Software for micromorphometric characterization of soil pores obtained from 2-D image analysis

ABSTRACT Studies of soil porosity through image analysis are important to an understanding of how the soil functions. However, the lack of a simplified methodology for the quantification of the shape, number, and size of soil pores has limited the use of information extracted from images. The present work proposes a software program for the quantification and characterization of soil porosity from data derived from 2-D images. The user-friendly software was developed in C++ and allows for the classification of pores in terms of size, shape, and combinations of size and shape. Using raw data generated by image analysis systems, the software calculates the following parameters for the characterization of soil porosity: total area of pore (Tap), number of pores, pore shape, pore shape and pore area, and pore shape and equivalent pore diameter (EqDiam). In this paper, the input file with the raw soil porosity data was generated using the Noesis Visilog 5.4 image analysis system; however other image analysis programs can be used, in which case, the input file requires a standard format to permit processing by this software. The software also shows the descriptive statistics (mean, standard deviation, variance, and the coefficient of variation) of the parameters considering the total number of images evaluated. The results show that the software is a complementary tool to any analysis of soil porosity, allowing for a precise and quick analysis

Physical And Morphological Alterations In Cultivated Soil Under Traditional Management System [alteração Física E Morfológica Em Solos Cultivados Sob Sistema Tradicional De Manejo]

Some of the pedologic alterations resulting from traditional soil management methods were studied in an area cultivated with citrus (Citrus sinensis) in a farm in Bariri County, State of São Paulo, Brazil. A toposequence was established to evaluate the effect of the position in the landscape on changes in soil physical attributes. Field and lab data were taken in vertical profiles of the upper, middle and lower slope levels of a Typic Haplorthox and some parameters were evaluated statistically through mean comparison tests. Results evidenced that the soil bulk density and macroporosity changed along the toposequence, especially at the lower levels of the slope. In such positions, where the clay level is higher, empty spaces were filled, forming blacky structures, which occurred concomitantly with micro-aggregate structure. Intensive cultivation caused the greatest soil structure alterations, even at the deeper soil layer. The study reinforces the importance of detailed morphological observations in vertical profiles due to the great variation of pedological attributes within a short distance. In a single profile, compact sectors were observed side by side with disaggregated pockets. This shows that vertical gradients (in each profile) as well as lateral ones (along a toposequence) have to be taken into account when studying temporal variations of pedological parameters.29610051014Aina, P.O., Soil changes resulting from long-term management practices in Western Nigeria (1979) Soil Sci. Soc. Am. 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Physical properties of soils under intensive agricultural management Propriedades físicas de solos submetidos a práticas intensivas de manejo

Pedologic alterations after long-term sugar cane (Saccharum officinarum) cropping cycles under traditional soil management systems were studied on a farm in Bariri, SP, Brazil. A toposequence was established to evaluate the effects of the soil position in the relief in changing soil physical attributes. Morphological field descriptions and laboratory analyses were carried out on vertical profiles of the upper, middle and lower thirds of a Typic Haplorthox slope. Soil bulk density and macroporosity changed along the toposequence reflecting on soil hydrodynamics, especially in the lower slope parts. At sites with high clay levels, empty spaces were filled forming block shaped structures together with the micro-aggregate structure. The intensive cultivation induced the greatest soil structure alterations, even at the deepest layers. The study pointed out the importance of performing detailed morphological observations in vertical profiles, due to the great variation on pedological attributes over short distances. Compacted soil sections were observed side-by-side with desaggregated mottles in the same soil profile. This fact evidenced that both vertical (in each profile) and horizontal gradients (along a toposequence) need to be considered in studies of time sequence variation of pedological parameters.<br>O presente trabalho foi realizado numa propriedade agrícola situada no município de Bariri, SP, em área cultivada com cana-de-açúcar (Saccharum officinarum), onde foram estudadas algumas alterações pedológicas decorrentes de um longo período de exploração agrícola com sistema tradicional de manejo do solo. Foi estabelecida uma condição de toposseqüência para que pudesse ser avaliada a importância da posição dos solos no relevo sobre as modificações de alguns dos seus atributos físicos. As observações foram realizadas em campo e laboratório, em perfis verticais situados nos terços superior, médio e inferior da encosta em um Latossolo Vermelho. Houve alterações na densidade do solo e da macroporosidade, com reflexos na hidrodinâmica do solo, principalmente nas posições mais baixas do relevo. Nos sítios mais argilosos houve preenchimento dos espaços vazios, com a formação de estrutura em blocos, ocorrendo concomitantemente com a estrutura microagregada. Os tratos culturais promoveram grandes alterações na estrutura dos solos, mesmo em camadas relativamente profundas. O estudo ressaltou a importância de observações morfológicas detalhadas dos perfis de solo, em face da grande variabilidade dos atributos pedológicos a uma curta distância. Foram observados, num mesmo horizonte do perfil, setores compactados ao lado de bolsões desagregados, o que atesta a necessidade de serem considerados tanto os gradientes verticais (em cada perfil) como os laterais (ao longo da toposseqüência) no estudo das variações temporais dos parâmetros pedológicos

Alteração física e morfológica em solos cultivados sob sistema tradicional de manejo Physical and morphological alterations in cultivated soil under traditional management system

O presente trabalho foi realizado numa área agrícola situada no município de Bariri (SP), em área cultivada com citros (Citrus sinensis), onde foram estudadas algumas alterações pedológicas decorrentes de um longo período de exploração agrícola com sistema tradicional de manejo do solo. Foi estabelecida uma condição de seqüência topográfica para que pudesse ser avaliada a importância da posição dos solos no relevo sobre as modificações de alguns dos seus atributos físicos. As observações foram realizadas em campo e laboratório, em perfis verticais situados nos terços: superior, médio e inferior da encosta em um Latossolo Vermelho com alguns atributos avaliados estatisticamente por meio de teste de comparação de médias. Houve alterações na densidade do solo e da macroporosidade, principalmente nas posições mais baixas do relevo. Nestas posições, mais argilosas, há preenchimento dos espaços vazios, com a formação de estrutura em blocos, ocorrendo concomitantemente com a estrutura microagregada. Os tratos culturais promoveram grandes alterações na estrutura dos solos, mesmo em camadas relativamente profundas. O estudo ressaltou a importância de observações morfológicas detalhadas dos perfis de solo, em virtude da grande variabilidade dos atributos pedológicos a uma curta distância, sendo observados, num mesmo horizonte do perfil, setores compactados ao lado de bolsões desagregados, o que atesta a necessidade de serem considerados tanto os gradientes verticais (em cada perfil) como os laterais (ao longo da toposseqüência) no estudo das variações temporais dos parâmetros pedológicos.<br>Some of the pedologic alterations resulting from traditional soil management methods were studied in an area cultivated with citrus (Citrus sinensis) in a farm in Bariri County, State of São Paulo, Brazil. A toposequence was established to evaluate the effect of the position in the landscape on changes in soil physical attributes. Field and lab data were taken in vertical profiles of the upper, middle and lower slope levels of a Typic Haplorthox and some parameters were evaluated statistically through mean comparison tests. Results evidenced that the soil bulk density and macroporosity changed along the toposequence, especially at the lower levels of the slope. In such positions, where the clay level is higher, empty spaces were filled, forming blocky structures, which occurred concomitantly with micro-aggregate structure. Intensive cultivation caused the greatest soil structure alterations, even at the deeper soil layer. The study reinforces the importance of detailed morphological observations in vertical profiles due to the great variation of pedological attributes within a short distance. In a single profile, compact sectors were observed side by side with disaggregated pockets. This shows that vertical gradients (in each profile) as well as lateral ones (along a toposequence) have to be taken into account when studying temporal variations of pedological parameters

Spatial variability of physical attributes of an alfisol under different hillslope curvatures Variabilidade espacial de atributos físicos de um argissolo sob diferentes curvaturas do relevo

The influence of relief forms has been studied by several authors and explains the variability in the soil attributes of a landscape. Soil physical attributes depend on relief forms, and their assessment is important in mechanized agricultural systems, such as of sugarcane. This study aimed to characterize the spatial variability in the physical soil attributes and their relationship to the hillslope curvatures in an Alfisol developed from sandstone and growing sugarcane. Grids of 100 x 100 m were delimited in a convex and a concave area. The grids had a regular spacing of 10 x 10 m, and the crossing points of this spacing determined a total of 121 georeferenced sampling points. Samples were collected to determine the physical attributes related to soil aggregates, porosity, bulk density, resistance to penetration and moisture within the 0-0.2 and 0.2-0.4 m depth. Statistical analyses, geostatistics and Student's t-tests were performed with the means of the areas. All attributes, except aggregates > 2 mm in the 0-0.2 m depth and macroporosity at both depths, showed significant differences between the hillslope curvatures. The convex area showed the highest values of the mean weighted diameter, mean geometric diameter, aggregates > 2 mm, 1-2 mm aggregates, total porosity and moisture and lower values of bulk density and resistance to penetration in both depth compared to the concave area. The number of soil attributes with greater spatial variability was higher in the concave area.<br>A influência das formas do relevo tem sido estudada por diversos autores e explica a variabilidade dos atributos do solo na paisagem. Os atributos físicos do solo são dependentes das formas do relevo, e a avaliação desses atributos é importante em sistemas mecanizados como o da cultura de cana-de-açúcar. O presente estudo teve como objetivo caracterizar a variabilidade espacial dos atributos físicos de Argissolos desenvolvidos de arenito e cultivados com cana-de-açúcar bem como a relação desses com as curvaturas do relevo. Uma malha de dimensão de 100 x 100 m foi delimitada em uma área caracterizada pela forma convexa e outra em uma área caracterizada pela forma côncava. As malhas tinham espaçamento regular de 10 x 10 m, e os pontos de cruzamento desse espaçamento determinaram os pontos de coleta das amostras, num total de 121 pontos amostrais georreferenciados. Amostras foram coletadas para determinação dos atributos físicos: agregados, porosidade, densidade do solo, resistência à penetração e umidade nas profundidades 0,00-0,20 e 0,20-0,40 m. Foram realizadas análises estatísticas e geoestatísticas. Todos os atributos, com exceção dos agregados > 2 mm na profundidade de 0,00-0,20 m e dos macroporos nas duas profundidades, apresentaram diferença significativa entre as curvaturas. A área convexa apresentou os maiores valores de diâmetro médio ponderado, diâmetro médio geométrico, agregados > 2 mm, agregados de 2-1 mm, volume total de poros e umidade e os menores valores de densidade do solo e resistência à penetração nas duas profundidades estudadas, em relação à área côncava. A área côncava apresentou maior número de atributos do solo com maior variabilidade espacial