The no-tillage, with crop rotation or succession, can increase the degree of clay dispersion in the superficial layer of highly weathered soils after 24 years / O plantio direto, com rotação ou sucessão, pode aumentar o grau de argila dispersa na camada superficial de solos altamente intemperizados depois de 24 anos

Clay dispersion is directly related to water erosion, especially during detaching and dragging of particles. No-till is one of the most important strategies for soil and water conservation in tropical and sub-tropical regions, and when associated with crop rotation, may reduce the degree of clay dispersion. The study aimed to evaluate, after 24 years, the effect of different soil management systems and crop systems on the degree of clay dispersion of a Rhodic Ferralsol. The experimental design was completely randomized in a 4x2 factorial scheme, with four soil managements (continuous no-tillage, no-tillage with chiseling every three years, disk plowing followed by light harrowing and heavy disking followed by light harrowing) and with two crop systems (crop succession and rotation). The degree of clay dispersion was evaluated and associated with soil chemical attributes from layer 0.00-0.10 m. The degree of clay dispersion is affected by the soil management systems with no effect of crop systems. The soil management system with the lowest soil disturbance (continuous no-tillage) has a higher degree of clay dispersion than the ones that disturb the soil, regardless of the agricultural implement used or soil disturbance intensity. The soil electrochemical imbalance, primarily caused by soil potential acidity, is positively correlated to the increase in the degree of clay

A argila dispersa está diretamente relacionada com a erosão hídrica, especialmente durante o desprendimento e arraste de partículas. O plantio direto é uma das mais importantes estratégias para conservação do solo e da água nas regiões tropical e sub-tropical, e quando associado com a rotação de culturas, pode reduzir o grau de dispersão de argila. O objetivo desse estudo foi avaliar, após 24 anos, o efeito de diferentes sistemas de manejo e de culturas no grau de dispersão de argila de um Latossolo Vermelho. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado em um esquema fatorial 4x2, com quatro manejos do solo (plantio direto contínuo, plantio direto com escarificação a cada três anos, aração de discos seguida de gradagem leve e gradagem pesada seguida de gradagem leve) e dois sistemas de cultivo (sucessão de cultura e rotação). O grau de dispersão da argila foi avaliado e associado aos atributos químicos do solo da camada 0,00-0,10 m. O grau de dispersão da argila é afetado pelos sistemas de manejo do solo sem efeito dos sistemas de cultivo. O sistema de manejo de solo com menor perturbação do solo (plantio direto contínuo) possui o maior grau de dispersão de argila do que os que perturbam o solo, independentemente do implemento agrícola utilizado ou da intensidade do distúrbio do solo. O desequilíbrio eletroquímico do solo, causado principalmente pela acidez potencial do solo, está positivamente correlacionado ao aumento do grau de dispersão de argila da camada superficial do solo sob plantio direto contínuo.

The no-tillage, with crop rotation or succession, can increase the degree of clay dispersion in the superficial layer of highly weathered soils after 24 years / O plantio direto, com rotação ou sucessão, pode aumentar o grau de argila dispersa na camada superficial de solos altamente intemperizados depois de 24 anos

Clay dispersion is directly related to water erosion, especially during detaching and dragging of particles. No-till is one of the most important strategies for soil and water conservation in tropical and sub-tropical regions, and when associated with crop rotation, may reduce the degree of clay dispersion. The study aimed to evaluate, after 24 years, the effect of different soil management systems and crop systems on the degree of clay dispersion of a Rhodic Ferralsol. The experimental design was completely randomized in a 4x2 factorial scheme, with four soil managements (continuous no-tillage, no-tillage with chiseling every three years, disk plowing followed by light harrowing and heavy disking followed by light harrowing) and with two crop systems (crop succession and rotation). The degree of clay dispersion was evaluated and associated with soil chemical attributes from layer 0.00-0.10 m. The degree of clay dispersion is affected by the soil management systems with no effect of crop systems. The soil management system with the lowest soil disturbance (continuous no-tillage) has a higher degree of clay dispersion than the ones that disturb the soil, regardless of the agricultural implement used or soil disturbance intensity. The soil electrochemical imbalance, primarily caused by soil potential acidity, is positively correlated to the increase in the degree of clay(AU)

A argila dispersa está diretamente relacionada com a erosão hídrica, especialmente durante o desprendimento e arraste de partículas. O plantio direto é uma das mais importantes estratégias para conservação do solo e da água nas regiões tropical e sub-tropical, e quando associado com a rotação de culturas, pode reduzir o grau de dispersão de argila. O objetivo desse estudo foi avaliar, após 24 anos, o efeito de diferentes sistemas de manejo e de culturas no grau de dispersão de argila de um Latossolo Vermelho. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado em um esquema fatorial 4x2, com quatro manejos do solo (plantio direto contínuo, plantio direto com escarificação a cada três anos, aração de discos seguida de gradagem leve e gradagem pesada seguida de gradagem leve) e dois sistemas de cultivo (sucessão de cultura e rotação). O grau de dispersão da argila foi avaliado e associado aos atributos químicos do solo da camada 0,00-0,10 m. O grau de dispersão da argila é afetado pelos sistemas de manejo do solo sem efeito dos sistemas de cultivo. O sistema de manejo de solo com menor perturbação do solo (plantio direto contínuo) possui o maior grau de dispersão de argila do que os que perturbam o solo, independentemente do implemento agrícola utilizado ou da intensidade do distúrbio do solo. O desequilíbrio eletroquímico do solo, causado principalmente pela acidez potencial do solo, está positivamente correlacionado ao aumento do grau de dispersão de argila da camada superficial do solo sob plantio direto contínuo.(AU)

Spectroscopic characterization of humic and fulvic acids in soil aggregates, Brazil.

Agricultural management methods affect organic compounds in the soil. The aim of this study was to characterize humic and fulvic acids using infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance (NMR) in aggregates collected from areas under different crop and soil management systems. Soil samples were collected at depths of 0.00-0.10 m in a trial set up in 1989 with four management systems (no-till, no-till with chiseling every three years, disk harrowing and heavy disking) under two production systems (succession and rotation). In the laboratory, the soil was sieved and separated into two fractions: particle size of 2 mm or more, and less than 2 mm. From each of the samples an aliquot was extracted and the humic and fulvic acids purified for FTIR, UV-VIS and NMR-1H analysis. The results obtained showed that the structural characterization of the humic and fulvic acid fractions were linked to organic matter left on the soil surface, especially where the agricultural system involved species diversity. Aggregates ≥2 mm produce higher NMR, UV-VIS and FTIR spectral magnitudes in aromatic and aliphatic structures than those <2 mm. Aggregates collected from soil under no-till retained their aromatic and aliphatic chemical structures, resulting in higher spectral amplitude.

Charge sparsity: an index to quantify cation effects on clay dispersion in soils

Few approaches have been developed to measure the isolated effect of exchangeable cations on clay dispersion in soils. In this study, the charge sparsity (CS) index was proposed using the ratio between the cations hydrated ionic radius and valence. The index capacity to measure cation effects on clay dispersion in soils was also evaluated. Three Ferralsols, sampled at different sites in Paraná State, Brazil, were homoionized with Ca2+, Mg2+, K+, or Na+ prior to evaluation of the clay dispersion degree. Published independent data for two soils and clays were also used. We tested the capacity of CS and II, the latter proposed by Marchuck and Rengasamy (2011), to predict clay dispersion in soils. The CS predicted the dispersion degree more accuratelly than the ionicity index did, in soils where Ca2+ and Mg2+ behaved similarly. The response of Paraná soils to CS varied with soil characteristics. Soils with a lower pH at the isoelectric point were more dispersible by cations with high CS (K+ and Na+). The CS was efficient to quantify the isolated effect of cations on the clay dispersion process in soils. Therefore, qualitative and quantitative studies can benefit from the CS as an index to understand the effect of cations on clay dispersion in soils.

Charge sparsity: an index to quantify cation effects on clay dispersion in soils

Few approaches have been developed to measure the isolated effect of exchangeable cations on clay dispersion in soils. In this study, the charge sparsity (CS) index was proposed using the ratio between the cations hydrated ionic radius and valence. The index capacity to measure cation effects on clay dispersion in soils was also evaluated. Three Ferralsols, sampled at different sites in Paraná State, Brazil, were homoionized with Ca2+, Mg2+, K+, or Na+ prior to evaluation of the clay dispersion degree. Published independent data for two soils and clays were also used. We tested the capacity of CS and II, the latter proposed by Marchuck and Rengasamy (2011), to predict clay dispersion in soils. The CS predicted the dispersion degree more accuratelly than the ionicity index did, in soils where Ca2+ and Mg2+ behaved similarly. The response of Paraná soils to CS varied with soil characteristics. Soils with a lower pH at the isoelectric point were more dispersible by cations with high CS (K+ and Na+). The CS was efficient to quantify the isolated effect of cations on the clay dispersion process in soils. Therefore, qualitative and quantitative studies can benefit from the CS as an index to understand the effect of cations on clay dispersion in soils.(AU)

Carbon in aggregate size classes in a Rhodic Eutrudox under different cropping systems / Carbono em classes de agregados em um Latossolo Vermelho sob diferentes sistemas de cultura

Soil productive capacity is related to levels of carbon (C) in aggregates of different sizes. The aim of this study was to assess total organic carbon levels in different size classes of water-stable aggregates in a Rhodic Eutrudox under different production systems. The cropping systems assessed were no-tillage (NT); no-tillage scarified every three years (NTS); disk plowing (DP) and heavy disking (HD). All systems were subjected to crop succession (S) (soybean - Glycine max / wheat - Triticum aestivum) and rotation (R) (soybean, maize (Zea mays), wheat) and cover and green manure (Lupinus albus, Raphanus sativus and Avena strigosa). Intact soil samples were collected in trenches at depths of 0–0.10; 0.10-0.20; 0.20–0.30 and 0.30-0.40 m. The highest levels of carbon were found under no-tillage, irrespective of the aggregate size class. In all treatments, the top layer (0.0–0,10 m) under crop succession showed the highest carbon content for all aggregate size classes. However, at depths below 0.10 m, crop rotation exhibited the highest carbon levels (between 12 and 20 g kg-1). After 29 years of trials, cropping systems with the lowest soil disturbance combined with crop rotation were found to contribute to raising the level of carbon in the soil and maintaining stable aggregates.

A capacidade produtiva do solo está relacionada a níveis de carbono (C) em agregados de diferentes tamanhos. O objetivo deste estudo foi avaliar os níveis totais de carbono orgânico em diferentes classes de tamanho de agregados estáveis em água em um Latossolo Vermelho eutroférrico sob diferentes sistemas de produção após 26 anos. Os sistemas de cultivo avaliados foram plantio direto (NT); Plantio direto escarificado a cada três anos (NTS); arado de disco (DP) e disco pesado (HD). Todos os sistemas foram submetidos a sucessão de culturas (S) (soja - Glycine max / trigo - Triticum aestivum) e rotação (R) (soja; milho (Zea mays); trigo) e de cobertura e adubação verde (tremoço (Lupinus albus), nabo forrageiro (Raphanus sativus) e aveia preta (Avena strigosa). As amostras de solo intactas foram coletadas em trincheiras em profundidades de 0 a 0,10; 0,10-0,20; 0,20-0,30 e 0,30-0,40 m. Os níveis mais elevados de carbono foram encontrados em plantio direto, independentemente da classe de tamanho agregado. Em todos os tratamentos, a camada superior (0,0-0,10 m) sob sucessão de culturas mostrou os teores de carbono mais altos para todas as classes de tamanho agregado. No entanto, nas profundidades abaixo de 0,10 m, a rotação das culturas exibiu os maiores níveis de carbono (entre 12 e 20 g kg-1). Após 29 anos da implantação do experimento, os sistemas de cultivo com o menor distúrbio do solo combinados com a rotação das culturas contribuíram para elevar o nível de carbono no solo e manter agregados estáveis.

Carbon in aggregate size classes in a Rhodic Eutrudox under different cropping systems / Carbono em classes de agregados em um Latossolo Vermelho sob diferentes sistemas de cultura

Soil productive capacity is related to levels of carbon (C) in aggregates of different sizes. The aim of this study was to assess total organic carbon levels in different size classes of water-stable aggregates in a Rhodic Eutrudox under different production systems. The cropping systems assessed were no-tillage (NT); no-tillage scarified every three years (NTS); disk plowing (DP) and heavy disking (HD). All systems were subjected to crop succession (S) (soybean - Glycine max / wheat - Triticum aestivum) and rotation (R) (soybean, maize (Zea mays), wheat) and cover and green manure (Lupinus albus, Raphanus sativus and Avena strigosa). Intact soil samples were collected in trenches at depths of 0–0.10; 0.10-0.20; 0.20–0.30 and 0.30-0.40 m. The highest levels of carbon were found under no-tillage, irrespective of the aggregate size class. In all treatments, the top layer (0.0–0,10 m) under crop succession showed the highest carbon content for all aggregate size classes. However, at depths below 0.10 m, crop rotation exhibited the highest carbon levels (between 12 and 20 g kg-1). After 29 years of trials, cropping systems with the lowest soil disturbance combined with crop rotation were found to contribute to raising the level of carbon in the soil and maintaining stable aggregates.(AU)

A capacidade produtiva do solo está relacionada a níveis de carbono (C) em agregados de diferentes tamanhos. O objetivo deste estudo foi avaliar os níveis totais de carbono orgânico em diferentes classes de tamanho de agregados estáveis em água em um Latossolo Vermelho eutroférrico sob diferentes sistemas de produção após 26 anos. Os sistemas de cultivo avaliados foram plantio direto (NT); Plantio direto escarificado a cada três anos (NTS); arado de disco (DP) e disco pesado (HD). Todos os sistemas foram submetidos a sucessão de culturas (S) (soja - Glycine max / trigo - Triticum aestivum) e rotação (R) (soja; milho (Zea mays); trigo) e de cobertura e adubação verde (tremoço (Lupinus albus), nabo forrageiro (Raphanus sativus) e aveia preta (Avena strigosa). As amostras de solo intactas foram coletadas em trincheiras em profundidades de 0 a 0,10; 0,10-0,20; 0,20-0,30 e 0,30-0,40 m. Os níveis mais elevados de carbono foram encontrados em plantio direto, independentemente da classe de tamanho agregado. Em todos os tratamentos, a camada superior (0,0-0,10 m) sob sucessão de culturas mostrou os teores de carbono mais altos para todas as classes de tamanho agregado. No entanto, nas profundidades abaixo de 0,10 m, a rotação das culturas exibiu os maiores níveis de carbono (entre 12 e 20 g kg-1). Após 29 anos da implantação do experimento, os sistemas de cultivo com o menor distúrbio do solo combinados com a rotação das culturas contribuíram para elevar o nível de carbono no solo e manter agregados estáveis.(AU)

Clay dispersion and loss in Oxisol treated with different concentrations of limestone / Dispersão e perda de argila em solo muito argiloso incubado com diferentes doses de calcário

The addition of limestone to the soil may cause clay dispersion and loss. In this study, we aimed to estimate clay dispersion and loss in Oxisol incubated with different concentrations of limestone. To this end, soil samples were collected from a depth of 0.0-0.20 m, treated with limestone at a concentration of 1.46 Mg ha-1 or 2.73 Mg ha-1 to raise base saturation to 60% and 70%, respectively, and incubated for 12 months under greenhouse conditions. Clay dispersion analysis was conducted monthly using the test tube method. The results showed that clay dispersion increased with soil pH and time after limestone application. However, no significant change in clay concentration was identified in the control (no limestone application). At 60% base saturation, clay loss was first observed to be significantly higher than that of the control at 4 months after application and reached a maximum at 9 months after application. At 70% base saturation, clay loss was also first observed to be significantly higher than that of the control at 4 months after application and reached a maximum at 6 months after application. Overall, our data revealed that clay dispersion due to limestone application was approximately 16 g kg-1 over a period of 12 months and increased with the increasing concentrations of Ca and Mg.

A calagem afeta a dupla camada difusa através das cargas que ocasionam repulsão ou coesão das argilas e, como consequência, interfere na sua floculação/dispersão. O objetivo deste trabalho foi estimar a perda de argila em um Latossolo Vermelho incubado com e sem calcário em duas saturações por bases. Amostras de solo foram coletadas na camada de 0,00 - 0,20 m de profundidade e acondicionadas em vasos de 0,20 m de altura, com volume de 0,0049 m3. Foi utilizado o calcário dolomítico nas saturações por base de 60 % e 70 % (1,46 e 2,73 Mg ha-1) e a incubação foi durante 12 meses. A cada mês, uma alíquota era coletada e realizada análise da dispersão de argila pelo método da proveta. À medida que decorreu o tempo, houve aumento da quantidade de argila dispersa em função do aumento do pH. Para a saturação de bases a 60 %, as perdas de argila aconteceram a partir do quarto mês após aplicação do calcário, em torno de 6 g kg-1, e houve decréscimo do nono mês em diante. Para 70 % de saturação foi observado aumento também no quinto mês, de 10 g kg-1 de argila perdida. A testemunha se manteve estável ao longo do período. À medida que ocorre o efeito da calagem no solo, as perdas de argila em relação à testemunha ficam em torno de 16 g kg-1 ao longo do período. Calcários com teores elevados de Ca e Mg tendem a ser mais dispersivos.

Clay dispersion and loss in Oxisol treated with different concentrations of limestone / Dispersão e perda de argila em solo muito argiloso incubado com diferentes doses de calcário

The addition of limestone to the soil may cause clay dispersion and loss. In this study, we aimed to estimate clay dispersion and loss in Oxisol incubated with different concentrations of limestone. To this end, soil samples were collected from a depth of 0.0-0.20 m, treated with limestone at a concentration of 1.46 Mg ha-1 or 2.73 Mg ha-1 to raise base saturation to 60% and 70%, respectively, and incubated for 12 months under greenhouse conditions. Clay dispersion analysis was conducted monthly using the test tube method. The results showed that clay dispersion increased with soil pH and time after limestone application. However, no significant change in clay concentration was identified in the control (no limestone application). At 60% base saturation, clay loss was first observed to be significantly higher than that of the control at 4 months after application and reached a maximum at 9 months after application. At 70% base saturation, clay loss was also first observed to be significantly higher than that of the control at 4 months after application and reached a maximum at 6 months after application. Overall, our data revealed that clay dispersion due to limestone application was approximately 16 g kg-1 over a period of 12 months and increased with the increasing concentrations of Ca and Mg.(AU)

A calagem afeta a dupla camada difusa através das cargas que ocasionam repulsão ou coesão das argilas e, como consequência, interfere na sua floculação/dispersão. O objetivo deste trabalho foi estimar a perda de argila em um Latossolo Vermelho incubado com e sem calcário em duas saturações por bases. Amostras de solo foram coletadas na camada de 0,00 - 0,20 m de profundidade e acondicionadas em vasos de 0,20 m de altura, com volume de 0,0049 m3. Foi utilizado o calcário dolomítico nas saturações por base de 60 % e 70 % (1,46 e 2,73 Mg ha-1) e a incubação foi durante 12 meses. A cada mês, uma alíquota era coletada e realizada análise da dispersão de argila pelo método da proveta. À medida que decorreu o tempo, houve aumento da quantidade de argila dispersa em função do aumento do pH. Para a saturação de bases a 60 %, as perdas de argila aconteceram a partir do quarto mês após aplicação do calcário, em torno de 6 g kg-1, e houve decréscimo do nono mês em diante. Para 70 % de saturação foi observado aumento também no quinto mês, de 10 g kg-1 de argila perdida. A testemunha se manteve estável ao longo do período. À medida que ocorre o efeito da calagem no solo, as perdas de argila em relação à testemunha ficam em torno de 16 g kg-1 ao longo do período. Calcários com teores elevados de Ca e Mg tendem a ser mais dispersivos.(AU)