RESUMO
Este estudo objetivou avaliar os efeitos da sucessão e rotação de culturas nos atributos físicos e na produtividade dos cultivos agrícolas de um Latossolo Vermelho sob plantio direto, localizado no Estado do Rio Grande do Sul. Os tratamentos contaram de quatro seqüências de culturas cultivadas de 1998 a 2001: 1) sucessão trigo / soja; 2) rotação milho / aveia / milho+guandu anão / trigo / soja / trigo; 3) rotação guandu anão / trigo / soja / trigo / soja / aveia; e 4) rotação Crotalária / trigo / soja / aveia / milho / trigo. Em outubro de 2000 e de 2001, foram coletadas amostras de solo para determinar os atributos físicos do solo. Em todas as safras foi medida a produtividade das culturas. O Latossolo Vermelho cultivado com plantio direto apresenta um grau de compactação elevado, com densidade do solo acima e volume de macroporos abaixo do limite crítico para a classe textural muito argiloso. As maiores limitações ocorrem abaixo da camada de 0 a 0,03m, pois na camada mais superficial, apesar das pressões exercidas, a mobilização do solo nas operações de semeadura e adubação em linha aumenta a porosidade e reduz a densidade do solo. Nessa camada, houve maior volume de poros entre a saturação e a capacidade de campo, responsáveis pela aeração do solo, e entre a capacidade de campo e o ponto de murcha permanente, responsáveis pelo armazenamento da água disponível para as plantas. A introdução de plantas de cobertura a cada três anos não foi eficiente para reduzir a compactação. A produtividade das culturas foi influenciada positivamente na rotação com Crotalária, enquanto os demais sistemas não diferiram da sucessão de culturas.
This study had as objective to evaluate the effects of crops succession and rotation on physical properties and crops yield on an Oxisol (clayey Haplortox) under no tillage system, in Rio Grande do Sul State, Brazil. The treatments included four cropping sequences, used from 1998 to 2001: 1) succession wheat / soybean, 2) rotation corn / oat / corn+ Cajanus cajan L. Millsp / wheat / soybean / wheat, 3) rotation Cajanus cajan L. Millsp / wheat / soybean / wheat / soybean / oat, and 4) rotation Crotalaria juncea L. / wheat / soybean / oat / corn / wheat. In October of 2000 and 2001, soil samples were collected to determine physical properties. In all years, the crops yield was measured. The Oxisol cultivated under no-tillage had a high compaction degree, with soil bulk density greater and macroporosity smaller than the critical limit for clay texture. The largest limitations were observed below the layer of 0 to 0,03m, because in the uppermost layer soil mobilization by successive operations of fertilization and sowing increases soil porosity and reduces soil density. Thus, greater volume of pores is observed between soil saturation and field capacity, responsible for soil aeration, and between field capacity and wilting point, responsible for storage of plant available water. The use of cover crops once every three years was not efficient to reduce soil compaction. The yield of the subsequent crops was influenced positively in the rotation with Crotalaria juncea, while the other cropping systems did not differ from crop succession.
RESUMO
A study was developed evaluating the K(q ) function by the instantaneous profile method with and without the suposition of unit gradient and with respect to the pedogenetic horizons, in an Oxisol, located at experimental fields of Escola Superior Luiz de Queiroz, University of São Paulo, in Piracicaba (SP) 22° 42' 43,3'' S, 47° 37' 10,4'' W, 546m. The determination of the function was made using mercury manometer tensiometers installed at the depths of 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9; 1.0; 1.1 and 1.2m and soil water retention curves determined for the same depths. The result analysis was made using an F-test in order to verify the paralelism, the intercept equality and the coincidence of the lnK versus q straight lines, taking and not taking into account the assumption of unit hydraulic gradient. The depths from 0.2m to 1.1m were compared, as well as the correlations among the depths of each pedogenetic horizon. From the results, it was concluded that, with the procedures used to delimit the experimental plots in this experiment to water the soil profile and to follow the water redistribuition, the unit gradient approch seemed to be adequate to assess the field K(q ) function and also that the pedogenetic horizons seemed to follow the layers of similar K(q) function, only for depths greater than 0.6m.
Desenvolveu-se um estudo avaliando a função K(q) pelo método do perfil instantâneo com e sem a suposição de gradiente unitário, observando seu comportamento com relação aos horizontes pedogenéticos, em um Latossolo Vermelho Distrófico argissólico A moderado textura média, localizado no campo experimental da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo, 22° 42' 43,3'' S, 47° 37' 10,4'' W, 546 m. A determinação da função foi feita usando tensiômetros com manômetro de mercúrio instalados às profundidades de 0,1m; 0,2m; 0,3m; 0,4m; 0,5m; 0,6m; 0,7m; 0,8m; 0,9m; 1,0m; 1,1m e 1,2m e curvas de retenção determinadas para as mesmas profundidades. A análise dos resultados foi feita pelo teste F de análise de variância ao nível de 5% de probabilidade, testando o paralelismo, a igualdade dos interceptos e a coincidência entre as retas lnK versus q, considerando e não considerando a suposição do gradiente unitário. Foram comparadas as profundidades de 0,2m a 1,1m, bem como as correlações entre as profundidades de cada horizonte pedogenético. Com base na análise dos resultados, pode-se dizer que, com os procedimentos utilizados de delimitação da área para inundação e redistribuição da água, podem ser empregados modelos simples que consideram unitário o gradiente de potencial total e que, pela comparação feita entre as profundidades, a separação do perfil do solo em horizontes pedogenéticos parece seguir a separação em camadas com funções K(q ) semelhantes, apenas a partir da profundidade de 0,6m.
RESUMO
A study was developed evaluating the K(q ) function by the instantaneous profile method with and without the suposition of unit gradient and with respect to the pedogenetic horizons, in an Oxisol, located at experimental fields of Escola Superior Luiz de Queiroz, University of São Paulo, in Piracicaba (SP) 22° 42' 43,3'' S, 47° 37' 10,4'' W, 546m. The determination of the function was made using mercury manometer tensiometers installed at the depths of 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9; 1.0; 1.1 and 1.2m and soil water retention curves determined for the same depths. The result analysis was made using an F-test in order to verify the paralelism, the intercept equality and the coincidence of the lnK versus q straight lines, taking and not taking into account the assumption of unit hydraulic gradient. The depths from 0.2m to 1.1m were compared, as well as the correlations among the depths of each pedogenetic horizon. From the results, it was concluded that, with the procedures used to delimit the experimental plots in this experiment to water the soil profile and to follow the water redistribuition, the unit gradient approch seemed to be adequate to assess the field K(q ) function and also that the pedogenetic horizons seemed to follow the layers of similar K(q) function, only for depths greater than 0.6m.
Desenvolveu-se um estudo avaliando a função K(q) pelo método do perfil instantâneo com e sem a suposição de gradiente unitário, observando seu comportamento com relação aos horizontes pedogenéticos, em um Latossolo Vermelho Distrófico argissólico A moderado textura média, localizado no campo experimental da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo, 22° 42' 43,3'' S, 47° 37' 10,4'' W, 546 m. A determinação da função foi feita usando tensiômetros com manômetro de mercúrio instalados às profundidades de 0,1m; 0,2m; 0,3m; 0,4m; 0,5m; 0,6m; 0,7m; 0,8m; 0,9m; 1,0m; 1,1m e 1,2m e curvas de retenção determinadas para as mesmas profundidades. A análise dos resultados foi feita pelo teste F de análise de variância ao nível de 5% de probabilidade, testando o paralelismo, a igualdade dos interceptos e a coincidência entre as retas lnK versus q, considerando e não considerando a suposição do gradiente unitário. Foram comparadas as profundidades de 0,2m a 1,1m, bem como as correlações entre as profundidades de cada horizonte pedogenético. Com base na análise dos resultados, pode-se dizer que, com os procedimentos utilizados de delimitação da área para inundação e redistribuição da água, podem ser empregados modelos simples que consideram unitário o gradiente de potencial total e que, pela comparação feita entre as profundidades, a separação do perfil do solo em horizontes pedogenéticos parece seguir a separação em camadas com funções K(q ) semelhantes, apenas a partir da profundidade de 0,6m.
RESUMO
The tillage systems affect the soil structure, and influence the storage of water available to plants. The objective of the present study was to evaluate the effects of long-term (17 years) of conventional tillage (PC), reduced tillage (PR) and no tillage (SD) on soil physical properties related to water storage in a Loamy Acrisol, in Eldorado do Sul, Rio Grande do Sul State. Soil samples (0-2.5, 2.5-7.5, 7.5-12.5, 12.5-17.5 cm) were collected in a sequence of vetch/corn and in an adjacent native grass field. The soil in SD presented high organic carbon (CO) for the superficial layer and large soil resistance values for depth compared to the conventional tillage. There were no differences among tillage systems of macro and microporosity of the soil, but for PC the saturated hydraulic conductivity increased in depth. No physical restriction to the plant root penetration in the soil under the different tillage systems was verified, which agrees with observation of non-critical observed values of bulk density (1.35 - 1.65 Mg m-3), macroporosity (0.09 - 0.20 m³ m-3) and soil resistance (0.25 - 0.75 MPa). The water retention curves and the available water (AD = 10 kPa (field capacity) - 1.500 kPa (point of permanent wither)) were not influenced by tillage systems, being the low volume of available water (0.05 - 0.09 m³ m-3) related to the texture of this soil. In this case, the increase of the infiltration rate and decrease of water evaporation due to the maintenance of the plant residues on soil surface for reduced tillage and no tillage may contribute to increase availability of water in the initial phase of crop establishment in these systems.
Os sistemas de preparo afetam a estrutura do solo e podem influenciar o armazenamento de água disponível para as plantas. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de longo prazo (17 anos) dos sistemas de preparo convencional (PC), preparo reduzido (PR) e semeadura direta (SD) sobre os atributos físicos relacionados ao armazenamento e disponibilidade de água de um Argissolo Vermelho com textura média, em Eldorado do Sul, RS. Amostras de solo (0-2,5, 2,5-7,5, 7,5-12,5, 12,5-17,5cm) foram coletadas numa seqüência ervilhaca/milho. Adicionalmente, amostrou-se uma área sob campo nativo (CN), adjacente à área experimental, como referência à condição natural do solo. O solo em SD apresentou maiores teores de carbono orgânico (CO) na camada superficial e maiores valores de resistência ao penetrômetro em profundidade, em relação ao solo em preparo convencional. Os sistemas de preparo não se diferenciaram quanto ao seu efeito na macro e microporosidade do solo, contudo o revolvimento no PC aumentou a condutividade hidráulica saturada em profundidade. Não se verificou nenhuma restrição física ao desenvolvimento radicular sob os diferentes sistemas de preparo, o que foi comprovado pelos valores de densidade (1,35 a 1,65 Mg m-3), macroporosidade (0,09 a 0,20 m³ m-3) e resistência ao penetrômetro (0,25 a 0,75 MPa). Do ponto de vista hídrico, as curvas de retenção e o volume de água disponível (AD = 10 kPa (capacidade de campo) - 1.500 kPa (ponto de murcha permanente)), não foram influenciados pelos sistemas de preparo, sendo o baixo volume de água disponível (0,05 a 0,09 m³ m-3) relacionado à textura desse solo. Nesse caso, o aumento da taxa de infiltração e a diminuição da evaporação da água decorrente da manutenção dos resíduos vegetais sobre o solo nos sistemas de preparo reduzido e semeadura direta, podem contribuir para uma maior disponibilidade hídrica na fase inicial do estabelecimento das culturas nesses sistemas conservacionistas de manejo em comparação ao preparo convencional.
RESUMO
The tillage systems affect the soil structure, and influence the storage of water available to plants. The objective of the present study was to evaluate the effects of long-term (17 years) of conventional tillage (PC), reduced tillage (PR) and no tillage (SD) on soil physical properties related to water storage in a Loamy Acrisol, in Eldorado do Sul, Rio Grande do Sul State. Soil samples (0-2.5, 2.5-7.5, 7.5-12.5, 12.5-17.5 cm) were collected in a sequence of vetch/corn and in an adjacent native grass field. The soil in SD presented high organic carbon (CO) for the superficial layer and large soil resistance values for depth compared to the conventional tillage. There were no differences among tillage systems of macro and microporosity of the soil, but for PC the saturated hydraulic conductivity increased in depth. No physical restriction to the plant root penetration in the soil under the different tillage systems was verified, which agrees with observation of non-critical observed values of bulk density (1.35 - 1.65 Mg m-3), macroporosity (0.09 - 0.20 m³ m-3) and soil resistance (0.25 - 0.75 MPa). The water retention curves and the available water (AD = 10 kPa (field capacity) - 1.500 kPa (point of permanent wither)) were not influenced by tillage systems, being the low volume of available water (0.05 - 0.09 m³ m-3) related to the texture of this soil. In this case, the increase of the infiltration rate and decrease of water evaporation due to the maintenance of the plant residues on soil surface for reduced tillage and no tillage may contribute to increase availability of water in the initial phase of crop establishment in these systems.
Os sistemas de preparo afetam a estrutura do solo e podem influenciar o armazenamento de água disponível para as plantas. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de longo prazo (17 anos) dos sistemas de preparo convencional (PC), preparo reduzido (PR) e semeadura direta (SD) sobre os atributos físicos relacionados ao armazenamento e disponibilidade de água de um Argissolo Vermelho com textura média, em Eldorado do Sul, RS. Amostras de solo (0-2,5, 2,5-7,5, 7,5-12,5, 12,5-17,5cm) foram coletadas numa seqüência ervilhaca/milho. Adicionalmente, amostrou-se uma área sob campo nativo (CN), adjacente à área experimental, como referência à condição natural do solo. O solo em SD apresentou maiores teores de carbono orgânico (CO) na camada superficial e maiores valores de resistência ao penetrômetro em profundidade, em relação ao solo em preparo convencional. Os sistemas de preparo não se diferenciaram quanto ao seu efeito na macro e microporosidade do solo, contudo o revolvimento no PC aumentou a condutividade hidráulica saturada em profundidade. Não se verificou nenhuma restrição física ao desenvolvimento radicular sob os diferentes sistemas de preparo, o que foi comprovado pelos valores de densidade (1,35 a 1,65 Mg m-3), macroporosidade (0,09 a 0,20 m³ m-3) e resistência ao penetrômetro (0,25 a 0,75 MPa). Do ponto de vista hídrico, as curvas de retenção e o volume de água disponível (AD = 10 kPa (capacidade de campo) - 1.500 kPa (ponto de murcha permanente)), não foram influenciados pelos sistemas de preparo, sendo o baixo volume de água disponível (0,05 a 0,09 m³ m-3) relacionado à textura desse solo. Nesse caso, o aumento da taxa de infiltração e a diminuição da evaporação da água decorrente da manutenção dos resíduos vegetais sobre o solo nos sistemas de preparo reduzido e semeadura direta, podem contribuir para uma maior disponibilidade hídrica na fase inicial do estabelecimento das culturas nesses sistemas conservacionistas de manejo em comparação ao preparo convencional.
RESUMO
Change on substrate bulk density during the growing period may negatively affect other substrate physical properties and, consequently, plant growth. The objectives of this research were 1) to characterize physical properties of two horticultural substrates (S1 and S2), 2) to evaluate the effect of different bulk densities values of those substrates on their air/water relationship, and 3) to develop mathematical functions to estimate the air/water relationship by increasing substrates bulk density value. First, the distribution of particles size, the bulk density, and the water release curve of the substrates were determined. Then, substrates were packed with three different bulk density values, i.e. 10% (D1), 20% (D2) and 30% (D3), higher than the bulk density (D) determined in the characterization phase. The water release curves were determined for each bulk density value of both substrates. The effect of increasing substrate bulk density in the total porosity (TP), aeration space (AS), available water (AW), easily available water (EAW), buffering water (BW), and in the remaining water (RW) was evaluated using simple linear regression and polynomial analysis. The particles size distribution and the water release curves were significantly different for the two substrates. Increasing the bulk density value decreased TP and AS, and increased BW and RW. The highest values of AW and EAW were observed for D1. Regression equations obtained can be used to choose the more appropriate air/water relationship for each growing condition.
Alterações na densidade do substrato durante o cultivo das plantas modificam suas propriedades físicas. O trabalho teve como objetivos caracterizar fisicamente dois substratos hortícolas e avaliar o efeito da densidade na relação ar/água dos mesmos, elaborando funções matemáticas que permitam estimar tal relação a partir da densidade do substrato. Para tanto, determinou-se a distribuição do tamanho das partículas, a densidade e a curva de retenção de água. Procedeu-se o acondicionamento dos substratos em três valores de densidade: 10 (D1), 20 (D2) e 30% (D3) maior que a densidade (D) determinada na fase de caracterização. Partindo das amostras com diferentes densidades, determinou-se a curva de retenção de água dos substratos. A influência do aumento da densidade do substrato na porosidade total (PT), no espaço de aeração (EA), na água disponível (AD), na água facilmente disponível (AFD), na água tamponante (AT) e na água remanescente (AR) foi avaliada pela análise de regressão linear simples e análise polinomial. A composição granulométrica e a curva de retenção de água foram significativamente diferentes para os dois substratos. O aumento da densidade diminuiu a PT e o EA e aumentou a AT e AR. Os maiores valores de AD e AFD foram observados para D1. Foram obtidas equações de regressão que podem auxiliar na escolha da relação ar/água mais adequada para cada condição.
RESUMO
Change on substrate bulk density during the growing period may negatively affect other substrate physical properties and, consequently, plant growth. The objectives of this research were 1) to characterize physical properties of two horticultural substrates (S1 and S2), 2) to evaluate the effect of different bulk densities values of those substrates on their air/water relationship, and 3) to develop mathematical functions to estimate the air/water relationship by increasing substrates bulk density value. First, the distribution of particles size, the bulk density, and the water release curve of the substrates were determined. Then, substrates were packed with three different bulk density values, i.e. 10% (D1), 20% (D2) and 30% (D3), higher than the bulk density (D) determined in the characterization phase. The water release curves were determined for each bulk density value of both substrates. The effect of increasing substrate bulk density in the total porosity (TP), aeration space (AS), available water (AW), easily available water (EAW), buffering water (BW), and in the remaining water (RW) was evaluated using simple linear regression and polynomial analysis. The particles size distribution and the water release curves were significantly different for the two substrates. Increasing the bulk density value decreased TP and AS, and increased BW and RW. The highest values of AW and EAW were observed for D1. Regression equations obtained can be used to choose the more appropriate air/water relationship for each growing condition.
Alterações na densidade do substrato durante o cultivo das plantas modificam suas propriedades físicas. O trabalho teve como objetivos caracterizar fisicamente dois substratos hortícolas e avaliar o efeito da densidade na relação ar/água dos mesmos, elaborando funções matemáticas que permitam estimar tal relação a partir da densidade do substrato. Para tanto, determinou-se a distribuição do tamanho das partículas, a densidade e a curva de retenção de água. Procedeu-se o acondicionamento dos substratos em três valores de densidade: 10 (D1), 20 (D2) e 30% (D3) maior que a densidade (D) determinada na fase de caracterização. Partindo das amostras com diferentes densidades, determinou-se a curva de retenção de água dos substratos. A influência do aumento da densidade do substrato na porosidade total (PT), no espaço de aeração (EA), na água disponível (AD), na água facilmente disponível (AFD), na água tamponante (AT) e na água remanescente (AR) foi avaliada pela análise de regressão linear simples e análise polinomial. A composição granulométrica e a curva de retenção de água foram significativamente diferentes para os dois substratos. O aumento da densidade diminuiu a PT e o EA e aumentou a AT e AR. Os maiores valores de AD e AFD foram observados para D1. Foram obtidas equações de regressão que podem auxiliar na escolha da relação ar/água mais adequada para cada condição.
RESUMO
The study of physical, hydric and chemical attributes of a Oxisol under the policultivation system in the Amazon region were studied. The soil was described morphologicaly and deformed structure samples were collected for physical and chemical characterization. The analyses of hydraulic properties was made from underformed samples collected in each 0.10 m soil layer up to 1.00 m depth with 5 replicates for the determination of hydraulic conductivity of satured soil (Ko) by the falling decreasing head permeameter method and determination of the retention curve (phim(theta)), using the tensions of 1, 2 and 4 kPa (porous plate funnels) and 10, 30, 50, 100, 500 and 1500 kPa (porous plate pressure cells). Other analysis were made up to 1.50 m depth. The Ko values in the layers presented great homogeneity between 2.22 and 3.20 cm day-1, related with the soil density variation and porosity.The hydric retention shows that the soil has the capacity to retain a great quantity of water, even when submitted to high potentials, indicating a low availability to the plants. The retention curves did not present a good adjustment by van Genuchten equation, suggesting a bimodal porous distribution.
Estudou-se os atributos físicos, hídricos e químicos de um Latossolo sob sistema de agroflorestal na região Amazônica. O solo foi descrito morfologicamente e amostras com estrutura deformada foram coletadas para caracterização física e química. A análise das propriedades hidráulicas foi realizada a partir de amostras indeformadas coletadas a cada camada de 0,10 m até 1,00 m de profundidade com 5 repetições para determinação da condutividade hidráulica do solo saturado (Ko) pelo método do permeâmetro de carga decrescente e determinação das curvas de retenção (fim(teta)), utilizando as tensões de 1, 2 e 4 kPa (funis de placa porosa) e 10, 30, 50, 100, 500 e 1500 kPa (câmaras de pressão com placa porosa). As demais análises foram realizadas até 1,50 m de profundidade. Os valores de Ko nas camadas apresentaram grande homogeneidade estando compreendido entre 2,22 a 3,20 cm dia-1, sendo relacionados com variação da densidade do solo e porosidade. A retenção hídrica demonstra que o solo tem a capacidade de reter elevada quantidade de água, mesmo quando submetido a elevados potenciais, indicando uma baixa disponibilidade para as plantas. As curvas de retenção não apresentaram um bom ajuste pela equação de van Genuchten , sugerindo uma distribuição de poros bimodal.
RESUMO
Soil physical variables were investigated in forest plots submitted to selective logging in Central Amazonia. After logging, soil samples were collected to obtain soil water retention curves and measure: available soil water to the plants, soil density, and total porosity. Temperature measurements were carried out for 13 months, considering six treatments: control, center of the gaps, edge of the gaps, edge of the remaining forest, remaining forest and tractor tracks. Hydraulic conductivity measurements on saturated soil were conducted both on the control forest as well as on the logged plots, with no treatment distinction. The soil showed a low available water storage capacity: only 11 to 18% can be available to the plants, up to 1 meter depth. The temperature of the soil upper layers was influenced by logging, i. e., through the opening of the gaps, light reaches the soil more intensely in the center and edge of gaps, increasing temperatures in relation to the control and the remaining forest.
Variáveis físicas do solo foram investigadas em parcelas de floresta de terra firme submetidas à extração seletiva de madeira na Amazônia central. Foram obtidas curvas de retenção de água no solo, juntamente com medidas de água disponível no solo às plantas, densidade do solo e porosidade total. Medidas de temperatura do solo foram realizadas por mais de 13 meses, considerando seis tratamentos: controle, centro da clareira, borda da clareira, borda da floresta remanescente, floresta remanescente e trilha do trator. Medidas de condutividade hidráulica de solo saturado foram feitas na floresta e em clareiras, sem distinguir os tratamentos. O solo revelou baixa capacidade de armazenar água disponível: apenas 11 a 18% da água pode estar disponível às plantas, num perfil de 1 m de profundidade. A temperatura das camadas superiores do solo foi influenciada pela extração seletiva de madeira: nas clareiras abertas, a luz chega com mais intensidade no solo, proporcionando temperaturas mais elevadas no centro e nas bordas das clareiras do que no controle e na floresta remanescente.
RESUMO
Soil physical variables were investigated in forest plots submitted to selective logging in Central Amazonia. After logging, soil samples were collected to obtain soil water retention curves and measure: available soil water to the plants, soil density, and total porosity. Temperature measurements were carried out for 13 months, considering six treatments: control, center of the gaps, edge of the gaps, edge of the remaining forest, remaining forest and tractor tracks. Hydraulic conductivity measurements on saturated soil were conducted both on the control forest as well as on the logged plots, with no treatment distinction. The soil showed a low available water storage capacity: only 11 to 18% can be available to the plants, up to 1 meter depth. The temperature of the soil upper layers was influenced by logging, i. e., through the opening of the gaps, light reaches the soil more intensely in the center and edge of gaps, increasing temperatures in relation to the control and the remaining forest.
Variáveis físicas do solo foram investigadas em parcelas de floresta de terra firme submetidas à extração seletiva de madeira na Amazônia central. Foram obtidas curvas de retenção de água no solo, juntamente com medidas de água disponível no solo às plantas, densidade do solo e porosidade total. Medidas de temperatura do solo foram realizadas por mais de 13 meses, considerando seis tratamentos: controle, centro da clareira, borda da clareira, borda da floresta remanescente, floresta remanescente e trilha do trator. Medidas de condutividade hidráulica de solo saturado foram feitas na floresta e em clareiras, sem distinguir os tratamentos. O solo revelou baixa capacidade de armazenar água disponível: apenas 11 a 18% da água pode estar disponível às plantas, num perfil de 1 m de profundidade. A temperatura das camadas superiores do solo foi influenciada pela extração seletiva de madeira: nas clareiras abertas, a luz chega com mais intensidade no solo, proporcionando temperaturas mais elevadas no centro e nas bordas das clareiras do que no controle e na floresta remanescente.
RESUMO
An alternative way to assess the drainable porosity as a function of soil-water tension, from the soil-water retention curve (Van Genuchten's model), is presented for data of a clayey holm gley soil of the county of Piracicaba, SP, Brazil. Soil-water retention curves were determined using undisturbed soil samples. The analysis of the results has shown that the data variability was mainly due to random causes. Statistical indexes used to verify the degree of fitting of the experimental data to the proposed model, have shown that the model can be used to estimate the drainable porosity from the empirical parameters of the Van Genuchten model.
Um modo alternativo para estimativa da porosidade drenável em função da tensão da água no solo a partir da equação de VAN GENUCHTEN para a curva de retenção, é apresentado e testado para dados obtidos de um solo de várzea ( Gleissolo Eutrófico, textura argilosa). Curvas de retenção de água foram elaboradas com amostras de solo com estrutura indeformada. Na análise dos resultados verificou-se que o maior componente de erro foi devido a causas aleatórias, representando cerca de 12 vezes o erro sistemático. Os índices estatísticos utilizados para verificar o grau de ajuste dos dados experimentais à relação funcional apresentada entre porosidade drenável e tensão de água no solo, mostraram que esta relação pode ser utilizada para estimativa da porosidade drenável, a partir do conhecimento dos parâmetros empíricos da equação de VAN GENUCHTEN.
RESUMO
An alternative way to assess the drainable porosity as a function of soil-water tension, from the soil-water retention curve (Van Genuchten's model), is presented for data of a clayey holm gley soil of the county of Piracicaba, SP, Brazil. Soil-water retention curves were determined using undisturbed soil samples. The analysis of the results has shown that the data variability was mainly due to random causes. Statistical indexes used to verify the degree of fitting of the experimental data to the proposed model, have shown that the model can be used to estimate the drainable porosity from the empirical parameters of the Van Genuchten model.
Um modo alternativo para estimativa da porosidade drenável em função da tensão da água no solo a partir da equação de VAN GENUCHTEN para a curva de retenção, é apresentado e testado para dados obtidos de um solo de várzea ( Gleissolo Eutrófico, textura argilosa). Curvas de retenção de água foram elaboradas com amostras de solo com estrutura indeformada. Na análise dos resultados verificou-se que o maior componente de erro foi devido a causas aleatórias, representando cerca de 12 vezes o erro sistemático. Os índices estatísticos utilizados para verificar o grau de ajuste dos dados experimentais à relação funcional apresentada entre porosidade drenável e tensão de água no solo, mostraram que esta relação pode ser utilizada para estimativa da porosidade drenável, a partir do conhecimento dos parâmetros empíricos da equação de VAN GENUCHTEN.
RESUMO
Fractal geometry has been applied on different branches of science, showing high potential in describing complex structures. Its applications in soil science have received large attention and have been intensified in the last few years. Inspite of the large number of internationally published papers, the subject seems not having received the same attention by Brazilian soil scientists, as verified by the absence of the subject in our scientific journals. This paper presents the basic concepts of this new tool and some of its applications in soil physics.
A geometria fractal tem sido aplicada nos mais diversos ramos da ciencia, mostrando grande potencial na descrição de estruturas altamente complexas. A sua aplicação em ciência do solo tem despertado grande interesse e vem se intensificando nos últimos anos. Apesar da sua divulgação através da literatura científica internacional, de conhecido acesso por parte dos pesquisadores brasileiros, o assunto parece não ter merecido ainda a nossa atenção, a contar pela ausência do tema em nossas revistas especializadas. Tratamos aqui da conceituação básica dessa nova abordagem e de algumas aplicações em física do solo.
RESUMO
Undisturbed soil samples of a "Terra Roxa Estruturada Latossólica" (Rhodic Kanhapludalf) were taken in Piracicaba,SP from the 25 cm depth, in order to study both methodological and spatial variabilities of the soil water retention curve. The sampling followed a 5 m x 5 m grid of 10 columns and 25 Unes, resulting 250 collecting points. With these samples, 250 retention curves were obtained using porous plate funnels (tensions of 5 x 10²; 1 x 10³; 6 x 10³ and 1 x 10(4) Pa) and Richards pressure chambers (tensions of 3 x 10(4); 8 x 10(4); 3 x 10(5), and 1.5 x 10(6) Pa). The methodological variability was analyzed mainly in the light of the pertinent thermodynamics, using several values of tension. Results have shown that the analytical problems are such that they can lead to erroneous interpret rations, affecting the quality of the experiment and also the comparison of results from several laboratories. For instance, 43% of the samples showed non consistant results, with values of volumetric soil-water content smaller at the tension of 3 x 10(4) Pa than at the tension of 1.5 x 10(6) Pa, which, from the practical point of view, could, lead to subestimated values of available water.
Para estudar a variabilidade tanto metodológica quanto espacial da Curva de Retenção de Água no Solo, coletaram-se amostras de solo com estrutura indeformada à profundidade de 25 cm em uma área de Terra Roxa Estruturada Latossólica (Rhodic Kanhapludalf) em Piracicaba,SP. A amostragem obedeceu a um arranjo com espaçamento regular de cinco metros, resultando numa malha quadriculada de vinte e cinco linhas e dez colunas, totalizando duzentos e cinqüenta pontos. Elaboraram-se 250 Curvas de Retenção por secamento, utilizando-se as tensões de 5 x 10²; l x 10³; 6 x 10³; l x 10(4) Pa (Funil de Placa Porosa) e 3 x 10(4); 8 x 10(4); 3 x 10(5) e 1,5 x 10(6) Pa (Câmara de Pressão de Richards), totalizando oito pontos por curva. Analisou-se a variabilidade metodológica para os vários valores de tensão considerados, principalmente à luz da termodinâmica pertinente. Os resultados evidenciaram que os problemas analíticos são de tal ordem que podem levar a interpretações errôneas, comprometendo a qualidade de experimentos ou mesmo a comparabilidade de resultados provenientes de laboratórios diversos. Exemplificando, 43% das amostras apresentaram resultados inconsistentes, com valores de umidade à base de volume à 3x10(5) Pa menores que a 1,5x10(6) Pa, o que na prática poderia levar, dentre outros, a problemas de subestimativa nos valores de água disponível.
RESUMO
In an area of "Terra Roxa Estruturada Latossólica" (Rhodic Kanhapludalf), in Piracicaba, SP, Brazil (20° 42' 30" S, 47° 38' 00" W, 576 m), 250 undisturbed soil samples were collected at 25 cm soil depth, according to a regular grid of spacing of 5 m, resulting a network of 25 Unes and 10 columns. These samples were used to determine 250 soil water retention curves each one with eigth experimental points, using Haines funnels (tensions of 5xl0², 1x10³, 6x10³ and 1x10(4) Pa) and Richards pressure chambers (pressures of 3x10(4), 8x10(4),3x10(5) and 1x10(6) Pa), totalizing two thousand values. Position measurements (mode, median and arithmetic mean), variability (total amplitude, interquartil amplitude, standard deviation, coefficient of variation, assimetry, kurtosis and confident limits around the mean) and number of samples to estimate the mean of the soil water content at a specific probability level, were used with the following objectives: a) to verify how close to the normal distribution are the values of soil water content for the different considered tensions and hence, to investigate what is the best position measurement; b) to quantify the variability in each considered tension, identifying the most problematic in the study of soil-water retention and also to analyse the measurement sensibility through the calculation of the necessary number of samples to estimate the mean (assuming a spatial independence of the samples). From the analysis of the obtained results, it could be concluded that the soil-water content values corresponding to tensions of 5x10² and 1x10³ Pa showed very skewed distributions, so that care should be taken in using the arithmetic mean as a position measurement. The neglection of problem-samples, based on the physical analyses of results, allowed a better aproximation to the normal distributions for these tensions, indicating that a complete soil-water retention curve should always be prefered in the place of only two or three points of restricted interest as it is normally done. Soil-water contents corresponding to the several considered tensions showed low coefficients of variation ( 10 %) as compared to other soil physical measurements.
Em uma área de Terra Roxa Estruturada Latossólica de Piracicaba,SP, foram coletadas 250 amostras de solo com estrutura indeformada à profundidade de 25 cm, segundo um espaçamento regular de 5 m. As amostras foram submetidas às tensões de 5xl0²; 1x10³; 6x10³; 1x10(4) (Funil de Haines) e pressões de 3x10(4); 8x10(4); 3x10(5) e 1,5x10(6) Pa (Câmara de Pressão de Richards) para obtenção das relações entre potencial mátrico e umidade do solo. Assim foram obtidos duzentos e cinqüenta valores de umidade à base de massa (variável dependente) para cada valor de tensão fixado (variável independente), num total de dois mil resultados experimentais. Utilizaram-se medidas de posição (moda, mediana e média aritmética), variabilidade (amplitude total, amplitude interquartil, desvio padrão, coeficiente de variação, assimetria, curtose e limites de confiança em torno da média aritmética) e número de amostras para estimar a média da umidade a um dado nível de probabilidade, com os seguintes objetivos: a) verificar o quanto as distribuições de probabilidade dos valores de umidade para as diferentes tensões consideradas se afastam da distribuição normal e, consequentemente, investigar qual a melhor medida de posição para representar o conjunto; b) quantificar a variabilidade a cada tensão considerada, identificando as mais problemáticas no estudo da retenção da água no solo, ao lado de uma analise da sensibilidade das medidas, através do cálculo do número necessário de amostras para estimar a média (desconsiderando-se a dependência espacial das amostras). A análise dos resultados obtidos permitiu concluir que as umidades às tensões de 5x10² e 1x10³ Pa apresentaram distribuição com assimetria exagerada e portanto há que se tomar cuidado com o uso da média aritmética como medida de posição. O descarte de amostras-problema, baseado na análise física dos resultados, permitiu, no entanto, melhor aproximação da normalidade para estas tensões, indicando que se deve sempre dar preferência à curva completa de retenção de água no solo e não apenas a dois ou três pontos de interesse imediato, como é feito usualmente. As umidades às várias tensões utilizadas apresentaram baixo coeficiente de variação ( 10%), quando comparadas a outras medidas de propriedades físicas do solo.
RESUMO
From 250 soil-water retention curves of an area of 6250 m² of a "Terra Roxa Estruturada Latossólica" (Rhodic Kanhapludalf) located in Piracicaba,SP, four sets of available soil-water were calculated assuming field capacity values based on soil-water contents corresponding to -1x10³, -6x10³, -1x10(4) and -3x10(4) Pa of soil water matric potential; and permanent wilting point based on soil-water contents corresponding to -1,5x10(6) Pa. Aiming to quantify the variability and the sensibility of the results for each set and among sets of soil available water values, the following calculations were made: position measurement (mean), variability (coefficient of variation, assimetry and kurtosis) and the necessary number of samples to estimate the mean at a specific probability level. The analysis of the results has shown that the variability of available soil-water values is much greater than the variability of field capacity and of permanent wilting point values used in the calculation. That is, even though the envolved variables can be the same, the degree of variability (expressed by the necessary number of samples needed to estimate the mean within a choosen interval confidence) can be very distinct, indicating that the results of a sampling, carried out for one specific objective can not always be used for another objective, even being dependent variables.
A partir de 250 curvas de retenção da água no solo, elaboradas com amostras indeformadas coletadas de uma área de 6250 m² de uma Terra Roxa Estruturada Latossólica de Piracicaba,SP, foram calculados quatro conjuntos de valores de água disponível assumindo-se -1x10³, -6x10³, -1x10(4) e -3x10(4) Pa como possíveis valores de potencial mátrico correspondentes à capacidade de campo e -1,5x10³ Pa um possível valor correspondente ao ponto de murchamento permanente. Foram feitas medidas de posição (média), variabilidade (coeficiente de variação, assimetria e curtose) e numero necessário de amostras para estimar a média a um dado nível de probabilidade a fim de quantificar a variabilidade e a sensibilidade dos resultados em cada conjunto e entre conjuntos de valores de água disponível. A análise dos resultados mostrou que a variabilidade da água disponível, obtida à partir de dois valores de umidade da Curva de Retenção é muito maior que a variabilidade de cada valor individualmente. Ou seja, embora as variáveis envolvidas possam ser as mesmas, o grau de variabilidade (expresso, por exemplo, pelo coeficiente de variação) ou a sensibilidade das medidas (expressa pelo número necessário de amostras para estimar a média dentro de um determinado intervalo de confiança) pode ser bem distinto, indicando que nem sempre resultados de uma amostragem realizada com determinado objetivo poderá servir a outros, embora possam tratar-se de variáveis dependentes.
RESUMO
From 250 soil-water retention curves of an area of 6250 m² of a "Terra Roxa Estruturada Latossólica" (Rhodic Kanhapludalf) located in Piracicaba,SP, four sets of available soil-water were calculated assuming field capacity values based on soil-water contents corresponding to -1x10³, -6x10³, -1x10(4) and -3x10(4) Pa of soil water matric potential; and permanent wilting point based on soil-water contents corresponding to -1,5x10(6) Pa. Aiming to quantify the variability and the sensibility of the results for each set and among sets of soil available water values, the following calculations were made: position measurement (mean), variability (coefficient of variation, assimetry and kurtosis) and the necessary number of samples to estimate the mean at a specific probability level. The analysis of the results has shown that the variability of available soil-water values is much greater than the variability of field capacity and of permanent wilting point values used in the calculation. That is, even though the envolved variables can be the same, the degree of variability (expressed by the necessary number of samples needed to estimate the mean within a choosen interval confidence) can be very distinct, indicating that the results of a sampling, carried out for one specific objective can not always be used for another objective, even being dependent variables.
A partir de 250 curvas de retenção da água no solo, elaboradas com amostras indeformadas coletadas de uma área de 6250 m² de uma Terra Roxa Estruturada Latossólica de Piracicaba,SP, foram calculados quatro conjuntos de valores de água disponível assumindo-se -1x10³, -6x10³, -1x10(4) e -3x10(4) Pa como possíveis valores de potencial mátrico correspondentes à capacidade de campo e -1,5x10³ Pa um possível valor correspondente ao ponto de murchamento permanente. Foram feitas medidas de posição (média), variabilidade (coeficiente de variação, assimetria e curtose) e numero necessário de amostras para estimar a média a um dado nível de probabilidade a fim de quantificar a variabilidade e a sensibilidade dos resultados em cada conjunto e entre conjuntos de valores de água disponível. A análise dos resultados mostrou que a variabilidade da água disponível, obtida à partir de dois valores de umidade da Curva de Retenção é muito maior que a variabilidade de cada valor individualmente. Ou seja, embora as variáveis envolvidas possam ser as mesmas, o grau de variabilidade (expresso, por exemplo, pelo coeficiente de variação) ou a sensibilidade das medidas (expressa pelo número necessário de amostras para estimar a média dentro de um determinado intervalo de confiança) pode ser bem distinto, indicando que nem sempre resultados de uma amostragem realizada com determinado objetivo poderá servir a outros, embora possam tratar-se de variáveis dependentes.
RESUMO
In an area of "Terra Roxa Estruturada Latossólica" (Rhodic Kanhapludalf), in Piracicaba, SP, Brazil (20° 42' 30" S, 47° 38' 00" W, 576 m), 250 undisturbed soil samples were collected at 25 cm soil depth, according to a regular grid of spacing of 5 m, resulting a network of 25 Unes and 10 columns. These samples were used to determine 250 soil water retention curves each one with eigth experimental points, using Haines funnels (tensions of 5xl0², 1x10³, 6x10³ and 1x10(4) Pa) and Richards pressure chambers (pressures of 3x10(4), 8x10(4),3x10(5) and 1x10(6) Pa), totalizing two thousand values. Position measurements (mode, median and arithmetic mean), variability (total amplitude, interquartil amplitude, standard deviation, coefficient of variation, assimetry, kurtosis and confident limits around the mean) and number of samples to estimate the mean of the soil water content at a specific probability level, were used with the following objectives: a) to verify how close to the normal distribution are the values of soil water content for the different considered tensions and hence, to investigate what is the best position measurement; b) to quantify the variability in each considered tension, identifying the most problematic in the study of soil-water retention and also to analyse the measurement sensibility through the calculation of the necessary number of samples to estimate the mean (assuming a spatial independence of the samples). From the analysis of the obtained results, it could be concluded that the soil-water content values corresponding to tensions of 5x10² and 1x10³ Pa showed very skewed distributions, so that care should be taken in using the arithmetic mean as a position measurement. The neglection of problem-samples, based on the physical analyses of results, allowed a better aproximation to the normal distributions for these tensions, indicating that a complete soil-water retention curve should always be prefered in the place of only two or three points of restricted interest as it is normally done. Soil-water contents corresponding to the several considered tensions showed low coefficients of variation ( 10 %) as compared to other soil physical measurements.
Em uma área de Terra Roxa Estruturada Latossólica de Piracicaba,SP, foram coletadas 250 amostras de solo com estrutura indeformada à profundidade de 25 cm, segundo um espaçamento regular de 5 m. As amostras foram submetidas às tensões de 5xl0²; 1x10³; 6x10³; 1x10(4) (Funil de Haines) e pressões de 3x10(4); 8x10(4); 3x10(5) e 1,5x10(6) Pa (Câmara de Pressão de Richards) para obtenção das relações entre potencial mátrico e umidade do solo. Assim foram obtidos duzentos e cinqüenta valores de umidade à base de massa (variável dependente) para cada valor de tensão fixado (variável independente), num total de dois mil resultados experimentais. Utilizaram-se medidas de posição (moda, mediana e média aritmética), variabilidade (amplitude total, amplitude interquartil, desvio padrão, coeficiente de variação, assimetria, curtose e limites de confiança em torno da média aritmética) e número de amostras para estimar a média da umidade a um dado nível de probabilidade, com os seguintes objetivos: a) verificar o quanto as distribuições de probabilidade dos valores de umidade para as diferentes tensões consideradas se afastam da distribuição normal e, consequentemente, investigar qual a melhor medida de posição para representar o conjunto; b) quantificar a variabilidade a cada tensão considerada, identificando as mais problemáticas no estudo da retenção da água no solo, ao lado de uma analise da sensibilidade das medidas, através do cálculo do número necessário de amostras para estimar a média (desconsiderando-se a dependência espacial das amostras). A análise dos resultados obtidos permitiu concluir que as umidades às tensões de 5x10² e 1x10³ Pa apresentaram distribuição com assimetria exagerada e portanto há que se tomar cuidado com o uso da média aritmética como medida de posição. O descarte de amostras-problema, baseado na análise física dos resultados, permitiu, no entanto, melhor aproximação da normalidade para estas tensões, indicando que se deve sempre dar preferência à curva completa de retenção de água no solo e não apenas a dois ou três pontos de interesse imediato, como é feito usualmente. As umidades às várias tensões utilizadas apresentaram baixo coeficiente de variação ( 10%), quando comparadas a outras medidas de propriedades físicas do solo.
RESUMO
Undisturbed soil samples of a "Terra Roxa Estruturada Latossólica" (Rhodic Kanhapludalf) were taken in Piracicaba,SP from the 25 cm depth, in order to study both methodological and spatial variabilities of the soil water retention curve. The sampling followed a 5 m x 5 m grid of 10 columns and 25 Unes, resulting 250 collecting points. With these samples, 250 retention curves were obtained using porous plate funnels (tensions of 5 x 10²; 1 x 10³; 6 x 10³ and 1 x 10(4) Pa) and Richards pressure chambers (tensions of 3 x 10(4); 8 x 10(4); 3 x 10(5), and 1.5 x 10(6) Pa). The methodological variability was analyzed mainly in the light of the pertinent thermodynamics, using several values of tension. Results have shown that the analytical problems are such that they can lead to erroneous interpret rations, affecting the quality of the experiment and also the comparison of results from several laboratories. For instance, 43% of the samples showed non consistant results, with values of volumetric soil-water content smaller at the tension of 3 x 10(4) Pa than at the tension of 1.5 x 10(6) Pa, which, from the practical point of view, could, lead to subestimated values of available water.
Para estudar a variabilidade tanto metodológica quanto espacial da Curva de Retenção de Água no Solo, coletaram-se amostras de solo com estrutura indeformada à profundidade de 25 cm em uma área de Terra Roxa Estruturada Latossólica (Rhodic Kanhapludalf) em Piracicaba,SP. A amostragem obedeceu a um arranjo com espaçamento regular de cinco metros, resultando numa malha quadriculada de vinte e cinco linhas e dez colunas, totalizando duzentos e cinqüenta pontos. Elaboraram-se 250 Curvas de Retenção por secamento, utilizando-se as tensões de 5 x 10²; l x 10³; 6 x 10³; l x 10(4) Pa (Funil de Placa Porosa) e 3 x 10(4); 8 x 10(4); 3 x 10(5) e 1,5 x 10(6) Pa (Câmara de Pressão de Richards), totalizando oito pontos por curva. Analisou-se a variabilidade metodológica para os vários valores de tensão considerados, principalmente à luz da termodinâmica pertinente. Os resultados evidenciaram que os problemas analíticos são de tal ordem que podem levar a interpretações errôneas, comprometendo a qualidade de experimentos ou mesmo a comparabilidade de resultados provenientes de laboratórios diversos. Exemplificando, 43% das amostras apresentaram resultados inconsistentes, com valores de umidade à base de volume à 3x10(5) Pa menores que a 1,5x10(6) Pa, o que na prática poderia levar, dentre outros, a problemas de subestimativa nos valores de água disponível.
RESUMO
Fractal geometry has been applied on different branches of science, showing high potential in describing complex structures. Its applications in soil science have received large attention and have been intensified in the last few years. Inspite of the large number of internationally published papers, the subject seems not having received the same attention by Brazilian soil scientists, as verified by the absence of the subject in our scientific journals. This paper presents the basic concepts of this new tool and some of its applications in soil physics.
A geometria fractal tem sido aplicada nos mais diversos ramos da ciencia, mostrando grande potencial na descrição de estruturas altamente complexas. A sua aplicação em ciência do solo tem despertado grande interesse e vem se intensificando nos últimos anos. Apesar da sua divulgação através da literatura científica internacional, de conhecido acesso por parte dos pesquisadores brasileiros, o assunto parece não ter merecido ainda a nossa atenção, a contar pela ausência do tema em nossas revistas especializadas. Tratamos aqui da conceituação básica dessa nova abordagem e de algumas aplicações em física do solo.