Effects of soil bulk density on growth, physiology and quality of Glechoma longituba / 中国中药杂志

Through the determination of the growth, physiological and active components of Glechoma longituba, the effect of soil bulk density on growth and quality of G. longituba was explored. Through pot experiment, six different bulk density treatments were set for 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3 g·cm⁻³ , the growth index, physiological index and the content of active components were determined. The results showed that the growth indexes and biomass of G. longituba firstly increased and then decreased with the increase of soil bulk density. The dry weight of G. longituba achieved the maximum 5.70 g in the treatment of 1.0 g·cm⁻³ . The photosynthetic pigments, soluble sugars and free amino acids firstly increased and then decreased with the increase of soil bulk density. The suitable soil bulk density was beneficial to the accumulation of photosynthetic pigment, soluble protein and free amino acid synthesis. The content of malondialdehyde increased gradually with the increase of soil bulk density. The contents of ethanol-soluble extractives of G. longituba were greater than 25%, meeting its quality criterionin Chinese Pharmacopoeia 2015, achieved the maximum of 40.66% in the treatment of 1.0 g·cm⁻³ . The total flavonoids content of G. longituba increased gradually with the increase of soil bulk density, triterpenic acid and phenolic acids decreased gradually with the increase of soil bulk density. Soil bulk density has a significant effect on the growth and quality of G. longituba, and it is conducive to the growth and its medicinal quality at the soil bulk density of 1.0 g·cm⁻³.

Precompression stress and compression index depend on the property used to represent the soil deformation in the compression curve / Pressão de preconsolidação e índice de compressão dependem da propriedade usada para representar a deformação do solo na curva de compressão

ABSTRACT: During linear deformation (h) in a soil sample, the variation of the void ratio with respect to deformation (dε/dh) and the respective variation of soil bulk density (dρ/dh) are identical only for a specific value of h. Consequently, if two compression curves are drawn for the same soil sample, one using ρ and the other using ε, there are differences in both the calculated precompression stress (σp) and compression index (Ic). In this study, we highlight the causes by a mathematical analysis and an experimental investigation, quantifying the differences in σp and Ic when using ε and ρ. σp and Ic were calculated for 103 compression curves of an ultisol and 193 of an oxisol. The σp (kPa) using ρ (σpρ) was greater than when using ε (σpε), and differences were rather independent of the soil type. The relations found by linear regression relating σpρ to σpε were σpρ=0.8186σpε+34.202 for the ultisol and σpρ=0.8878σpε+34.875 for the oxisol. In contrast, the used soil property (ρ or ε) as well as soil type affected Ic. Ic calculated using ρ was greater than when using ε in almost all (96%) of the cases for the ultisol, and in only 12% of the cases for the oxisol. For a wide range of ρ, evidence from this study indicated that the use of ρ overestimates σp when compared to the use of ε.

RESUMO: À medida que uma amostra de solo sofre deformação linear (h), a variação do índice de vazios em relação à deformação (dε/dh) e da respectiva variação da densidade do solo (dρ/dh) são coincidentes somente para um único valor de h. Decorrente disso, verifica-se experimentalmente que, para a mesma amostra de solo, há diferenças, tanto na pressão de preconsolidação (σp) como no índice de compressão (Ic), se forem determinados a partir das duas curvas de compressão, uma a base da ρ e outra a base do ε. A análise matemática, seguida da investigação experimental deste estudo, evidencia as causas e quantifica as diferenças na σp e no Ic, devido ao uso do ε ou ρ. A σp e o Ic foram calculados em 103 curvas de compressão de um Argissolo e em 193 de um Latossolo. A σp (kPa) com o uso da ρ (σpρ) foi maior que a σp com o uso do ε (σpε), e as diferenças dependeram menos do tipo de solo. As relações encontradas por regressão foram σpρ=0,8186 σpε+34,202 para o Argissolo e σpρ=0,8878 σpε+34,875 para o Latossolo. Diferentemente, o Ic foi afetado pela propriedade usada (ρ ou ε) para descrever a deformação e pelo tipo de solo. O Ic calculado com o uso da ρ foi maior que quando calculado com o uso do ε em quase todos os casos (96%) no Argissolo e raramente (em 12% dos casos) no Latossolo. Para uma ampla faixa de ρ, as evidências deste estudo indicam que o uso da ρ superestima a σp em relação ao uso do ε.

Qualidade física de um latossolo vermelho sob sistema de semeadura direta e cultivo convencional / Physical quality of an oxisol under no-tillage and conventional tillage

Para garantir a sustentabilidade dos sistemas agrícolas, a compreensão e a quantificação do impacto do uso e manejo do solo na sua qualidade física são de fundamental importância. Nesse sentido, objetivou-se com este trabalho avaliar a qualidade de um Latossolo Vermelho sob cultivo convencional (CC) e sistema de semeadura direta (PD), por meio de diferentes indicadores físicos. Os sistemas de uso e manejo do solo foram: CC e PD por sete e oito anos consecutivos (solo de textura média) e CC e PD por nove e dez anos consecutivos (solo de textura argilosa). Foram determinadas, nas camadas de 0-0,10; 0,10-0,20 e 0,20-0,30 m, a resistência do solo à penetração, a porosidade total, a macroporosidade e a microporosidade, a retenção de água no solo, o índice S, a densidade, a densidade do solo máxima e também a densidade do solo relativa. Foi verificada grande variação da resistência do solo à penetração ao longo do ciclo das culturas da soja e do milho, sendo que seus maiores valores foram constatados nas camadas superficiais. Dentre os sistemas de manejo, o PD apresentou maior resistência do solo à penetração. Dentre os sistemas de manejo, o CC apresentou melhores resultados em relação aos indicadores de qualidade física do solo.

The understanding and quantification of the impact of tillage systems in their physical quality are fundamental in the development of sustainable agricultural systems. This study aimed to evaluate the quality of an Oxisol under conventional tillage (CT) and no-tillage system (NT), through different physical indicators. The management systems were: CT and NT for seven or eight consecutive years (medium textured soil) and CT and NT by nine and ten consecutive years (clay soil). Were determined, at the layers 0-0.10, 0.10-0.20; 0.20-0.30 m, soil resistance to penetration, total soil porosity, macroporosity and microporosity, soil water retention, S index, soil bulk density, maximum density and relative bulk density. Was observed great variation of soil resistance to penetration throughout the soybean and corn cycles, with its highest values were found in the surface layers. The NT showed greater resistance to penetration. Among the management systems, the results against indicators of soil physical quality were similar.

Atributos físicos de latossolo vermelho sob pousio ou cultivado com forrageiras tropicais sob pastejo / Physical attributes of oxisol under fallow or cultivated with tropical forages under grazing

Objetivou-se estudar os atributos físicos de um Latossolo Vermelho sob pousio ou cultivado com gramíneas tropicais sob pastejo. O experimento foi conduzido sob o delineamento experimental em blocos casualizados, em esquema de parcelas subdivididas 5 x 2, sendo cinco tipos de uso do solo (Brachiaria ruziziensis, Panicum maximum cv. Áries, Brachiaria brizantha cv. MG5, Panicum maximum cv. Mombaça e pousio) e duas épocas de avaliação (após o primeiro e após o segundo pastejo), em quatro repetições. Foram avaliadas as características de densidade do solo, porosidade total, microporosidade e macroporosidade, após o primeiro e segundo pastejo, e a resistência do solo à penetração após o segundo pastejo. Na camada de 0,00-0,10 m, a macroporosidade foi afetada pela interação tipo de uso do solo e época de avaliação, enquanto a microporosidade e porosidade total foram reduzidas e a densidade foi aumentada da primeira para a segunda época de avaliação. Na camada subsuperficial (0,10-0,20 m), houve significância apenas para a macroporosidade, porosidade total e densidade. A macroporosidade e porosidade total sofreram redução, enquanto a densidade aumentou da primeira para a segunda época de avaliação. Não houve efeito significativo dos tipos de uso do solo sobre a resistência à penetração em todas as camadas estudadas. A manutenção de um Latossolo Vermelho sob pousio ou seu cultivo com gramíneas tropicais submetidas ao pastejo de bovinos ocasiona redução na porosidade total e aumento na densidade do solo nas camadas superficial (0-0,10 m) e sub-superficial (0,10-0,20 m), sem promover alterações sobre a resistência do solo à penetração mecânica.

The objective was to study the physical attributes of an Oxisol under fallow or planted with tropical grasses under grazing. The experiment was conducted under the experimental design of randomized blocks in split-plot 2 x 5, being five types of use of soil (Brachiaria ruziziensis, Panicum maximum cv. Aries, Brachiaria brizantha cv. MG5, Panicum maximum cv. Mombaça and fallow) and two evaluation periods (after the first and after the second grazing), with four replications. We evaluated the characteristics of soil bulk density, total porosity, microporosity and macroporosity, after the first and second grazing, and soil resistance to penetration after the second grazing. In layer of 0.00 to 0.10 m, the macroporosity was affected by the interaction between types of use and evaluation periods, while the microporosity and total porosity were reduced and the density was increased from first to second evaluation time. In the subsurface layer (0.10-0.20 m), there were significant effect only of evaluation time, on the macroporosity, total porosity and density. The porosity were reduced, while the density increased from first to second evaluation time. No significant effects of types of use of soil on penetration resistance in all layers studied. The maintenance of an Oxisol under fallow or cultivation with tropical grasses subjected to grazing cattle causes a reduction in total porosity and increased density of surface soil layers (0 to 0.10 m) and subsurface (0.10 - 0.20 m), without promoting changes on resistance to penetration mechanics.

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.

Evolução de propriedades físicas do solo em função dos sistemas de manejo em culturas anuais / Evolution of physical properties of soils according to tillage system on annual crops

Para assegurar a sustentabilidade do sistema produtivo, o manejo do solo deve manter as propriedades físicas do solo o mais próximo das condições originais em que este se encontrava na natureza. Esta revisão sintetiza os efeitos de três sistemas de manejo de solo (convencional, mínimo e direto) em culturas anuais sobre as propriedades físicas do solo como densidade, porosidade, resistência à penetração, velocidade de infiltração, condutividade hidráulica, compressibilidade, nível de matéria orgânica, tamanho e estabilidade de agregados. O plantio direto apresenta vantagens nos níveis de matéria orgânica, na estabilidade de agregados, na compressibilidade e na condutividade hidráulica, mas tem suas limitações quanto à densidade do solo e resitência à penetração. O preparo mínimo à base de escarificação apresenta-se especialmente eficiente na velocidade de infiltração, na condutividade hidráulica e na resistência à penetração, sendo intermediário entre convencional e direto nos demais aspectos. O preparo convencional, principalmente em condições tropicais, apresenta os indicadores menos favoráveis para propriedades físicas do solo, normalmente mais distante das condições da cobertura vegetal original e, em certas situações, aproximando-se do preparo mínimo e do plantio direto. Nesse particular, os sistemas se aproximam em alguns aspectos das condições naturais, mas não reproduzem as condições das coberturas naturais originais de mata, cerrado ou campos nativos, mesmo que estando na direção da sustentabilidade

Soil management must keep the soil physical properties next to the original conditions in natural systemsto assure the sustainability of agricultural systems. This review synthesizes the effects of conventionaltillage, minimum tillage and no-tillage systems of annual crops, on soil physical properties as bulkdensity, porosity, soil resistance to root penetration, infiltration speed, hydraulic conductivity,compressibility, organic matter level, soil aggregate size and stability. No-tillage presents advantages onorganic matter level, size and stability of aggregates, compressibility and hydraulic conductivity but has limitations on bulk density and resistance to root penetration. Minimum tillage with chisel plow isspecially efficient in relation to infiltration speed and hydraulic conductivity, and intermediate betweenconventional and no-tillage in other aspects. Conventional tillage with total pulverization of soil surface,mainly on tropical conditions, presents the less favorable scores on soil physical properties, close tominimum tillage and no-till only in few circumstances, and frequently the most different from the naturalconditions. The conservation systems by their side, despite of similarities in some aspects with naturalconditions, are not able to reproduce the conditions of natural forests, savannas or natural pastures, butare in the sustainability direction