Fast immersion to test the stability of aggregates in water: consequences for interpreting results from tropical soil classes

Rodrigo Fonseca da Silva; Patriciani Estela Cipriano; Matias Siueia Junior; Geslin Mars; Moacir de Souza Dias Junior

doi:10.4025/actasciagron.v42i1.42453

Rodrigo Fonseca da Silva Universidade Federal do Piauí http://orcid.org/0000-0001-9577-6458
Patriciani Estela Cipriano Universidade Federal de Lavras
Matias Siueia Junior Universidade Federal de Lavras
Geslin Mars Universidade Federal de Lavras
Moacir de Souza Dias Junior Universidade Federal de Lavras

DOI: https://doi.org/10.4025/actasciagron.v42i1.42453

Abstract

Aggregates are the primary structural components of soil and have been used as an indicator of soil quality in conservation systems. The objective of this study was to analyse the effect of slow pre-wetting on the results of the aggregate stability test for different classes of tropical soils. Data were arranged in a 2 x 4 factorial design with three replications, in which the first factor comprised the two methods of pre-treatment on soil aggregates: without pre-wetting (WOPW), which considered the moisture of the aggregates in the field, and with pre-wetting (WPW), which considered the slow wetting of aggregates through capillarity on wet filter paper for 24h. The second factor consisted of four soil classes: Typic Dystrustept (Cambissolo Aplico distrófico in Embrapa), Typic Hapludult (Argissolo Amarelo distrófico), Rhodic Kandiudult (Nitossolo Vermelho distrófico), and Anionic Acrudox (Latossolo Vermelho distróferrico) and considered horizons A and B. The pre-wetting significantly increased the values of the weighted average diameter, geometric mean diameter and aggregate stability index. In soils with high organic carbon content, the practice of pre-moistening did not provide variation in aggregation.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Albuquerque, J. A., Cassol, E. A., & Reinert, D. J. (2000). Relação entre a erodibilidade em entressulcos e estabilidade dos agregados. Revista Brasileia de Ciência do Solo, 24(1), 141-151. DOI: 10.1590/S0100-06832000000100016

Andrade, J. C. F. H., & Rando, E. M. Â. (1981). Alterações na consistência e textura de um Latosolo do roxo distrófico ocasionado pelo cultivo convencional. Revista Ciência e Prática, 5(1), 4-47.

Araújo, R., Goedert, W. J., & Lacerda, M. P. C. (2007). Qualidade de um solo sob diferentes usos e sob cerrado nativo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 31(5), 1099-1108. DOI: 10.1590/S0100-06832007000500025

Barreto, H. B. F., Miranda, H. O., Lira, J. F. B., Diniz Filho, E. T., & Medeiros, J. F. (2014). Correlação do índice “S” com atributos físico-hídricos em solo aluvial no Rio Grande do Norte. Global Science and Technology, 7(3), 87-95. DOI: 10.14688/1984-3801/gst.v7n3p87-95

Bayer, L. D., Gardner, W. H., & Gardner, W. R. (1972). Soil physics. (4th ed.). New York, US: J. Wiley.

Blake, G. R., & Hartge, K. H. (1986). Bulk density. (2nd ed.), In A. Klute (Ed.). Methods of soil analysis (p. 363-375). Madison, US: American Society of Agronomy.

Borges, L. C., & Ferreira, D. F. (2003). Poder e taxas de erro tipo I dos testes Scott-Knott, Tukey e Student-newmankeuls sob distribuições normal e não normais dos resíduos. Revista de Matemática e Estatística, 21(1), 67-83.

Braida, J. A., & Cassol, E. A. (1999). Relações da erosão em entressulcos com o tipo e com a quantidade de resíduo vegetal na superfície do solo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 23(1), 711-721. DOI: 10.1590/S0100-06831999000300026

Castro Filho, C., Muzilli, O., & Podanoschi, A. L. (1998). Estabilidade dos agregados e sua relação com o teor de carbono orgânico em um Latossolo Roxo Distrófico, em função de sistemas de plantio, rotações de culturas e métodos de preparo das amostras. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 22(3), 527-538. DOI: 10.1590/S0100-06831998000300019

Dantas, A. A. A., Carvalho, L. G., & Ferreira, E. (2007). Classificação e tendência climática em Lavras, MG. Ciência e Agrotecnologia, 31(6), 1862-1866. DOI: 10.1590/S1413-70542007000600039

Desjeux, Y., Dupraz, P., Kuhlman, T., Paracchini, M., Michels, R., Maigné, E., & Reinhard, S. (2015). Evaluating the impact of rural development measures on nature value indicators at different spatial levels: Application to France and The Netherlands. Ecological Indicators, 59(1), 41-61. DOI: 10.1016/j.ecolind.2014.12.014

Dexter, A. R. (1988). Advancs in characterization of soil structure. Soil and Tillage Research, 11(3/4), 199-238. DOI: 10.1016/0167-1987(88)90002-5

Dufranc, G., Dechen, S. C. F., Freitas, S. S., & Camargo, O. A. (2004). Atributos físicos, químicos e biológicos relacionados com a estabilidade de agregados de dois Latossolos em plantio direto no estado de São Paulo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 28(3), 505-517. DOI: 10.1590/S0100-06832004000300012

Duval M. E., Galantini, J. A., Martinez, J. M., López, F. M., & Wall, L. (2016). Sensitivity of different soil quality indicators to assess sustainable land management: Influence of site features and seasonality. Soil and Tillage Research, 159(1), 9-22. DOI: 10.1016/j.still.2016.01.004

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária [Embrapa]. (2013). Sistema brasileiro de classificação de solos. (3. ed.). Brasília, DF: Embrapa.

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária [Embrapa]. (2017). Manual de métodos de análise de solos. (3. ed. revista e ampliada). Brasília, DF: Embrapa.

Estabragh, A. R., Parsaei, B., & Javadi, A. A. (2015). Laboratory investigation of the effect of cyclic wetting and drying on the behaviour of an expansive soil. Soils and Foundations, 55(2), 304-314. DOI: 10.1016/j.sandf.2015.02.007

Faleschini, F., Zanini, M. A., Pellegrino, C., & Pasinato, S. (2016). Sustainable management and supply of natural and recycled aggregates in a medium-size integrated plant. Waste Management, 49(1), 146-155. DOI: 10.1016/j.wasman.2016.01.013

Fernandez, L. (2006). Natural resources, agriculture and property rights. Ecological Economics, 57(3), 359-373. DOI: 10.1016/j.ecolecon.2005.04.022

Ferreira, D. F., Filho, A. C., & Lúcio, A. D. (2012). Procedimentos estatísticos em planejamentos experimentais com restrições na casualização. Boletim informativo da Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 37(1), 16-19.

Ferreira, M. M. (2010). Caracterização física do solo. In Q. De Jong Van Lier (Ed.), Física do solo (p. 1-28). Viçosa, MG: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo.

Ferreira, M. M., Fernandes, B., & Curi, N. (1999). Mineralogia da fração argila e estrutura de latossolos da região sudeste do Brasil. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 23(3), 507-514. DOI: 10.1590/S0100-06831999000300003

Fonseca, G. C., Carneiro, M. A. C., Costa, A. R., Oliveira, G. C., & Balbino, L. C. (2007). Atributos físicos, químicos e biológicos de Latossolo Vermelho distrófico de Cerrado sob duas rotações de cultura. Pesquisa Agropecuária Tropical, 37(1), 22-30.

Freddi, O. S., Ferraudo, A. S., & Centurion, J. F. (2008). Análise multivariada na compactação de um latossolo vermelho cultivado com milho. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 32(3), 953-961. DOI: 10.1590/S0100-06832008000300005

Garcia, R. A., & Rosolem, C. A. (2010). Agregados em um Latossolo sob sistema plantio direto e rotação de culturas. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 45(12), 1489-1498. DOI: 10.1590/S0100-204X2010001200021

Gomes, J. B. V., Curi, N., Motta, P. E. F., Ker, J. C., Marques, J. J. G. S. M., & Schulze, D. G. (2004). Análise de componentes principais de atributos físicos, químicos e mineralógicos de solos do bioma Cerrado. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 28(1), 137-153. DOI: 10.1590/S0100-06832004000100014

Hair Junior. J. F.; Black, W. C.; Babin, B. J.; Anderson, R. E., & Tatham, R. L. (2009). Análise multivariada de dados. (6. ed.). Porto Alegre, RS: Bookman.

Juhos, K., Szabó, S., & Ladányi, M. (2016). Explore the influence of soil quality on crop yield using statistically-derived pedological indicators. Ecological Indicators, 63(1), 366-373. DOI: 10.1016/j.ecolind.2015.12.029

Kemper, W. D., & Chepil, W. S. (1965). Size distribution of aggregates. (2nd ed., pt. 1). In C. A. Black, D. D. Evans, J. L. White, L. E. Ensminger, & F. E. Clark (Ed.), Methods of soil analysis: Physical and mineralogical properties, including statistics of measurement and sampling (p. 499-510). Madison, US: American Society of Agronomy.

Kemper, W. D., & Roseneau, R. C. (1986). Aggregate stability and size distribution. (2nd ed., pt. 1). In A. Klute (Ed.), Methods of soil analysis (p. 425-442). Madison, US: American Society of Agronomy, Soil Science Society of America.

Kiehl, E. J. (1979). Manual de edafologia: Relação solo-planta. Piracicaba, SP: Ceres.

Kong, D., Miao, C., Wu, J., & Duan, Q. (2016). Impact assessment of climate change and human activities on net runoff in the Yellow River Basin from 1951 to 2012. Ecological Engineering, 91(1), 566-573. DOI: 10.1016/j.ecoleng.2016.02.023

Le Bissonnais, Y., & Arrouyas, D. (1997). Aggregate stability and erodibility: II. Application to humic loamy soils with various organic carbon contents. European Journal of Soil Science, 48(1), 39-49. DOI: 10.1111/j.1365-2389.1997.tb00183.x

Lima Filho, O. F., Ambrosano, E. J., Rossi, F., & Carlos, J. A. D. (2014). Adubação verde e plantas de cobertura no Brasil: fundamentos e prática. Brasília, DF: Embrapa.

Loss, A. Pereira, M. G., Giácomo, S. G., Perin, A., & Anjos, L. H. C. (2011). Agregação, carbono e nitrogênio em agregados do solo sob plantio direto com integração lavoura-pecuária. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 46(10), 568-76. DOI: 10.1590/S0100-204X2011001000022

Lourente, E. R. P., Mercante, F. M., Alovisi, A. M. T., Gomes, C. F., Gasparini, A. S., & Nunes, C. M. (2011). Atributos microbiológicos, químicos e físicos de solo sob diferentes sistemas de manejo e condições de cerrado. Pesquisa Agropecuária Tropical, 41(1), 20-28. DOI: 10.5216/pat.v41i1.8459

Ma, R., Cai, C., Li, Z., Wang, J., Xiao, T., Peng, G., & Yang, W. (2015). Evaluation of soil aggregate microstructure and stability under wetting and drying cycles in two Ultisols using synchrotron-based X-ray micro-computed tomography. Soil and Tillage Research, 149(1), 1-11. DOI: 10.1016/j.still.2014.12.016

Mazurak, A. P. (1950). Effect of gaseous phase on water-stable syntnetic aggregates. Soil Science, 69(2), 135-148.

Mendes, F. G., Melloni, E. G. P., & Melloni, R. (2006). Aplicação de atributos físicos do solo no estudo da qualidade de áreas impactadas, em Itajubá/MG. Cerne, 12(3), 211-220.

Moura Filho, W., & Buol, S. W. (1972). Studies of a Latossol Roxo (Eutrustox) in Brazil: micromorphology effect on ion release. Experientiae, 13(7), 235-247.

Nesbitt, J. E., & Adl, S. M. (2014). Differences in soil quality indicators between organic and sustainably managed potato fields in Eastern Canada. Ecological Indicators, 37(1), 119-130. DOI: 10.1016/j.ecolind.2013.10.002

Ontl, T. A., Cambardella, C. A., Schulte, L. A., & Kolka, R. K. (2015). Factors influencing soil aggregation and particulate organic matter responses to bioenergy crops across a topographic gradient. Geoderma, 255-256(1), 1-11. DOI: 10.1016/j.geoderma.2015.04.016

Peng, X., Yan, X., Zhou, H., Zhang, Y., & Sun, H. (2015). Assessing the contributions of sesquioxides and soil organic matter to aggregation in an Ultisol under long-term fertilization. Soil and Tillage Research, 146(1), 89–98. DOI: 10.1016/j.still.2014.04.003

R Core Team. (2016). A language and environment for statistical computing. Vienna, AU: R Foundation for Statistical Computing.

Resende, M., Bahia F., A. F. C., & Braga, J. M. (1987). Mineralogia da argila de Latossolos estimada por alocação a partir do teor total de óxidos do ataque sulfúrico. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 11(1), 17-23.

Rojas, J. M., Prause, J., Sanzano, G. A., Arce, O. E. A., & Sánchez, M. C. (2016). Soil quality indicators selection by mixed models and multivariate techniques in deforested areas for agricultural use in NW of Chaco, Argentina. Soil and Tillage Research, 155(1), 250–262. DOI: 10.1016/j.still.2015.08.010

Roth, C. H., & Pavan, M. A. (1991). Efect of lime and gypsum on clay dispersion and infiltration in samples of a Brazilian Oxisol. Geoderma, 48(3/4), 351-36. DOI: 10.1016/0016-7061(91)90053-V

Sabiha, N. E., Salim, R., Rahman, S., & Rola-Rubzen, M. F. (2016). Measuring environmental sustainability in agriculture: A composite environmental impact index approach. Journal of Environmental Management, 166(1), 84-93. DOI: 10.1016/j.jenvman.2015.10.003

Safadoust, A., Feizee, P., Mahboubi, A. A., Gharabaghi, B., Mosaddeghi, M. R., & Ahrens, B. (2014). Least limiting water range as affected by soil texture and cropping system. Agricultural Water Management, 131(6), 34-41. DOI: 10.1016/j.agwat.2014.01.007

Sarathjith, M. C., Sankar, B., Wani, S. P., & Sahrawat, K. L. (2016). Variable indicators for optimum wavelength selection in diffuse reflectance spectroscopy of soils. Geoderma, 267(1), 1-9. DOI: 10.1016/j.geoderma.2015.12.031

Shao, X., Huang, B., Zhao, Y., Sun, W., Gu, Z., & Qian, W. (2014). Impacts of human activities and sampling strategies on soil heavy metal distribution in a rapidly developing region of China. Ecotoxicology and Environmental Safety, 104(1), 1-8. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2014.02.007

Shoemaker, H. E., McLean, E. O., & Fratt, P. F. (1961). Buffer methods for determining lime requirements of soils with appreciable amounts of extractable aluminum. Proceedings of the Soil Science Society of America, 25(1), 274-277. DOI: 10.2136/sssaj1961.03615995002500040014x

Silva Neto, L. F., Silva, I. F., Inda, A. V., Nascimento, P. C., & Bortolon, L. (2010). Atributos físicos e químicos de agregados pedogênicos e de coprólitos de minhocas em diferentes classes de solos da Paraíba. Ciência e Agrotecnologia, 34(6), 1365-1371. DOI: 10.1590/S1413-70542010000600002

Silva, M. O., Freire, M. B. G. S., Mendes, A. M. S., Freire, F. J., Campos, M. C. C., & Amorim, L. B. (2010). Discriminação de diferentes classes de solos irrigados com águas salinas, na região de Mossoró, RN, com o uso de análise multivariada. Ambiência, 2(2), 261-270.

Silva, R. F., Santos, G. G., Nobrega, J. C. A., Oliveira, G. C., Dias, B. O., Santos, D. P., & Silva Junior, J. P. (2017). Impacts of land-use and management systems on organic carbon and water-physical properties of a Latossolo Amarelo (Oxisol). Semina: Ciências Agrárias, 38(1), 109-124. DOI: 10.5433/1679-0359.2017v38n1p109

Six, J., Bossuyt, H., Degryze, S., & Denef, K. (2004). A history of research on the link between (micro) agregates, soil biota, and soil organic matter dynamics. Soil and Tillage Research, 79(1), 7-31. DOI: 10.1016/j.still.2004.03.008

Soil Survey Staff. (2014). Keys to soil taxonomy. (12th ed.). Washington: D.C.: United States Department of Agriculture; Natural Resources Conservation Service.

Sun, T., Chen, Q. Chen, Y. Cruse, R. M., Li, X. F., Song, C. Y., Kravchenko, Y. S., & Zhang, X. Y. (2014). A novel soil wetting technique for measuring wet stable aggregates. Soil and Tillage Research, 141(1), 19-24. DOI: 10.1016/j.still.2014.03.009

Tisdall, J. M., & Oades, J. M. (1979). Stabilization of soil aggregate by the root systems of ryegrass. Australian Journal of Soil Research, 17(3), 429-441. DOI: 10.1071/SR9790429

Wang, D., Tang, C., Cui, Y., Shi, B., & Li, J. (2016). Effects of wetting – drying cycles on soil strength pro fi le of a silty clay in micro-penetrometer tests. Engineering Geology, 206(1), 60-70. DOI: 10.1016/j.enggeo.2016.04.005

Wischmeier, W. H., & Smith, D. D. (1965). Predicting rainfall erosion losses from cropland east of the Rocky Mountain. Washington, D.C.: ARS/USDA.

Wohlenberg, E. V., Reichert, J. M., Reinert, D. J., & Blume, E. (2004). Dinâmica da agregação de um solo franco arenoso em cinco sistemas de culturas em rotação e em sucessão. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 28(5), 891-900. DOI: 10.1590/S0100-06832004000500011

Yoder, R. E. A. (1936). Direct method of aggregate analysis of soils and a study of the physical nature of erosion losses. Journal of the American Society of Agronomy, 28(5), 337-351.

Zhang, Y., Dong, S., Gao, Q., Liu, S., Zhou, H., & Ganjurjav, H. Wang, X. (2016). Climate change and human activities altered the diversity and composition of soil microbial community in alpine grasslands of the Qinghai-Tibetan Plateau. Science of the Total Environment, 562(19), 353-363. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2016.03.221