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.

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.