Abstract Water infiltration into soil varies significantly with soil type and management practices. Management practices alter soil physical properties, such as porosity and pore size distribution, which play an important role in infiltration. This study was conducted to assess the effect of the long-term use of two different soil tillage systems (conventional, CT, and no-tillage, NT) on soil structure and water infiltration to understanding of the relationship between physical conditions induced by tillage and water infiltration. The experiments were carried out on a Humic Cambisol in southern Brazil from 1995 to 2016. Soil density, porosity, aggregate diameter and soil water infiltration were evaluated under conventional tillage right after one plowing and two subsequent discings (CT0), and six months after these tillage operations (CT6). The results show that different management systems affect differently soil physical properties and, thus, water infiltration. By mechanical mobilization CT brings about modifications in soil structure which promote an increase in total porosity and mesopority, and a decrease in soil microporosity. This in turn results in an increase in the proportion of larger pores in the plow layer and a decrease in soil density, but also in a decrease in aggregate stability. The CT0 measurements showed the highest infiltration rates which were up to 15 times greater than in the NT treatment. The higher infiltration rate in CT0 wears off with time, but in the CT6 measurements six months after tillage it was still 2 times higher than under NT. Tillage, at least initially, increases total porosity and mesoporosity, while at the same time decreasing microporosity. This results in a larger saturated hydraulic conductivity (K). An increase in total porosity alone does not necessarily increase K, if there is an increase in small pores at the cost of decreasing the number of larger pores.

ABSTRACT Studies of the successive application of manure as fertilizer and its combined effect with long-term soil management systems are important to the identification of the interdependence of physical attributes. The aim of this study was to evaluate changes in the physical properties of a Rhodic Kandiudox under management systems employing successive applications of pig slurry and poultry litter, and select physical indicators that distinguish these systems using canonical discriminant analysis (CDA). The systems consisting of treatments including land use, management and the application time of organic fertilizers are described as follows: silage maize under no-tillage (NT-M7 years); silage maize under conventional tillage (CT-M20 years); annual pasture with chisel plowing (CP-P3 years); annual pasture with chisel plowing (CP-P15 years); perennial pasture without tillage (NT-PP20 years); and no-tillage yerba mate (NT-YM20 years) and were compared with native forest (NF) and native pasture (NP). Soil samples were collected from the layers at the following depths: 0.0-0.05, 0.05-0.10, and 0.10-0.20 m, and were analyzed for bulk density, porosity, aggregation, flocculation, penetration resistance, water availability and total clay content. Canonical discriminant analysis was an important tool in the study of physical indicators of soil quality. Organic fertilization, along with soil management, influences soil structure and its porosity. Total porosity was the most important physical property in the distinction of areas with management systems and application times of manure for the 0.0-0.05 and 0.10-0.20 m layers. Soil aeration and micropores differentiated areas in the 0.05-0.10 m layer. Animal trampling and machinery traffic were the main factors inducing compaction of this clayey soil.

RESUMO A injeção de fontes de nitrogênio no solo e o uso de inibidor de nitrificação podem melhorar a eficiência do nitrogênio aplicado e minimizar perdas para o ambiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do DLS e da ureia em dois modos de aplicação no solo (injetado e superficial), e o uso de inibidor de nitrificação sobre a volatilização de NH3 em ambiente controlado, com condições variadas de textura e pH do solo. O experimento foi conduzido em condições controladas, em um Nitossolo e um Argissolo, com delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 4 x 2 x 2 x 2 com três repetições. Avaliou-se quatro fertilizantes (ureia, dejeto líquido suíno, dejeto líquido suíno+inibidor de nitrificação (dicianodiamida-DCD) e testemunha), duas condições de pH (natural e corrigido), duas formas de aplicação dos fertilizantes (injetado e superficial), e dois solos. A dose de dejeto suíno foi de 21 m3 ha-1, e a do inibidor foi de 10 kg ha-1. As avaliações consistiram em mensuração da volatilização de amônia diária e acumulada até o 14º dia, e da porcentagem de N perdido em relação ao aplicado. A injeção reduziu as emissões de amônia em ambos os solos, e a correção do pH favoreceu as perdas de N por volatilização. O inibidor não aumentou a emissão acumulada de amônia em ambos os solos.

ABSTRACT The injection of nitrogen sources into the soil and use of nitrification inhibitor can improve the efficiency of applied nitrogen and minimize losses to the environment. The objective of this study was to evaluate the effect of swine slurry (SS) and urea in two modes of application in the soil (injected and surface), and the use of nitrification inhibitor on NH3 volatilization in a controlled environment, upon varying soil texture and soil pH conditions. The experiment was conducted under controlled conditions, or a Rhodic Kandiudox and Typic Hapludult soil in a completely randomized design in a 4 x 2 x 2 x 2 factorial design with three replications. The study evaluated four fertilizers (urea, SS, SS +nitrification inhibitor (dicyandiamide-DCD) and control), two pH conditions (natural and limed) and two forms of fertilizer application (injected and surface), and two soils. The SS rate used was 21 m3 ha-1, and the rate of the inhibitor was 10 kg ha-1. The evaluations consisted in daily accumulated ammonia volatilization up to 14 days, and the percentage of soil nitrogen loss. The injection of fertilizers reduced emissions of ammonia in both soils and, limed soil had higher N losses by volatilization. The inhibitor did not increase the emission of ammonia in both soils.

RESUMO: O cultivo de Pinus sem uso de fertilização é uma prática comum no sul do Brasil e pode levar ao declínio da disponibilidade de fósforo (P) no solo. O objetivo deste estudo foi avaliar as modificações nas frações de fósforo em Cambissolo submetido a sucessivos cultivos de Pinus taeda L. sem fertilização. Foram avaliadas duas florestas, com 16 anos de cultivo de Pinus (1o cultivo) e 49 anos (3o cultivo), onde amostras de solo foram coletadas nas camadas de 0-10, 10-20, 20-40, 40-60 e 60-80cm, em seis trincheiras por floresta. Nas amostras de solo foram determinados os teores de P em formas orgânicas (Po) e inorgânicas (Pi) usando esquema de fracionamento químico sequencial. As frações inorgânicas lábeis de P não sofreram alterações com os diferentes tempos de cultivo, no entanto houve declínio das frações orgânicas lábeis do primeiro para o terceiro cultivo, passando de 70,6 para 39,8mg dm-3 na camada de 0-10cm, indicando que essas formas atuam no tamponamento do Pi lábil. O P orgânico moderadamente lábil atuou como um dreno de P, aumentando seu percentual em relação ao total, de 34,7 para 56,3%, do primeiro para o terceiro cultivo. O cultivo do solo por 49 anos com Pinus taeda provoca a diminuição do teor de fósforo orgânico lábil, indicando que para este tipo de uso do solo essa forma de fósforo deveria ser considerada para diagnóstico da disponibilidade de fósforo e necessidade de fertilização.

ABSTRACT: Pinus cultivation without fertilization is a common practice in southern Brazil, which can induce a decline in the availability of phosphorus (P) in the soil. The purpose of this study was to evaluate the changes in phosphorus fractions in a Humic Cambisol subjected to continuous Pinus taeda L. cultivation without fertilization. Two forest stands were evaluated, after 16 years of Pinus cultivation (1st crop) and 49 years (3rd crop), when soil samples were collected (layers 0-10, 10-20, 20-40, 40-60, and 60-80cm) from six trenches per forest. In soil samples, the P contained in organic (Po) and inorganic (Pi) forms was determined by sequential chemical fractionation. Labile inorganic P fractions remained unchanged after the different cultivation periods. However, the labile organic fractions declined from the first to the third cycle (from 70.6 to 39.8mg dm-3 in the 0-10cm layer), indicating that these forms influence the buffering capacity of labile Pi. The moderately labile organic P acted as a P drain, increasing its percentage of the total, from 34.7 to 56.3%, from the first to the third crop. Soil cultivation for 49 years with Pinus taeda resulted in a reduction of the organic P content, indicating that for this soil use, this P form should be used to diagnose P availability and fertilization requirements.

RESUMO: Aplicações sucessivas de dejeto líquido de suínos e cama de aviário podem melhorar a estrutura do solo conforme as condições de uso do solo e quantidades adicionadas. Neste estudo, avaliou-se o efeito da aplicação desses fertilizantes sobre os atributos físicos e teores de carbono orgânico de um Nitossolo Vermelho. Os tratamentos contemplam sistemas de uso e manejo do solo e tempo de aplicação de dejeto líquido de suínos e cama de aviário, a saber: mata nativa (MN), erva mate com 20 anos de aplicação de dejetos animais (EM20), pastagem com 15 anos de aplicação (P15), pastagem com 20 anos de aplicação (PP20), pastagem com 3 anos de aplicação (P3), pastagem sem aplicação (P0), milho com 20 anos de aplicação (M20) e milho com 7 anos de aplicação (M7). As amostras de solo foram coletadas nas camadas 0-5, 5-10 e 10-20cm, nas quais foram analisadas: densidade, porosidade, estabilidade de agregados, grau de floculação, resistência à penetração, água disponível, argila total e os teores de carbono orgânico total e particulado e relação C:N. O carbono orgânico total é sensível ao manejo e não teve relação com a adição de dejetos, exceto na camada de 10-20cm na pastagem de azevém 3 anos. A densidade do solo e a resistência à penetração foram as variáveis que tiveram relação com a adição de dejetos e sistemas de uso e manejo do solo.

ABSTRACT: Successive applications of pig slurry and poultry manure can improve the soil structure, according to the land use conditions and amounts applied. This study evaluated the effect of manure fertilization on the physical properties and organic carbon of a Rhodic Kandiudox. Treatments included land use and management and time of pig slurry and poultry litter application, namely: native forest (NF); yerba mate after 20 years of animal waste application (YM20); pasture after 15 years of application (P15); grassland after 20 years of manuring (PP20); grassland after 3 years of manuring (P3); pasture without application (P0), maize after 20 years of application (M20); and maize after 7 years of application (M7). Soil samples were collected in the 0-5, 5-10 and 10-20cm layers, in which density, porosity, aggregate stability, flocculation, penetration resistance, available water, and total clay content, total and particulate organic carbon, and C:N ratio were analyzed. The total organic carbon is sensitive to management and was not related to waste application, except in the 10-20cm layer of ryegrass pasture after three years of manuring. Reponses to waste application and land use and management systems were observed in the variables soil density and penetration resistance.

O uso de dejeto suíno (DS) como fertilizante pode interferir na qualidade do solo e aumentar os estoques de carbono orgânico total do solo (COT). Entretanto, os efeitos do DS na quantidade e formas de COT acumulados no solo não são totalmente conhecidos, em especial em áreas em sistema plantio direto (SPD). O objetivo deste trabalho foi analisar os teores e estoques de COT e de C nas frações particulada (COP) e associada aos minerais (CAM) em Latossolo Vermelho cultivado com a sucessão milho e aveia-preta, sob SPD após nove anos com aplicações anuais de DS, de adubo solúvel e fertilização combinada (DS + adubo solúvel). O experimento foi iniciado em 2001, no município de Campos Novos, SC, e compreendeu os seguintes tratamentos: DS nas doses zero (sem adubação), 25, 50, 100 e 200 m3 ha-1 ano-1; adubação com adubo solúvel (AS); e adubação mista (25 m3 ha-1ano-1 de DS + AS). O teor de COT foi determinado em seis camadas de solo até a profundidade de 40 cm, enquanto os teores de COP e CAM foram determinados em quatro camadas até a profundidade de 20 cm. O teor e estoque de COT no solo aumentaram em razão da dose de DS aplicada nas camadas até 10 cm de profundidade, com doses a partir de 50 m3 ha-1ano-1. Os teores e estoques de COP e CAM foram maiores nas camadas superficiais, com expressiva predominância da segunda fração, porém com maior amplitude relativa nos teores da primeira fração.

The use of pig slurry (PS) as fertilizer can affect the soil quality and increase total stocks of soil organic carbon (TOC). However, the effects of PS on TOC amount and forms in the soil are not fully understood, particularly in areas under no-tillage (NT). The purpose of this study was to determine TOC contents and stocks in the particulate (POC) and mineral-associated C fractions (MAC) of an Oxisol after nine years of maize-oat rotation under NT, with annual applications of PS, soluble fertilizer and combined fertilization (pig slurry + soluble fertilizer). The experiment was initiated in 2001 in Campos Novos, Santa Catarina, with the following treatments: PS at rates of 0 (without fertilization - PS0); 25 (PS25); 50 (PS50); 100 (PS100); and 200 m3 ha-1yr-1 (PS200); fertilization with soluble fertilizer (SF); and mixed fertilization (PS + SF). The TOC content was determined in samples of six soil layers to a depth of 40 cm, and the POC and MAC contents in four layers to a depth of 20 cm. From the rate of 50 m3 ha-1yr-1 and upwards, the soil TOC content and stock increased according to the PS rates in the layers to a depth of 10 cm. The POC and MAC contents and stocks were higher in the surface layers, with a clear predominance of the second fraction, but a greater relative amplitude in the contents of the first fraction.

O impacto do uso de dejetos de suínos e cama de aves sobre o solo depende das condições de uso e das quantidades adicionadas. Neste estudo, avaliou-se o efeito da aplicação de fertilizantes orgânicos em diferentes áreas e tempos de aplicação sobre atributos físicos e teores de carbono orgânico de um Nitossolo Vermelho eutroférrico, em Concórdia, SC. Os tratamentos abrangeram diferentes usos do solo com aplicação de dejetos de suínos e cama de aves, a saber: milho para silagem (M7 anos), milho para silagem (M20 anos), pastagem de azevém (P3 anos), pastagem de azevém (P15anos), pastagem perene (PP20 anos), erva-mate (Mt20 anos), mata nativa (NF) e pastagem nativa sem aplicação de dejetos (P0 anos). As amostras de solo foram coletadas nas camadas de 0-5, 5-10 e 10-20 cm e analisadas em relação aos teores de carbono orgânico total e nitrogênio total e às propriedades físicas do solo, como densidade, porosidade, agregação, grau de floculação e resistência à penetração. Os sistemas agrícolas avaliados, mesmo recebendo aplicação de fertilizantes orgânicos, apresentaram menor teor de carbono orgânico em relação ao solo sob mata nativa. O uso de fertilizantes orgânicos e os sistemas de manejo adotados reduziram o grau de floculação das argilas e foi observada baixa macroporosidade em algumas áreas. Apesar disso, observaram-se boas condições físicas ligadas à estrutura do solo, como densidade do solo e resistência à penetração abaixo dos valores críticos e alta estabilidade de agregados, o que é importante para reduzir a erosão hídrica nessas áreas de cultivo associadas à criação de suínos e aves em regiões de relevo acidentado do oeste catarinense.

The impact of pig slurry and poultry litter fertilization on soils depends on the conditions of use and the amounts applied. This study evaluated the effect of organic fertilizers after different application periods in different areas on the physical properties and organic carbon contents of a Rhodic Kandiudox, in Concordia, Santa Catarina, in Southern Brazil. The treatments consisted of different land uses and periods of pig and poultry litter fertilization: silage maize (M7 years), silage maize (M20 years), annual ryegrass pasture (P3 years), annual ryegrass pasture (P15 years), perennial pasture (PP20 years), yerba mate tea (Mt20 years), native forest (NF), and native pasture without manure application (P0). The 0-5, 5-10 and 10-20 cm soil layers were sampled and analyzed for total organic carbon, total nitrogen and soil physical properties such as density, porosity, aggregation, degree of flocculation, and penetration resistance. The organic carbon levels in the cultivated areas treated with organic fertilizer were even lower than in native forest soil. The organic fertilizers and studied management systems reduced the flocculation degree of the clay particles, and low macroporosity was observed in some areas. Despite these changes, a good soil physical structure was maintained, e.g., soil density and resistance to penetration were below the critical limits, whereas aggregate stability was high, which is important to reduce water erosion in these areas with rugged terrain in western Santa Catarina, used for pig and poultry farming.