ABSTRACT: The soil water retention curve is one of the main instruments to assess the soil physical quality and to improve soil management. Traditionally, the equipment most used in the laboratory to determine the retention curve has been Haines funnels and Richards chambers. An important factor to which little attention has been given in the use of these equipaments is the height of the undisturbed soil sample. This work proposes to evaluate the influence of different heights of undisturbed samples for the determination of the retention curve. For this, undisturbed soil samples were collected in aluminum cylinders of three different heights (S1 = 75 mm; S2 =50mm; S3 =25 mm) and with the same internal diameter (70 mm) from the diagnostic horizons of a Typic Hapludox and a Kandiudalfic Eutrudox (Latossolo Vermelho amarelo distrófico típico and Nitossolo Vermelho eutrófico latossólico, respectively) in experimental areas of “Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz” (ESALQ/USP), Piracicaba (SP), Brazil. The soil physical characterization was done based on granulometric analysis, bulk density, particle density, porosity, and organic carbon. The retention curves were determined for each sample size using Haines funnels for the tensions of 0.5, 1, 4, 6, and 10 kPa and Richards chambers for 33, 100, and 500 kPa. Data of the curves were estimated, fitted to a model and then the distribution of the soil pore radius was evaluated, differentiating the soil water retention curve. The Typic Hapludox showed a not so remarkable difference between the retention curve with the S3 samples and the retention curve with the S1 samples, in the range 0-1 kPa of tensions, and also between the retention curve with S1 samples and both retention curves with the S2 and S3 samples, in the range 100-500 kPa of tension. This led to a slight difference in the pore distribution curves for the sample heights of this soil. The Kandiudalfic Eutrudox, however, presented not only a remarkable difference of the smaller sample retention curve (S3) in relation to the larger ones (S1 and S2) in the range 0-10 kPa of tension, but also a notable difference in the pore distribution curves, with a reduction of mesopores and increase of micropores with the increase of sample height. Finally, from the results obtained and with the methodology used to determine the soil retention curve, it is not recommended to use undisturbed samples with a height greater than 25 mm.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi determinar a acurácia em medidas do potencial mátrico da água no solo (ψm) por tensiômetros de punção com cápsulas arredondadas ou pontiagudas, instalados com ou sem “lama de solo”, e comparar o desempenho destes tensiômetros com o de tensiômetros com manômetros de mercúrio. O experimento foi conduzido em Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico, em delineamento experimental de blocos ao acaso, em arranjo fatorial, com cinco repetições. Tensiômetros de punção com cápsulas arredondadas, instalados com “lama de solo”, apresentam maior acurácia nas determinações do ψm em uma faixa mais ampla de medidas, assemelhando-se aos tensiômetros com manômetros de mercúrio com o secamento do solo.

Abstract: The objective of this work was to determine the measurement accuracy of the soil water matric potential (ψm) by puncture tensiometers with either rounded or pointed porous cups, installed with or without “soil mud”, and to compare the performance of these tensiometers with that of tensiometers equipped with mercury manometers. The experiment was conducted in a Ultisol, in a randomized complete block design, in a factorial arrangement with five replicates. Puncture tensiometers with rounded porous cups, installed with “soil mud”, present more elevated accuracy for ψm determination in a wider measurement range, resembling tensiometers equipped with mercury manometers in drying soil.

RESUMO O conhecimento dos termos (ou processos) da equação do balanço de água no solo ou simplesmente os componentes do balanço de água no solo no longo do ciclo de uma cultura agrícola é essencial para o manejo de solo e da água. Assim, esta pesquisa teve o objetivo de estudar esses componentes em um Cambissolo Háplico cultivado com meloeiro (Cucumis melo L.) irrigado por gotejamento, com e sem cobertura, no município de Baraúna, Estado do Rio Grande do Norte, Brasil (05º 04’ 48” S, 37º 37’ 00” W). O meloeiro, variedade AF-646, foi cultivado em uma área experimental plana (20 × 50 m). A cultura foi espaçada de 2,00 m entre linhas e 0,35 m entre plantas, totalizando 10 fileiras de plantas de 50 m de comprimento. Nos pontos correspondentes a ⅓ e ⅔ de cada linha de plantas, quatro tensiômetros foram instalados, nas profundidades de 0,1; 0,2; 0,3; e 0,4 m, adjacentes à linha de irrigação (0,1 m da linha de plantas), entre duas plantas selecionadas, a 0,1 m de distância. Em cinco linhas aleatórias, fez-se a cobertura com folhas secas de bananeira (Musa sp.) no longo da linha de gotejamento em uma faixa de 0,5 m, definindo uma área coberta de 25 m2. Nas outras cinco linhas, não houve cobertura. Assim, o experimento consistiu de dois tratamentos, com 10 repetições, em quatro estádios fenológicos: inicial (7-22 DAS - dias após a semeadura), crescimento (22-40 DAS), frutificação (40-58 DAS) e maturação (58-70 DAS). A precipitação foi medida com pluviômetro, e o armazenamento de água estimado pelo método do trapézio, a partir das leituras dos tensiômetros e das curvas de retenção da água no solo. Para determinar a densidade de fluxo de água em 0,3 m, foram considerados os tensiômetros nas profundidades de 0,2; 0,3; e 0,4 m. O tensiômetro a 0,3 m foi utilizado para estimar o conteúdo de água no solo, com uso da curva de retenção de água para essa profundidade, e os outros dois para o cálculo do gradiente de potencial total. As densidades de fluxo foram calculadas pela equação de Darcy-Buckingham, com a condutividade hidráulica do solo determinada pelo método do perfil instantâneo. A evapotranspiração real foi calculada como sendo a incógnita da equação do balanço de água no solo. O método do balanço de água no solo é eficaz na estimativa da evapotranspiração real de melão irrigado; não houve efeito significativo da cobertura do solo na ascensão capilar, drenagem interna, evapotranspiração real e produtividade de melão em comparação ao manejo com não cobertura do solo. A transferência de água por evaporação em solo desnudo se evidenciou controlada pela quebra da capilaridade na interface solo-atmosfera, o que fez com que a dinâmica da água em ambos os manejos aplicados fosse semelhante.

ABSTRACT Knowledge of the terms (or processes) of the soil water balance equation or simply the components of the soil water balance over the cycle of an agricultural crop is essential for soil and water management. Thus, the aim of this study was to analyze these components in a Cambissolo Háplico (Haplocambids) growing muskmelon (Cucumis melo L.) under drip irrigation, with covered and uncovered soil, in the municipality of Baraúna, State of Rio Grande do Norte, Brazil (05º 04’ 48” S, 37º 37’ 00” W). Muskmelon, variety AF-646, was cultivated in a flat experimental area (20 × 50 m). The crop was spaced at 2.00 m between rows and 0.35 m between plants, in a total of ten 50-m-long plant rows. At points corresponding to ⅓ and ⅔ of each plant row, four tensiometers (at a distance of 0.1 m from each other) were set up at the depths of 0.1, 0.2, 0.3, and 0.4 m, adjacent to the irrigation line (0.1 m from the plant row), between two selected plants. Five random plant rows were mulched using dry leaves of banana (Musa sp.) along the drip line, forming a 0.5-m-wide strip, which covered an area of 25 m2 per of plant row with covered soil. In the other five rows, there was no covering. Thus, the experiment consisted of two treatments, with 10 replicates, in four phenological stages: initial (7-22 DAS - days after sowing), growing (22-40 DAS), fruiting (40-58 DAS) and maturation (58-70 DAS). Rainfall was measured with a rain gauge and water storage was estimated by the trapezoidal method, based on tensiometer readings and soil water retention curves. For soil water flux densities at 0.3 m, the tensiometers at the depths of 0.2, 0.3, and 0.4 m were considered; the tensiometer at 0.3 m was used to estimate soil water content from the soil water retention curve at this depth, and the other two to calculate the total potential gradient. Flux densities were calculated through use of the Darcy-Buckingham equation, with hydraulic conductivity determined by the instantaneous profile method. Crop actual evapotranspiration was calculated as the unknown of the soil water balance equation. The soil water balance method is effective in estimating the actual evapotranspiration of irrigated muskmelon; there was no significant effect of soil coverage on capillary rise, internal drainage, crop actual evapotranspiration, and muskmelon yield compared with the uncovered soil; the transport of water caused by evaporation in the uncovered soil was controlled by the break in capillarity at the soil-atmosphere interface, which caused similar water dynamics for both management practices applied.

Indicators synthesizing the state of the structural quality and the function of the porous system are useful for assessing soil production capacity as well as the way it may serve natural ecosystems. This research aimed (i) to determine indicators of the state and function of the porous system, (ii) to use them to derive a global index to characterize the soil physical quality, and iii) to establish a reference pore-size distribution curve for Mollisols from the province of Santa Fe (Argentina). Sixty water retention curves (WRC) of A and B horizons of Mollisols, with clay varying between 119 and 538 g kg−1, organic matter between 5 and 40 g kg−1, and soil bulk density between 1.09 and 1.49 Mg m−3, were used. The indicators measured were: pore size distribution, macroporosity (PORp), air capacity (ACt) and plant-available water capacity (PAWC) among others. Soils were classified into four groups according to their physical properties and a reference WRC was determined. From this WRC and considering a total porosity of 0.514 m3 m−3, PORp was 0.035 m3 m−3, ACt 0.153 m3 m−3, field capacity 0.361 m3 m−3, permanent wilting point 0.136 m3 m−3 and PAWC 0.225 m3 m−3. Both the high silt content and low organic matter content confer on the soil characteristics with low stability, excess of small pores and low porosity of the macropore domain. Consequently, the capacity to quickly drain the water excess and allow root proliferation was not optimal, possibly due to the high silt or clay content and the low sand content, characteristic of the soil matrix of these Mollisols.

High productivity of eucalypt plantations is the result of advances in research that have led to gradual improvements in intensive silvicultural technology. High productivity notwithstanding, eucalypt plantations remain the focus of environmental concerns. Our study aimed to compare the soil water regime, litter fall and nutrients dynamics either in a fragment of native forest or in an adjacent stand of growing eucalypt. We took field measurements during the first three years of eucalypt plantation in a sandy soil in the southeastern region of Brazil. Soil moisture and internal drainage were higher during the early stages of growth of the eucalypt stand, as compared with native vegetation. However, one and a half years after planting, available soil water was similar in both vegetations. Higher water availability under the eucalypt stand during the first year occurs because of silvicultural operations (soil preparation and weed control) and the small size of eucalypt trees; these factors increase water infiltration and decrease transpiration. Total leaf fall, over the study period, was similar for both ecosystems; however, differences were observed in the winter and early spring of 2010. The transfer of nutrients to soil by leaf fall was similar except for N and S, which was higher in native vegetation. Nitrogen concentration in the soil solution was higher in native vegetation, but K was higher under the eucalypt stand, mainly to a depth of up to 0.2 m.

O potencial mátrico em solos não saturados é um importante componente do potencial total e, portanto, deve ser medido da melhor forma possível. Este trabalho teve por objetivo avaliar a influência da temperatura do solo sobre o potencial mátrico e o gradiente de potencial total, durante a redistribuição da água num Latossolo Vermelho-Amarelo, em Piracicaba, SP, a partir de dados coletados por tensiometria. Em uma parcela circular de 3 m de diâmetro, foram instalados 10 tensiômetros com transdutor de tensão, modelo SWT3 da Delta-T, nas profundidades de 0,10; 0,15; 0,20; 0,25; 0,30; 0,35; 0,40; 0,45; 0,50; e 0,55 m, com os quais foram obtidos os potenciais mátricos para essas profundidades e o gradiente de potencial total, (ΔΦm/Δz)+1, para a profundidade de 0,25 m, com Δz de 0,1; 0,2; e 0,3 m, utilizando os tensiômetros instalados nas profundidades de 0,20 e 0,30; 0,15 e 0,35; e 0,10 e 0,40 m para ΔΦm, respectivamente. Na mesma parcela, foram também instalados termopares tipo T na superfície e nas profundidades 0,025; 0,050; e 0,075 m de solo. Ambas as leituras dos tensiômetros e termopares foram armazenadas em um Datalogger, Modelo DL2, da Delta-T, a idênticos intervalos de tempo. As avaliações detectaram oscilações na leitura do potencial mátrico da água no solo ao longo do dia e nos efeitos diferenciados nos tensiômetros instalados em profundidades diferentes, ocasionando oscilações também no gradiente de potencial total da água no solo. Os melhores horários para a realização das leituras dos tensiômetros são nas primeiras sete horas do dia ou após às 18 h.

As the water matric potential is the most important component of the water total potential in unsaturated soils, it must be measured accurately. The aim of this study was to evaluate the effect of soil temperature on water matric potential and water total potential gradient over the period of water redistribution in a Latossolo Vermelho-Amarelo (Oxisol/Hapludox) located in the municipality of Piracicaba, SP, Brazil. In a circular plot of 3 m diameter, 10 tensiometers with pressure transducers (model SWT3 from Delta-T Devices) were set up at depths of 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.35, 0.40, 0.45, 0.50 and 0.55 m in order to determine water matric potential, Φm, at those depths and to calculate the water total potential gradient, (ΔΦm/Δz)+1, at the depth of 0.25 m with Δz of 0.10; 0.20 and 0.30 m (using tensiometers set up at 0.20 and 0.30; 0.15 and 0.35, and 0.10 and 0.40 m for ΔΦm, respectively). In the same plot, thermocouples (type T) were set up at the soil surface and at the depths of 0.025, 0.05 and 0.075 m. Tensiometer and thermocouple readings were made simultaneously and stored in a Datalogger (model DL2, Delta-T Devices). Measured values of soil water matric potential exhibit fluctuations throughout the day and differential effects for tensiometers at different depths, also causing fluctuations in the soil water total potential gradient. The best time period for performing tensiometer readings is in the first seven hours of the day or after 6 pm.

O monitoramento das variáveis que constituem a equação do balanço hídrico do solo em campo cultivado é necessário para avaliar com confiabilidade os períodos de déficits hídricos durante o ciclo das culturas, manejar a irrigação e quantificar perdas de nutrientes por lixiviação. Os componentes da equação do balanço hídrico podem variar no espaço e no tempo, e o estudo da estabilidade temporal da variabilidade espacial desses componentes é essencial para determinar quais são os pontos de observação no campo (locais) para monitorar a água do solo com precisão e esforço amostral reduzido. Assim, os objetivos deste trabalho foram avaliar os componentes do balanço da água (especificamente a variação de armazenamento de água do solo, drenagem interna e evapotranspiração real) de plantas de milho em um Latossolo Vermelho-Amarelo e analisar a variabilidade espacial e temporal, por meio da técnica de estabilidade temporal. O estudo foi realizado em uma área do Campus da ESALQ/USP, município de Piracicaba, Estado de São Paulo, Brasil. O relevo da área experimental, que tem 1.500 m², é plano. Nessa área foram instalados 60 tubos de alumínio para acesso de uma sonda de nêutrons e 120 tensiômetros com manômetro de mercúrio (60 na profundidade de 0,75 m e 60 na profundidade de 0,85 m). Isso permitiu estimar a densidade de fluxo de água do solo na profundidade de 0,80 m por meio da equação de Darcy-Buckingham e o armazenamento de água na camada de 0,0-0,80 m, ao longo do ciclo da cultura. A precipitação pluvial foi medida por meio de um pluviômetro instalado no centro da área experimental, e a evaporação real foi considerada como desconhecida da equação do balanço hídrico. A pesquisa foi realizada dividindo o ciclo de cultivo em 13 períodos (P1 a P13). O uso da estatística descritiva foi feito para evidenciar a variação do comportamento dos dados após a remoção dos pontos discrepantes, que representaram entre 0,0 e 3,9 % dos pontos amostrais por período. O uso da estatística descritiva foi útil por ter apresentado a mudança no comportamento dos dados, após a retirada de valores discrepantes e extremos em alguns períodos. A técnica da estabilidade temporal é viável para avaliação do balanço hídrico no espaço e no tempo. Os coeficientes de correlação de Spearman entre os períodos indicaram estabilidade temporal para a armazenagem da água independentemente do teor de umidade do solo, mas não expressaram confiabilidade para a avaliação da drenagem interna e a evapotranspiração real da cultura. A evapotranspiração oscilou ao longo do ciclo da cultura mantendo-se praticamente constante nos períodos P5 a P9, em que houve maior desenvolvimento vegetativo das plantas.

Monitoring the variables that constitute the soil water balance equation in a farmed field is important for reliably evaluating water deficit periods during the crop cycle, managing irrigation and estimating nutrient losses through leaching. Components of the water balance equation may vary in space and time, and the study of the temporal stability of the spatial variability of these components is essential for determining the observation points in the field (sites) for monitoring soil moisture accurately with reduced effort in sampling. The aim of this study was to assess soil water balance components (specifically, soil water storage variation, internal drainage and actual evapotranspiration) of maize plants in an Oxisol and to analyze spatial and temporal variability by the temporal stability technique. The study was carried out in an area of the ESALQ/USP campus, in the municipality of Piracicaba, State of São Paulo, Brazil. The relief of the 1,500 m² experimental area is flat. A set of 60 aluminum tubes was set up in this area for neutron probe access as well as 120 mercury manometer tensiometers (60 at the 0.75 m soil depth and 60 at 0.85 m). This allowed estimation of soil water flux density at the 0.80 m soil depth by the Darcy-Buckingham equation and estimation of soil water storage in the 0.0-0.80 m layer throughout the crop cycle. Rainfall was measured by means of a rain gauge set up in the center of the experimental area, and actual evaporation was evaluated as the unknown factor of the soil water balance equation. The study was carried out by dividing the crop cycle into 13 periods (P1 to P13). Descriptive statistics were used to show the variation in data behavior after removal of outliers, which represented from 0.0 to 3.9 % of sampling points per period. Descriptive statistics were useful in showing the change in data behavior after removal of outliers and extremes in some periods. The temporal stability technique is viable for evaluation of water balance in space and time. The Spearman correlation coefficients in the periods indicated temporal stability for water storage regardless of the moisture content of the soil, but do not express reliability for assessment of internal drainage and actual crop evapotranspiration. Evapotranspiration varied over the crop cycle, remaining nearly constant in the P5 to P9 periods, when there was greater plant growth.

A condutividade hidráulica do solo K é uma propriedade que expressa a facilidade com que a água nele se movimenta; é importante para o manejo do solo, para a produção das culturas e para a preservação do solo e do ambiente. A determinação da condutividade hidráulica pode ser feita por métodos de laboratório e de campo; o primeiro, com maior controle das condições experimentais e, o segundo, com menor grau de perturbação no solo. Dentre os métodos de campo, o mais utilizado é o do perfil instantâneo, tanto o original como o modificado, em que se obtém teoricamente uma relação entre o conteúdo de água θ e o tempo de redistribuição t, supondo gradiente de potencial total igual a um. No intuito de realizar uma análise mais profunda desse método, foi desenvolvido um estudo com o objetivo de verificar a possibilidade de se obter uma relação do conteúdo de água no solo, em função do tempo de redistribuição sem a suposição da existência de gradiente de potencial total unitário. O estudo foi desenvolvido com dados de quatro solos e a validação da relação proposta foi realizada por comparação da função K(θ) obtida a partir dela com a alcançada tradicionalmente. Com base na análise dos resultados, pode-se concluir que a relação proposta entre θ e t para o método do perfil instantâneo apresentou-se válida e que o gradiente de potencial total pode influir tanto o parâmetro γ como o parâmetro K0 da equação K = K0 exp [γ (θ-θ0)], ajustada aos dados experimentais. No caso específico dos solos avaliados neste trabalho, o gradiente de potencial teve baixa influência no parâmetro γ, comparada à sua influência no parâmetro K0, levando à possibilidade de uso de um gradiente de potencial total médio para obtenção da função K(θ). Além disso, observou-se que o procedimento para o cálculo da densidade de fluxo a partir da curva da armazenagem em função do tempo de redistribuição da água é muito mais simples do que o procedimento original utilizado no método do perfil instantâneo.

The soil hydraulic conductivity K is a property that expresses the ability of the soil in conducting water. It is important for soil management, crops yield and the preservation of soil and environment. The soil hydraulic conductivity can be determined by means of laboratory and field methods, the first better experimentally controlled and the second with less degree of soil disturbing. Among the field methods, the instantaneous profile one is the most used, both the original and the modified in which a relation between the soil water content θ and the soil water redistribution time t is obtained assuming soil water total potential gradient equal to one. In order to analyse in more detail the method, a study was carried out with the objective of verifying the possibility to obtain the relation of θ as a function of t without the assumption of the existence of total potential gradient equal to one. The study was developed with data of four soils and the validation of the proposed relation was made by comparing the K(θ) function obtained from it and the K(θ) function obtained in the traditional way. From the results, it could be conclude that the proposed relation between θ and t for the instantaneous method showed to be valid and that the total potential gradient may affect both γ and K0 parameters of the K = K0 exp [γ(θ - θ0)] equation fitted to the experimental data. For the specific case of the soils evaluated in this work, the potential gradient had low influence on the γ parameter as compared with its influence on the K0 parameter, leading to the possibility of utilization of a mean potential gradient to obtain the K(θ) function. Besides, it was observed that the procedure to calculate the flux density from the curve of soil water storage as a function of redistribution time is much simpler than the original that has been used for this purpose in the instantaneous profile method.

A armazenagem de água no solo é muito variável no tempo e no espaço devido à influência de vários fatores ambientais e topográficos. Objetivou-se neste estudo: quantificar a armazenagem de água no solo; avaliar sua estabilidade temporal e sua variabilidade espacial em um local próximo e outro distante do sistema radicular numa sucessão feijão/aveia-preta; e constatar sua variabilidade espacial em função do relevo. Em área experimental de 1.500 m², situada em Piracicaba-SP (latitude de 22° 42' 30" S, longitude de 47° 38' 00" W e 546 m de altitude), estabeleceram-se 60 pontos de amostragem, distanciados entre si de 5 m, numa grade de 10 por 6 pontos (50 x 30 m). Os valores da armazenagem de água no solo apresentaram comportamento-padrão para o solo estudado, com valores maiores em profundidade do que na camada mais superficial. Houve maior estabilidade temporal da armazenagem de água no solo durante o período chuvoso, porém na fase de secagem do solo a estabilidade temporal também foi constatada, mas com valores de coeficiente de correlação mais elevados na camada de 0,0-0,80 m, mostrando que essa estabilidade foi claramente devida à posição topográfica desses pontos, os quais estão localizados na porção mais baixa do relevo. Assim, o ponto 52 foi escolhido como representativo da média na fase de recarga de água no solo em ambas as camadas estudadas, e o ponto 46, na camada superior durante a fase de secagem do solo. A dependência espacial da variabilidade da armazenagem de água no solo foi detectada em ambas as camadas de solo, porém com maior alcance na camada de 0,0-0,40 m, quando houve ocorrência de precipitação. Quando as chuvas cessaram, o alcance foi maior na camada de 0,0-0,80 m. Durante o período chuvoso, o padrão de variabilidade espacial foi muito semelhante em ambas as camadas de solo, com armazenagens maiores na faixa de maior inclinação e depressões do terreno.

Soil water storage is very variable in time and space due to the influence of various environmental factors and topography. The objective was to: i) quantify the soil water storage, ii) assess the temporal stability and spatial variability of a point near to and one distant from the root system in a common bean - black oat succession iii) verify the spatial variability as a function of the soil relief. In the experimental area (1500 m²), in Piracicaba-SP (latitude 22° 42'30 "S, longitude 47° 38'00" W; 546 m asl) 60 sampling points 5 m apart from each other were established in a 6 x 10 grid (50 m x 30 m). Water storage of the studied soil had a standard behavior pattern, with greater values in the deeper than in the surface layer. A greater temporal stability of soil water storage was observed during the rainy season, but temporal stability was also observed during soil drying, but with higher correlation coefficients in the 0.0-0.80 m layer, showing that this stability was clearly due to the topographical position of these points, in the lower part of the landscape. Point 52 was chosen as representative of the average in the phase of soil water recharge in both layers studied and point 46 as average in the surface layer during the soil drying phase. The spatial dependence of the variability of soil water storage was detected in both soil layers, but with a greater range in the 0.0 - 0.40 m layer in the case of rainfall. When the rains stopped, the range was higher in the 0.0-0.80 m layer. During the rainy season, the pattern of spatial variability was very similar in both soil layers; water storage was highest at the points of highest slope and of depressions in the ground.

O aproveitamento do N pelo milho (Zea mays, L.) é influenciado pelas doses de adubo nitrogenado. O presente trabalho foi desenvolvido em um solo de textura arenoargilosa (Hapludox) e teve por objetivo avaliar a eficiência de utilização do N pela cultura de milho, em uma sucessão de culturas, utilizando-se sulfato de amônio marcado com 15N (5,5 átomos %), em diferentes doses; e o efeito residual desse fertilizante nas duas culturas subsequentes em sucessão (braquiária e milho), sob sistema plantio direto. As avaliações foram feitas em dois cultivos de milho safrinha - o primeiro no ano agrícola 2006 e o segundo em 2007 - e um de braquiária na entressafra. Os tratamentos consistiram de doses de N de 60, 120 e 180 kg ha-1, na forma de sulfato de amônio marcado (15N). Esse adubo foi aplicado em subparcelas, previamente definidas, apenas no primeiro cultivo do milho (safra 2006). Foram avaliados: N-total acumulado; N nas plantas de milho e braquiária proveniente do fertilizante, N no solo proveniente do fertilizante e recuperação de N-fertilizante pelas plantas e pelo solo. O maior aproveitamento do N-fertilizante pelo milho foi obtido no tratamento com 120 kg ha-1 de N, e o maior efeito residual do N-fertilizante pela braquiária e milho subsequente, no tratamento com 180 kg ha-1 de N. Após a sucessão de culturas, a recuperação de N pelo solo foi de 32, 23 e 27 % para os tratamentos com 60, 120 e 180 kg ha-1 de N.

The N use by maize (Zea mays, L.) is affected by N-fertilizer levels. This study was conducted using a sandy-clay texture soil (Hapludox) to evaluate the efficiency of N use by maize in a crop succession, based on 15N-labeled ammonium sulfate (5.5 atom %) at different rates, and to assess the residual fertilizer effect in two no-tillage succession crops (signalgrass and corn). Two maize crops were evaluated, the first in the growing season 2006, the second in 2007, and brachiaria in the second growing season. The treatments consisted of N rates of 60, 120 and 180 kg ha-1 in the form of labeled 15N ammonium sulfate. This fertilizer was applied in previously defined subplots, only to the first maize crop (growing season 2006). The variables total accumulated N; fertilizer-derived N in corn plants and pasture; fertilizer-derived N in the soil; and recovery of fertilizer-N by plants and soil were evaluated. The highest uptake of fertilizer N by corn was observed after application of 120 kg ha-1 N and the residual effect of N fertilizer on subsequent corn and Brachiaria was highest after application of 180 kg ha-1 N. After the crop succession, soil N recovery was 32, 23 and 27 % for the respective applications of 60, 120 and 180 kg ha-1 N.

A capacidade de campo é um parâmetro de inegável relevância para o manejo adequado da irrigação. A partir da determinação confiável do conteúdo de água no solo na capacidade de campo, pode-se otimizar a produtividade das culturas agrícolas, maximizando a eficiência do uso da água pelas plantas e evitando a contaminação do lençol freático por lixiviação de fertilizantes e agroquímicos. Nesse sentido, o trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade de campo (a) pelo cálculo da densidade de fluxo da água durante o processo de redistribuição no experimento clássico de determinação desse parâmetro e (b) a partir de uma dada tensão da água na curva de retenção, em um Latossolo Vermelho-Amarelo textura média, localizado em área experimental da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, município de Piracicaba, Estado de São Paulo (Brasil). Para isso, instalaram-se no solo, até a profundidade de 1,9 m, 60 tubos de acesso a uma sonda de nêutrons, numa rede de malha quadrada de 5 m (6 x 10 pontos amostrais), e, adjacente a cada tubo, dois tensiômetros, um a 0,75 m e outro a 0,85 m de profundidade. Nos 60 pontos (locais) amostrais, desenvolveu-se um experimento similar ao experimento clássico de determinação da capacidade de campo, no qual o solo foi devidamente submetido a uma lâmina de infiltração visando à saturação do seu perfil; sua superfície, coberta com lona plástica para evitar fluxo de água através dela; e a redistribuição da água, monitorada até a profundidade de 0,8 m durante 20 dias. Observou-se que o conteúdo de água correspondente a uma densidade de fluxo de 1,0 mm dia-1 é a melhor estimativa da capacidade de campo para esse solo, uma vez que as densidades de fluxo de 0,1 e 0,01 mm dia-1, também recomendadas para estimar a capacidade de campo, são muito baixas, a ponto de não terem sido alcançadas neste estudo. Quanto aos resultados obtidos pelo método baseado na curva de retenção, utilizando-se o conteúdo de água correspondente à tensão de 10 kPa em curvas de retenção elaboradas no campo e no laboratório também para os 60 pontos, na profundidade de 0,8 m, observou-se que os valores obtidos a partir das curvas de retenção elaboradas no campo e no laboratório subestimaram e superestimaram, respectivamente, aqueles baseados na densidade de fluxo da água de 1,0 mm dia-1, e a medida de campo foi mais confiável.

Field capacity is a parameter of undeniable importance for an adequate irrigation management. From the reliable determination of soil water content and field capacity, crop yields cam be optimized, maximizing the plant water use efficiency and preventing groundwater contamination by leaching of fertilizers and agrochemicals. The objective of this study was to evaluate field capacity (a) from the calculation of soil water flux density during water redistribution in a classical experiment to determine this parameter and (b) from a given soil water tension in the retention curve. The soil was a medium texture Red Yellow Latosol, in an experimental area of the Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", county of Piracicaba, State of São Paulo, Brazil (22º42'43'' S, 47º37'10'' W, 591 m asl). Sixty neutron probe access tubes were installed in the soil profile in a 5 m square mesh grid (6 x 10 sampling points) and adjacent to each tube two tensiometers (depth of 0.75 and 0.85 m). At the 60 sampling points, a similar experiment as described above was carried out, in which a great amount of water was applied to the soil surface to saturate the profile to a depth of 0.8 m. Then the soil surface was covered with a plastic tarpaulin to avoid water flows. Water redistribution was monitored in the 0.0-0.8 m layer for 20 days. The best estimation of field capacity for this soil was the soil water content at a soil water flux density of 1.0 mm day-1, since the flux densities of 0.1 and 0.01 mm day-1, also recommended to estimate field capacity, are so low that they were not even reached in this study. By the method based on the soil water retention curve, using the soil water content at a tension of 10 kPa in soil water retention curves determined in field and laboratory, also for the 60 experimental points (depth of 0.8 m), it was observed that the values obtained from field retention curves were lower and values obtained from laboratory retention curves were higher than those based on a flux density of 1.0 mm day-1; in comparison, the field measurements were more consistent.

A colheita mecanizada da cultura da cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) pode aumentar os riscos de degradação e perda da qualidade física dos solos. O objetivo deste estudo foi determinar o intervalo hídrico ótimo (IHO) e o índice S como indicadores da qualidade física de solos cultivados com cana-de-açúcar sob colheita mecanizada. Foram estudados três solos: um Latossolo Vermelho (LV) textura argilosa, um Latossolo Vermelho (LV) textura média e um Argissolo Vermelho-Amarelo (PVA) textura arenosa, utilizando-se amostras das camadas de 0-0,20 m e 0,20-0,40 m de profundidade. O IHO foi maior no LV argiloso > PVA arenoso > LV textura média. No LV textura média, a densidade do solo crítica (Dsc) foi de 1,76 e 1,77 Mg m-3, respectivamente, nas camadas de 0-0,20 e 0,20-0,40 m, enquanto no PVA arenoso e no LV argiloso não se constatou Dsc, tendo em vista a amplitude de valores de densidade obtidos nas amostragens. O índice S apresentou valor maior que 0,050 no LV argiloso, de 0,024 no LV textura média e maior que 0,033 no PVA arenoso, indicando qualidade física muito boa, muito pobre e pobre, respectivamente. Em função dos valores de IHO e de S foi possível constatar que o LV textura média se apresenta mais sensível aos efeitos do manejo da cultura sob colheita mecanizada, com maiores restrições físicas para o crescimento e desenvolvimento de raízes da cultura da cana-de-açúcar.

The mechanical harvesting of sugarcane (Saccharum officinarum) increases the risks of soil physical degradation. The objective of this study was to determine the least limiting water range (LLWR) and S index to evaluate the physical quality in soils under mechanically harvested sugarcane. Three soils were sampled (layers 0-0.20 and 0.20-0.40 m): clayey Oxisol (clayey LV), loam Oxisol (medium-textured LV) and a sandy Ultisol (sandy PVA). In decreasing order, the LLWR was clayey LV < sandy PVA < medium-textured LV. In the medium-textured LV, the critical bulk density (BDc) was 1.76 and 1.77 Mg m-3, respectively, in the layers 0-0.20 and 0.20-0.40 m. BDc was not observed in the sandy PVA and clayey LV, based on the range of bulk densities of the field soil samples. The S index was > 0.050 for the clayey LV, around 0.024 for the medium-textured LV and S was < 0.033 for the sandy PVA. The LLWR and S values indicated that the physical restrictions to root growth and development under mechanical sugarcane harvesting system were greatest in the medium-textured LV.

A permeabilidade intrínseca - ou simplesmente permeabilidade do solo ao ar - é uma propriedade importante para a identificação de alterações no espaço poroso do solo causadas pelas práticas de manejo, na estimativa de propriedades do solo mais difíceis e onerosas e na composição de modelos de fluxo de fluidos em solos agrícolas e em solos contaminados. O objetivo do presente estudo foi construir um sistema de aquisição de dados (módulo eletrônico e programa computacional) para a medida da permeabilidade do solo ao ar em laboratório, utilizando-se materiais disponíveis no local e ferramentas computacionais de acesso livre. O sistema de aquisição de dados mostrou-se bastante preciso na determinação da permeabilidade do solo ao ar, com intervalo de confiança de 9,42 ± 0,085 μm² (95 %), para uma amostra-padrão constituída de partículas com diâmetro de 0,106 a 0,250 mm da fração areia de um Latossolo Vermelho-Amarelo textura média. A estimativa da permeabilidade do solo ao ar, considerando a viscosidade dinâmica do ar em função da temperatura, foi significativamente maior que a estimativa com valor fixo de viscosidade dinâmica em aproximadamente 20 ºC. A medição realizada em uma amostra de solo com estrutura indeformada de um Latossolo Vermelho foi tão precisa quanto à da amostra-padrão, e a estimativa da massa de água removida da amostra foi de 3,27 mg.

The intrinsic permeability or soil air permeability is an important soil property for the identification of changes in soil porous space caused by soil tillage, in estimations of soil properties that are expensive and difficult to be determined in the laboratory, and for the formulation of flux models in cropped and contaminated soils. The purpose of this study was to develop a data acquisition system (electronic module and software) for intrinsic permeability measurement, in laboratory. High precision of the acquisition system was observed in the estimation of this property, with a confidence interval of 9.42 ± 0.085 μm² (significant at the 5 % level), in a standard soil sample consisting of particles with diameter from 0.25 to 0.106 mm of the sand fraction of a medium texture Yellow Red Latosol. The estimate of soil air intrinsic permeability considering the air dynamic viscosity as a function of temperature was significantly greater than the estimate with fixed air dynamic viscosity at approximately 20 ºC. The measurement precision of air permeability in an undisturbed Red Latosol sample was high and similar to that of the standard sample and the estimate of water mass removed from the soil sample (3.27 mg).

O fluxo preferencial de água e o transporte de solutos relacionam-se com perdas de nutrientes e pesticidas e afetam a qualidade de águas subterrâneas. Foram realizados experimentos utilizando o traçador Brilhante Blue, um infiltrômetro de tensão (TI) e um infiltrômetro com "duplos quadrados" (DI) num campo experimental localizado a cerca de 15 km a sudeste da cidade de Rostock (nordeste da Alemanha) num solo onde cultiva-se milho (Zea mays L.) e cevada (Hordeum spp.). Um dia após a infiltração do traçador, perfis de solo foram escavados no local do TI e do DI para observar o fluxo da água deixado pelo do traçador no solo. O objetivo era verificar se os mosqueados vermelhos e partes esbranquiçadas cor-padrão do subsolo do Gleyic Luvisol, resultante da água estagnada temporariamente, poderia estar relacionada ao fluxo da água visualizados pelo traçador e se a cor do solo poderia estar relacionada a outras propriedades físicas do solo. A estrutura biogênica do solo foi a principal rota de transporte conduzindo água e solutos em profundidade e em menor tempo. Esses caminhos tiveram menor densidade do solo e menor resistência do que as áreas vermelhas e esbranquiçadas adjacentes do subsolo do Gleyic Luvisol. Áreas vermelhas foram relacionadas com o transporte devido apresentarem maior conteúdo de água após o teste de infiltração. Entretanto, não houve diferenças entre as propriedades físicas do solo das áreas brancas e vermelhas. Assumiu-se que as áreas vermelhas participaram do transporte de água porque absorveram água do fluxo adjacente, ou seja, dos bioporos.

The understanding of the preferential water flow and solute transport is important with regard to losses of nutrients and pesticides that affect the quality of the groundwater or surface water resources. Experiments using the brilliant blue dye tracer, a tension infiltrometer (TI) and a double square infiltrometer (DI) were carried out in the experimental field site located around 15 km southeast of the city of Rostock (North-Eastern Germany) on arable land in a Pleistocene lowland landscape where corn (Zea mays L.) and barley (Hordeum spp.) had been cultivated. One day after dye the infiltration, a pit was dug and vertical profiles were prepared in the TI and DI sites to assess the dye pathways in the subsoil of a Gleyic Luvisol. We wanted to examine if the mottled red and white (bleached) colour-pattern of the Gleyic Luvisol subsoil resulting from temporally stagnant water could be related to flow paths as visualized by dye tracing and if the soil colour could be related to other physical soil properties. Biogenic soil structures were the main transport routes conducting water and solutes into great depth in short time. These pathways had lower bulk density and less cone resistance than the adjacent red or white (bleached) areas of the Gleyic Luvisol subsoil. The red areas were involved in transport because their water contents increased after as compared to before infiltration. However, the measured physical soil properties did not differ between white and red areas. We assume that red areas participate in transport at least by imbibing water from the adjacent biogenic flow paths.

A lixiviação de nitrogênio (N) abaixo da zona radicular representa uma valiosa perda do nutriente para as plantas e uma fonte potencial de poluição do lençol freático. Quantificaram-se as perdas de N por lixiviação num Latossolo Vermelho Amarelo cultivado com cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) durante o ciclo agrícola de cana-planta. A cultura foi implantada e fertilizada no sulco com 120 kg ha-1 de N-uréia. Para conhecer o destino do fertilizante, foram instaladas quatro microparcelas onde o fertilizante era marcado com o isótopo 15N. As entradas e saídas de N a 0,9 m de profundidade foram quantificadas diariamente pela densidade de fluxo de água e a concentração de N da solução no solo. No período de avaliação, a precipitação pluvial foi 141 mm menor que a média histórica (1.315 mm) sendo janeiro mais seco que o normal. A concentração de N mineral média foi 1,8 mg L-1. A abundância de 15N foi superior à abundância natural do isótopo, especialmente no início do período de avaliação, permanecendo logo constante (0,453% de 15N). A drenagem interna foi de 91 mm de água e a perda por lixiviação foi 1,1 kg ha-1 de N com apenas 54 g ha-1 derivados do fertilizante. Portanto, com elevada demanda de nutrientes e elevada incorporação de restos culturais, não foram registradas perdas apreciáveis de N por lixiviação devido ao fato de o excedente de água entre os meses de dezembro e março ter sido menor que o esperado e pela elevada extração de N pela cana-de-açúcar.

Nitrogen (N) leaching below the crop-rooting zone represents not only a valuable loss of nutrients for the plant, but also a potential pollution source of groundwater. The objective of this work was to quantify leaching losses of native N and that derived from fertilizer in an Oxisol that was cultivated with sugarcane (Saccharum officinarum) during the crop plant cycle. The sugarcane was planted and fertilized with urea in the planting furrow, with 120 kg ha-1 of N. In order to determine the fate of the fertilizer - N, four microplots with 15N enriched fertilizer were installed. Input and output of N at the depth of 0.9 m were quantified from the flux density of water and the N concentration in soil solution. During the evaluation period the rainfall was 141 mm less than the historical average (1,315 mm), and the climate was drier than normal in January. The average concentration of mineral N in soil solution was 1.8 mg L-1. The abundance of 15N was very high at the beginning (first week) of the assessment period and remained approximately constant (0.453 atom% of 15N) until the end of the period. The internal drainage was 91 mm of water and the N leaching loss was 1.1 kg ha-1 of N, with only 54 g ha-1 derived from fertilizer. Therefore, under high demand of N by the crop in a system without burning before planting, the leaching of N was not considerable, mainly because the surplus of water between the months of December and March was lower than expected and also because the extraction of nitrogen by the crop was high.