A distribuição do tamanho das partículas do solo (PSD) está fortemente relacionada à sua erosão, deposição e aos processos físicos e químicos ocorridos no perfil do solo. A ciclagem da água e o crescimento das plantas também são alterados pelo PSD. Antes da construção das barragens, os solos depositados nas áreas agrícolas (DF) foram amplamente formados no "Loess Plateau", na China (LPC), onde os mais sérios problemas de erosão do solo ocorreram no mundo. Duas DFs, sem preparo do solo, localizadas no LPC foram escolhidas para estudar conjuntamente o efeito da erosão e das barragens na PSD. Novecentas e trinta e duas amostras de solo foram analisadas usando granulometria a laser, a partir de coletas realizadas em 88 camadas (espessura de 10 cm cada camada) formadas por deposição de solos em áreas agrícolas (FDF) e em 22 camadas formadas por deposição de silte (SDF). Os tamanhos das partículas foram estratificados, em ambas as DFs, em função das propriedades do solo e de sua resistência à erosão. Os resultados obtidos para as frações silte e argila mostraram que elas possuem distribuição horizontal similar, indicando características paralelas dos processos de erosão e deposição. A areia fina foi a fração mais encontrada, o que sugere uma separação preferencial desta. Das camadas de solo estudadas, a faixa mais erodível dos tamanhos de partículas foi a de 0,25-0,5 mm, seguida pela de 0,20-0,25 mm. Aumento da correlação entre o tamanho das partículas e o conteúdo de água no solo foi observado na FDF. Devido à abundância de águas subterrâneas superficiais em SDF, os tamanhos de partículas não se relacionaram com o conteúdo de água no solo. Mais estudos sobre a distribuição do tamanho das partículas em DFs são necessários para indicar um melhor manejo e conservação do solo e da água nessas áreas agrícolas.

Particle size distribution (PSD) in the soil profile is strongly related to erosion, deposition, and physical and chemical processes. Water cycling and plant growth are also affected by PSD. Material sedimented upstream of the dam constructions formed large areas of deposited farmland (DF) soils on the Chinese Loess Plateau (CLP), which has been the site of the most severe soil erosion in the world. Two DFs without tillage on the CLP were chosen to study the combined effect of erosion and check dams on PSD. Eighty-eight layers (each 10 cm thick) of filled deposited farmland (FDF) soils and 22 layers of silting deposited farmland (SDF) soils of each studied soil profile were collected and 932 soil samples were investigated using laser granulometry. The particle sizes were stratified in both DFs based on soil properties and erosion resistance. The obtained results of clay and silt fractions showed similar horizontal distribution, indicating parallel characteristics of erosion and deposition processes. Fine sand represented the largest fraction, suggesting the preferential detachment of this fraction. The most erodible range of particle sizes was 0.25-0.5 mm, followed by 0.2-0.25 mm in the studied soil profiles. The correlation between particle size and soil water contents tended to increase with increasing water contents in FDF. Due to the abundant shallow groundwater, the relationship between particle size and soil water content in SDF was lost. Further studies on PSD in the DF area are needed to enhance the conservation management of soil and water resources in this region.

O objetivo deste trabalho foi investigar a relação entre variações em uma comunidade de plantas e variações nas propriedades físicas do solo e na disponibilidade de água, durante uma sucessão de alfafa (Medicago sativa L.) por vegetação natural, no Platô Loess, na China. Dados de uma sucessão de 32 anos foram examinados e índices vegetativos foram comparados em relação às variações de densidade do solo e do armazenamento de água no solo. A produção de alfafa aumentou aproximadamente por sete anos, e então decresceu, e a alfafa foi substituída por uma comunidade natural dominada pela Stipa bungeana, que começou a crescer vigorosamente dez anos após a semeadura da alfafa. A densidade do solo aumentou com o tempo, e a deterioração da alfafa se deu principalmente em razão da redução severa da água armazenada no solo, que atingiu o mínimo quando a degradação da alfafa começou. Os resultados indicam que o consumo de água pela alfafa poderia ser reduzido pela redução na densidade de plantas e que a recarga de água no solo poderia ser facilitada pela rotação entre a alfafa e outras culturas, vegetação natural ou solo nu.

The objective of this work was to investigate the relationship between changes in the plant community and changes in soil physical properties and water availability, during a succession from alfalfa (Medicago sativa L.) to natural vegetation on the Loess Plateau, China. Data from a succession sere spanning 32 years were collated, and vegetative indexes were compared to changes related to soil bulk density and soil water storage. The alfalfa yield increased for approximately 7 years, then it declined and the alfalfa was replaced by a natural community dominated by Stipa bungeana that began to thrive about 10 years after alfalfa seeding. Soil bulk density increased over time, but the deterioration of the alfalfa was mainly ascribed to a severe reduction in soil water storage, which was lowest around the time when degradation commenced. The results indicated that water consumption by alfalfa could be reduced by reducing plant density. The analysis of the data also suggested that soil water recharge could be facilitated by rotating the alfalfa with other crops, natural vegetation, or bare soil.

A umidade da camada superficial do solo apresenta uma variabilidade importante nos domínios espacial e temporal, que pode levar a incertezas críticas para o manejo agrícola da água. Os objetivos deste estudo incluíram: (i) a caracterização da dinâmica temporal e da estabilidade da variabilidade espacial da umidade θda camada 0-6 cm em uma encosta em declive; (ii) investigação de parâmetros ligados às condições de umidade, incluindo fatores dominantes da umidade na estimativa de um valor médio de q. Durante um período de mais de um mês, q foi medida em 13 dias com auxílio da técnica da Refletometria do Domínio da Frequência, em uma grade de 10 x 10 cm, cobrindo uma área de 60 x 280 m, situada em uma encosta do "Loess Plateau" da China. A umidade do solo apresentou variabilidade moderada em cada data de medida e o alcance da correlação (l) para q variou de 8,4 a 27,7 m. Com o solo mais seco, l decresceu, o CV% e o número de amostras necessário para obter uma média precisa, aumentaram. O aspecto, a elevação, o conteúdo de matéria orgânica e a densidade do solo foram os principais fatores interferentes na umidade, cuja intensidade de influência diminuiu com a umidade. Baseado na análise de estabilidade temporal e na correlação da diferença relativa média de θcom a diferença relativa média dos fatores dominantes, valores médios de q puderam ser mais bem estimados, com maior precisão sobre condições mais úmidas.

Surface soil moisture exhibits an important variability in terms of spatial and temporal domains, which may result in critical uncertainties for agricultural water management. The purposes of this study were (i) to characterize the temporal dynamics and stability of the spatial variability of the surface 0-6 cm soil water content θon a hill-slope; (ii) to investigate issues related to soil moisture conditions including dominating factors on soil moisture and to the estimation of the mean θ. During a period of more than one month θwas measured on thirteen days by Frequency Domain Reflectometry using a 10 x 10 m grid of measurement points covering a 60 x 280 m domain within a hill-slope of the Loess Plateau in China. Soil water content exhibited a moderate variability for each measurement date, and the correlation length (l) for θranged from 8.4 to 27.7 m. With the soil becoming drier, l decreased, the CV% and the sampling number for accurate mean θestimation increased. Aspect, elevation, organic matter content, clay content, and bulk density were the main influencing factors, whose extent of influence weakened with decreasing θ. Based on time stability analysis and on the correlation of mean relative difference of θwith the relative difference of dominating factors, mean q values were well estimated, with a better accuracy under wetter conditions.

A compreensão da estrutura da variabilidade especial das propriedades hidráulicas do solo de encostas íngremes é importante na modelagem dos processos de infiltração e de escoamento superficial da água. O objetivo deste estudo foi investigar a variabilidade destas propriedades em uma encosta íngreme do "Loess Plateau" do noroeste da China. Uma área de 9600 m² foi sistematicamente amostrada em um grid de 106 pontos espaçados de 10 m x 10 m. As propriedades hídricas foram determinadas com um infiltrômetro de disco operando sob múltiplas cargas hidráulicas (-15, -9, -6, -3, 0 cm) em cada ponto de observação. Métodos clássicos e geoestatísticos foram empregados na análise dos dados. Os resultados mostraram que a variação do índice a de Gardner e das condutividades hidráulicas em todas as cargas aplicadas foi moderada e que a heterogeneidade das condutividades hidráulicas aumentou à medida que a carga hidráulica aumentava. Na direção do declive, as condutividades geralmente decresceram a jusante, enquanto os a de Gardner flutuavam moderadamente. Os a de Gardner das encostas sombreadas foram maiores do que os das encostas ensolaradas. As condutividades hidráulicas das encostas sombreadas foram maiores para cargas hidráulicas maiores em comparação com as encostas ensolaradas, mas menores que as das encostas ensolaradas para cargas hidráulicas menores. A análise de correlação mostrou uma correlação negativa entre a condutividade hidráulica e os teores de matéria orgânica e argila (<0.01 mm). As condutividades hidráulicas sob cargas de -3, -6, -9, -15 cm variaram em toda encosta e suas dependências espaciais aumentaram à medida que a carga diminuía. A heterogeneidade e a dependência espacial das propriedades hídricas foram maiores para as áreas em encostas sombreadas em comparação com as encostas ensolaradas, entretanto, à medida que a carga hidráulica decrescia, elas apresentaram progressivamente uma estrutura especial mais intensa, e esta estrutura se comportou cada vez mais similar para as encostas sombreadas e ensolaradas.

The understanding of the structure of the spatial variability of soil surface hydraulic properties on steep slopes is important for modeling infiltration and runoff processes. The objective of this study was to investigate the spatial variability of these properties on a steep slope of the Loess Plateau in northwest China. A 9600 m² area was systematically sampled in a grid of 106 points spaced 10 m x 10 m. Hydraulic properties were determined with a disc infiltrometer under multiple pressure heads (-15, -9, -6, -3, 0 cm) at each sample point. Classical and geo-statistical methods were used for data analysis. The results indicated that the variation of Gardner's a and hydraulic conductivities at all applied pressure heads was moderate and the heterogeneity for hydraulic conductivities increased as the applied pressure head increased. Along the slope, hydraulic conductivities generally decreased downwards, while the Gardner's a fluctuated slightly. The Gardner's a of the shaded aspect of the slope was greater than that of the sunny aspect. The hydraulic conductivities of the shaded aspect were greater at higher pressure heads as compared to the sunny aspect, but lower than those of the sunny aspect at lower pressure heads. Correlation analysis showed a negative correlation between hydraulic conductivity and soil organic matter and clay (<0.01 mm) contents. Hydraulic conductivities at pressure heads of -3, -6, -9, -15 cm varied across the slope and their spatial dependence increased as the pressure head declined. The heterogeneity and spatial dependence of hydraulic properties were larger for the areas with shaded aspect as compared to the sunny aspect, however, as pressure decreased they showed a progressively increasing spatial structure, and their spatial structure behaved increasingly similar in both the shaded and sunny aspects.