Spatial variability of chemical indicators of Amazon agricultural soils through geomultivariate statistics, Brazil.

This work focuses on evaluating the spatial variability of chemical attributes of soils under different agricultural use and native forest, indicating which are the possible indicator attributes of changes in environmental, through the use and management of the soil. The study was carried out in the southern region of the Amazonas state, in an Argissolo Vermelho-Amarelo (Ultisol). Sampling grids were established measuring: 90 m × 70 m with regular soil collection spacing of 10 m for the guarana and forest areas; 90 m × 56 m spaced at 10 m × 8 m for annatto area; and 54 m × 42 m with spacing between points of 6 m for the cupuaçu area, totaling 80 sampling points in each area, with soil samples collected at depths of 0.0-0.05; 0.05-0.10 m and 0.10-0.20 m. The following attributes were determined: pH, Al3+, K+, Ca2+, Mg2+, P, H + Al, CEC, V% and m%. Descriptive, geostatistical and multivariate statistical analyzes were performed. The results show that it is possible to state that the descriptive, geostatistical and multivariate statistical techniques were able to identify the difference between the spatial variability of the attributes according to each specific use of individual soils. The multivariate analysis made it possible to select the attributes that most contribute to the variability of these soils, and with that, it was found that the forest showed less spatial variability in the surface layer, with higher reach values by scaled semivariograms.

Geochemistry of selenium, barium, and iodine in representative soils of the Brazilian Amazon rainforest.

The Amazon rainforest is a heterogeneous ecosystem and its soils exhibit geographically variable concentrations of trace elements. In this region, anthropic activities - e.g., agriculture and mining - are numerous and varied, and even natural areas are at risk of contamination by trace elements, either of geogenic or anthropogenic origin. A reliable dataset of benchmark values for selenium (Se), barium (Ba), and iodine (I) concentrations in soils is needed for use as a reference in research and public policies in the region. In this study, 9 selected sites in the Brazilian Amazon rainforest within areas represented by Oxisols and Ultisols were assessed for relevant soil physicochemical characteristics, along with the concentrations of total Se (SeTot), total Ba (BaTot), and sequentially-extracted soluble Se (SeSol) and adsorbed Se (SeAd) in 3 different soil layers (0-20, 20-40, and 40-60 cm). In addition, organically bound-Se (SeOrg) and total I (ITot) concentrations in the surface layer (0-20 cm) were measured. Soil Se concentrations (SeTot) were considered safe and are likely a result of contributions of sedimentary deposits from the Andes. Available Se (SeSol + SeAd) accounted for 4.5% of SeTot, on average, while SeOrg in the topsoil accounted for more than 50% of SeTot. Barium in the western Amazon (state of Acre) and central Amazon (Anori, state of Amazonas) exceeded national prevention levels (PVs). Furthermore, the average ITot in the studied topsoils (5.4 mg kg-1) surpassed the worldwide mean. Notwithstanding, the close relationship found between the total content of the elements (Se, Ba, and I) and soil texture (clay, silt, and sand) suggests their geogenic source. Finally, our data regarding SeTot, BaTot, and ITot can be used to derive regional quality reference values for Amazon soils and also for updating prevention (PV) and investigation (IV) values established for selected elements by the Brazilian legislation.

Natural concentrations and reference values of heavy metals in sedimentary soils in the Brazilian Amazon.

The soils of the Brazilian Amazon exhibit large geochemical diversity reflecting the different soil formation processes in an area covering 49% of the Brazilian territory. Soil contamination by heavy metals is one of the threats to the sustainability of this Biome but establishing quality reference values (QRVs) for the region is a challenging owing to the immense territorial area of the Amazon. This study aimed to determine the natural background of heavy metals in soils from the southwestern Brazilian Amazon in order to propose QRVs for Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Sb, and Zn for alluvial sedimentary soils. One hundred and twenty-eight soil samples were collected at a depth of 0.0-0.2 m in sites with minimal anthropogenic interference. Soil sample digestion was based on the EPA 3051A method and metal concentrations were determined by ICP-OES. QRVs calculated for the southwestern Brazilian Amazon are among the lowest recorded in Brazil (mg kg-1): Ba (16.5), Cd (0.1), Cr (6.9), Cu (2.8), Fe (15.4), Mn (13.4), Ni (1.7), Pb (4.4), Sb (0.9), and Zn (5.7). The low metal concentration is likely a result of the sedimentary origin of the soils. The results of this study can serve as a basis for defining public policies to investigate the environmental impacts resulting from changes in land use in areas of the Brazilian Amazon.

Uso de resíduos de madeira como alternativa de melhorar as condições ambientais em sistema de reflorestamento / Use of waste wood as an alternative to improve environmental conditions in the system of reforestation in Tailândia - PA

A baixa tecnologia empregada no manejo do solo e utilização do fogo para o plantio de espécies ou cultivares florestais na Amazônia, tem sido apontada como a causa principal das áreas alteradas em sistemas florestais, resultando em erosão, poluição hídrica perda de nutrientes e da biodiversidade. Assim, pode-se hipotetizar que uma área alterada, seja em que ambiente ou tipo de exploração a que esteja submetida, estaria em fase de recuperação quando o teor de matéria orgânica no solo estiver aumentando. Tal condição pode ser medida, através de indicadores biológicos do solo: matéria orgânica e teores de nutrientes, e atividade da biomassa microbiana, e também influencia a qualidade e desenvolvimento (diâmetro e altura das árvores ou biomassa aérea) dos espécimes plantados. As áreas atualmente em recuperação ou recuperadas em suas propriedades edafológicas podem ser comparadas, em termos de bioindicadores, a solos enriquecidos com material orgânico proveniente de manejo pretérito, como em áreas de reflorestamento instaladas em áreas de "Terra Preta". Essa comparação, além de validar os indicadores de qualidade do solo, auxiliará estudos que contemplem a utilização racional, seja de florestas naturais ou florestas plantadas.

A substantial portion of soils in the Amazon has low fertility and high acidity indexes. The low levels of technology used in land management and in the use of fire has been pointed out as the main cause of alteration of areas covered by forests. Inadequate soil management, either while planting forest species or agricultural crops, leads to environmental modifications, such as erosion, water pollution and loss of nutrients and biodiversity. Despite the difficulty to measure the degree of recovery of those areas, we may assume that an altered area, whatever environment or land use type it is submitted, would be in recovery phase when the status of its organic matter is improving. This can be measured through soil biological indicators such as levels of organic matter and nutrients, and activity of the microbiological biomass. It also influences the quality of the planted specimens in terms of tree diameter and height, and aerial biomass. Areas currently under recovery or recovered in their edaphological properties can be compared, through the use of bioindicators, to soils enriched with organic material from organic soil management in the past, such as forest systems planted in areas of black earths. This comparison, besides validating soil quality indicators, will be helpful in studies involving rational use of both natural and planted forests.

Uso de resíduos de madeira como alternativa de melhorar as condições ambientais em sistema de reflorestamento

A substantial portion of soils in the Amazon has low fertility and high acidity indexes. The low levels of technology used in land management and in the use of fire has been pointed out as the main cause of alteration of areas covered by forests. Inadequate soil management, either while planting forest species or agricultural crops, leads to environmental modifications, such as erosion, water pollution and loss of nutrients and biodiversity. Despite the difficulty to measure the degree of recovery of those areas, we may assume that an altered area, whatever environment or land use type it is submitted, would be in recovery phase when the status of its organic matter is improving. This can be measured through soil biological indicators such as levels of organic matter and nutrients, and activity of the microbiological biomass. It also influences the quality of the planted specimens in terms of tree diameter and height, and aerial biomass. Areas currently under recovery or recovered in their edaphological properties can be compared, through the use of bioindicators, to soils enriched with organic material from organic soil management in the past, such as forest systems planted in areas of black earths. This comparison, besides validating soil quality indicators, will be helpful in studies involving rational use of both natural and planted forests.

A baixa tecnologia empregada no manejo do solo e utilização do fogo para o plantio de espécies ou cultivares florestais na Amazônia, tem sido apontada como a causa principal das áreas alteradas em sistemas florestais, resultando em erosão, poluição hídrica perda de nutrientes e da biodiversidade. Assim, pode-se hipotetizar que uma área alterada, seja em que ambiente ou tipo de exploração a que esteja submetida, estaria em fase de recuperação quando o teor de matéria orgânica no solo estiver aumentando. Tal condição pode ser medida, através de indicadores biológicos do solo: matéria orgânica e teores de nutrientes, e atividade da biomassa microbiana, e também influencia a qualidade e desenvolvimento (diâmetro e altura das árvores ou biomassa aérea) dos espécimes plantados. As áreas atualmente em recuperação ou recuperadas em suas propriedades edafológicas podem ser comparadas, em termos de bioindicadores, a solos enriquecidos com material orgânico proveniente de manejo pretérito, como em áreas de reflorestamento instaladas em áreas de "Terra Preta". Essa comparação, além de validar os indicadores de qualidade do solo, auxiliará estudos que contemplem a utilização racional, seja de florestas naturais ou florestas plantadas.

Avaliação da condutividade hidraulica do solo saturada utilizando dois métodos de laboratório numa topossequência com diferentes coberturas vegetais no Baixo Amazonas

The objective of this work was to evaluate two different laboratory methods for determining the saturated hydraulic conductivity (Ko), namely, the constant head permeameter method (PCC) and the falling decreasing head permeameter method (PCD) and their applicability and variability to Amazon soils. 125 undisturbed soil samples were collected with an Uhland soil sampler using volumetric rings of 0,072 m height and 0,069 m in diameter. Soil porosity was also estimated by volumetric ring samples collected at the same spots where Ko was evaluated. Disturbed soil samples were also collected for chemical and particle size analysis at the same spots. The results showed that the PCC method was more appropriate for the studied soils Oxisols, leading to the lowest coefficient of variation and standard deviation throughout the topographic sequence. The Ko values were distributed among P1(2,65 to 3,34 cm day-1), P2(2,85 to 3,38 cm day-1), P3(2,86 to 3,63 cm day-1), P4(2,75 to 3,49 cm day-1), P5(2,38 to 3,83 cm day-1) and P6 (2,47 to 3,52 cm day-1); having a tendency to show higher Ko values at soil surface. The use of Ko as a parameter for hydraulic analysis in soils with high porosity in the surface layer and high clay content in the subsoil, as is the case in the Amazon, must be undertaken with caution to avoid compacting the sample and porous discontinuities. Throughout the studied topographic sequence, changes of saturated hydraulic conductivity were more related to changes in soil physical properties than to changes in vegetation cover throughout the studied topographic sequence.

O objetivo desse trabalho foi avaliar dois métodos de laboratório para a determinação da condutividade hidráulica do solo saturada (Ko) conhecidos como Permeâmetro de carga constante (PCC) e Permeâmetro de carga decrescente (PCD), com o intuito de verificar sua aplicabilidade e variabilidade em solos amazônicos. Coletaram-se 125 amostras de solo com estrutura indeformada, através de amostrador tipo Uhland, com anéis volumétricos, de 0,072 m de altura e 0,069 m de diâmetro, devido à variabilidade apresentada pelas determinações de tal parâmetro. Nos mesmos pontos de amostragens da Ko, procedeu-se coleta de anéis volumétricos para a determinação da porosidade do solo. Ainda nesses pontos foram coletadas amostras com estrutura deformada para análises físicas e químicas. Os resultados obtidos demonstram que o método do PCC foi o mais apropriado para a classe dos Latossolos estudados, apresentando os menores coeficientes de variação e desvio padrão ao longo da topossequência. Os valores de Ko estiveram distribuídos entre P1(2,65 à 3,34 cm dia-1), P2(2,85 à 3,38 cm dia-1), P3(2,86 à 3,63 cm dia-1), P4(2,75 à 3,49 cm dia-1), P5(2,38 à 3,83 cm dia-1) e P6 (2,47 à 3,52 cm dia-1); havendo uma tendência para maiores valores de Ko na superficie. A utilização de Ko como parâmetro de análise hídrica em solos porosos na superfície e muito argilosos em profundidade, como os amazônicos, necessita ser realizada com precaução, evitando a interrupção da continuidade dos poros e compactação da amostra. Mudanças na condutividade hidráulica saturada estiveram mais relacionadas a alterações nas propriedades físicas do solo e posição no relevo do que nas alterações das coberturas vegetais ao longo da topossequência.

Avaliação da condutividade hidraulica do solo saturada utilizando dois métodos de laboratório numa topossequência com diferentes coberturas vegetais no Baixo Amazonas

The objective of this work was to evaluate two different laboratory methods for determining the saturated hydraulic conductivity (Ko), namely, the constant head permeameter method (PCC) and the falling decreasing head permeameter method (PCD) and their applicability and variability to Amazon soils. 125 undisturbed soil samples were collected with an Uhland soil sampler using volumetric rings of 0,072 m height and 0,069 m in diameter. Soil porosity was also estimated by volumetric ring samples collected at the same spots where Ko was evaluated. Disturbed soil samples were also collected for chemical and particle size analysis at the same spots. The results showed that the PCC method was more appropriate for the studied soils Oxisols, leading to the lowest coefficient of variation and standard deviation throughout the topographic sequence. The Ko values were distributed among P1(2,65 to 3,34 cm day-1), P2(2,85 to 3,38 cm day-1), P3(2,86 to 3,63 cm day-1), P4(2,75 to 3,49 cm day-1), P5(2,38 to 3,83 cm day-1) and P6 (2,47 to 3,52 cm day-1); having a tendency to show higher Ko values at soil surface. The use of Ko as a parameter for hydraulic analysis in soils with high porosity in the surface layer and high clay content in the subsoil, as is the case in the Amazon, must be undertaken with caution to avoid compacting the sample and porous discontinuities. Throughout the studied topographic sequence, changes of saturated hydraulic conductivity were more related to changes in soil physical properties than to changes in vegetation cover throughout the studied topographic sequence.

O objetivo desse trabalho foi avaliar dois métodos de laboratório para a determinação da condutividade hidráulica do solo saturada (Ko) conhecidos como Permeâmetro de carga constante (PCC) e Permeâmetro de carga decrescente (PCD), com o intuito de verificar sua aplicabilidade e variabilidade em solos amazônicos. Coletaram-se 125 amostras de solo com estrutura indeformada, através de amostrador tipo Uhland, com anéis volumétricos, de 0,072 m de altura e 0,069 m de diâmetro, devido à variabilidade apresentada pelas determinações de tal parâmetro. Nos mesmos pontos de amostragens da Ko, procedeu-se coleta de anéis volumétricos para a determinação da porosidade do solo. Ainda nesses pontos foram coletadas amostras com estrutura deformada para análises físicas e químicas. Os resultados obtidos demonstram que o método do PCC foi o mais apropriado para a classe dos Latossolos estudados, apresentando os menores coeficientes de variação e desvio padrão ao longo da topossequência. Os valores de Ko estiveram distribuídos entre P1(2,65 à 3,34 cm dia-1), P2(2,85 à 3,38 cm dia-1), P3(2,86 à 3,63 cm dia-1), P4(2,75 à 3,49 cm dia-1), P5(2,38 à 3,83 cm dia-1) e P6 (2,47 à 3,52 cm dia-1); havendo uma tendência para maiores valores de Ko na superficie. A utilização de Ko como parâmetro de análise hídrica em solos porosos na superfície e muito argilosos em profundidade, como os amazônicos, necessita ser realizada com precaução, evitando a interrupção da continuidade dos poros e compactação da amostra. Mudanças na condutividade hidráulica saturada estiveram mais relacionadas a alterações nas propriedades físicas do solo e posição no relevo do que nas alterações das coberturas vegetais ao longo da topossequência.

Avaliação da condutividade hidraulica do solo saturada utilizando dois métodos de laboratório numa topossequência com diferentes coberturas vegetais no Baixo Amazonas / Evaluation of the saturated hydraulic conductivity using two laboratory methods in a topossequence with different vegetation cover in the lower Amazon

O objetivo desse trabalho foi avaliar dois métodos de laboratório para a determinação da condutividade hidráulica do solo saturada (Ko) conhecidos como Permeâmetro de carga constante (PCC) e Permeâmetro de carga decrescente (PCD), com o intuito de verificar sua aplicabilidade e variabilidade em solos amazônicos. Coletaram-se 125 amostras de solo com estrutura indeformada, através de amostrador tipo Uhland, com anéis volumétricos, de 0,072 m de altura e 0,069 m de diâmetro, devido à variabilidade apresentada pelas determinações de tal parâmetro. Nos mesmos pontos de amostragens da Ko, procedeu-se coleta de anéis volumétricos para a determinação da porosidade do solo. Ainda nesses pontos foram coletadas amostras com estrutura deformada para análises físicas e químicas. Os resultados obtidos demonstram que o método do PCC foi o mais apropriado para a classe dos Latossolos estudados, apresentando os menores coeficientes de variação e desvio padrão ao longo da topossequência. Os valores de Ko estiveram distribuídos entre P1(2,65 à 3,34 cm dia-1), P2(2,85 à 3,38 cm dia-1), P3(2,86 à 3,63 cm dia-1), P4(2,75 à 3,49 cm dia-1), P5(2,38 à 3,83 cm dia-1) e P6 (2,47 à 3,52 cm dia-1); havendo uma tendência para maiores valores de Ko na superficie. A utilização de Ko como parâmetro de análise hídrica em solos porosos na superfície e muito argilosos em profundidade, como os amazônicos, necessita ser realizada com precaução, evitando a interrupção da continuidade dos poros e compactação da amostra. Mudanças na condutividade hidráulica saturada estiveram mais relacionadas a alterações nas propriedades físicas do solo e posição no relevo do que nas alterações das coberturas vegetais ao longo da topossequência.

The objective of this work was to evaluate two different laboratory methods for determining the saturated hydraulic conductivity (Ko), namely, the constant head permeameter method (PCC) and the falling decreasing head permeameter method (PCD) and their applicability and variability to Amazon soils. 125 undisturbed soil samples were collected with an Uhland soil sampler using volumetric rings of 0,072 m height and 0,069 m in diameter. Soil porosity was also estimated by volumetric ring samples collected at the same spots where Ko was evaluated. Disturbed soil samples were also collected for chemical and particle size analysis at the same spots. The results showed that the PCC method was more appropriate for the studied soils Oxisols, leading to the lowest coefficient of variation and standard deviation throughout the topographic sequence. The Ko values were distributed among P1(2,65 to 3,34 cm day-1), P2(2,85 to 3,38 cm day-1), P3(2,86 to 3,63 cm day-1), P4(2,75 to 3,49 cm day-1), P5(2,38 to 3,83 cm day-1) and P6 (2,47 to 3,52 cm day-1); having a tendency to show higher Ko values at soil surface. The use of Ko as a parameter for hydraulic analysis in soils with high porosity in the surface layer and high clay content in the subsoil, as is the case in the Amazon, must be undertaken with caution to avoid compacting the sample and porous discontinuities. Throughout the studied topographic sequence, changes of saturated hydraulic conductivity were more related to changes in soil physical properties than to changes in vegetation cover throughout the studied topographic sequence.

Dinâmica da mobilização de elementos em solos da Amazônia submetidos à inundação

Significant part of Amazonia soils stays partially or completely waterlogged for varying periods of days to months, as result of widespread inundation or drainage deficiency in some areas, causing changes in chemical, physical and biological properties. In this work, we aimed to evaluate the dynamics of mobilization of Al, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, Si, P in soils subjected to controlled six months inundation. Soil solution aliquots were collected periodically during the inundation period, determining all elements in solution. The inundation influenced the kinetics of elements, increasing their mobilization, notably in the first weeks. Levels of Fe in solution were higher in soils with greater amounts of amorphous Fe. In soils with low amorphous Fe and low organic matter contents, mobilization of Fe was very low. Levels of P in solution were influenced by all P forms, but Fe-P forms exerted the greatest influence on mobilized P. Levels of Ca, Mg, K and Na in solution were directly influenced by their exchangeable levels, as well by the Mn and Fe kinetics.

Parte significativa de solos da Amazônia permanece saturada ou inundada por períodos que podem variar de alguns dias a vários meses, em decorrência de enchentes ou deficiência de drenagem em algumas áreas, resultando em alterações químicas, físicas e biológicas nos solos. Este trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar a dinâmica da mobilização de Al, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, Si e P em solos da Amazônia submetidos a inundação. Amostras de vários solos foram submetidas à inundação durante seis meses. Alíquotas da solução foram coletadas periodicamente durante o tempo de inundação e determinaram-se os teores dos diversos elementos em solução. A inundação influenciou a cinética dos elementos, com aumento da mobilização dos mesmos, principalmente, nas primeiras semanas. Os teores de Fe em solução foram mais elevados para os solos mais ricos em Fe amorfo. Em amostras com baixos teores de Fe amorfo e baixo conteúdo de matéria orgânica, os teores de Fe em solução foram muito reduzidos. O teor de P em solução foi influenciado por todas as formas de P. O P ligado ao Fe foi a forma que maior influência exerceu sobre o teor de P solúvel. Os teores dos cátions Ca, Mg, K e Na, em solução, foram diretamente influenciados por seus respectivos teores trocáveis, bem como pela cinética do Fe e do Mn.