Field spatial and temporal patterns of soil water content and bulk density changes

Soil water content (theta) and bulk density (rhos) greatly influence important soil and plant processes, such as water movement, soil compaction, soil aeration, and plant root system development. Spatial and temporal variability of theta and rhos during different periods of the year and different phases of crops are of fundamental interest. This work involves the characterization of spatial and temporal patterns of theta and rhos during different climatic periods of year, aiming to verify whether there are significant temporal changes in rhos at the soil surface layer when submitted to wetting and drying cycles. The field experiment was carried out in a coffee plantation, Rhodic Kandiudalf soil, clayey texture. Using a neutron/gamma surface probe, theta and rhos were measured meter by meter along a 200 m spatial transect, along an interrow contour line. During the wet period there was no difference of spatial patterns of theta while during the dry period differences were observed, and can be associated to precipitation events. It was also observed that there are rhos temporal changes at the soil surface along the studied period as a consequence of the in situ wetting and drying cycles.

Umidade (teta) e densidade do solo (ros) influenciam importantes processos no solo e planta tais como: movimento de água, compactação do solo, aeração do solo e desenvolvimento radicular. Baseado neste fato, questões referentes à variabilidade espacial e temporal de teta e ros para diferentes períodos do ano e diferentes fases de desenvolvimento da cultura do café tornam-se de extremo interesse. Este trabalho teve como objetivo caracterizar padrões espaciais e temporais de teta e ros durante diferentes períodos do ano e verificar se existem mudanças temporais significativas de ros na superfície do solo quando submetida a ciclos de umedecimento/secagem. O experimento foi conduzido em campo cultivado com café em um solo classificado como Nitossolo Vermelho Eutrófico. O experimento iniciou-se em maio de 2001 com espaçamento de 1,75 m entre linhas e 0,75 m entre plantas. Medidas de teta e ros foram feitas metro a metro ao longo de 200 m usando uma sonda de superfície nêutron/gama. Durante o período úmido não houve padrões de diferença espacial para teta, enquanto que para o período seco o contrário foi observado. Estes padrões podem ser associados a eventos de precipitação alterando a estrutura de correlação espacial para observações adjacentes de teta. Para ros existem mudanças temporais na superfície do solo ao longo do período estudado como uma conseqüência dos ciclos de umedecimento/secagem no campo.

Field spatial and temporal patterns of soil water content and bulk density changes

Soil water content (theta) and bulk density (rhos) greatly influence important soil and plant processes, such as water movement, soil compaction, soil aeration, and plant root system development. Spatial and temporal variability of theta and rhos during different periods of the year and different phases of crops are of fundamental interest. This work involves the characterization of spatial and temporal patterns of theta and rhos during different climatic periods of year, aiming to verify whether there are significant temporal changes in rhos at the soil surface layer when submitted to wetting and drying cycles. The field experiment was carried out in a coffee plantation, Rhodic Kandiudalf soil, clayey texture. Using a neutron/gamma surface probe, theta and rhos were measured meter by meter along a 200 m spatial transect, along an interrow contour line. During the wet period there was no difference of spatial patterns of theta while during the dry period differences were observed, and can be associated to precipitation events. It was also observed that there are rhos temporal changes at the soil surface along the studied period as a consequence of the in situ wetting and drying cycles.

Umidade (teta) e densidade do solo (ros) influenciam importantes processos no solo e planta tais como: movimento de água, compactação do solo, aeração do solo e desenvolvimento radicular. Baseado neste fato, questões referentes à variabilidade espacial e temporal de teta e ros para diferentes períodos do ano e diferentes fases de desenvolvimento da cultura do café tornam-se de extremo interesse. Este trabalho teve como objetivo caracterizar padrões espaciais e temporais de teta e ros durante diferentes períodos do ano e verificar se existem mudanças temporais significativas de ros na superfície do solo quando submetida a ciclos de umedecimento/secagem. O experimento foi conduzido em campo cultivado com café em um solo classificado como Nitossolo Vermelho Eutrófico. O experimento iniciou-se em maio de 2001 com espaçamento de 1,75 m entre linhas e 0,75 m entre plantas. Medidas de teta e ros foram feitas metro a metro ao longo de 200 m usando uma sonda de superfície nêutron/gama. Durante o período úmido não houve padrões de diferença espacial para teta, enquanto que para o período seco o contrário foi observado. Estes padrões podem ser associados a eventos de precipitação alterando a estrutura de correlação espacial para observações adjacentes de teta. Para ros existem mudanças temporais na superfície do solo ao longo do período estudado como uma conseqüência dos ciclos de umedecimento/secagem no campo.

Soil spatial variability and the estimation of the irrigation water depth

The effects of soil water spatial variability previous to irrigation and of the field capacity on the estimation of irrigation water depth are evaluated. The experiment consisted of a common bean (Phaseolus vulgaris L.) crop established on a Kandiudalfic Eutrudox of Piracicaba, SP, Brazil, irrigated by central pivot, in which soil water contents were evaluated with a depth neutron gauge, in a grid of 20x4 points with lag of 0.5 m. In a given situation, the 80 calculated irrigation water depths presented a coefficient of variation of 29.3%, with an average water value of 18 mm, maximum of 41mm and minimum of 9 mm. It is concluded that the only practical way of irrigation is the use of an average water depth, due to the inherent variability of the soil, and that the search for better field capacity values does not imply in better water depth estimates.

A influência da variabilidade espacial da umidade do solo em uma situação pré-irrigação e da capacidade de campo é avaliada no cálculo da lâmina de irrigação. O experimento constou de cultura de feijão (Phaseolus vulgaris L.) estabelecida em um ARGISSOLO da região de Piracicaba, SP, irrigada por pivô central, tendo as medidas de umidade sido feitas com sonda de nêutrons, em uma malha de 20x4 pontos, espaçados de 0.5 m. Em determinada situação, os 80 valores de lâmina de irrigação calculados apresentaram um coeficiente de variação de 29.3%, para uma média de 18 mm, com valor mínimo de 9 mm e máximo de 41mm. É concluído que a única forma prática de irrigação é o uso de uma lâmina média devido à variabilidade inerente ao solo, e que a procura de melhores valores para a capacidade de campo não implica em melhores estimativas da lâmina de irrigação.

Soil spatial variability and the estimation of the irrigation water depth

The effects of soil water spatial variability previous to irrigation and of the field capacity on the estimation of irrigation water depth are evaluated. The experiment consisted of a common bean (Phaseolus vulgaris L.) crop established on a Kandiudalfic Eutrudox of Piracicaba, SP, Brazil, irrigated by central pivot, in which soil water contents were evaluated with a depth neutron gauge, in a grid of 20x4 points with lag of 0.5 m. In a given situation, the 80 calculated irrigation water depths presented a coefficient of variation of 29.3%, with an average water value of 18 mm, maximum of 41mm and minimum of 9 mm. It is concluded that the only practical way of irrigation is the use of an average water depth, due to the inherent variability of the soil, and that the search for better field capacity values does not imply in better water depth estimates.

A influência da variabilidade espacial da umidade do solo em uma situação pré-irrigação e da capacidade de campo é avaliada no cálculo da lâmina de irrigação. O experimento constou de cultura de feijão (Phaseolus vulgaris L.) estabelecida em um ARGISSOLO da região de Piracicaba, SP, irrigada por pivô central, tendo as medidas de umidade sido feitas com sonda de nêutrons, em uma malha de 20x4 pontos, espaçados de 0.5 m. Em determinada situação, os 80 valores de lâmina de irrigação calculados apresentaram um coeficiente de variação de 29.3%, para uma média de 18 mm, com valor mínimo de 9 mm e máximo de 41mm. É concluído que a única forma prática de irrigação é o uso de uma lâmina média devido à variabilidade inerente ao solo, e que a procura de melhores valores para a capacidade de campo não implica em melhores estimativas da lâmina de irrigação.

Nitrogen dynamics in a soil-sugar cane system

Results of an organic matter management experiment of a sugar cane crop are reported for the first cropping year. Sugar cane was planted in October 1997, and labeled with a 15N fertilizer pulse to study the fate of organic matter in the soil-plant system. A nitrogen balance is presented, partitioning the system in plant components (stalk, tip and straw), soil components (five soil organic matter fractions) and evaluating leaching losses. The 15N label permitted to determine, at the end of the growing season, amounts of nitrogen derived from the fertilizer, present in the above mentioned compartments.

São apresentados resultados de um experimento sobre matéria orgânica em cultura de cana-de-açúcar, relativos ao primeiro ano (cana planta). A cultura foi instalada em outubro de 1997 e marcada com um pulso de fertilizante 15N, para estudar o destino da matéria orgânica no sistema solo-planta. É apresentado um balanço de nitrogênio, subdividindo o sistema em componentes de planta (colmo, ponteiro e palha), componentes de solo (cinco frações de matéria orgânica do solo) e estimando perdas por lixiviação. O 15N permitiu a determinação das quantidades de nitrogênio provenientes do fertilizante nos compartimentos acima mencionados, no final do ciclo da cultura.

Nitrogen dynamics in a soil-sugar cane system

Results of an organic matter management experiment of a sugar cane crop are reported for the first cropping year. Sugar cane was planted in October 1997, and labeled with a 15N fertilizer pulse to study the fate of organic matter in the soil-plant system. A nitrogen balance is presented, partitioning the system in plant components (stalk, tip and straw), soil components (five soil organic matter fractions) and evaluating leaching losses. The 15N label permitted to determine, at the end of the growing season, amounts of nitrogen derived from the fertilizer, present in the above mentioned compartments.

São apresentados resultados de um experimento sobre matéria orgânica em cultura de cana-de-açúcar, relativos ao primeiro ano (cana planta). A cultura foi instalada em outubro de 1997 e marcada com um pulso de fertilizante 15N, para estudar o destino da matéria orgânica no sistema solo-planta. É apresentado um balanço de nitrogênio, subdividindo o sistema em componentes de planta (colmo, ponteiro e palha), componentes de solo (cinco frações de matéria orgânica do solo) e estimando perdas por lixiviação. O 15N permitiu a determinação das quantidades de nitrogênio provenientes do fertilizante nos compartimentos acima mencionados, no final do ciclo da cultura.

State-space approach for the analysis of soil water content and temperature in a sugarcane crop

The state-space approach is used to describe surface soil water content and temperature behaviour, in a field experiment in which sugarcane is submitted to different management practices. The treatments consisted of harvest trash mulching, bare soil, and burned trash, all three in a ratoon crop, after first cane harvest. One transect of 84 points was sampled, meter by meter, covering all treatments and borders. The state-space approach is described in detail and the results show that soil water contents measured along the transect could successfully be estimated from water content and temperature observations made at the first neighbour.

Para estudar o comportamento do conteúdo de água e da temperatura na camada superficial do solo, a abordagem "state-space" foi empregada em dados obtidos em uma cultura de cana submetida à práticas distintas de manejo. Os tratamentos constaram de cobertura morta com palha (e ponteiros), solo nu e palha queimada, todos no início da primeira soca. As amostragens foram realizadas em uma transeção de 84 pontos, metro a metro, cobrindo todos os tratamentos e bordaduras. A metodologia "state-space" é descrita em detalhe e os resultados mostram que o conteúdo de água no solo pode ser estimado com sucesso a partir de dados de conteúdo de água e de temperatura observados no primeiro vizinho. Para estudar o comportamento do conteúdo de água e da temperatura na camada superficial do solo, a abordagem "state-space" foi empregada em dados obtidos em uma cultura de cana submetida à práticas distintas de manejo. Os tratamentos constaram de cobertura morta com palha (e ponteiros), solo nu e palha queimada, todos no início da primeira soca. As amostragens foram realizadas em uma transeção de 84 pontos, metro a metro, cobrindo todos os tratamentos e bordaduras. A metodologia "state-space" é descrita em detalhe e os resultados mostram que o conteúdo de água no solo pode ser estimado com sucesso a partir de dados de conteúdo de água e de temperatura observados no primeiro vizinho.

State-space approach for the analysis of soil water content and temperature in a sugarcane crop

The state-space approach is used to describe surface soil water content and temperature behaviour, in a field experiment in which sugarcane is submitted to different management practices. The treatments consisted of harvest trash mulching, bare soil, and burned trash, all three in a ratoon crop, after first cane harvest. One transect of 84 points was sampled, meter by meter, covering all treatments and borders. The state-space approach is described in detail and the results show that soil water contents measured along the transect could successfully be estimated from water content and temperature observations made at the first neighbour.

Para estudar o comportamento do conteúdo de água e da temperatura na camada superficial do solo, a abordagem "state-space" foi empregada em dados obtidos em uma cultura de cana submetida à práticas distintas de manejo. Os tratamentos constaram de cobertura morta com palha (e ponteiros), solo nu e palha queimada, todos no início da primeira soca. As amostragens foram realizadas em uma transeção de 84 pontos, metro a metro, cobrindo todos os tratamentos e bordaduras. A metodologia "state-space" é descrita em detalhe e os resultados mostram que o conteúdo de água no solo pode ser estimado com sucesso a partir de dados de conteúdo de água e de temperatura observados no primeiro vizinho. Para estudar o comportamento do conteúdo de água e da temperatura na camada superficial do solo, a abordagem "state-space" foi empregada em dados obtidos em uma cultura de cana submetida à práticas distintas de manejo. Os tratamentos constaram de cobertura morta com palha (e ponteiros), solo nu e palha queimada, todos no início da primeira soca. As amostragens foram realizadas em uma transeção de 84 pontos, metro a metro, cobrindo todos os tratamentos e bordaduras. A metodologia "state-space" é descrita em detalhe e os resultados mostram que o conteúdo de água no solo pode ser estimado com sucesso a partir de dados de conteúdo de água e de temperatura observados no primeiro vizinho.