Luis A. Lozano

Contribution of macroporosity to water flux of a soil under different tillage systems

A importância da macroporosidade para o transporte de agua no solo faz a sua avaliacao de forma quantitativa uma tarefa desafiadora. Os valores da condutividade hidraulica (K) do solo em diferentes potenciais de retencao de agua no solo e a quantificacao de macroporos condutores de agua (θM) em diferentes sistemas de preparo do solo proporcionarao melhor compreensao dos efeitos no arranjo de poros e nas propriedades fisico-hidricas do solo. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos de um preparo convencional do solo com arado de aivecas (CT), com subsolador (CP) e utilizando um sistema com plantio direto (NT) sobre os atributos θM e K, bem como quantificar a contribuicao da macroporosidade para o fluxo total de agua em um solo franco. Um infiltrometro de tensao no solo foi utilizado para emitir duas pressoes ascendentes de agua (-5 cm e 0 cm) para inferir θM e K, durante o pousio. A macroporosidade foi determinada com base na contribuicao do fluxo entre os potenciais de agua de 0 e -5 cm (K0 e K5, respectivamente), de acordo com a equacao de Hagen-Poiseuille. Os valores da K0 obtidos foram estatisticamente superiores no preparo CT, quando comparados aos valores do NT e do CP. Os valores da K5 nao diferiram estatisticamente entre os tipos de preparo. Os valores medios da K variaram entre 0,20 e 3,70 cm/h. A quantificacao de macroporos condutores de agua (θM) foi significativamente superior para o preparo CT em relacao aos preparos CP e NT, seguindo a mesma tendencia da K0. Nao foram detectadas diferencas significativas dos valores de θM entre os preparos CP e NT. Utilizando o preparo CT, foi possivel a formacao de macroporos condutores de agua com persistencia ate a pos-colheita; ja no preparo CP, os macroporos condutores de agua nao foram persistentes. Os resultados apresentados sustentam a hipotese de que o sistema de preparo do solo escolhido altera o movimento da agua no solo, principalmente, devido a formacao de macroporos condutores de agua. Estudos futuros sobre o efeito do sistema de preparo relacionado ao movimento da agua no solo devem-se concentrar nas condicoes de formacao da macroporosidade do solo.

Anisotropy of pore size classes' connectivity related to soil structure under no tillage

Abstract No-tillage (NT) systems have been increasing during the last several decades. Development of a near-surface layer of laminar structure under NT has also been reported. The objectives of this work were to determine whether preferential connectivity of different pore size classes in two differently textured soils under NT exists and to propose a new index of pore connectivity based on water flux (Cw). The study was carried out at two sites in the Pampas Region of Argentina under long-term NT. Site 1 had a loamy A-horizon, and Site 2 had a sandy loam A-horizon. Undisturbed samples were extracted in vertical and horizontal directions within the first 8 cm of the soil. Saturated hydraulic conductivity (K s), near-saturated hydraulic conductivity (h: −50, −100, −200, −300, and −500 cm), pore size distribution from water retention curve, and total porosity were determined. The index of pore connectivity based on water flux, Cw, was developed as a ratio between K and pore volume for each pore size class. Site 1 showed laminar structure in the A-horizon, whereas Site 2 showed a blocky structure. We found a preferential connectivity in horizontal direction of macropores in Site 1. The index of pore connectivity was useful to assess the presence of preferential orientation of different pore size classes. In future studies, the connectivity of the different pore size classes should not be neglected.

Using Tension Disc Infiltrometer to Determine Infiltration and Water-conducting Macroporosity and Mesoporosity Relationships in an Agricultural Silty Loam Soil

Measurement of soil hydraulic properties, such as hydraulic conductivity (K) and quantification of water-conducting macroporosity and mesoporosity (&thgr;ma, and &thgr;me), is important to improve the understanding of soil physical behavior. The aim of this study was to assess the effects of soil loosening on &thgr;ma and &thgr;me, as well as on K, and to relate the importance of &thgr;ma and &thgr;me to infiltration. The experimental design was completely randomized, with two treatments: (i) no tillage and (ii) conservation tillage (CnT). The soil was classified as a Typic Argiudoll, with a silty loam A horizon. A tension disc infiltrometer at three ascending soil-water pressure heads (−6 cm, −3 cm, and 0) was used to infer &thgr;ma, &thgr;me, and K at different water potentials (K6, K3, and K0, respectively), after harvest. The K values obtained for each tension were statistically greater for CnT than for no tillage. To summarize, mean values of K varied between 0.50 and 2.06 cm h−1. &thgr;ma and &thgr;me were statistically greater for CnT. Soil loosening created water-conducting macroporosity and mesoporosity that remained active after harvest. Saturated hydraulic conductivity, K0, was mainly influenced by &thgr;ma for both treatments. The influence of &thgr;ma on K0 was greater for CnT. This result indicates that the increment in K0 by soil loosening is mainly due to the creation of water-conducting macropores, supporting the idea that studies of effect of tillage on water movement should focus on macroporosity.

Stabilization of soil hydraulic properties under a long term no-till system

Nos ultimos anos, o sistema plantio direto (NT) tem aumentado. Alguns autores indicam que os atributos fisicos do solo ficam estaveis apos anos cultivando nesse sistema, sendo esse fato discutido por outros autores. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do ultimo cultivo apos a rotacao (1o ano: milho; 2o ano: soja; e 3o ano: trigo/soja) sobre a configuracao do sistema poroso do solo e das suas propriedades hidraulicas de diferentes tipos de textura (solo 1: franco; e solo 2: franco-arenoso) da regiao do pampa argentino, em NT por um longo prazo, para determinar se a estabilidade das propriedades fisicas do solo independe do momento da rotacao. Adicionalmente, foram comparados os procedimentos para avaliar a macroporosidade, bem como avaliada a eficiencia da funcao de pedotransferencia ROSETTA, para estimar os parâmetros do modelo de van Genuchten-Mualen (VGM) desses solos. A configuracao do sistema poroso do solo e as propriedades hidraulicas nao foram estaveis e se alteraram em razao da rotacao da cultura e do ultimo cultivo utilizado na rotacao em ambos os solos. Nos dois locais, a condutividade hidraulica do solo saturado (K0), a macroporosidade (ema) e o raio medio ponderado do poro por fluxo (R0ma) aumentaram do 1o para o 2o ano da rotacao de culturas e isso se atribuiu ao aumento de macroporos condutores de agua pra as raizes de milho. O modelo VGM descreveu adequadamente a curva de retencao de agua (WCR) nos dois solos, porem nao foi adequada para as curvas de condutividade hidraulica (K) vs tensao (h). A funcao ROSETTA nao foi eficiente para a estimativa dos parâmetros. Em resumo, os valores medios de K0 variaram entre 0,74 e 3,88 cm h-1. Com relacao as propriedades fisicas do solo no NT, o efeito do cultivo deve ser considerado.