ABSTRACT: Soil is a natural resource that has been affected by human pressures beyond its renewal capacity. For this reason, large agricultural areas that were productive have been abandoned due to soil degradation, mainly caused by the erosion process. The objective of this study was to apply the Universal Soil Loss Equation to generate more recent estimates of soil loss rates for the state of São Paulo using a database with information from medium resolution (30 m). The results showed that many areas of the state have high (critical) levels of soil degradation due to the predominance of consolidated human activities, especially in growing sugarcane and pasture use. The average estimated rate of soil loss is 30 Mg ha-1 yr-1 and 59 % of the area of the state (except for water bodies and urban areas) had estimated rates above 12 Mg ha-1 yr-1, considered as the average tolerance limit in the literature. The average rates of soil loss in areas with annual agricultural crops, semi-perennial agricultural crops (sugarcane), and permanent agricultural crops were 118, 78, and 38 Mg ha-1 yr-1 respectively. The state of São Paulo requires attention to conservation of soil resources, since most soils led to estimates beyond the tolerance limit.

ABSTRACT: The soil is a key component of the Earth System, and is currently under high pressure, due to the increasing global demands for food, energy and fiber. Moreover, the management of agricultural systems is often inadequate and ignores the agricultural suitability of lands, and particularly the vulnerability of soils. This paper demonstrates the application of the concept of the Soil Lifetime Index (SLtI) for the entire state of São Paulo, at a spatial resolution of 30 m. The SLtI methodology represents a tolerance criterion and a diagnostic tool to assess the level of soil degradation by water erosion, based on estimated soil loss rates and on an average soil renewal rate. Two approaches were applied to determine: i) the remaining time (years) until the solum (horizons A + B) is removed by water erosion to a critical depth of 1.0 m (original approach); ii) the remaining time (years) until the top 0.25 m of the nutrient-rich soil surface is removed by water erosion (new approach). Several areas in the state have reached a very critical soil depletion level, due to the predominance of consolidated agricultural activities, mainly of sugarcane and livestock production (as in the mesoregions of Ribeirão Preto, Bauru, Assis, Itapetininga and Araraquara). Only 35 % of the study area is in conserved state; 65 % of the study area is in the state of resource degradation, requiring intervention to diminish soil loss rates - and of this total, SLtI is zero in 1 and 0.25 % of the study area, respectively, for the original (critical depth of 1 m) and the new approach (0.25 m). It was estimated that at the current soil loss rates, within 100 years, 20,000 km2 of the total area of the state of São Paulo (248,209 km2) will have reached the critical depth of 1.0 m, and the top 0.25 m of the soil surface from an area of approximately 76,000 km2 will have been completely removed if the current pace of resource exploitation is maintained.

Na avaliação da qualidade do solo para uso agrícola, a estrutura é um dos seus atributos mais importantes, sendo não somente influenciada pelo clima, pela atividade biológica e pelas práticas de manejo, como também por forças de natureza mecânica e físico-químicas atuantes no solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do manejo agrícola convencional na estrutura e microestrutura de um Latossolo Vermelho distroférrico típico de área experimental cultivada com milho. A morfologia do solo foi descrita conforme o método do perfil cultural, identificando-se as diferentes Unidades Morfologicamente Homogêneas (UMHs). Para fins de comparação, também foi descrito um perfil em área sem uso agrícola e sob revegetação natural referida por parcela Memória. Foram extraídas amostras indeformadas das principais UMHs visando a confecção de lâminas delgadas e blocos de solo destinados às análises micromorfológicas e micromorfométricas. Os resultados revelaram a ocorrência de estruturas dos tipos livre (L), fragmentada (F) e contínua (C) em ambos perfis avaliados. No perfil da parcela Memória, as estruturas fragmentadas são as dos subtipos Fptμ∆+tf e Fmt∆μ, cuja micromorfologia mostrou uma distribuição relativa enáulica-porfírica (porosa), com grande atividade biológica evidenciada pela presença de cavidades e canais. Mais abaixo, entre 0,20 e 0,35 m, o volume de solo é contínuo do subtipo C∆μ, apresentando microestrutura em blocos subangulares e matriz com distribuição relativa enáulica-porfírica, porém mais compacta e com coalescência de agregados e menor incidência de atividade biológica. O estudo micromorfométrico do solo da parcela Memória revelou predomínio de poros complexos nas unidades NAM (15,03 %), Fmt∆μ (11,72 %) e Fptμ∆+tf (7,73 %) e de poros arredondados na unidade C∆μ (8,21 %). No solo sob manejo agrícola, observaram-se estruturas fragmentadas similares às da parcela Memória entre 0,02 e 0,20 m seguidas de um volume contínua compacta (C∆μ), sem porosidade visível a olho nu e com pouquíssimas raízes. Nas UMHs sob manejo convencional, observou-se redução da porosidade de empilhamento (40 %), principalmente nas unidades contínuas (C), com surgimento de formas fissuradas e menor evidencia de atividade biológica. Concluindo, as análises morfológicas e micromorfológica dos perfis de solo estudados forneceram informações complementares acerca da qualidade estrutural do solo, em especial quanto às alterações dos tipos de poros decorrentes de estresse mecânico sofrido pelo solo.

In evaluation of soil quality for agricultural use, soil structure is one of the most important properties, which is influenced not only by climate, biological activity, and management practices but also by mechanical and physico-chemical forces acting in the soil. The purpose of this study was to evaluate the influence of conventional agricultural management on the structure and microstructure of a Latossolo Vermelho distroférrico típico (Rhodic Hapludox) in an experimental area planted to maize. Soil morphology was described using the crop profile method by identifying the distinct structural volumes called Morphologically Homogeneous Units (MHUs). For comparison, we also described a profile in an adjacent area without agricultural use and under natural regrowth referred to as Memory. We took undisturbed samples from the main MHUs so as to form thin sections and blocks of soil for micromorphological and micromorphometrical analyses. Results from the application of the crop profile method showed the occurrence of the following structural types: loose (L), fragmented (F) and continuous (C) in both profiles analyzed. In the Memory soil profile, the fragmented structures were classified as Fptμ∆+tf and Fmt∆μ, whose micromorphology shows an enaulic-porphyric (porous) relative distribution with a great deal of biological activity as indicated by the presence of vughs and channels. Lower down, from 0.20 to 0.35 m, there was a continuous soil volume (sub-type C∆μ), with a subangular block microstructure and an enaulic-porphyric relative distribution, though in this case more compact and with aggregate coalescence and less biological activity. The micromorphometrical study of the soil of the Memory Plot showed the predominance of complex pores in NAM (15.03 %), Fmt∆μ (11.72 %), and Fptμ∆+tf (7.73 %), and rounded pores in C∆μ (8.21 %). In the soil under conventional agricultural management, we observed fragmented structures similar to the Memory Plot from 0.02 to 0.20 m, followed by a volume with a compact continuous structure (C∆μ), without visible porosity and with few roots. In the MHUs under conventional management, reduction in the packing pores (40 %) was observed, mainly in the continuous units (C). The microstructure had well-defined blocks, with the occurrence of planar pores and less evidence of biological activity. In conclusion, the morphological and micromorphological analyses of the soil profiles studied offered complementary information regarding soil structural quality, especially concerning the changes in pore types as result of mechanical stress undergone by the soil.

A dispersão da amostra de solo é uma etapa fundamental da análise granulométrica, sendo realizada mediante o uso de dispersantes químicos e agitação mecânica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de mesa agitadora reciprocante de baixa rotação na dispersão mecânica de amostras de solos de diferentes classes texturais. Foram realizadas análises granulométricas em 61 amostras com quatro repetições, empregando o método da pipeta para determinação da fração argila e tamisagem para determinação das frações areia grossa, areia fina e areia total, sendo o silte determinado por diferença. Na avaliação de desempenho, os resultados obtidos com uso da mesa agitadora reciprocante (MAR) foram comparados com dados disponíveis para as mesmas amostras oriundos de relatórios do Ensaio de Proficiência IAC para Laboratórios de Análises de Solos - Prolab/IAC. Análises de acurácia foram realizadas com base nos valores dos intervalos de confiança definidos para cada fração granulométrica componente de cada amostra ensaiada. Indicadores gráficos também foram utilizados na comparação de dados, por meio de dispersão e ajuste linear. A estatística descritiva indicou preponderância de baixa variabilidade em mais de 90 % dos resultados obtidos para as amostras de texturas arenosa, média e argilosa e em 68 % dos obtidos para as amostras de textura muito argilosa, indicando boa repetibilidade dos resultados obtidos com a MAR. Média variabilidade foi mais frequentemente associada à fração silte, seguida da fração areia fina. Os resultados das análises de sensibilidade indicam acurácia de 100 % nas três frações granulométricas - areia total, silte e argila - para todas as amostras analisadas pertencentes às classes texturais muito argilosa, argilosa e média. Para as nove amostras de textura arenosa, a acurácia média foi de 85,2 %, e os maiores desvios ocorreram em relação à fração silte. Nas aproximações lineares, coeficientes de correlação igual (silte) ou superiores (areia total e argila) a 0,93, bem como diferenças menores do que 0,16 entre os coeficientes angulares das retas e o valor unitário, indicam alta correlação entre os resultados de referência (Prolab/IAC) e os obtidos nos ensaios com a MAR. Conclui-se pelo desempenho satisfatório da mesa agitadora reciprocante de baixa rotação para dispersão mecânica de amostras de solo de diferentes classes texturais para fins de análise granulométrica, permitindo recomendar o uso alternativo do equipamento quando se emprega agitação lenta. As vantagens do uso do equipamento nacional incluem o baixo custo, a possibilidade de análise simultânea de grande número de amostras e o uso de frascos comuns, de vidro ou de plástico, baratos e de fácil reposição.

The dispersion of the samples in soil particle-size analysis is a fundamental step, which is commonly achieved with a combination of chemical agents and mechanical agitation. The purpose of this study was to evaluate the efficiency of a low-speed reciprocal shaker for the mechanical dispersion of soil samples of different textural classes. The particle size of 61 soil samples was analyzed in four replications, using the pipette method to determine the clay fraction and sieving to determine coarse, fine and total sand fractions. The silt content was obtained by difference. To evaluate the performance, the results of the reciprocal shaker (RSh) were compared with data of the same soil samples available in reports of the Proficiency testing for Soil Analysis Laboratories of the Agronomic Institute of Campinas (Prolab/IAC). The accuracy was analyzed based on the maximum and minimum values defining the confidence intervals for the particle-size fractions of each soil sample. Graphical indicators were also used for data comparison, based on dispersion and linear adjustment. The descriptive statistics indicated predominantly low variability in more than 90 % of the results for sand, medium-textured and clay samples, and for 68 % of the results for heavy clay samples, indicating satisfactory repeatability of measurements with the RSh. Medium variability was frequently associated with silt, followed by the fine sand fraction. The sensitivity analyses indicated an accuracy of 100 % for the three main separates (total sand, silt and clay), in all 52 samples of the textural classes heavy clay, clay and medium. For the nine sand soil samples, the average accuracy was 85.2 %; highest deviations were observed for the silt fraction. In relation to the linear adjustments, the correlation coefficients of 0.93 (silt) or > 0.93 (total sand and clay), as well as the differences between the angular coefficients and the unit < 0.16, indicated a high correlation between the reference data (Prolab/IAC) and results obtained with the RSh. In conclusion, the mechanical dispersion by the reciprocal shaker of soil samples of different textural classes was satisfactory. The results allowed recommending the use of the equipment at low agitation for particle size- analysis. The advantages of this Brazilian apparatus are its low cost, the possibility to simultaneously analyze a great number of samples using ordinary, easily replaceable glass or plastic bottles.

A erosão acelerada constitui importante processo de degradação da qualidade das terras agrícolas. Comumente, a perda física de solo é computada, negligenciando-se os efeitos econômicos dessas perdas, que podem ser estimados empregando-se métodos de valoração econômica. Este trabalho teve por objetivo aplicar o método Custo de Reposição, para valoração econômica das perdas de nutrientes por erosão de um Latossolo Vermelho Distroférrico típico. Foram analisados dados de perda de solo e de nutrientes provenientes de dois ensaios realizados no município de Campinas (SP). No Ensaio I (1990-1996) foram testados oito tratamentos, um por parcela, e as repetições ocorreram no tempo. No Ensaio II (2003-2005), foram testados dois tratamentos, com quatro replicações, sendo analisadas duas safras. Para o Ensaio I ocorreram diferenças significativas entre tratamentos para perdas de solos e de nutrientes. O tratamento "plantio direto" foi o que melhor preveniu as perdas por erosão, enquanto que "aração morro abaixo" foi o que mais intensificou esse processo. A intensidade de erosão não teve influência sobre as produtividades de milho, que não se diferenciaram entre tratamentos, assim como também os custos de reposição de nutrientes. Para o Ensaio II, não foram caracterizadas diferenças significativas entre tratamentos para nenhum atributo analisado, podendo ter ocorrido efeito residual do Ensaio I (anterior). O método Custo de Reposição pode ser aplicado como um indicador na avaliação da sustentabilidade de sistemas de manejo do solo. Mas, em ensaios de longa duração, a variação anual dos preços de fertilizantes e de mão-de-obra pode mascarar os efeitos devidos aos tratamentos em si.

The accelerate soil erosion constitutes an important process of agricultural land quality degradation. Often, only the physical soil losses are assessed, neglecting the economical effects of those losses, which could be estimated by applying methods of economical valuation. This work intended to apply the Replacement Cost method to evaluate economically the nutrient losses by erosion from a Rhodic Hapludox. Data concerning soil and nutrient losses were analyzed from two experiments performed in Campinas (SP. In Experiment I (1990-1996), eight treatments were tested, one for each experimental parcel, and the repetitions were the years. In Experiment II (2003-2005), two treatments were tested with four replications, for two growing seasons. In Experiment I, significant differences between treatments occurred in relation to soil and nutrient losses. The "no-tillage" was the best treatment to control the soil erosion losses, whereas the "plowing downhill" was the worst treatment. Apparently, the soil erosion losses didn't affect the corn yields, because differences between treatments were not statistically significant. Also, no significant differences were found between treatments in relation to the costs of nutrient replacement. The differences between treatments of Experiment II were not significant for any analyzed attribute, maybe due to a residual effect from treatments of Experiment I (previous). The Replacement Cost method can be applied as an indicator on the evaluation of the sustainability of soil management systems. However, in long-term experiments, the annual variation of prices of fertilizers and labor could mask the effects of the treatment themselves.