15N labeled ammonium sulfate, which was followed for two years. The N of the plant derived from the fertilizer was studied in the different parts of the coffee plant in order to evaluate its distribution within the plant and the agronomic efficiency of the fertilizer application practice. An enrichment of the fertilizer-N of the order of 2 percent 15N abundance was sufficient to study N absorption rates and to establish fertilizer-N balances after one and two years of coffee cropping. The main source of errors in the estimated values lies in the inherent variability among field replicates and not in the measurements of N contents and 15N enrichments of plant material by mass-spectrometry.

O uso do traçador 15N em pesquisas agronômicas que envolvem o ciclo do nitrogênio (N) e o destino do N do fertilizante está bem estabelecido, entretanto, para o caso de experimentação com plantas perenes como citrus, café e seringueira, ainda existem limitações devidas ao porte das plantas, à amostragem, aos níveis de detecção e à interferência no sistema. Este estudo procura contribuir metodologicamente no delineamento experimental e no desenvolvimento desse tipo de experimentação, em condições de campo, fazendo uso, por dois anos, do experimento de uma cultura de café adubada com fertilizante marcado com 15N. O N da planta derivado do fertilizante foi estudado nas diferentes partes da planta de café para determinar sua distribuição dentro dela e a eficiência agronômica da prática de adubação. Um enriquecimento do N do fertilizante da ordem de 2 por cento em abundância de 15N foi suficiente para estudar taxas de absorção de N e estabelecer balanços do N do fertilizante depois de um e dois anos de cultivo. A principal fonte de erros dos valores estimados está na variabilidade agronômica das repetições e não na precisão das medidas de conteúdo de N e de enriquecimento em 15N por espectrometria de massa.