ABSTRACT Various attributes are often required to build soil quality indicators. However, determining these attributes is time-consuming and requires several specific devices. Thus, it is desirable to develop indexes that express soil quality based on easily determined attributes. The objective of this study was to investigate the spatial variability of the S index and its correlation with other physical and chemical soil attributes to generate a pedotransfer function for estimating the S index. A georeferenced sampling mesh covering 1.4 ha and employing 71 points was installed. The soil samples were collected in 0.00–0.15 m and 0.15–0.30 m deep layers to determine the physical and chemical attributes. The results indicated that the S index was correlated with porosity, carbon stocks, cation exchange capacity, and particle size fractions. However, macroporosity, microporosity, and sand content were the most suitable attributes for the construction of pedotransfer functions. A principal component analysis indicated that the S index was representative of 9.4% and 11.5% of the total variability in the dataset in the respective soil layers. Spherical semivariogram models showed that the S index was spatially dependent and ranged between 84–188 m. The S index maps estimated by the pedotransfer function resemble the observed S values; therefore, the function can be applied in spatial variability studies.

O preparo mecânico do solo é uma das práticas agrícolas que contribuem para o aumento da perda de carbono via emissão de CO2 do solo (FCO2). Com este trabalho objetivou-se investigar o efeito de três sistemas de preparo do solo na FCO2, temperatura e umidade do solo em área de reforma da cultura de cana-de-açúcar. A área experimental foi constituída de três parcelas, cada uma recebendo um dos preparos do solo: preparo convencional (PC), subsolagem convencional (SC) e subsolagem localizada (SL). A FCO2, temperatura e a umidade do solo foram avaliadas durante o período total de 17 dias. A FCO2 foi maior no preparo PC (0,75 g CO2 m-2 h-1). A temperatura do solo não diferiu (p > 0,05) entre as subsolagens: SL (26,2 ºC) e SC (25,9 ºC). A umidade do solo foi maior na SL (24%), seguida pela SC (21,8%) e preparo PC (18,3%). Apenas no preparo PC foi observada correlação significativa (r = –0,71; p < 0,05) entre FCO2 e a temperatura do solo. O preparo PC apresentou emissão total (2.864,3 kg CO2 ha-1), superior às emissões nas subsolagens: SC (1.970,9 kg CO2 ha-1) e SL (1.707,7 kg CO2 ha-1). A conversão do sistema de preparo PC para a SL diminuiu as emissões de CO2 do solo, reduzindo a contribuição da agricultura para o aumento dos gases de efeito estufa na atmosfera.

Soil tillage is one of the agricultural practices that may contribute to increase the loss of carbon through emission of CO2 (FCO2). The aim of this study was to investigate the effect of three soil tillage systems on FCO2, soil temperature and soil moisture in a sugarcane area under reform. The experimental area consisted of three tillage plots: conventional tillage (CT), conventional subsoiling (CS), and localized subsoiling (LS). FCO2, soil temperature and soil moisture were measured over a period of 17 days. FCO2 showed the highest value in CT (0.75 g CO2 m-2 h-1). Soil temperature presented no significant difference (p > 0.05) between LS (26.2 °C) and CS (25.9 °C). Soil moisture was higher in LS (24%), followed by CS (21.8%) and CT (18.3%). A significant correlation (r= ‒0.71; p < 0.05) between FCO2 and soil temperature was observed only in CT. The conventional tillage presented a total emission (2,864.3 kg CO2 ha-1) higher than the emissions observed in CS (1,970.9 kg CO2 ha-1) and LS (1,707.7 kg CO2 ha-1). The conversion from CT to LS decreased soil CO2 emissions, reducing the contribution of agriculture in increasing the concentration of greenhouse gases in the atmosphere.

A gestão adequada dos resíduos de culturas agrícolas pode produzir benefícios em um mundo mais quente e mais propenso à seca. Experimentos de campo foram conduzidos em áreas de produção de cana-de-açúcar no Sudeste do Brasil a fim de avaliar a influência dos resíduos de cultura na superfície do solo, em emissões de CO2 de curto prazo. O estudo foi conduzido por um período de 50 dias após a instalação das 6 parcelas com e sem resíduos de cultura aplicados sobre a superfície do solo. Os efeitos dos resíduos da cana-de-açúcar sobre as emissões de CO2 foram imediatos; as emissões das parcelas cobertas com restos vegetais de cultura e densidades equivalentes a 3 (D50) e 6 (D100) t ha-1 (massa seca) foram inferiores quando comparadas às parcelas sem cobertura vegetal (D0). Além disso, as parcelas cobertas com restos vegetais tiveram a temperatura do solo mais baixa e a umidade do solo mais elevada para a maioria dos dias de estudo, especialmente durante o período sem chuvas. As emissões totais foram tão elevadas quanto 553,62 ± 47,20 g CO2 m-2, e tão baixas quanto 384,69 ± 31,69 g CO2 m-2 nas parcelas sem cobertura vegetal e com uma densidade equivalente a 3 t ha-1, respectivamente. Os resultados indicam redução significativa das emissões de CO2 do solo, indicando a conservação de carbono no solo durante o período de curto prazo após a aplicação de resíduos de cana-de-açúcar na superfície do solo.

The proper management of agricultural crop residues could produce benefits in a warmer, more drought-prone world. Field experiments were conducted in sugarcane production areas in the Southern Brazil to assess the influence of crop residues on the soil surface in short-term CO2 emissions. The study was carried out over a period of 50 days after establishing 6 plots with and without crop residues applied to the soil surface. The effects of sugarcane residues on CO2 emissions were immediate; the emissions from residue-covered plots with equivalent densities of 3 (D50) and 6 (D100) t ha-1 (dry mass) were less than those from non-covered plots (D0). Additionally, the covered fields had lower soil temperatures and higher soil moisture for most of the studied days, especially during the periods of drought. Total emissions were as high as 553.62 ± 47.20 g CO2 m-2, and as low as 384.69 ± 31.69 g CO2 m-2 in non-covered (D0) and covered plot with an equivalent density of 3 t ha-1 (D50), respectively. Our results indicate a significant reduction in CO2 emissions, indicating conservation of soil carbon over the short-term period following the application of sugarcane residues to the soil surface.

O preparo do solo é um dos processos que aceleram a decomposição da matéria orgânica, transferindo carbono para atmosfera, principalmente na forma de CO2. Neste trabalho, investigou-se o efeito do preparo com enxada rotativa sobre as emissões de CO2 do solo durante 02 semanas após o preparo do solo, incluindo-se a presença de resíduos vegetais sobre a superfície. As emissões foram avaliadas por 15 dias após preparo em 3 parcelas: 1) sem preparo e sem palha superficial (SPs); 2) preparo com enxada rotativa sem a presença de palha na superfície (ERs), e 3) preparo com enxada rotativa com a presença de palha superficial (ERc). As emissões provenientes da ERc foram superiores às demais (0,777 g CO2 m-2 h-1), sendo as menores emissões registradas na parcela SPs (0,414 g CO2 m-2 h-1). As emissões totais indicaram que a diferença de C-CO2 emitida à atmosfera corresponde a 3% do total de carbono adicional presente na palha, na parcela ERc, quando comparado à parcela ERs. O aumento da emissão da parcela SPs para ERs foi acompanhado de uma modificação na distribuição do tamanho de agregados, especialmente aqueles com diâmetro médio inferior a 2 mm. O aumento da emissão da parcela ERs para ERc esteve relacionado a uma diminuição da massa de palha na superfície, com fragmentação e incorporação da mesma no interior do solo. Quando se analisa a correlação linear entre emissão de CO2 versus temperatura e umidade do solo, somente a emissão da ERc foi significativamente correlacionada (p<0,05) à umidade do solo.

Soil tillage is a process that accelerates soil organic matter decomposition transferring carbon to atmosphere, mainly in the CO2 form. In this study, the effect of rotary tillage on soil CO2 emission was investigated, including the presence of crop residues on the surface.Emissions were evaluated during 15 days after tillage in 3 plots: 1) non-tilled and without crop residues on soil surface (NTwo), 2) rotary tiller without the presence of crop residues on soil surface (RTwo), and 3) rotary tiller with the presence of crop residues in soil surface (RTw). Emissions from the RTw plot were higher than the other plots, (0.777 g CO2 m-2 h-1), with the lowest emissions recorded in the NTwo plot (0.414 g CO2 m-2 h-1). Total emission indicates that the difference of C-CO2 emitted to atmosphere corresponds to 3% of the total additional carbon in the crop residues in the RTw plot compared to RTwo. The increase in the RTwo emission in comparison to NTwo was followed by changes in the aggregate size distribution, especially those with average diameter lower than 2 mm. The increase in emission from the RTw plot in relation to RTwo was related to a decrease in crop residue mass on the surface, and its higher fragmentation and incorporation in soil. When the linear correlation between soil CO2 emission, and soil temperature and soil moisture is considered, only the RTw treatment showed significant correlation (p<0.05) with soil moisture.

Neste trabalho, foi determinada a estrutura da variabilidade espacial da emissão de CO2, temperatura e umidade de solos desprovidos de vegetação em duas localidades sob cultivo da cana-de-açúcar, em sistemas de manejos de cana crua e de cana queimada, no nordeste do Estado de São Paulo. A emissão de CO2 e a temperatura do solo foram registradas utilizando-se de câmara de fluxo portátil e sensor de temperatura do sistema LI-6400. A umidade foi avaliada utilizando sistema portátil TDR. A maior emissão foi observada no local sob manejo de cana queimada, com valor médio de 2,05 μmol m-2 s-1, porém a dependência espacial na emissão de CO2 foi encontrada somente na área sob manejo de cana crua. Os mapas de krigagem da emissão de CO2, temperatura e umidade do solo sob manejo de cana queimada mostraram correspondência à declividade do terreno, com as maiores emissões e temperaturas localizadas na parte mais alta, sendo as maiores umidades do solo encontradas na parte mais baixa do local estudado. Os resultados indicam correlação linear positiva da emissão de CO2 com a temperatura, e negativa com a umidade do solo somente no local com manejo de cana queimada, e não no sistema de cana crua, onde a presença de palhada certamente impede a ação direta da radiação solar e o escoamento de chuvas.

In this work, it was determined the spatial variability structure of soil CO2 emission, the temperature and the soil moisture in two locations currently cultivated with sugar cane and submitted to different management systems: slash/burn and no-till, in the northeast of São Paulo State. The soil CO2 emission and the soil temperature were registered by using a portable chamber and a temperature sensor of LI-6400 system. Soil moisture was measured by a portable TDR system. The highest emission was observed in the slash and burn plot, with an average value of 2.05 μmol m-2 s-1, but spatial variability structure was observed just for the CO2 emission under the no-till management systems. In the slash and burn system, the kriging maps of soil CO2 emission, the temperature and the moisture shown to be related to the land declivity, as the higher emissions and temperatures were located in the highest level, and the smaller moisture values located in the lowest parts of the studied area. Results indicate a positive linear correlation between soil emission and temperature and also a negative correlation regarding soil moisture, for the slash and burn plot only, but not in the no-till plots, where crop residues were left in soil surface and certainly modified the direct incidence of the solar radiation and the action of rain drainage.