Spatial variability of soil physical properties as a result of different tillage systems / Variabilidade espacial das propriedades físicas do solo em função do preparo de solo

Ítalo Lima Nunes, Ranyer Lucas Campos Afonso, Bernardo Amorim da Silva, Genelício Crusoé Rocha, Luciano José Minette, Nídia Niela de Lima, Camila Freitas Moinhos de Miranda

Abstract


Geostatistical tools allow soil physical properties to be monitored in order to describe the pattern of spatial variability and indicates the places with higher variation. Therefore, the purpose of this study is to assess the spatial variability of physical properties of soils under direct seeding and conventional tillage, using a native forest soil profile as reference. The areas where the samples were collected belong to the Federal University of Viçosa in the municipality of Viçosa in the state of Minas Gerais (Brazil). The studied soil physical properties were density, hydraulic conductivity, total porosity and moisture. The GS+ was used in order to do spatial distribution analysis and semivariograms. The spatial dependence index was fixed by the parameters based on the relative size of the nugget effect and sill. It was considered as strong spatial dependence when ≤ 25%, moderate spatial dependence between 26% and 74% and weak spatial dependence ≥ 75%. The range achieved in this study was higher than the distances between the sample points, proving the spatial continuity of the studied parameters. The forest area presented the lowest value of moisture and the highest value of hydraulic conductivity. Direct seeding area presented the highest density value and the lowest hydraulic conductivity when compared to the other two areas. Conventional tillage area had the highest total porosity in comparison to the other areas due to greater soil inversion.  The spatial dependence indexes were classified as moderate for the variables soil density, total porosity and saturated hydraulic conductivity.

 

 


Keywords


Kriging, soil moisture, cultivation systems, geostatistics.

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References


Almeida, W. S.; Carvalho, D. F.; Panachuki, E.; Valim, W. C.; Rodrigues, A. S.; Varella, C. A. (2016) Erosão hídrica em diferentes sistemas de cultivo e níveis de cobertura do solo. Pesquisa Agropecuária Brasileira 51, 1110-1119.

Bertol, I.; Almeida, J. A.; Almeida, E. X.; Kurtz, C. (2000) Propriedades físicas do solo relacionadas a diferentes níveis de oferta de forragem de capim-elefante-anão cv. Mott. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília 35, 1047-1054.

Bhunia, G. S.; Shit, P. K.; Chattopadhyay, R. (2018) Assessment of spatial variability of soil properties using geostatistical approach of lateritic soil (West Bengal, India). Annals Of Agrarian Science 16, 1-8.

Carneiro, M. A. C.; Souza, E. D.; Reis, E. F.; Pereira, H. S.; Azevedo, W. R. (2009) Atributos físicos, químicos e biológicos de solo de cerrado sob diferentes sistemas de uso e manejo. Revista Brasileira de Ciência do Solo 33, 147-157.

Silva, C. L; Kato, E. (1997) Efeito do selamento superficial na condutividade hidráulica saturada da superfície de um solo sob cerrado. Pesquisa Agropecuária Brasileira 32, 213-220.

Silva, J. S.; Campeche, L. F. S. M.; Barbosa, D. F.; Lira, R. M.; Barnabé, J. M. C.; Souza, D. H. S. (2016) Monitoramento de umidade do solo em videira utilizando tensiômetria. Revista Geama 1, 141-150.

Carvalho, J. R. P.; Silveira, P. M.; Vieira, S. R. (2002) Geoestatística na determinação da variabilidade espacial de características químicas do solo sob diferentes preparos. Pesquisa Agropecuária Brasileira 37, 1151-1159.

Donagema, G. K.; Campos, D. V. B.; Calderano, S. B.; Teixeira, W. G.; Viana, J. H. M. (2011) Manual de métodos de análise de solo. 2.ed. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 230.

EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Manual de métodos de análises de solo. 1997. 2.ed. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 212.

EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Sistema brasileiro de classificação de solos. 2006. 2.ed. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 306p.

Gonçalves, S. B.; Lopes, E. S.; Fiedler, N. C. ; Cavalieri-Polizeli, K. M. V.; Stahl, J. (2017) Resistência do solo a penetração em diferentes profundidades de subsolagem. Nativa 5, 224-229.

Huang, M.; Liang, T.; Wang, L.; Zhou, C. (2015) Effects of no-tillage systems on soil physical properties and carbon sequestration under long-term wheat–maize double cropping system. Catena 128, 195-202.

Isaaks, E. H.; Srivastava, M. (1989) “Applied geostatistics.” (New York: Oxford University Press).

Jabro, J. D.; Iversen, W. M.; Stevens, W. B.; Evans, R. G.; Mikha, M. M.; Allen, B. L. (2016) Physical and hydraulic properties of a sandy loam soil under zero, shallow and deep tillage practices. Soil and Tillage Research 159, 67-72.

Klute, A. (1965) Laboratory measurement of hydraulic conductivity of saturated soil. In: Methods of soil analysis I: physical and mineralogical properties, including statistics of measurement and sampling. Madison. American Society of Agronomy 13, 210-221.

Li, X.; Shao, M.; Zhao, C.; Liu, T.; Jia, X.; Ma, C. (2019) Regional spatial variability of root-zone soil moisture in arid regions and the driving factors—A case study of Xinjiang, China. Canadian Journal of Soil Science 99, 277-291.

Lima, J. S. S.; Silva, S. A.; Silva, J. M. (2013) Variabilidade espacial de atributos químicos de um Latossolo Vermelho-Amarelo cultivado em plantio direto. Revista Ciência Agronômica 44, 16-23.

Lima, R. P.; León, M. J.; Silva, A. R. (2013) Resistência mecânica à penetração sob diferentes sistemas de uso do solo. Scientia Plena 9, 1-7.

Lisboa, B. B.; Vargas, L. K.; Silveira, A. O.; Martins, A. F.; Selbach, P.A. (2012) Indicadores microbianos de qualidade do solo em diferentes sistemas de manejo. Revista Brasileira de Ciência do Solo 36, 33-43.

López‐Bellido, L., López‐Bellido, R., Fernández‐García, P., Muñoz‐Romero, V., & Lopez‐Bellido, F. J. (2019) Carbon storage in a rainfed Mediterranean vertisol: Effects of tillage and crop rotation in a long‐term experiment. European Journal of Soil Science 168, 1-12.

Moraes, J. F.; Volkoff, B. C. C. C.; Cerri, C. C.; Bernoux, M. (1996) Soil properties under Amazon forest and changes due to pasture installation in Rondônia, Brazil. Geoderma 321, 63-81.

Nagahama HJ, Cortez JW, Pimenta WA, Filho APP, Souza EB (2016) Resistência do solo à penetração em sistemas de preparo e velocidades de deslocamento do trator. Comunicata Scientiae 7, 56-65.

Naghdi, R.; Solgi, A.; Ilstedt, U. (2016) Soil chemical and physical properties after skidding by rubber-tired skidder in Hyrcanian forest, Iran. Geoderma 265, 12-18.

Robertson, G. P. (1998) GS+: Geoestatistics for the environmental sciencies – GS+ User's Guide. Plainwell: Gamma Desing Software, 152.

Sales, R. P.; Portugal, A. F.; Moreira, J. A. A.; Kondo, M. K.; Pegoraro, R. F. (2016) Qualidade física de um latossolo sob plantio direto e preparo convencional no semiárido. Revista Ciência Agronômica 47, 429-438.

Seki, A. S.; Seki, F. G.; Jasper, S. P.; Silva, P. R. A.; Benez, S. H. (2015) Efeitos de práticas de descompactação do solo em área sob sistema plantio direto. Revista Ciência Agronômica 46, 460-468.

Silva, A. J. N.; Cabeda, M. S. V. (2006) Compactação e compressibilidade do solo sob sistemas de manejo e níveis de umidade. Revista Brasileira de Ciência do Solo 30, 921-930.

Silva, F. J.; Oliveira, C.A.A.; Almeida, L.S.; Lima, L. P.; Guimarães, E. C. (2017) Variabilidade espacial da resistência do solo à penetração e produtividade do milho. Revista de Agricultura Neotropical 4, 77-84.

Silva, M.A.S.; Mafra, A.L.; Albuquerque, J.A.; Bayer, C., Mielniczuk, J. (2005) Atributos físicos do solo relacionados ao armazenamento de água em um Argissolo Vermelho sob diferentes sistemas de preparo. Ciência Rural 35, 544-552.

Usowicz, B.; Lipiec, J. (2017).Spatial variability of soil properties and cereal yield in a cultivated field on sandy soil. Soil and Tillage Research 174, 241-250.

Valadão, F.C.A.; Weber, O.L.S.; Júnior, D.D.V.; Scapinelli, A.; Deina, F.R.; Bianchini, A. (2015) Adubação fosfatada e compactação do solo: Sistema radicular da soja e do milho e atributos físicos do solo. Revista Brasileira de Ciência do Solo 39, 243-255.




DOI: https://doi.org/10.34117/bjdv6n7-034

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