Fractionation of aluminum by selective dissolution techniques of soils on the São Paulo State sandy coastal plain

Apesar das modernas e sofisticadas técnicas disponíveis, procedimentos de extração seletiva ainda são de considerável valor para a caracterização dos solos e para o entendimento dos processos pedogenéticos, sobretudo em ambientes e solos pouco estudados, como as restingas e os Espodossolos no Brasil. A aplicação dessas técnicas - a maioria rotineiramente utilizada para a caracterização de horizontes espódicos e Espodossolos - a um conjunto expressivo de horizontes e perfis em cronossequências é inédita para esses ambientes e possibilitou estabelecer comparações com aqueles intensivamente estudados sob clima temperado ou boreal. Apesar das reconhecidas limitações dos procedimentos analíticos de dissolução seletiva, os aqui utilizados foram relativamente efetivos, o que possiblitou discriminar horizontes, inferir componentes mineralógicos e discutir processos atuantes no conjunto de horizontes e de perfis analisados. Estes se situam nos municípios de Bertioga, Cananeia e Ilha Comprida (SP), onde foram descritos e amostrados 31 perfis representativos de solos sob vegetação de restinga. Entre os resultados encontrados, destacam-se: NaOH 0,5 mol L-1 em temperatura ambiente extraiu, em média, 22 a 30 % mais Al (Al n) que os reagentes ditionito-citrato (Al d), oxalato (Al o) e pirofosfato (Al p) para todo o conjunto de amostras. Em alguns horizontes espódicos bem drenados (Bs, Bhs, Bh e Bsm), o pH e as interações entre as diferentes técnicas (Al n-Al o, Al o-Al p, Al p/Al o e Al p/Al d) sugerem a formação e manutenção de compostos inorgânicos amorfos de Al em detrimento da total complexação do elemento à matéria orgânica iluviada. Esta última forma de Al predomina nos Espodossolos Hidromórficos.In spite of modern and sophisticated techniques, procedures of selective dissolution are still of considerable value for soil characterization and to the understanding of the pedogenetic process, especially environments and soils poorly studied, as the coastal plain regions and Spodosols of Brazil. The application of these techniques commonly used for characterization of spodic horizons and soil profiles for large amount horizons and soils studied in cronossequences are rare for those environments and become possible to establish comparisons with those intensively studied under boreal and temperate climatic. In spite of the recognized limitations of all selective dissolution techniques these used procedures were relatively selective and become possible (a) the differentiation of the horizons, (b) deduce mineralogical components of soil, and (c) deduce pedogenetic process. The studied soils are situated in Bertioga, Cananeia and Ilha Comprida counties, São Paulo State, where were opened, make the morphological descriptions and sampled thirty-one pedons. The main results reached are: cold 0,5 M NaOH extracted in average 22 to 30 % more Al than dithionite-citrate (Al d), oxalate ammonium (Al o) and Na pyrophosphate (Al o) for all group of samples. In some well drained spodic horizons (Bs, Bhs and Bsm) the chemical properties (pH) and the relationship among the different techniques (Al n-Al o; Al o-Al p; Al p/Al o; Al p/Al d) allowed to deduce about the formation and maintenance of low cristallinity Al minerals to the detriment of this element bounded to soil organic matter. This last form of Al predominates in the hidromorphic Spodosols.Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior (CAPES)FAPES

Selectivity of sodium pyrophosphate and unbuffered chlorides (CuCl2 and LaCl3) as extractants of aluminum bound to soil organic matter in soils of the sandy coastal plain in São Paulo state

O Al em complexos com matéria orgânica do solo é comumente determinado por técnicas de dissolução seletiva. Um extrator comum para essa forma do elemento é o pirofosfato de sódio. Devido à sua falta de seletividade para algumas amostras de solos, extratores não tamponados de Al, como CuCl2 e LaCl3, têm sido recomendados. A seletividade do pirofosfato de sódio (Al p) e dos cloretos não tamponados de cobre (AlCu) e de lantânio (AlLa) como extratores de Al ligado à matéria orgânica foi avaliada em 31 perfis de solos (Espodossolos e Neossolos Quartzarênicos), representativos das áreas sob vegetação de restinga do litoral paulista. Os resultados foram comparados aos obtidos com oxalato de amônio e KCl, seguindo-se as interpretações comumente observadas na literatura quanto à capacidade extratora e seletividade dos reagentes utilizados. Pirofosfato careceu de total seletividade para amostras que apresentaram formas inorgânicas de Al. Os reagentes CuCl2 e LaCl3, por sua vez, foram mais seletivos para as formas de Al orgânico nas mesmas amostras, cuja ordem de extractabilidade foi: Al p>AlCu>AlLa . As diferentes habilidades extratoras e as relações entre os reagentes utilizados possibilitaram convergir evidências analíticas a fim de analisar e interpretar algumas determinações, como saturação por Al no húmus e estabilidade das interações Corg-metal. Horizontes espódicos Bs, Bhs e Bsm detiveram a maior estabilidade da interação Corg-metal e saturação por Al no húmus entre todos os horizontes estudados. Dos resultados encontrados, conclui-se que todos os reagentes analisados podem ser utilizados como extratores de Al associado à matéria orgânica dos solos, uma vez que permitiram estabelecer relações e interpretações contundentes quanto ao entendimento da química dos complexos Al-húmus dos solos de restinga estudados. Esses extratores, portanto, são adequados e têm potencial para os estudos e entendimento dos processos envolvidos na gênese dos Espodossolos tropicais derivados de sedimentos quartzosos costeiros.Aluminum in complexes with soil organic matter is usually determined by selective extraction techniques. A common extractant for this Al form is sodium pyrophosphate. Due to its lack of selectivity for some soil samples, unbuffered Al extractants, such as CuCl2 and LaCl3, have been recommended. The selectivity of sodium pyrophosphate (Al p) and of unbuffered Cu (AlCu) and La (AlLa) chlorides to extract aluminum bound to soil organic matter (Al-humus) was evaluated in soil samples from 31 pedons (Spodosols and Quartzipsamments) representative of the sandy coastal plains of the state of São Paulo. The results were compared with those obtained by ammonium oxalate and KCl and the extraction capacity and selectivity of the reagents interpreted as commonly used in the literature. Pyrophosphate was not totally selective for some samples containing inorganic aluminum. CuCl2 and LaCl3, in turn, were more selective for Al-humus in the same samples and their order of extractability was: Al p>AlCu>AlLa . Based on the different extraction capacities and the relations between the reagents used the analytic evidences were converged in order to analyze and interpret parameters such as Al saturation in the soil organic matter and stability of C-metal interactions. The stability of the interaction C-metal and humus Al saturation of all horizons studied was greater in the Bs, Bhs and Bsm spodic horizons. Based on the results it was concluded that all reagents studied can be used as Al extractants since they allow establishing relations and interpretations that may help understanding the complex chemistry of Al-humus on the studied Restinga soil. These extractors are therefore adequate and promising to study and understand processes involved in the genesis of tropical Spodosols derived from sandy coastal plain sediments.Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior (CAPES)FAPES

Validation of the near infrared spectroscopy method for determining soil organic carbon by employing a proficiency assay for fertility laboratories

Current research indicates that near infrared (NIR) spectroscopy is the most promising alternative technique for the determination of soil organic carbon (SOC) in laboratories worldwide and that it may serve as a total or partial replacement for the tradi243293303The authors acknowledge Embrapa for financial support (MP3 03.12.03.010.00.00

Relationship between soil, landscape and geological substrate of the sandy coastal plain of São Paulo state

Atributos morfológicos de 28 pedons, descritos e amostrados em cronossequências, e datações absolutas por luminescência (TL e LOE) e 14C foram utilizados para elucidar os principais fatores envolvidos na formação e evolução dos Espodossolos nos depósitos marinhos quaternários da planície costeira do Estado de São Paulo. Os solos estudados localizam-se nos municípios de Bertioga (Baixada Santista), Cananeia e Ilha Comprida (Litoral Sul). Essa abordagem, pouco comum nos estudos dos ambientes de planície costeira brasileiros, possibilitou as seguintes interpretações: (a) o relevo, a dinâmica hídrica e o tempo (incluindo as variações do nível relativo do mar) são os principais condicionantes da diferenciação espacial dos Espodossolos nos terraços marinhos; (b) os Espodossolos mais antigos e bem drenados, devido às condições de relevo e rebaixamento do nível do lençol freático, apresentam grande variabilidade e diversidade de seus horizontes e atributos morfológicos, diferindo daqueles mal drenados (antigos ou jovens), em que os horizontes são mais homogêneos; (c) os Espodossolos mais antigos, quando bem drenados, mostram-se em avançado estádio de degradação, enquanto os mal drenados encontram-se bem preservados, indicando que a sua gênese e permanência na paisagem estão ligadas ao relevo, que, por sua vez, controla a dinâmica hídrica; (d) os Espodossolos mais evoluídos e antigos, dotados de horizontes cimentados (orstein), podem ser considerados indicadores pedolitoestratigráficos dos depósitos marinhos pleistocênicos da Formação Cananeia; e (e) a gênese do horizonte orstein se deu em condições topográficas e hidrológicas pretéritas diferentes das atuais, indicando se tratar de solos poligenéticos ou paleossolos.This paper presents the results of morphological properties and absolute dating by luminescence and 14C of 28 pedons from Quaternary marine deposits located in three counties along the coast in São Paulo State, Brazil: Bertioga, Cananéia, and Ilha Comprida. The objective was to provide evidence to elucidate the main processes of the genesis of Spodosols. This approach, which is unusual in research concerned with Brazilian Quaternary coastal plains, resulted in the following interpretations: (a) relief, hydrologic conditions and time were the main soil formation factors responsible for the spatial differentiation of the Spodosols in marine terraces; (b) The horizon morphologic features of the most aged and well-drained Spodosols are highly variable and diverse. On the other hand, poorly drained Spodosols (old or young) are more homogeneous; (c) the oldest Spodosols, when well-drained, are in an advanced degradation stage while the poorly drained are well-preserved. This suggests that the genesis and permanence of the Spodosols on the landscape depend on the relief features controlling the hydrologic dynamics; (d) the most aged and developed Spodosols with orstein horizons can be considered lithostratigraphic indicators of marine deposits of the Pleistocene age in the Cananéia Formation; (e) the orstein horizon genesis took place under ancient topographic and hydrologic conditions that differ from the current. This indicates that such Spodosols are polygenetic or paleosols.Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior (CAPES)FAPES

Mapeamento de carbono, frações granulométricas e água do solo em Floresta Tropical Seca no Brasil

The objective of this work was to compare ordinary kriging with regression kriging to map soil properties at different depths in a tropical dry forest area in Brazil. The 11 soil properties evaluated were: organic carbon content and stock; bulk density; clay, sand, and silt contents; cation exchange capacity; pH; water retention at field capacity and at permanent wilting point; and available water. Samples were taken from 327 sites at 0.0–0.10, 0.10–0.20, and 0.20–0.40-m depths, in a tropical dry forest area of 102 km2. Stepwise linear regression models for particle-size fractions and water retention properties had the best fit. Relief and parent material covariates were selected in 31 of the 33 models (11 properties at three depths) and vegetation covariates in 29 models. Based on external validation, ordinary kriging obtained higher accuracy for 21 out of 33 property x depth combinations, indicating that the inclusion of a linear trend model before kriging does not necessarily improve predictions. Therefore, for similar studies, the geostatistical methods employed should be compared on a case-by-case basis.O objetivo deste trabalho foi comparar krigagem ordinária com regressão-krigagem para mapear atributos do solo, em diferentes profundidades, em área de Floresta Tropical Seca no Brasil. Os 11 atributos do solo avaliados foram: conteúdo e estoque de carbono orgânico; densidade do solo; conteúdos de argila, areia e silte; capacidade de troca catiônica; pH; retenção de água na capacidade de campo e no ponto de murcha permanente; e água disponível. As amostras foram retiradas de 327 locais a 0,0–0,10, 0,10–0,20 e 0,20–0,40 m de profundidade, em área de Floresta Tropical Seca de 102 km2. Os modelos de regressão linear “stepwise” tiveram o melhor ajuste para as frações granulométricas e as propriedades de retenção de água. Foram selecionadas covariáveis de relevo e material de origem em 31 dos 33 modelos (11 atributos em trêsprofundidades) e de vegetação em 29 modelos. Com base na validação externa, a krigagem ordinária obteve maior acurácia para 21 das 33 combinações atributo vs. profundidade, o que é indicativo de que a inclusão de um modelo linear de tendência antes da krigagem não necessariamente melhora as predições. Portanto, paraestudos semelhantes, os métodos geoestatísticos empregados devem ser comparados caso a caso

Chemistry and genesis of soils developed under restinga vegetation in São Paulo State, Brazil

As áreas arenosas e de solos pobres com vegetação característica das planícies costeiras brasileiras são genericamente denominadas de restinga. Os solos desses ambientes foram muito pouco estudados. Para este estudo, selecionaram-se áreas de restinga dos municípios paulistas de Cananeia, Ilha Comprida e Bertioga devido à existência de diferentes unidades sedimentares, de vegetação remanescente e de solos, representativos da planície costeira do Estado de São Paulo. Nesses locais foram descritos e amostrados 31 perfis, muitos deles em cronossequência, objetivando caracterizá-los quimicamente e convergir evidências analíticas para elucidação dos principais mecanismos envolvidos na gênese dos Espodossolos - estes de ampla ocorrência no ecossistema restinga, componente do bioma Mata Atlântica nas planícies costeiras do Sudeste do Brasil. Para isso, foram utilizados procedimentos analíticos de rotina para fins de levantamento e classificação de solos, bem como de dissoluções seletivas dos elementos Fe (ditionito-citrato, oxalato e pirofosfato) e Al (ditionito-citrato, oxalato, pirofosfato, CuCl2, LaCl3 e KCl), os quais permitiram as seguintes interpretações: (a) a maioria dos solos de restinga estudados mostra-se de textura essencialmente arenosa e predominância de areia fina, com baixas soma e saturação por bases, reação extrema a fortemente ácida, capacidade de troca de cátions dependente da matéria orgânica e dominada por Al trocável, havendo aumento do conteúdo e estabilidade de carbono orgânico em profundidade. Esses atributos refletem a influência tanto do material de origem como do processo pedogenético predominante nesses ambientes: a podzolização; (b) o Al é o principal cátion envolvido na podzolização e suas formas ativas são: complexos de Al-húmus e compostos inorgânicos pouco cristalinos; (c) alguns horizontes espódicos com subscrito "s" (Bs, Bhs e Bsm), situados na base de perfis bem drenados, detêm os maiores valores de saturação por Al no húmus e estabilidade da interação carbono-metal entre todas as amostras e horizontes estudados; (d) existe estreita relação entre a idade dos Espodossolos e os atributos químicos analisados: os mais antigos (Cananeia) diferenciam-se dos demais quer pelos maiores conteúdos médios de C e de Al ativo (Al trocável, Al oxalato e Al pirofosfato), quer pela maior estabilidade da interação Al-húmus nos horizontes espódicos; e (e) estes se formaram predominantemente às expensas dos eluviais, com atuação de processos de queluviação de Al-húmus e sua imobilização em profundidade à medida que há saturação do elemento nos complexos organometálicos que migram no perfil.Restinga is a term currently used for the vegetation on the poor and sandy soils of the coastal plains of Brazil. The soils of these environments have been poorly studied. The counties Cananéia, Ilha Comprida and Bertioga were selected for this research due to the representativeness of the environmental conditions of the state of São Paulo. In these environments 31 soil profiles were described and sampled, many of them in chronosequences. The samples were characterized chemically and analytical evidence converged to elucidate the main mechanisms involved in the genesis of Spodosols, which are of widespread occurrence in the Restinga environments of Sao Paulo State and across Brazil. For these purposes, routine analytical procedures for soil survey and classification were used, as well as selective dissolution of the elements Fe (dithionite-citrate, oxalate and pyrophosphate) and Al (dithionite-citrate, oxalate, pyrophosphate, CuCl2, LaCl3 and KCl), resulting in the following interpretations: (a) most studied Restinga soils had a low sum of bases and base saturation, strong to extreme acidity, cation exchange capacity depending on the organic matter and dominated by exchangeable Al, with increasing content and stability of organic carbon with depth. These properties reflect the influence of both the parental material and the main predominant pedogenetic process in these environments: podzolization; (b) Al is the main cation in the podzolization process. The reactive forms of this element are Al-humus complexes and poorly crystalline inorganic compounds; (c) Al-humus saturation is highest in some spodic horizons with "s" subscript (Bs, Bhs and Bsm) located at the base of well-drained profiles and the metal-carbon interaction among all samples and horizons studied is stable; (d) there is a close relationship between Spodosol age and the chemical properties analyzed: the oldest (Cananéia) are differentiated from the others by higher mean content of C and active Al (exchangeable Al, Al oxalate and Al pyrophosphate) and greater stability of the interaction in Al-humus of spodic horizons; and (e) the spodic horizons studied were formed mainly at the expense of eluvial horizons and queluviation processes of Al-humus and its immobilization in depth through Al saturation in organo-metallic complexes migrating in the profile.À CAPES, pelo financiamento do doutorado-sanduíche do primeiro autor (convênio CAPES/MECD-DGU); à FAPESP, por meio do projeto "Solos sob vegetação de restinga no Estado de São Paulo: relações solo-paisagem, pedogênese e alterações com o uso agrícola", pelo apoio financeiroS