Roots of Perennial Grasses in the Recovery of Soils Degraded by Coal Mining in Southern Brazil

Revegetation of degraded soils is crucial to prevent erosion and improve soil structure and quality. We aimed to elucidate the role of the root system of grasses on the reclamation of a soil constructed after coal mining. In Candiota city, in Brazil, perennial grasses (Hemarthria, Paspalum, Cynodon, and Brizantha) were cultivated for 103 months, when soil samples were collected from 0.00–0.30 m layer. The root development of these species substantially decreased in depth, reflecting soil restrictive conditions, as high soil penetration resistance, especially below 0.10 m, assigned to the use of heavy machinery during soil construction. Below 0.10 m depth, fine and flattened roots were observed, which penetrated through the cracks of compacted soil layers. Regardless of the soil layer, all plant species had a greater proportion of roots 0.50 mm diameter class, averaged 92 and 8%, respectively. Below 0.10 m depth, Brizantha increased the proportion of roots >0.50 mm diameter class, while the other grasses increased the proportion of roots <0.49 mm diameter class. The highest root density, volume, and length observed for Brizantha along the soil profile indicate its high potential to improve physical attributes and therefore the quality of the constructed soil

Início e termino da irrigação por inundação do solo para o arroz, cultivar Bluebelle

To study the effect of beginning and ending times of irrigation on paddy rice yield, an experiment was carried out in a Pelotas soil (Planosol) during three crop seasons, in the experimental field of EMBRAPA-UEPAE Pelotas Station. Twelve treatments of three irrigation starting time combinations (14, 28 and 42 days after seedling emergence) and four irrigation ending times (70, 84, 98 and 112 days after seedling emergence) were carried out. The cultivar used was Bluebelle. There was no interaction among starting and ending of irrigation times; the treatment effects on rice yields did not vary along the three crop seasons. The delay of irrigation starting from 14 to 28 days after seedling emergence did not affect grain yield. However, when it was postponed to 42 days after seedling emergence, there was a harmful effect in yield. On the other hand, yield was not affected by the ending of irrigation times, when water supply to the crop was suspended 70 days after seedling emergence (ten days before flowering onset). Regarding mill yield, it was found out that it decreased slightly as irrigation starting was delayed, but increased as irrigation ending was hastened.  Para estudar o efeito de épocas de inicio e término da irrigação por inundação do solo sobre a produtividade do arroz, foi conduzido um experimento de campo em solo Pelotas (Planossolo) durante três anos. O experimento constou de doze tratamentos resultantes da combinação de três épocas de início da irrigação (14, 28 e 42 dias após a emergência das plântulas) e quatro épocas de término de irrigação (70, 84, 98 e 112 dias após a emergência das plântulas). A cultivar utilizada foi a Bluebelle. Não houve interação entre as épocas de início e término da irrigação, e os efeitos dos tratamentos sobre o rendimento da cultura não variaram durante a condução do experimento. O retardamento do inicio da irrigação de 14 para 28 dias após a emergência não exerceu efeito negativo sobre o rendimento de grãos. Todavia, quando esse retardamento foi prorrogado até 42 dias, os efeitos sobre o rendimento de grãos foram nocivos. O rendimento de grãos não foi afetado pela época de término da irrigação, mesmo quando a aplicação de água à lavoura foi suspensa aos 70 dias após a emergência das plântulas

Sistemas de cultivo de arroz irrigado e a compactação de um Planossolo

Resumo ¾ Em 1993 foi avaliada a compactação de um Planossolo cultivado sob diferentes sistemas de manejo, medindo-se a densidade do solo, por meio do método do anel volumétrico, em três camadas de solo. Os tratamentos consistiram de seis sistemas de manejo, selecionados de um experimento conduzido na Embrapa-Centro de Pesquisa Agropecuária de Clima Temperado, desde 1985. Observaram-se, de maneira geral, valores altos de densidade do solo; na primeira camada de solo (0-10 cm) o sistema que apresentou o menor valor foi o cultivo de arroz em plantio direto sob a resteva do azevém e nos sistemas que envolvem maior mobilização do solo (arroz contínuo e rotação arroz-soja-milho) os valores de densidade do solo foram maiores em relação aos sistemas de preparo reduzido do solo (azevém x arroz plantio direto e soja x arroz plantio direto). Ocorreu maior compactação, em relação à primeira camada, na camada intermediária (1020 cm), em todos os sistemas de cultivo, exceto no sistema de rotação arroz-soja-milho, no qual não houve diferença de densidade entre as camadas de solo. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT: Abstract ¾ In 1993, it was evaluated the compaction of a Planosol (Albaqualf) submitted to different tillage systems, measuring soil density through the volumetric ring method, in three layers. Treatments consisted of six tillage systems selected from an experiment conducted at Embrapa-Centro de Pesquisa Agropecuária de Clima Temperado, Pelotas, RS, Brazil, since 1985. High soil density values were obtained; in the first layer (0-10 cm), the no-tillage rice cultivation on the rye-grass straw was the system with the lowest value. The systems that involved more soil mobilization (rice continuous and rotation rice-soybeans-maize) resulted in higher soil density values compared to the reduced preparing systems (rye-grass x rice in zero tillage and soybean x rice in zero tillage). Compacted structures were identified in the intermediate layer (10-20 cm) in all tillage systems, except for the rotation rice-soybean-maize, where soil density differences were not detected among soil layers

Persistência dos efeitos da escarificação sobre a compactação de Nitossolo sob plantio direto em região subtropical úmida

The objective of this work was to evaluate the persistence of chiseling effects on the compaction of a Ferralic Nitisol (Rhodic), under no‑till (NT), in the Brazilian humid subtropical region. The experiment was carried out in randomized complete blocks, with four replicates and six treatments, consisting of the time that the soil was kept under NT after chiseling: continuous NT for 24 months, after chiseling in September 2009; continuous NT for 18 months, after chiseling in March 2010; continuous NT for 12 months, after chiseling in September 2010; continuous NT for six months, after chiseling in March 2011; crop planted right after soil chiseling, in September 2011; and continuous NT, without chiseling (control). The species cultivated in the area were: corn in the 2009/2010 growing season; wheat in 2010; soybean in the 2010/2011 growing season; rye in 2011; and corn in the 2011/2012 growing season. Treatment effects were assessed by soil physical parameters and by morphological and productive parameters of the corn crop in the 2011/2012 growing season. The chiseling of Nitisol under no‑till in a humid subtropical region does not increase corn grain yield, and its effects on soil structure do not last longer than 18 months.O objetivo deste trabalho foi avaliar a persistência dos efeitos da escarificação sobre a compactação de Nitossolo Vermelho, manejado sob plantio direto (PD), na região subtropical úmida do Brasil. O experimento foi realizado em blocos ao acaso, com quatro repetições e seis tratamentos, constituídos pelo tempo de manutenção do solo sob PD após escarificação: PD contínuo por 24 meses após escarificação, realizada em setembro de 2009; PD contínuo por 18 meses após escarificação, realizada em março de 2010; PD contínuo por 12 meses após escarificação, realizada em setembro de 2010; PD contínuo por seis meses após escarificação, realizada em março de 2011; plantio realizado em solo recém escarificado, em setembro de 2011; e PD contínuo e sem escarificação (testemunha). As espécies cultivadas na área foram: milho, safra 2009/2010; trigo, em 2010; soja, safra 2010/2011; centeio, em 2011; e milho, safra 2011/2012. Os efeitos dos tratamentos foram avaliados a partir de parâmetros físicos do solo e de parâmetros morfológicos e produtivos da cultura do milho, na safra 2011/2012. A escarificação do Nitossolo sob plantio direto, em região de clima subtropical úmido, não aumenta a produtividade de grãos de milho, e os seus efeitos sobre a estrutura do solo não persistem por mais de 18 meses

Tillage systems of irrigated rice and compaction of a Planosol

Em 1993 foi avaliada a compactação de um Planossolo cultivado sob diferentes sistemas de manejo, medindo-se a densidade do solo, por meio do método do anel volumétrico, em três camadas de solo. Os tratamentos consistiram de seis sistemas de manejo, selecionados de um experimento conduzido na Embrapa-Centro de Pesquisa Agropecuária de Clima Temperado, desde 1985. Observaram-se, de maneira geral, valores altos de densidade do solo; na primeira camada de solo (0-10 cm) o sistema que apresentou o menor valor foi o cultivo de arroz em plantio direto sob a resteva do azevém e nos sistemas que envolvem maior mobilização do solo (arroz contínuo e rotação arroz-soja-milho) os valores de densidade do solo foram maiores em relação aos sistemas de preparo reduzido do solo (azevém x arroz plantio direto e soja x arroz plantio direto). Ocorreu maior compactação, em relação à primeira camada, na camada intermediária (10-20 cm), em todos os sistemas de cultivo, exceto no sistema de rotação arroz-soja-milho, no qual não houve diferença de densidade entre as camadas de solo.In 1993, it was evaluated the compaction of a Planosol (Albaqualf) submitted to different tillage systems, measuring soil density through the volumetric ring method, in three layers. Treatments consisted of six tillage systems selected from an experiment conducted at Embrapa-Centro de Pesquisa Agropecuária de Clima Temperado, Pelotas, RS, Brazil, since 1985. High soil density values were obtained; in the first layer (0-10 cm), the no-tillage rice cultivation on the rye-grass straw was the system with the lowest value. The systems that involved more soil mobilization (rice continuous and rotation rice-soybeans-maize) resulted in higher soil density values compared to the reduced preparing systems (rye-grass x rice in zero tillage and soybean x rice in zero tillage). Compacted structures were identified in the intermediate layer (10-20 cm) in all tillage systems, except for the rotation rice-soybean-maize, where soil density differences were not detected among soil layers

Funções de pedotransferência relacionadas à variabilidade espacial da retenção de água em solos de várzea

The estimation of non available soil variables through the knowledge of other related measured variables can be achieved through pedotransfer functions (PTF) mainly saving time and reducing cost. Great differences among soils, however, can yield non desirable results when applying this method. This study discusses the application of developed PTFs by several authors using a variety of soils of different characteristics, to evaluate soil water contents of two Brazilian lowland soils. Comparisons are made between PTF evaluated data and field measured data, using statistical and geostatistical tools, like mean error, root mean square error, semivariogram, cross-validation, and regression coefficient. The eight tested PTFs to evaluate gravimetric soil water contents (Ug) at the tensions of 33 kPa and 1,500 kPa presented a tendency to overestimate Ug 33 kPa and underestimate Ug1,500 kPa. The PTFs were ranked according to their performance and also with respect to their potential in describing the structure of the spatial variability of the set of measured values. Although none of the PTFs have changed the distribution pattern of the data, all resulted in mean and variance statistically different from those observed for all measured values. The PTFs that presented the best predictive values of Ug33 kPa and Ug1,500 kPa were not the same that had the best performance to reproduce the structure of spatial variability of these variables.A estimativa de variáveis do solo não disponíveis, por meio do conhecimento de outras variáveis medidas, pode ser obtida com o uso de funções de pedotransferência (FPT) com economia de tempo e custos. Entretanto, havendo grande diferença entre os solos, o uso desse método pode conduzir a resultados indesejáveis. Neste estudo é discutida a aplicação de FPTs desenvolvidas por alguns autores usando solos de diferentes características, para avaliar a retenção de água em dois solos de várzea brasileiros. As comparações foram feitas entre os dados medidos e estimados pelas FPTs, usando ferramentas estatísticas e da geoestatística, como erro médio, raiz quadrada do erro médio, semivariogramas, validação cruzada e coeficiente de regressão. As oito FPTs testadas para avaliar o conteúdo gravimétrico de água no solo (Ug) sob as tensões de 33 e 1.500 kPa apresentaram tendência em superestimar Ug 33 kPa e em subestimar Ug 1.500 kPa. As FPTs foram classificadas de acordo com seu desempenho e também em relação ao seu potencial em descrever a estrutura de variabilidade espacial do conjunto de dados medidos. Embora nenhuma das FPTs tenha alterado o padrão de distribuição dos dados, todas resultaram em média e variância estatisticamente diferentes daquelas verificadas para o conjunto dos valores medidos. As FPTs com melhor capacidade preditiva dos valores de Ug33 kPa e Ug1.500 kPa não foram as mesmas que tiveram o melhor desempenho para reproduzir a estrutura de variabilidade espacial dessas variáveis.ICTP (Trieste-Italy)Ghent University (Ghent-Belgium)CNPqCoordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior (CAPES)EMBRAPA - Clima Temperad

Effect of organic and mineral fertilizers on floored rice yield and chemical and physical properties of Pelotas soil

Foram avaliados os efeitos de sete adubos orgânicos e de adubação mineral (NPK), num experimento conduzido com arroz irrigado, em 1980/81 e 1981/82, na área da UEPAE de Pelotas. Em 1980/81, não houve efeito significativo dos tratamentos sobre o rendimento de grãos do arroz, mas, em 1981/82, o resíduo de curtume + NPK foi o melhor tratamento, seguido da cinza de carvão-de-pedra + NPK, da palha de arroz com "nutri-humus" e da casca de arroz + NPK. A adubação mineral, o esterco bovino, o "humutrim SM-10" e o "nitrohumomineral" não elevaram significativamente o rendimento de grãos em relação à testemunha. Somente o resíduo de curtume com ou sem NPK provocou modificações sensíveis nas propriedades químicas do solo, elevando o pH e os teores de Ca+2 + Mg+2 e P disponível e, praticamente, eliminando o AI+3 . Os teores de K disponível não sofreram alterações sensíveis para quaisquer dos tratamentos aplicados. As propriedades físicas do solo, tais como, as densidades do solo e das partículas, a macro e microporosidade e a condutividade hidráulica, não foram influenciadas pelos tratamentos.The effects of seven organic manures and one mineral fertilizer (NPK) were evaluated in this experiment, that was carried out during the rice growing season of 1980/81 and 1981/82, at UEPAE Pelotas Station. In 1980/81 the grain yield was not influenced significantly by any treatments but, in 1981/82, the tanning residue with NPK was the best treatment, followed by coal ash with NPK, rice straw with "nutri-humus" and rice hull with NPK. The mineral fertilizer, farmyard manure, 'humutrim SM-10" and "nitrohumomineral" did not increase significantly the grain yield related to the control. Only the tanning residue with or not NPK caused a sensible modification on the chemical soil properties by increasing the pH, the levels of Ca+2 + Mg+2 and available P and by eliminating the AI+3. The levels of available K in the soil were not influenced by any treatments. The physical soil properties such as particle and bulk density, macro and microporosity, and hydraulic conductivity were not affected by any treatment studied

Atributos químicos e biológicos de um solo de várzea afetados pela sistematização do terreno

The objective of this work was to evaluate the relationship between soil chemical and biological attributes and the magnitude of cuts and fills after the land leveling process of a lowland soil. Soil samples were collected from the 0–0.20 m layer, before and after leveling, on a 100 point grid established in the experimental area, to evaluate chemical attributes and soil microbial biomass carbon (MBC). Leveling operations altered the magnitude of soil chemical and biological attributes. Values of Ca, Mg, S, cation exchange capacity, Mn, P, Zn, and soil organic matter (SOM) decreased in the soil profile, whereas Al, K, and MBC increased after leveling. Land leveling decreased in 20% SOM average content in the 0–0.20 m layer. The great majority of the chemical attributes did not show relations between their values and the magnitude of cuts and fills. The relation was quadratic for SOM, P, and total N, and was linear for K, showing a positive slope and indicating increase in the magnitude of these attributes in cut areas and stability in fill areas. The relationships between these chemical attributes and the magnitude of cuts and fills indicate that the land leveling map may be a useful tool for degraded soil recuperation through amendments and organic fertilizers.O objetivo deste trabalho foi avaliar a relação entre os atributos químicos e biológicos do solo e as magnitudes de cortes e aterros após sistematização de um solo de várzea. Foram coletadas amostras de solo na camada de 0–0,20 m, antes e depois da sistematização, em uma malha de 100 pontos estabelecida na área experimental, para avaliar os atributos químicos do solo e o carbono da biomassa microbiana (CBM). A sistematização alterou a magnitude dos atributos químicos e biológicos do solo. Valores de Ca, Mg, S, capacidade de troca catiônica, Mn, P, Zn e matéria orgânica do solo (MOS) diminuíram no perfil do solo, enquanto os de Al, K e CBM aumentaram após a sistematização. A sistematização reduziu em 20% o conteúdo médio de MOS na camada de 0–0,20 m. A maior parte dos atributos químicos não apresentou relação com as magnitudes de corte e aterro. A relação foi quadrática para MOS, P e N total, e linear para K, mostrando inclinação positiva e aumento das magnitudes destes atributos em áreas de corte e estabilidade em áreas de aterro. As relações entre estes atributos químicos e as magnitudes de cortes e aterro indicam que o mapa de sistematização pode ser uma ferramenta útil para a recuperação de solos degradados por meio da aplicação de corretivos e fertilizantes orgânicos

Tomografia computadorizada aplicada a estudos de um Planossolo

In order to find better techniques to evaluate the soil physical parameters applied to lowland soils, the computerized tomography has been used to measure soil density and water content with accuracy and high spatial resolution. This work was carried out in order to describe features and calibration procedures of a computerized minitomographer using X-ray and gama-rays as sources of radiation and to establish suitable statistical parameters on the study of soil bulk density and water content in a Planosol (Albaqualf) from Rio Grande do Sul State, Brazil. The minitomographer calibration was obtained from the linear regression equation among the tomography's unities (TU) presented by the image reconstruction program and the linear attenuation coefficient (ml, cm-1), by the measurement of direct transmission of g-rays as source of radiation in soil samples from A and B horizons, distilled water, benzin and aluminum. In order to get measures of the direct radiation transmission, containers with distilled water, benzin, soil and aluminum were used to obtain the following equations to calculate soil bulk density in the A horizon: Ds = [(TU/986.16)-(0.200xq)]/0.267 and in the B horizon: Ds = [(TU/986.16)-(0.200xq)]/0.297, where TU is the mean value in the line and q is the soil volumetric water content (m3 m-3). The obtained configurations allowed to attain average variabilities of 2.74% and 0.73% for homogeneity and repeatability, respectively. The expected errors related to the equipment are 0.051 and 0.046 Mg m-3, to the A and B horizons, respectively. The results showed the technique accuracy and adaptability in the studies of the physical characteristics of a Planosol.Na busca de técnicas mais apuradas para a determinação e avaliação de parâmetros físicos do solo com aplicabilidade em várzeas, vem se destacando a tomografia computadorizada, por medir a densidade e a umidade com boa sensibilidade e alta resolução espacial. O presente trabalho teve como objetivo descrever aspectos e procedimentos da calibração de um minitomógrafo de raios-X e gama para estudo da densidade e umidade de um Planossolo no Rio Grande do Sul, bem como estabelecer parâmetros estatísticos para sua adequada utilização. A calibração do minitomógrafo foi obtida pela regressão linear entre as unidades tomográficas (UT), apresentadas pelo programa de reconstrução de imagem, e os coeficientes de atenuação linear (μ1, cm-1), medidos por transmissão direta de raios gama, em amostras dos horizontes A e B do Planossolo, água destilada, benzina e alumínio. Para as medidas de transmissão direta de radiação utilizaram-se recipientes com água destilada, benzina, solo e Al, obtendo-se as seguintes fórmulas para o cálculo da densidade do solo no horizonte A: Ds = [(UT/986,16)-(0,200xθ)]/0,267; e no horizonte B: Ds = [(UT/986,16)-(0,200xθ)]/0,297, em que UT é o valor médio de UT em cada linha e θé a umidade volumétrica da amostra de solo, em m3 m-3. Com as configurações obtidas, verificou-se variabilidade média de 2,74% e 0,73%, respectivamente, em termos de homogeneidade e repetibilidade. Os erros atribuídos ao equipamento são de 0,051 e 0,046 Mg m-3, respectivamente, nos horizontes A e B, revelando precisão e adaptabilidade no emprego da técnica em estudos do Planossolo

Condição física e desenvolvimento radicular de gramíneas em solo construído após mineração de carvão

The objective of this work was to evaluate the root development of the physical condition and the potential of agricultural use of a constructed minesoil after coal mining, besides the root development of tropical grasses in this soil, considering different revegetation periods. The soil was constructed in early 2003, and the experiment was installed in November/December 2007. Soil physical condition was evaluated in plots vegetated with perennial grasses such as Urochloa humidicola, Panicum maximum, and U. brizantha. In July 2012, disturbed and undisturbed soil samples were taken for determining physical and chemical attributes in the 0.00–0.10, 0.10–0.20, and 0.20–0.30-m soil layers. Soil monoliths were collected for characterizing the root system. After 58 months of revegetation, the physical condition of the constructed minesoil is still inadequate to an agricultural use that requires intensive soil management. Among the evaluated layers, only the 0.00–0.10-m layer provides conditions for the soil to function properly in the ecosystem. Urochloa brizantha was more promising for the recovery of soil structure in the 0.00–0.10-m soil layer, and root density was the most sensitive attribute to distinguish the potential development of the different species in this layer.O objetivo deste trabalho foi avaliar a condição física e a potencialidade de uso agrícola de um solo construído após mineração com carvão, além do desenvolvimento radicular de gramíneas tropicais nesse solo, tendo‑se considerado diferentes períodos de revegetação. O solo foi construído no início de 2003, e o experimento instalado em novembro/dezembro de 2007. A condição física do solo construído foi avaliada nas parcelas ocupadas por gramíneas perenes, como Urochloa humidicola, Panicum maximum e U. brizantha. Em julho de 2012, foram coletadas amostras de solo com estrutura preservada e não preservada para a determinação dos atributos físico-químicos, nas camadas de 0,00–0,10, 0,10–0,20 e 0,20–0,30 m. Monólitos de solo foram coletados para caracterização do sistema radicular das diferentes gramíneas. Após 58 meses de revegetação, a condição física do solo construído ainda é inadequada ao uso agrícola que envolva práticas mais intensivas de manejo de solo. Entre as camadas avaliadas, somente a de 0,00–0,10 m fornece condições para que o solo cumpra suas funções no ecossistema. Urochloa brizantha mostra-se mais promissora para a recuperação da estrutura do solo na camada de 0,00–0,10 m, e a densidade radicular foi o atributo mais sensível para a diferenciação do desenvolvimento potencial das diferentes espécies nesta camada