Discriminant analysis of soils under different land uses in the Atlantic Rain Forest area using organic matter attributes

Na região serrana do Estado do Rio de Janeiro (bioma Mata Atlântica), pequenos agricultores praticam agricultura itinerante no sistema de corte e queima. Neste trabalho, amostras de horizontes superficiais (0 -15 cm) de um Latossolo Vermelho-Amarelo sob cinco diferentes coberturas vegetais (Mata Atlântica, cultivo anual, café, banana e pastagem) foram coletadas para caracterização química dos teores de carbono nas diferentes frações de substâncias húmicas. As amostras obtidas sob mata e sob pastagem puderam ser nitidamente isoladas das demais pelo modelo discriminante construído. Aquelas representativas do grupo das culturas (banana, café e cultivo) foram superposicionadas, indicando haver semelhança entre os atributos relativos à matéria orgânica nos solos sob esses usos. O modelo obtido permitiu classificar corretamente 88% das amostras analisadas. Os atributos ácidos fúlvicos (AF), carbono orgânico (C), nitrogênio total (N) e relação C/N foram selecionados pelo modelo, sendo o teor de ácidos fúlvicos o atributo de maior peso relativo. Esse resultado indica que o fracionamento de substâncias húmicas permite a observação de alterações no solo que não são possíveis de serem identificadas pela simples determinação do teor de carbono orgânico total. Pelo padrão de agrupamento das áreas (mata-pastagem e banana-café-cultivo), denotou-se que o uso de fertilizantes pode se relacionar com alterações em atributos indicadores importantes, como o teor de ácidos fúlvicos.In the mountain region of the State of Rio de Janeiro (Atlantic Rain Forest biome), small farmers practice shifting cultivation in the slash and burn system. In this work, soil surfaces samples (0-15cm) of a Yellow Red Latossolo under five different vegetal coverings (Atlantic Rain Forest, annual culture, coffee, banana and pasture), had been taken in the small farming area of Bom Jardim RJ for soil chemical characterization and carbon content analysis in the different humic fractions. The samples taken under forest and pasture could be clearly isolated from the other groups for the discriminante model created. For the banana, coffee and culture groups, a certain overlapping was observed, indicating a similarity of the soil organic matter attributes between these coverings. The model allowed to correctly classify 88% of the analyzed samples. The fulvic acid (AF), organic carbon (C), total nitrogen (N), and the C/N ratio had been selected by the model, with the fulvic acids having the attribute of higher relative weight. This result suggests that the humic acids fractionation allows the detection of alterations in the soil that are not possible to be identified for the simple determination of the total organic carbon. The discriminate pattern of areas (forest-pasture and banana-coffe-culture) denotes that fertilizer could be related with changes in some important indicator attributes such as fulvic acids.(FAPERJ) Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de JaneiroBanco MundialCNPq - PRONE

Soil fertility and carbon and eucalypt water use on topography feature in Seropédica, RJ

A variabilidade espacial de atributos físicos, químicos, biológicos ou pedogenéticos é citada como responsável por padrões encontrados na distribuição do C e nutrientes do solo. Numa toposseqüência típica da Baixada Fluminense (Planossolo Háplico - PL, Argissolo Amarelo - AA e Argissolos Vermelho-Amarelos - AV1 e AV2), buscou-se avaliar a influência da paisagem na distribuição de atributos químicos e no uso da água e o crescimento do Eucalyptus urophylla. Amostras de solo foram coletadas ao acaso em três locais da toposseqüência, para caracterização da sua fertilidade, enquanto outras foram retiradas de trincheiras nas profundidades de 0-10, 10-20, 20-40, 40-60 e 60-100 cm, para avaliação do estoque de C. A circunferência à altura do peito (CAP) e a altura (ALT) e análise isotópica do d13C de tecido foliar de plantas em cada terço da paisagem foram também avaliadas como parâmetros de crescimento e de eficiência do uso da água. Embora a fertilidade do solo tenha se relacionado com o material parental local, o crescimento do eucalipto parece estar mais relacionado com a dinâmica de água na paisagem que com a maioria dos atributos químicos do solo, pois os maiores valores de CAP e ALT foram encontrados nos terços médio e inferior da toposseqüência, menos férteis. Os valores de d13C de amostras foliares de eucaliptos dos terços superior e inferior fortalecem essa hipótese. Os estoques de C dos solos (4,75 kg m-2 para o PL, 4,63 kg m-2 para o AA, 2,93 kg m-2 para o AV2 e 2,60 kg m-2 para o AV1) se relacionaram com as diferenças na densidade do solo, conseqüência da própria mineralogia. Dessa forma, conclui-se que o relevo tem forte influência sobre os atributos químicos do solo, embora haja evidências de o crescimento do eucalipto se relacionar com a disponibilidade de água no solo.Spatial variability of soil attributes (physical, chemical, biological or pedogenic) are related with some C stock and nutrient distribution patterns. The influence of landscape on the distribution of chemical attributes, carbon stocks and the water use and Eucalyptus urophylla growth were evaluated on typical soil series and toposequence, on Seropédica, RJ. For soil fertility evaluation, samples were collected in a transect that divided the relief into three portions. For carbon stock estimation, samples at 0-10; 10-20; 20-40; 40-60 and 60-100cm depths were collected in each portion. Circumference at breast height (CAP) and height (ALT) of plants and isotopic analysis of d13C of foliar samples collected in distinct drainage class soils were used to evaluate the eucalypt growth and water use efficiency. Although soil fertility was related to changes in parental material, eucalyptus growth seems to be more related with water dynamics in the landscape since the highest CAP and ALT values were found in the lower, less fertile, slope positions. The d13C sign found in foliar tissues confirms this hypothesis. The C stocks on different soil class (4.75 kg m-2 for Fragiaquult, 4.63 kg m-2 for Typic Kannapludalf, 2.93 kg m-2 for Typic Kannapludalf -shoulder position and 2.60 kg m-2 for the Typic Kannapludalf-backslope) were related to mineralogy and particle organization (bulk density). It was concluded that relief could modify chemical attributes of soil and eucalyptus growth, especially through water availability

Evaluation of the throughfall and stemflow nutrient contents in mixed and pure plantations of Acacia mangium, Pseudosamenea guachapele and Eucalyptus grandis

The interception of the rainfall by the forest canopy has great relevance to the nutrient geochemistry cycle in low fertility tropical soils under native or cultivated forests. However, little is known about the modification of the rainfall water quality and hydrological balance after interception by the canopies of eucalyptus under pure and mixed plantations with leguminous species, in Brazil. Samples of rainfall (RF), throughfall (TF) and stemflow (SF) were collected and analyzed in pure plantations of mangium (nitrogen fixing tree -NFT), guachapele (NFT) and eucalyptus (non-nitrogen fixing tree –NNFT) and in a mixed stand of guachapele and eucalyptus in Seropédica, State of Rio de Janeiro, Brazil. Nine stemflow collectors (in selected trees) and nine pluviometers were randomly disposed under each stand and three pluviometers were used to measure the incident rainfall during 5.5 months. Mangium conveyed 33.4% of the total rainfall for its stem. An estimative based on corrections for the average annual precipitation (1213 mm) indicated that the rainfall's contribution to the nutrient input (kg ha^-1) was about 8.42; 0.95; 19.04; 6.74; 4.72 and 8.71 kg ha^-1 of N-NH4+, P, K+, Ca^+2, Mg^+2 and Na+, respectively. Throughfall provided the largest contributions compared to the stemflow nutrient input. The largest inputs of N-NH4+ (15.03 kg ha^-1) and K+ (179.43 kg ha^-1) were observed under the guachapele crown. Large amounts of Na+ denote a high influence of the sea. Mangium was the most adapted species to water competitiveness. Comparatively to pure stand of eucalyptus, the mixed plantation intensifies the N, Ca and Mg leaching by the canopy, while the inputs of K and P were lower under these plantations.A interceptação da chuva pela copa das florestas tem grande relevância no ciclo biogeoquímico de nutrientes nos solos de baixa fertilidade sob florestas nativas e plantadas. Entretanto, pouco se sabe sobre as modificações na qualidade dessa água e no balanço hidrológico após a interceptação pela copa do eucalipto sob condições de plantios puros e mistos com leguminosas, no Brasil. Amostras de água de chuva (RF), de precipitação interna (TF) e de escoamento pelo tronco (SF), foram coletadas e analisadas quimicamente em plantios puros de mangium (espécie fixadora de nitrogênio atmosférico – EFN), guachapele (EFN) e eucalipto (espécie não fixadora de nitrogênio – ENFN) e consorciados com guachapele e eucalipto, em Seropédica, Rio de Janeiro. Nove coletores de escoamento pelo tronco (colocados em árvores), nove pluviômetros posicionados ao acaso nos plantios e três fora da influência deles foram utilizados no monitoramento durante 5,5 meses. A mangium direcionou 33,4% do total precipitado para o seu tronco. Uma estimativa baseada na correção da média anual precipitada na área (1.213 mm) indicou uma contribuição no aporte de nutrientes (kg ha^-1) de 8,42; 0,95; 19,04; 6,74; 4,72; e 8,71 kg ha^-1 dos elementos N-NH4+, P, K+, Ca^+2, Mg^+2 and Na+, respectivamente. A precipitação interna participou com a maior parte da contribuição, em comparação com o escoamento pelo tronco. Os maiores aportes de N-NH4+ (15,03 kg ha^-1) e K+ (179,43 kg ha^-1) foram observados sob as copas de guachapele em plantio puro. Elevada quantidade de Na+ denota influencia do mar próximo à área experimental. A mangium foi a espécie adaptada à competição por água. Comparativamente ao plantio puro de eucalipto, o plantio misto intensificou a lixiviação de N, Ca e Mg da copa, enquanto o de K e o P aportaram em menores quantidades nesse plantio

BIOMASSA DE RAÍZES E REGIME HÍDRICO DO SOLO EM PLANTIO DE Pseudosamanea guachapele (Kunth) Harms EM UM PLANOSSOLO HÁPLICO

Root biomass and soil water regime in Pseudosamanea guachapele (Kunth) Harms plantation. This research intended to quantify root biomass and analyze its distribution, as well as soil water regime on a seven years old Pseudosamanea guachapele plantation. The leguminosae tree accumulated in its roots 8.8 kg plant-1 (or 29.5 Mg ha-1) of biomass, 57% in tap root and 43% in lateral thin roots. Thin roots were located preferentially at the first 20 cm underground. Volumetric humidity variations tended to decrease the more the depth. The most evident concentration on depth of water near the trunk indicates possible contribution of rain water flowing through the stem.Biomassa de raízes e regime hídrico do solo em plantio de Pseudosamanea guachapele (Kunth) Harms num Planossolo Háplico. Objetivou-se com este estudo quantificar a biomassa e a distribuição de raízes, bem como o regime hídrico do solo num plantio de Pseudosamanea guachapele com sete anos. A leguminosa acumulou, nas raízes, 8,8 kg árvore-1 (ou 29,5 Mg ha-1) de biomassa seca, sendo que 57% representavam a raiz pivotante e o restante (43%) as raízes mais finas e laterais. Cerca de 70% da massa de raízes mais finas encontravam-se nos 20 primeiros cm de profundidade. As variações na umidade tenderam a se reduzir em profundidade. A maior recarga em profundidade próximo ao tronco da espécie indica possível contribuição do escoamento pelo tronco da água da chuva

Uma abordagem para avaliar o potencial de agroecossistemas em prover serviços ambientais

The objective of this work was to present an approach to evaluate soil functions in agroecosystems and their impact on environmental services (ES). An approach with case studies was proposed to assess the relationship between the establishment and management of agroecosystems, in three Brazilian biomes (Atlantic Forest, Cerrado, and Caatinga), and their environmental services provision, considering the specificities of each area. A set of soil parameters that can be used as indicators to monitor changes in the agroecosystem was also proposed. The environmental services types most affected by the establishment and management of the agroecosystems were the supporting and provisioning services, showing the potential of agricultural management in providing multiple services, besides food, fiber, and energy. “No fire use” and “agricultural consortium” were the criteria for the establishment and management of agroecosystems with greater potential to increase environmental services provision, whereas biomass stock in soil and litter was the most appropriate soil parameter to be used as an indicator to monitor the impact of agroecosystems in environmental services provision.O objetivo deste trabalho foi apresentar uma abordagem para avaliar as funções do solo em agroecossistemas e seus impactos sobre os serviços ambientais (SA). Uma abordagem com estudo de casos foi proposta para analisar a relação entre o estabelecimento e o manejo de agroecossistemas, em três biomas brasileiros (Floresta Atlântica, Cerrado e Caatinga), e a sua correlação com a prestação de serviços ambientais, tendo-se levado em consideração as especificidades de cada área. Também foi proposto um conjunto de parâmetros do solo que possam ser utilizados como indicadores para monitorar as alterações no agroecossistema. Observou-se que os tipos de serviços ambientais mais afetados pela implantação e pela gestão dos agroecossistemas são os desuporte e provisão, o que mostra o potencial que o manejo agrícola tem de fornecer múltiplos serviços, além de alimentos, fibras e energia. “Sem uso de fogo” e “consórcios agrícolas” foram os critérios usados na implantação e a gestão de agroecossistemas com maior potencial em aumentar a prestação de serviços ambientais, enquanto o estoque de biomassa no solo e na serapilheira foi o parâmetro do solo mais adequado para uso como indicador no monitoramento do impacto do agroecossistema na prestação de serviços ambientais

Características e atributos de Latossolos sob diferentes usos na região Oeste do Estado da Bahia

The objective of this work was to evaluate the effects of different land uses on the characteristics and attributes of Oxisols in the western region of the state of Bahia, Brazil. The Oxisols had textures with largely predominant sand fraction, and they were evaluated in areas of cerrado, cotton, soybean, and common bean in the municipality of Luís Eduardo Magalhães. The morphological characterization and the collection of samples for evaluating soil physical and chemical attributes of horizons were carried out in small trenches, while the evaluation of field saturated hydraulic conductivity was done using the Guelph permeameter at two depths: 0.0 to 0.20 and 0.20 to 0.40 m. The evaluated Oxisols, besides their massive structure, showed a dense genetic horizon, which, under agricultural use, becomes more compacted, thick, and shallow, forming clods when plowed. Agricultural use reduces the saturated hydraulic conductivity of the evaluated Oxisols in bothlayers, except for common bean cultivation.O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de diferentes usos da terra nas características e nos atributos de Latossolos da região Oeste do Estado da Bahia. Os Latossolos apresentavam texturas com fração areia amplamente predominante, e foram avaliados em áreas de cerrado, algodão, soja e feijão, no Município de Luís Eduardo Magalhães. A caracterização morfológica e a coleta de amostras de solos para avaliação dos atributos físicos e químicos por horizontes foram feitas em minitrincheiras, enquanto a avaliação da condutividade hidráulica saturada foi feita com permeâmetro de Guelph em duas profundidades: 0,0–0,20 e 0,20–0,40 m. Os Latossolos avaliados, além de uma estrutura maciça, apresentaram horizonte genético adensado, que, sob uso agrícola, torna-se mais compactado, espesso e superficial, e forma torrões quando revolvido. O uso agrícola reduz a condutividade hidráulica saturada dos Latossolos avaliados nas duas camadas, com exceção do cultivo de feijão

Ammonia volatilization from urea with natural zeolite

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da adição de zeólita a grânulos de ureia e dos diâmetros de grânulos nas perdas de NH3 por volatilização e na absorção de N pelo sorgo. Formulações de ureia com adição de zeólita e ligante orgânico, nos diâmetros menores que 2 mm, 2–4 mm e maiores que 4 mm e, sulfato de amônio e ureia‑NBPT, foram aplicados à superfície do solo sobre bandejas, em casa de vegetação. A adição de zeólitas naturais à superfície dos grânulos de ureia ou à composição destes diminuiu as perdas por volatilização em 20% e aumentou a extração de N pelas plantas. A acumulação de N nas plantas de sorgo foiinversamente proporcional às perdas de N por volatilização.The objective of this work was to evaluate the effect of zeolite addition to granules of urea and of its particles sizes on the loss of NH3 by volatilization and on the N uptake by sorghum plants. Formulations of urea with addition of zeolites and organic binder, with three‑size particles (lower than 2 mm, 2–4 mm, and greater than 4 mm), and ammonium sulfate and urea‑NBPT were applied to soil surface on trays in a greenhouse. Natural zeolites addition onto urea granule surface or to granule’s composition decreased NH3‑N volatilization by 20% and increased the amount of N absorbed by plants. Nitrogen accumulation in the sorghum plants wasinversely proportional to N losses by volatilization

Fractions of soil organic matter under rubber tree clones plantations in a coastal lowland in Brazil

O objetivo deste estudo foi quantificar os teores de carbono orgânico total (COT), carbono orgânico particulado (COP), carbono orgânico associado aos minerais (COAM), matéria orgânica leve em água (MOL) e carbono das substâncias húmicas (C-FAH; C-FAF; C-HUM) em diferentes plantios clonais de seringueira (Hevea brasiliensis) (FX 3864, FDR 5788, PMB 1, MDX 624 e CDC 312). O estudo foi realizado em plantios clonais de seringueira com 7 anos de idade, localizado na região da Baixada Litorânea do estado do Rio de Janeiro. O solo da área de estudo foi classificado como Argissolo Amarelo Distrófico típico (Typic Hapludult). O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados, com 5 tratamentos (clones) e 4 repetições. As amostras de solo avaliadas foram coletadas nas camadas 0,0-0,05 e 0,05-0,10 m. Os diferentes clones de seringueira não alteraram os teores de COT e frações granulométricas da matéria orgânica do solo na área avaliada. O clone MDX 624 apresentou o melhor crescimento da parte aérea, e os seus resíduos apresentam menor relação C/N, favorecendo a rápida taxa de mineralização, incluindo as formas de carbono mais lábeis, e com isso, uma menor porção do carbono permanece associado á fração humina. Já o clone FDR 5788 também apresenta bom crescimento nas condições edafoclimáticas da região do estudo, porém o estoque de serapilheira foi menor em relação ao clone MDX 624. Entretanto, as frações húmicas da matéria orgânica associada ao clone FDR 5788 apresentam uma maior relação entre C-FAH / C-FAF, contribuindo para a conservação do carbono no solo.In this study it was aimed to evaluate the contents of total organic carbon (TOC), particulate organic carbon (POC), organic carbon associated to soil minerals (COAM), light organic matter (MOL), and the carbon of humic substances (C-FAH; C-FAF; C-HUM) under different clonal plantations of rubber tree (Hevea brasiliensis) (FX 3864, FDR 5788, PMB 1, MDX 624 and CDC 312). The study was conducted in a 7-year-old clonal plantations of rubber tree established in a coastal lowland located in Rio de Janeiro state, Brazil. The soil in the study area was classified as Typic Hapludult. A randomized block design was established with five treatments (different clones) and four replicates. Soil samples were collected in the 0.0-0.05 and 0.05-0.10 m soil layers. The different clones of rubber tree did not change the contents of TOC and COAM in the experimental area. The MDX 624 clone showed the highest aboveground growth rate, and its residues have lower C/N ratio, leading to a fastest rate of mineralization, including the more labile carbon, and thus, a lower portion of the carbon remains associated to humin fraction. In addition, FDR 5788 clone also showed a good growth rate at the experimental area conditions, but its litter stocks was lower in relation to MDX 624. However, the humic fractions of organic matter associated to FDR 5788 clone have a higher C-FAH/C-FAF ratio, contributing to the conservation of carbon in the soil layers.Facultad de Ciencias Agrarias y Forestale

Fractions of soil organic matter under rubber tree clones plantations in a coastal lowland in Brazil

O objetivo deste estudo foi quantificar os teores de carbono orgânico total (COT), carbono orgânico particulado (COP), carbono orgânico associado aos minerais (COAM), matéria orgânica leve em água (MOL) e carbono das substâncias húmicas (C-FAH; C-FAF; C-HUM) em diferentes plantios clonais de seringueira (Hevea brasiliensis) (FX 3864, FDR 5788, PMB 1, MDX 624 e CDC 312). O estudo foi realizado em plantios clonais de seringueira com 7 anos de idade, localizado na região da Baixada Litorânea do estado do Rio de Janeiro. O solo da área de estudo foi classificado como Argissolo Amarelo Distrófico típico (Typic Hapludult). O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados, com 5 tratamentos (clones) e 4 repetições. As amostras de solo avaliadas foram coletadas nas camadas 0,0-0,05 e 0,05-0,10 m. Os diferentes clones de seringueira não alteraram os teores de COT e frações granulométricas da matéria orgânica do solo na área avaliada. O clone MDX 624 apresentou o melhor crescimento da parte aérea, e os seus resíduos apresentam menor relação C/N, favorecendo a rápida taxa de mineralização, incluindo as formas de carbono mais lábeis, e com isso, uma menor porção do carbono permanece associado á fração humina. Já o clone FDR 5788 também apresenta bom crescimento nas condições edafoclimáticas da região do estudo, porém o estoque de serapilheira foi menor em relação ao clone MDX 624. Entretanto, as frações húmicas da matéria orgânica associada ao clone FDR 5788 apresentam uma maior relação entre C-FAH / C-FAF, contribuindo para a conservação do carbono no solo.In this study it was aimed to evaluate the contents of total organic carbon (TOC), particulate organic carbon (POC), organic carbon associated to soil minerals (COAM), light organic matter (MOL), and the carbon of humic substances (C-FAH; C-FAF; C-HUM) under different clonal plantations of rubber tree (Hevea brasiliensis) (FX 3864, FDR 5788, PMB 1, MDX 624 and CDC 312). The study was conducted in a 7-year-old clonal plantations of rubber tree established in a coastal lowland located in Rio de Janeiro state, Brazil. The soil in the study area was classified as Typic Hapludult. A randomized block design was established with five treatments (different clones) and four replicates. Soil samples were collected in the 0.0-0.05 and 0.05-0.10 m soil layers. The different clones of rubber tree did not change the contents of TOC and COAM in the experimental area. The MDX 624 clone showed the highest aboveground growth rate, and its residues have lower C/N ratio, leading to a fastest rate of mineralization, including the more labile carbon, and thus, a lower portion of the carbon remains associated to humin fraction. In addition, FDR 5788 clone also showed a good growth rate at the experimental area conditions, but its litter stocks was lower in relation to MDX 624. However, the humic fractions of organic matter associated to FDR 5788 clone have a higher C-FAH/C-FAF ratio, contributing to the conservation of carbon in the soil layers.Facultad de Ciencias Agrarias y Forestale