Tropical soils characterization at low cost and time using portable X-ray fluorescence spectrometer (pXRF): Effects of different sample preparation methods / Caracterização de solos tropicais a baixo custo e tempo usando espectrômetro portátil de fluorescência de raios-X (pXRF): Efeitos de diferentes métodos de preparo de amostras

ABSTRACT Portable X-ray fluorescence spectrometer (pXRF) has been recently adopted by the Soil Science community for uses in both field and laboratory, obtaining the total content of several chemical elements in a few seconds. Sulfuric acid digestion is an expensive and time-consuming laboratory analysis that provides contents of Fe2O3, Al2O3, SiO2, TiO2 and P2O5, important for soil studies. Due to few pXRF studies in tropical soils, this work aimed to compare contents of Fe2O3, Al2O3, SiO2, TiO2 and P2O5 obtained by pXRF with sulfuric acid digestion results, and to evaluate the effects of varying forms of preparing soil samples and scanning with pXRF on the resulting values in Brazilian soils. Soils were scanned in five conditions in-field (in situ) and in laboratory, evaluating varying sample preparation methods, particle sizes and soil moisture. Four pXRF scanning operational modes were tested. Linear regressions were adjusted between results of pXRF and sulfuric acid digestion. Equations were validated with an independent set of samples. Statistical analyses compared the methods of preparing the samples. Adequate linear models reached R2 of 0.99 and 0.89 for Fe2O3 and TiO2, respectively. Validation promoted R2 greater than 0.97 and RMSE and ME close to zero for both oxides. Statistical differences of pXRF results were found among the methods of preparing samples. pXRF spectrometer has great potential to obtain Fe2O3 and TiO2 content rapidly and economically with high correspondence with laboratory results of sulfuric acid digestion analysis. Varying methods of preparing the samples promote differences in the results of pXRF.

RESUMO O espectrômetro portátil de fluorescência de raios-X (pXRF) foi recentemente adotado pela Ciência do Solo, para uso em campo e laboratório, para obtenção do conteúdo total de vários elementos químicos em poucos segundos. A digestão com ácido sulfúrico é uma análise laboratorial cara e demorada que fornece teores de Fe2O3, Al2O3, SiO2, TiO2 e P2O5, importantes para estudos sobre solos. Devido aos poucos estudos sobre o pXRF em solos tropicais, este trabalho objetivou comparar os teores de Fe2O3, Al2O3, SiO2, TiO2 e P2O5 obtidos pelo pXRF com os resultados de digestão com ácido sulfúrico e avaliar os efeitos de diferentes formas de preparo de amostras de solo e leitura com o pXRF sobre seus resultados para solos brasileiros. Os solos foram submetidos a leituras com o pXRF em cinco condições, em campo (in situ) e em laboratório, avaliando variados métodos de preparo de amostras, tamanhos de partículas e umidade do solo. Quatro modos de operação do pXRF foram testados. Regressões lineares foram ajustadas entre os resultados do pXRF e digestão com ácido sulfúrico. As equações foram validadas com um conjunto independente de amostras. Análises estatísticas compararam os métodos de leitura de amostras. Modelos lineares adequados atingiram R2 de 0,99 e 0,89 para Fe2O3 e TiO2, respectivamente. A validação promoveu R2 maior que 0.97 e RMSE e ME próximos a zero para ambos os óxidos. Foram encontradas diferenças estatísticas dos resultados do pXRF entre os métodos de preparo de amostras. O pXRF possui um grande potencial para obter rápida e economicamente os teores de Fe2O3 e TiO2 com elevada correspondência com os resultados laboratoriais da análise da digestão com ácido sulfúrico. Métodos variáveis ​​de preparo das amostras promovem diferenças nos resultados de pXRF.

Soil fertility, ratoon sugarcane yield, and post-harvest residues as affected by surface application of lime and gypsum in southeastern Brazil / Fertilidade do solo, produtividade de cana soca e residuos pós-colheita afetados pela aplicação superficial de calcário e gesso na região sudeste do Brasil

The aim of this study was to evaluate soil fertility amendment, stalk yield, sugar, bagasse, and trash yield as affected by surface application of dolomitic limestone and gypsum in green sugarcane ratoon. A factorial arrangement of four dolomitic limestone rates (0, 900, 1800, and 3600 kg ha­1) and two gypsum rates (0 and 1700 kg ha­1) was used in the experiment. The experiment was performed from October 2006 to October 2007, starting in the rainy season after the 2nd ratoon harvest of the variety SP813250 in a commercial green sugarcane plantation of the São Luiz Sugar Mill (47º25'33" W; 21º59'46", 627 m of altitude), located in Pirassununga, state of São Paulo, in southeast Brazil. After 12 months, the experiment was harvested, technological measurements of stalk yield were made, and soil samples were taken and analyzed. Gypsum acts as a subsurface conditioner thus contributing so the benefits of surface limestone application, on soil acidity correction, to reach deeper layers, allowing the development of the root system of plants in greater depth. However, application of gypsum may lead to leaching of Mg and K from the topsoil layers. The higher rates of lime in surface application provided acidity amendment and, consequently, increased soil fertility in the soil profile, and increased sugarcane stalk, sugar, bagasse, and trash yield.

O objetivo do presente estudo foi avaliar a correção da fertilidade do solo e produtividade de colmos, açúcar, bagaço e palhiço a partir da aplicação superficial de calcário dolomítico e gesso em cana soca. O arranjo fatorial foi composto por 4 doses de calcário dolomítico (0, 900, 1800 e 3600 kg ha­1) e duas doses de gesso (0 e 1700 kg ha­1). O experimento foi realizado no período de outubro de 2006 a outubro de 2007, iniciando-se na estação chuvosa após a colheita da segunda soqueira. A variedade utilizada foi a SP813250 em plantio comercial de cana crua da Usina de São Luiz (47º25'33 "W; 21º59'46", 627 M de altitude), localizado em Pirassununga, estado de São Paulo, no sudeste do Brasil. Após 12 meses, o experimento foi colhido, determinado os parâmetros tecnológicos e amostras de solo foram coletadas e analisadas. O gesso atua como um condicionador subsuperficial contribuindo assim, para que os benefícios da aplicação superficial de calcário na correção da acidez do solo, alcancem camadas mais profundas e, portanto, permitindo o desenvolvimento do sistema radicular das plantas em maior profundidade. No entanto, a aplicação de gesso pode proporcionar lixiviação de Mg e K das camadas superficiais. As maiores doses de calcário aplicadas superficialmente propiciaram correção da acidez do solo e consequente incremento na fertilidade do solo, produtividade de colmos, açúcar, bagaço e palhiço da cana.

SOIL-PLANT NUTRIENT INTERACTIONS IN TWO MANGROVE AREAS AT SOUTHERN BRAZIL / Interacciones de nutrientes entre suelo y planta en dos áreas de manglares en el sur de Brasil / Interação entre a composição química de solo e planta em dois manguezais no sul do Brasil

Mangrove forests have a simple architecture. They shelter a few number of arboreal species that grow in a saline environment subject to tidal activity. The research objective was to evaluate possible interactions between physical-chemical soil attributes and plant-leaf nutrient concentrations of different mangrove species. Different mangrove species growing in the same soil, and the same mangrove species growing in two different soil classes were evaluated as to their leaf nutrient concentration patterns. The study was carried out in mangrove areas of the State of Paraná, southern Brazil, in two distinct soil classes: HISTOSOL THIOMORPHIC Salic sodic and GLEYSOL THIOMORPHIC Salic sodic; and three different species: Avicennia schaueriana, Laguncularia racemosa and Rhizophora mangle. Two subareas were delimited within each area from which soil and leaf samples were collected. Samplings from five individuals of each dominant mangrove species were taken from the soil (0-10 cm deep) under each tree crown projection. The data was submitted to statistical analysis using a set of simple and multivariate analysis in order to determine possible differences among mangrove species leaf nutrient concentrations, and whether these differences might be correlated with the soil attributes or not. The results exposed that the nutritional state of the mangrove species is different and independent form the soil attributes in which they grow. Few correlations were found among leaf nutrient concentrations and soil attributes, suggesting differential selective nutrient uptake among species.

Los manglares son bosques de arquitectura simple que albergan pocas especies arbóreas, creciendo en un ambiente salino sometido a la influencia de las mareas. El objetivo de este trabajo fue evaluar las posibles interacciones entre las propiedades fisicoquímicas del suelo y la concentración de nutrientes en hojas de diferentes especies de mangle. Se investigó si las diferentes especies que se desarrollan en la misma clase de suelo tienen concentraciones de nutrientes foliares similares, y si las plantas de mangles de la misma especie que se desarrollan en diferentes tipos de suelos tienen concentraciones foliares similares. El estudio se desarrolló en manglares del Estado de Paraná, sur de Brasil, en dos tipos de suelos diferentes (HISTOSOL TIÓNICO Salino sódico y GLEYSOL TIÓNICO Salino sódico). Se analizaron tres especies vegetales diferentes (Avicennia schaueriana, Laguncularia racemosa y Rhizophora mangle). En cada área se delimitaron dos subáreas para recolectar el suelo y las hojas de cada una de las especies. Se tomaron cinco individuos de cada especie del dosel dominante para recoger hojas y muestras de suelo de 0-10 cm, en la proyección de la copa de los árboles seleccionados. Se realizaron análisis univariados y multivariados para probar si las especies de mangle tienen perfiles nutricionales diferentes, y si existe alguna correlación entre las propiedades del suelo con la composición química de las hojas. Los resultados mostraron que el estado nutricional de las especies de mangle es distinto e independiente de los atributos de los suelos en los que se encuentran. Las concentraciones de elementos en las hojas presentan poca correlación con los nutrientes del suelo, lo que sugiere que la absorción de nutrientes por las plantas es selectiva.

Manguezais são florestas de arquitetura simples, abrigando poucas espécies arbóreas, vegetando em ambiente salino e sujeito ao regime de marés. O objetivo desta pesquisa foi avaliar as possíveis interações entre os atributos físico-químicos do solo e a concentração de nutrientes nas folhas de diferentes espécies de mangue. Assim, foi investigado se as diferentes espécies que se desenvolvem sobre a mesma classe de solo apresentam concentrações de nutrientes foliares similares, e se plantas de mangue da mesma espécie que ocorrem sobre diferentes classes de solo apresentam concentrações de nutrientes foliares similares. O estudo foi desenvolvido em manguezais no Estado do Paraná, Sul do Brasil, em duas classes distintas de solo (ORGANOSSOLO TIOMÓRFICO Sálico sódico e GLEISSOLO TIOMÓRFICO Sálico sódico), e três espécies diferentes de plantas (Avicennia schaueriana, Laguncularia racemosa and Rhizophora mangle). Em cada área foram delimitadas duas subáreas para coleta de solo e folhas das espécies. Cinco indivíduos do dossel dominante de cada espécie para coleta de folhas, na projeção da copa das árvores, e amostras de solo de 0-10 cm foram selecionados. Para testar se espécies de mangue apresentam perfis nutricionais distintos e se há correlação entre os atributos do solo com a composição química foliar um conjunto de análises univariadas multivariadas foram realizadas. Os resultados demonstraram que o estado nutricional das plantas é distinto e individualizado, independente dos atributos do solo em que se encontram as espécies. As concentrações dos elementos nas folhas pouco se correlacionaram com os nutrientes do solo, sugerindo absorção seletiva dos nutrientes pelas plantas.