ABSTRACT The Soil Management Assessment Framework (SMAF) was developed in the U.S.A. and has been used as a tool for assessing and quantifying changes in soil quality/health (SQ) induced by land uses and agricultural practices in that region and elsewhere throughout the world. An initial study using SMAF in Brazil was recently published, but additional research for a variety of soils and management systems is still needed. Our objective was to use data from five studies in southern Brazil to evaluate the potential of SMAF for assessing diverse land-use and management practices on SQ. The studies examined were: (i) horizontal and vertical distribution of soil properties in a long-term orange orchard; (ii) impacts of long-term land-use change from native vegetation to agricultural crops on soil properties; (iii) effects of short-term tillage on soil properties in a cassava production area; (iv) changes in soil properties due to mineral fertilizer and pig slurry application coupled with soil tillage practices; and (v) row and inter-row sowing effects on soil properties in a long-term no-tillage area. The soils were classified as Oxisols, with clay content ranging from 180 to 800 g kg-1. Six SQ indicators [pH(H2O), P, K, bulk density, organic C, and microbial biomass] were individually scored using SMAF curves and integrated into an overall Soil Quality Index (SQI) focusing on chemical, physical, and biological sectors. The SMAF was sensitive for detecting SQ changes induced by different land uses and management practices within this wide textural range of Brazilian Oxisols. The SMAF scoring curve algorithms properly transformed the indicator values expressed in different units into unitless scores ranging from 0-1, thus enabling the individual indicators to be combined into an overall index for evaluating land-use and management effects on soil functions. Soil sector scores (i.e., chemical, physical, and biological) identify the principal soil limitations and can therefore be used to establish priorities for specific management actions. The SMAF can be used as a tool for assessing SQ in Brazilian soils, thus helping farmers, land managers, and politicians make better decisions regarding sustainable land-use and management practices.

Machinery traffic in sugarcane (Saccharumsp.) plantations reduces soil physical quality, and hinders both root development and crop yield. We evaluated the physical quality of an Oxisol and the development of sugarcane roots under controlled traffic. The treatments assessed were: without controlled machinery traffic (WCT), controlled traffic by adjusting the tractor and infield wagons to a 3.0 m track width with the operator guiding the machinery (CT1) and the previous treatment using real time kinematic / global positioning system (RTK / GPS) precision auto steer (CT2). Soil samples were collected from the planting rows, seedbed and inter-row center to determine the least limiting water range (LLWR) and soil porosity from scanned 2-D images. The root dry mass was sampled from monoliths, separated from the soil by washing through a 2-mm sieve and dried in an oven. A higher LLWR was observed in the planting row under CT1 and CT2 than under WCT. The planting row had a predominance of complex pores with a diameter > 500 µm in the 0.15-0.27 m depth layer under CT1 and CT2. In the planting rows under WCT, the root dry mass was only 44 % of that measured under CT2. Benefits regarding soil physical quality and growth roots were observed when the tractor-wagon track width was adjusted based on the sugarcane spacing using either precision auto steering or manual operation of the machinery.

A permeabilidade ao ar pode ser utilizada como indicador da qualidade física do solo. O objetivo deste trabalho foi determinar a permeabilidade ao ar e os índices de continuidade de poros para a cama de semeadura em um Latossolo Vermelho distrófico cultivado no sistema semeadura direta e submetido à escarificação mecânica e escarificação biológica, utilizando a cultura do nabo forrageiro. O estudo foi conduzido em área experimental da Universidade Estadual de Ponta Grossa, Estado do Paraná. Os tratamentos implantados foram: sistema semeadura direta por 18 anos consecutivos (SD); semeadura direta submetido à escarificação mecânica (SDE); e semeadura direta submetido à escarificação biológica por meio da cultura do nabo forrageiro (SDNF). O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados com quatro repetições. As amostragens de solo foram feitas aos seis e 18 meses após a implantação dos tratamentos, correspondentes às semeaduras das culturas do milho (outubro de 2009) e da soja (novembro de 2010), respectivamente, nas camadas de 0,00-0,05 e 0,05-0,10 m de profundidade. A permeabilidade ao ar foi determinada pelo permeâmetro de carga constante nos potenciais mátricos -6, -10, -30 e -100 kPa. Foram definidos os seguintes índices de continuidade de poros: índice N, índice K1 e volume de poros bloqueados; e a porosidade de aeração. Os resultados foram submetidos à análise de variância e, quando significativos, as médias dos tratamentos foram comparadas pelo teste Tukey (p<0,05). Para a camada de 0,00-0,05 m, a permeabilidade ao ar e o índice K1 no SDNF no potencial mátrico de -6 kPa foram significativamente maiores que em SD e SDE. O índice N, o volume de poros bloqueados e a porosidade de aeração não apresentaram diferenças significativas entre os tratamentos em ambas as profundidades. Os efeitos benéficos da escarificação biológica na permeabilidade do solo ao ar e no índice de continuidade de poros K1 persistiram aos 18 meses após sua aplicação. A escarificação mecânica resultou em maior continuidade do sistema poroso do solo, avaliado pelo índice K1, com persistência desse efeito aos 18 meses após sua aplicação.

Air permeability may be used as a soil physical quality indicator. The objective of this study was to determine the air permeability and pore continuity index for the seedbed of an Oxisol cultivated under a no-tillage system that underwent mechanical chiseling and biological promotion of pore formation using the forage radish crop. The study was carried out in an experimental area of the Universidade Estadual de Ponta Grossa (Ponta Grossa State University), Parana, Brazil. The treatments were 18 consecutive years under no tillage (SD); no-tillage under mechanical chiseling (SDE); and no-tillage under biological promotion of pore formation by a forage radish cover crop (SDNF). A randomized complete block experimental design was used with four replications. Soil samples were taken at the 0.00-0.05 and 0.05-0.10 m soil depths at 6 and 18 months after setting up the treatments, corresponding to maize (October 2009) and soybean (November 2010) planting, respectively. Air permeability was determined with a constant head permeameter at four matric potentials: -6, -10, -30, and -100 kPa. The following pore continuity indices were determined: N index, K1 index, and blocked porosity; and air-filled porosity. The results were subjected to analysis of variance and, when significant, the means were compared by the Tukey test (p<0.05). For the 0.00-0.05 m soil depth, the air permeability and K1 index in SDNF at the -6 kPa matric potential were significantly higher than in SD and SDE. The N index, blocked porosity and air-filled porosity did not differ statistically among treatments for either depth. The beneficial effects of biological promotion of pore formation on air permeability and on the soil pore continuity index (K1) continued at 18 months after application. Mechanical chiseling resulted in greater continuity of the soil pore system (K1), and this effect persisted at 18 months after application.

O intervalo hídrico ótimo (IHO) tem sido utilizado como indicador de qualidade física do solo por representar em um único parâmetro as propriedades físicas diretamente ligadas com o crescimento de plantas, exceto a temperatura. O procedimento usual para obter o IHO envolve a determinação, em amostras com estrutura preservada e em laboratório, da curva de retenção de água (CRA) e da curva de resistência do solo à penetração (CRS). A determinação da CRA e CRS utilizando medições realizadas no campo (in situ ) é preferível, mas exige instrumentação apropriada. Os objetivos deste trabalho foram determinar o IHO a partir de dados coletados para obter a CRA e CRS in situ, utilizando instrumentos eletrônicos portáteis, e comparar essas com determinações feitas em laboratório. As amostragens foram realizadas na camada de 0,0-0,1 m de um Latossolo Vermelho distrófico. Foram utilizados dois métodos de quantificação do IHO: o tradicional, com medições realizadas em amostras de solo com estrutura preservada e in situ , com medições do conteúdo de água (θ), do potencial mátrico (Ψ) e da resistência do solo à penetração (RP) por meio de sensores. As medições in situ de θ, Ψ e RP foram realizadas durante um perνodo de quatro dias de secamento do solo. Concomitantemente, foram tomadas amostras com estrutura preservada para a determinação da densidade do solo (Ds). Em razão dos limites de medida do Ψ pelo tensiômetro, foram realizadas determinações adicionais do conteúdo de água no Ψ de -1500 kPa com um psicrômetro (em laboratório). Os resultados evidenciaram que é possível determinar o IHO a partir de medições de θ, Ψ e RP, usando a abordagem e instrumentaηão sugeridas. A qualidade do ajuste da CRS foi semelhante nas duas estratégias. No entanto, as medições de θ e Ψ in situ , associadas àquelas realizadas com psicrômetro, produziram melhor descrição da CRA. As estimativas do IHO foram semelhantes nas duas estratégias metodológicas. A quantificação do IHO in situ pode ser realizada com redução de 90 % do tempo em relação ao método tradicionalmente utilizado.

The least limiting water range (LLWR) has been used as an indicator of soil physical quality as it represents, in a single parameter, the soil physical properties directly linked to plant growth, with the exception of temperature. The usual procedure for obtaining the LLWR involves determination of the water retention curve (WRC) and the soil resistance to penetration curve (SRC) in soil samples with undisturbed structure in the laboratory. Determination of the WRC and SRC using field measurements (in situ ) is preferable, but requires appropriate instrumentation. The objective of this study was to determine the LLWR from the data collected for determination of WRC and SRC in situ using portable electronic instruments, and to compare those determinations with the ones made in the laboratory. Samples were taken from the 0.0-0.1 m layer of a Latossolo Vermelho distrófico (Oxisol). Two methods were used for quantification of the LLWR: the traditional, with measurements made in soil samples with undisturbed structure; and in situ , with measurements of water content (θ), soil water potential (Ψ), and soil resistance to penetration (SR) through the use of sensors. The in situ measurements of θ, Ψ and SR were taken over a period of four days of soil drying. At the same time, samples with undisturbed structure were collected for determination of bulk density (BD). Due to the limitations of measurement of Ψ by tensiometer, additional determinations of θ were made with a psychrometer (in the laboratory) at the Ψ of -1500 kPa. The results show that it is possible to determine the LLWR by the θ, Ψ and SR measurements using the suggested approach and instrumentation. The quality of fit of the SRC was similar in both strategies. In contrast, the θ and Ψ in situ measurements, associated with those measured with a psychrometer, produced a better WRC description. The estimates of the LLWR were similar in both methodological strategies. The quantification of LLWR in situ can be achieved in 10 % of the time required for the traditional method.

A hipótese deste estudo foi que a ausência de revolvimento do solo em sistema plantio direto (SPD) pode ser prejudicial à aeração do solo. O objetivo foi quantificar a condição de aeração de um Latossolo Vermelho distroférrico, classe textural muito argiloso (750 g kg-1 de argila; e 200 g kg-1 de areia), cultivado por 30 anos em SPD. A permeabilidade do solo ao ar (Ka) é um atributo físico do solo sensível às alterações no sistema poroso do solo. Ka, porosidade de aeração (εa) e índices de continuidade de poros (K1 e N), obtidos de relações entre Ka e εa, foram utilizados como indicadores da aeração do solo. Para o estudo, 240 amostras com estrutura preservada foram coletadas das camadas de 0,0-0,1 e 0,1-0,2 m de profundidade do solo, ao longo de um transecto estabelecido perpendicularmente às linhas de cultivo, em três posições distintas: linha da cultura do milho (CR); centro da entrelinha (INT); e ponto equidistante entre CR e INT (PE). A Ka e a εa foram determinadas nos potenciais mátricos (Ψm) de -2, -4, -6, -10, -30 e -50 kPa. A densidade do solo também foi definida. Os resultados confirmaram a hipótese estabelecida. Valores de Ka, K1, N e Ψa foram estatisticamente superiores na posição CR, na camada de 0,0-0,1 m. No Ψm de -10 kPa, a Ka da CR foi 6,9 e 8,4 vezes superior que em PE e INT, respectivamente, na camada de 0,0-0,1 m. Ka, K1 e N se apresentaram suficientemente sensíveis para detectar as alterações no sistema poroso, e suas diferenças entre as posições de amostragem comprovaram a importância da variabilidade espacial na obtenção de amostras de solo. A mobilização do solo na linha de semeadura propicia melhores condições de aeração do solo sob SPD.

The hypothesis of this study was that the absence of soil tillage in long-term no-tillage (NT) systems can be detrimental to soil aeration. The objective was to assess the aeration condition of an Oxisol (Rhodic Ferrasol), very clayey texture (750 g kg-1 of clay; 200 g kg-1 of sand), after 30 years of cultivation under NT. The physical property soil air permeability (Ka) is sensitive to changes in the soil pore system. Aside from Ka, the air-filled porosity (ε a) and indices of pore continuity (K1 and N), derived from the relationship between Ka and εa, were used as indices of soil aeration. From the soil layers 0.0-0.1 and 0.1-0.2 m, 240 undisturbed samples were collected along a transect perpendicular to the crop rows, at three sampling positions: corn plant row (CR); center of the interrow (INT); and the equidistant point between CR and INT (PE). The properties Ka and εa were determined at soil matric potentials (Ψm) of -2, -4, -6, -10, -30, and -50 kPa. Soil bulk density (BD) was also determined. The results confirmed the hypothesis. In the 0.0-0.1 m layer, Ka, K1, N and Ψa were significantly greater and BD significantly lower in CR than at the other sampling positions. At a Ψm of -10 kPa, the Ka of CR was 6.9 and 8.4 times higher than in PE and INT, respectively, in the 0.0-0.1 m layer. The properties Ka, K1 and N were sensitive enough to detect changes in the pore system and their differences between the sampling positions demonstrated the importance of the spatial location for soil sampling. Tilling the crop rows provides better soil aeration under NT.

O manejo influencia atributos químicos e físicos do solo; entretanto, os químicos têm sido mais estudados, negligenciando-se a relevância da física do solo para a produtividade das culturas. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a produtividade do trigo e caracterizar a sua relação com os atributos físicos de um Latossolo Bruno, sob sistema plantio direto (NT). O estudo foi realizado entre 2010-2011 em Reserva do Iguaçu, Paraná, em um dos talhões da fazenda Campo Bonito, com 25 anos de NT. Os mapas de colheita de cevada (2006), trigo (2007) e milho (2009) permitiram identificar as zonas Z1 (potencial produtivo maior) e Z2 (potencial produtivo menor), em que se estabeleceram malhas amostrais com 16 unidades de 50 x 50 m e três pontos de amostragem por unidade. Em 2010, avaliaram-se a produtividade de grãos (GY) do trigo e a capacidade de infiltração de água no solo (WIC). Amostras de solo com estrutura deformada e indeformada foram coletadas nas camadas de 0,00-0,10 e 0,10-0,20 m. As primeiras serviram para determinar o teor de carbono orgânico (Corg) e as últimas para determinar: densidade do solo (BD), porosidade total do solo (TP), macroporosidade (Mac) e microporosidade (Mic). Avaliaram-se, também, a resistência do solo à penetração (PR) e o conteúdo de água do solo (SWC). A GY do trigo no talhão foi próxima da média regional e houve diferença significativa de rendimento entre zonas, sendo 22 % superior em Z1 em relação a Z2. Não houve variação significativa da Mic entre as zonas do talhão; Z1 apresentou teores de Corg, SWC, TP e Mac maiores e BD menor que Z2, nas duas camadas de solo avaliadas, além de PR menor que Z2, na camada de 0,00-0,10 m, havendo, portanto, condição física de solo mais restritiva em Z2, condizente com os resultados de produtividade do trigo e potencial produtivo delimitado a priori, a partir dos mapas de colheita. A WIC foi significativamente maior (30 %) em Z1 que em Z2, em acordo com os resultados de TP e Mac, também maiores em Z1, nas duas camadas de solo. Considerando-se essas duas camadas, a análise de correlação permitiu destacar relações positivas entre a GY do trigo e TP, SWC e WIC.

Soil management influences the chemical and physical properties of soil. Chemical conditions have been thoroughly studied, while the role of soil physical conditions regarding crop yield has been neglected. This study aimed to analyze the wheat yield and its relationship with physical properties of an Oxisol under no-tillage (NT). The study was carried out between 2010 and 2011, in Reserva do Iguaçu, State of Paraná, Brazil, on the Campo Bonito farm, after 25 years of NT management. Based on harvest maps of barley (2006), wheat (2007) and maize (2009) of a plot (150 ha), zones with higher and lower yield potential (Z1 and Z2, respectively) were identified. Sampling grids with 16 units (50 x 50 m) and three sampling points per unit were established. The wheat grain yield (GY) and water infiltration capacity (WIC) were evaluated in 2010. Soil samples with disturbed and undisturbed structure were collected from the 0.00-0.10 and 0.10-0.20 m layers. The former were used to determine soil organic carbon (Corg) levels and the latter to determine soil bulk density (BD), total porosity (TP), macroporosity (Mac), and microporosity (Mic). Soil penetration resistance (PR) and water content (SWC) were also evaluated. The wheat GY of the whole plot was close to the regional average and the yield between the zones differed significantly, i.e. 22 % higher in Z1 than in Z2. No significant variation in Mic was observed between zones, but Z1 had higher Corg levels, SWC, TP and Mac and lower BD than Z2 in both soil layers, as well as a lower PR than Z2 in the 0.00-0.10 m layer. Therefore, soil physical conditions were more restrictive in Z2, in agreement with wheat yield and zone yield potential defined a priori, based on the harvest maps. Soil WIC in Z1 was significantly higher (30 %) than in Z2, in agreement with the results of TP and Mac which were also higher in Z1 in both soil layers. The correlation analysis of data of the two layers showed a positive relationship between wheat GY and the soil properties TP, SWC and WIC.

A busca de sistemas de manejo do solo como aqueles que integram lavoura e pecuária, visando à recuperação e, ou, manutenção da qualidade do solo, é fundamental para o manejo sustentável da agropecuária. A hipótese deste estudo é que o uso do solo em sistema de integração lavoura-pecuária melhora as suas propriedades físicas, contribuindo dessa maneira para uma exploração agrícola sustentável do solo na região sudoeste do Cerrado. O objetivo deste trabalho foi verificar a influência de diferentes sistemas de manejo em algumas propriedades físicas de um solo na região dos Cerrados. O solo é classificado como Latossolo Vermelho distrófico, na região do Cerrado, onde foram avaliados os seguintes sistemas de manejo: solo sob vegetação natural; solo com implantação de lavoura de soja durante um ano e seguido de três anos de pastagens; solo com implantação de lavoura de soja durante quatro anos, seguidos por quatro anos de pastagem; solo com lavoura de soja contínua em sistema de plantio direto; e solo com pastagem continuamente. Foram avaliadas a densidade do solo, a resistência do solo à penetração e a estabilidade dos agregados em água, no período de 1995 a 2006. O uso do solo com a forrageira BRACHIARIA DECUMBENS como pastagem contínua proporcionou menor impacto nas propriedades físicas do solo, em relação aos manejos com integração lavoura-pecuária e lavoura contínua.

Soil management systems, as those that integrate crop and livestock production, aiming at maintenance or recovering of soil quality, are indispensable for a sustainable agricultural management. Our hypothesis is that the land use for integrated crop-livestock systems improves soil physical properties, thus contributing to a sustainable agricultural soil use in the southwestern Cerrado region. The aim of this study was to investigate the influence of different tillage systems on some soil physical properties of the Cerrado. The soil under study was classified as an Oxisol and the following management systems were evaluated: a) soil under natural vegetation; b) soil under soybean for one year followed by three years of pasture; c) soil under soybean for four years, followed by four years of pasture; d) soil under continuous no-tillage soybean; e) soil under continuous pasture. Soil density, soil penetration resistance and aggregate stability in water were evaluated from 1995-2006. The soil use for continuous Brachiaria decumbens pasture degraded the soil physical properties less than crop-livestock integration and continuous crop systems.

A qualidade física do solo é um dos fatores determinantes da sustentabilidade agronômica, econômica e ambiental no sistema plantio direto (SPD). A compactação do solo tem sido apontada como um dos fatores de redução da qualidade física em solos sob SPD. Contudo, com a utilização do SPD, pode haver o incremento de matéria orgânica do solo e o desenvolvimento de um sistema poroso contínuo e estável, que atenuam os impactos negativos da compactação. O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade física de um Latossolo Vermelho distroférrico sob SPD durante 30 anos, utilizando o intervalo hídrico ótimo (IHO) e o grau de compactação do solo (GC). Em uma área comercial com histórico de altas produtividades sob SPD, foram coletadas amostras de solo com estrutura preservada e deformada, para determinação da densidade do solo (Ds), do IHO e do GC. As amostras com estrutura preservada foram obtidas em três posições, relativas às linhas (L), entrelinhas (E) e posição intermediária entre as linhas e entrelinhas (PI) da cultura do milho. Foram determinadas as curvas de retenção de água e resistência do solo à penetração, bem como a Ds. A amostra de solo com estrutura deformada foi usada para obter a curva de compactação, utilizando o teste de Proctor. A Dmax foi obtida a partir da curva de compactação, e o GC foi determinado pela razão entre a Ds e a Dmax. Independentemente dos limites críticos de resistência à penetração (RP), verifica-se redução do IHO com o aumento da Ds. Os maiores valores do IHO foram verificados na posição de amostragem L, e a utilização de RP crítica maior que 2,0 MPa resultou em IHO condizente com a qualidade física desse solo sob SPD de longo tempo. A Dmax foi de 1,52 kg dm-3, e o GC variou de 64 a 87 %, sendo os maiores valores obtidos nas posições E e PI. Os valores de IHO e GC obtidos neste estudo indicam que a qualidade física desse solo não é limitante à produção das culturas após 30 anos de utilização do SPD.

The soil physical quality is one of the factors that determine the agronomic, economic and environmental sustainability in long-term no-tillage systems (NT). Soil compaction has been discussed as a factor that contributes to a reduction in physical quality under NT. However, the use of NT can increase soil organic matter and lead to a continuous and stable porous system that mitigates the negative impacts of compaction. The purpose of this study was to evaluate the physical quality of an Oxisol after 30 years of NT, using the least limiting water range (LLWR) and the degree of soil compaction (DC). The soil was sampled in a plantation with a history of high yields under NT. Soil samples with undisturbed and disturbed structure were collected to determine bulk density (BD), the LLWR and DC. The samples with undisturbed structure were taken from three sampling positions: from the rows (R); from the middle in-between two rows (M) and from an intermediate position (IP) between the R and M of corn plants. The water retention curve, soil resistance curve and BD were determined. The disturbed soil sample was used to obtain the compaction curve using the Proctor test. The Dmax was obtained from the compaction curve and DC was determined by the ratio between the BD and Dmax. Regardless of the critical limits of resistance to penetration (RP), there is a reduction of the LLWR with increasing BD. The highest values of LLWR were observed in the R sampling position and the use of critical RP > 2.0 MPa resulted in a LLWR consistent with the soil physical quality in long-term NT. The Dmax was 1.52 kg dm-3 and DC ranged from 64 to 87 %, with the highest values obtained from the positions M and IP. The values of LLWR and DC recorded in this study suggest that the physical quality of this soil after 30 years of NT is not limiting to crop production.

O pisoteio dos animais durante o pastejo pode compactar as camadas superficiais e comprometer a qualidade física dos solos em sistema de integração lavoura-pecuária (SILP). A hipótese deste trabalho é de que o pisoteio dos animais decorrente da intensificação do pastejo das culturas de aveia e azevém num Latossolo Vermelho distroférrico com SILP sob plantio direto reduz a qualidade física do solo. Os objetivos deste trabalho foram quantificar a densidade do solo (Ds), a porosidade de aeração (εa), a permeabilidade do solo ao ar (Ka) e a resistência do solo à penetração (RP) e estimar índices de continuidade de poros a partir das relações entre εa e a Ka. A área estudada, localizada no município de Campo Mourão - PR, foi manejada em SILP com semeadura direta de soja/milho no verão e consórcio de aveia com azevém no inverno, utilizados como forragem para o pastejo pelos animais. Os tratamentos consistiram em quatro alturas de pastejo (7, 14, 21 e 28 cm) e um tratamento controle (testemunha). Em cada tratamento foram coletadas 20 amostras com estrutura indeformada, nas profundidades de 0-7,5 e 7,5-15 cm. Não foram constatadas diferenças significativas na Ds, εa e Ka entre a testemunha e os tratamentos pastejados. Após oito anos de SILP, a Ds, a εa e a Ka não confirmaram a hipótese de que a intensificação do pisoteio animal reduz a qualidade física do solo. Contudo, a RP mostrou diferenças entre os tratamentos pastejados e a testemunha, com valores restritivos de RP até 15 cm de profundidade, sugerindo que a maior intensidade de pastejo resulta em redução da qualidade física do solo.

The trampling of grazing animals can compact the surface layers and affect the physical quality of soils in crop-livestock systems (ICL). The hypothesis of this study is that increased trampling from animal grazing of oats and ryegrass reduces the soil physical quality of an Oxisol under no-tillage with ICL. The purpose of this study was to quantify bulk density (Bd), air-filled porosity (εa), soil air permeability (Ka), soil resistance to penetration (SR) and estimate an index of pore continuity from the linear relationships between εa and Ka. In the experimental area in Campo Mourao - PR, with ICL under no-tillage, soybean or corn was grown as cash crops and oat plus ryegrass as forage for grazing. The treatments were four grazing heights (7, 14, 21, and 28 cm) and an ungrazed control. From each treatment, 20 undisturbed samples were collected from the layers 0-7.5 and 7.5-15 cm. There were no significant differences in Bd, εa and Ka between the control and the grazed treatments. In the 0-7.5 cm layer, the mean Ka values were similar between treatments. After eight years of ICL, the BD, εa and Ka did not confirm the hypothesis that intensification of grazing reduces the soil physical quality. However, SR showed differences between the control and grazed treatments, with restrictive SR values down to a depth of 15 cm, suggesting that increasing the grazing intensity reduces the soil physical quality.

A escarificação mecânica tem sido empregada para amenizar os efeitos da compactação em solos manejados sob sistema plantio direto (SPD). No entanto, não está clara a duração dos seus efeitos sobre as propriedades físicas do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento da densidade do solo (Ds) e do grau de compactação (GC) em profundidade após a escarificação do solo sob SPD durante um ano. O experimento localiza-se no município de Ponta Grossa, Paraná, em um Latossolo Vermelho distrófico. Medidas de Ds e GC foram feitas em área sob SPD por 16 anos (PD) e imediatamente após a escarificação (ESC), em maio/2009; seis meses após a escarificação (ESC6M), em outubro/2009; e um ano após a escarificação (ESC12M), em maio/2010. Nas camadas de 0,0-0,10, 0,10-0,20 e 0,20-0,30 m, verificou-se redução significativa da Ds em ESC e aumento expressivo em ESC6M. Em ESC12M, constataram-se valores de Ds similares aos medidos antes da mobilização do solo. A escarificação reduziu o GC nas camadas de 0,0-0,10 e 0,10-0,20 m, com o retorno aos valores originais um ano após a escarificação. Nos períodos ESC, ESC6M e ESC12M foram observados aumentos da Ds na camada de 0,30-0,40 m, em comparação com o PD. Os maiores valores de GC foram observados seis meses após a escarificação, porém o solo mostrou grande recuperação estrutural, possivelmente devido ao elevado grau de resiliência do solo e à influência dos ciclos de umedecimento e secagem durante o período estudado. Os efeitos da escarificação, avaliados pela Ds e GC, apresentaram duração inferior a um ano; portanto, possíveis efeitos benéficos da escarificação em reduzir a Ds em superfície, em curto prazo, propiciam aumento dos riscos de compactação do solo em profundidade.

Mechanical chiseling has been used to alleviate the effects of compaction in soils under no-tillage (NT). However, its effect on the soil physical properties does not seem to have a defined duration period. The purpose of this study was to evaluate the behavior of the bulk density (BD) and degree of compaction (DC) at different soil depths, after chiseling in no-tillage, for one year. The experiment was performed in Ponta Grossa, Paraná State, Brazil, using an Oxisol (Rhodic Hapludox). Bulk density and DC were previously measured in an area under NT for 16 years, then immediately after chiseling (CHI) in May 2009, six months after chiseling (CHI6M) in October 2009 and one year after chiseling (CHI12M) in May 2010. In the layers 0.0-0.10, 0.10-0.20 and 0.20-0.30 m, there was a significant BD reduction CHI and a marked increase CHI6M. The BD values measured CHI12M were similar to those before tillage. Chiseling reduced the DC in the layers 0.0-0.10 m and 0.10-0.20 m, but returned to the initial values one year later. During the evaluation periods CHI, CHI6M and CHI12M, the BD increased in the layer 0.30-0.40 m, compared with NT. The highest DC values were observed six months after chiseling; nevertheless the structural recovery of the soil was considerable, possibly due to the high degree of soil resilience and the influence of the wetting and drying cycles detected in the study period. The chiseling effects, evaluated by BD and DC, lasted less than one year, i.e., the beneficial short-term effects of chiseling on the reduction of the surface BD increased the risk of compaction in deeper soil layers.

Entre as técnicas para avaliação da umidade do solo, destaca-se a que utiliza a Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR), a qual consiste em um método indireto, não destrutivo, rápido, exato e pouco dependente dos fatores ambientais. Porém, trabalhos desenvolvidos após as suas aplicações sugerem a influência de fatores ligados às características mineralógicas e estruturais dos solos, o que torna necessária a calibração local para o adequado funcionamento da TDR. O objetivo deste trabalho foi estudar a influência da densidade do solo (Ds) na medida da umidade volumétrica do solo (θ), utilizando-se a técnica de TDR, em um Nitossolo Vermelho distroférrico. Um modelo que expressa a relação entre a constante dielétrica do solo (Ka) e θ foi ajustado por meio de regressão polinomial múltipla, com a incorporação da Ds para a estimativa dos seus coeficientes. Os resultados permitiram concluir que, nesse solo, o modelo de calibração deve levar em conta o efeito da Ds, sem o que a qualidade das estimativas de umidade, a partir das medidas de constante dielétrica, fica comprometida. Os resultados evidenciaram também que a sensibilidade da TDR à variação da umidade do solo é elevada, tornando possível que a técnica seja utilizada com exatidão em ações que envolvam o monitoramento da variação da umidade do solo. Os resultados indicaram a necessidade de mais estudos sobre a utilização da TDR em solos tropicais.

Among the techniques for soil moisture evaluation, the use of Time Domain Reflectometry (TDR) stands out, which consists of an indirect, non-destructive, fast and accurate method less dependent on environmental factors. However, works carried out after its applications suggest the influence of factors related to soils structural and mineralogical characteristics, which makes necessary the site calibration for the TDR proper functioning. The aim of this work was to study the influence of bulk density (Ds) on the volumetric soil water content (θ), using the TDR technique in a Dystroferric Red Ultisol. A model that expresses the relationship between the soil dielectric constant (Ka) and θ was adjusted by multiple polynomial regression, with the incorporation of Ds for the estimation of its coefficients. The results showed that in this soil, the calibration model should take into account the effect of Ds, without which the quality of the moisture estimates from the dielectric constant measurements is compromised. The results also highlighted the high sensitivity of TDR to the variation of soil moisture, making it possible the accurate use of this technique in actions involving the monitoring of the variation in soil moisture. The results indicated the need for further studies on the use of TDR in tropical soils.

Métodos para avaliação da qualidade da estrutura do solo baseados em avaliações de campo são úteis para estabelecer estratégias de manejo do solo, com a vantagem de exigirem a utilização de poucos equipamentos e a possibilidade de interpretações imediatas. Recentemente foi desenvolvido um novo método com este objetivo para solos de clima temperado, denominado Avaliação Visual da Estrutura do Solo (Ball et al., 2007). Testou-se a hipótese que é possível aplicar e avançar na interpretação dos resultados obtidos por meio da Avaliação Visual da Estrutura do Solo em Latossolos cultivados. Para tanto avaliou-se o potencial de utilização da metodologia desenvolvida por Ball et al. (2007) em dois Latossolos sob plantio direto de longa duração no Estado do Paraná, Brasil, bem como em um solo sob floresta nativa, utilizado como referência de qualidade estrutural do solo. A hipótese foi confirmada, uma vez que a aplicação e o avanço proposto, em termos de qualidade estrutural para as diferentes camadas do solo permitiram uma avaliação da qualidade física mais prática e detalhada, além de útil como suporte para selecionar técnicas apropriadas de manejo mecânico e biológico com o intuito de alcançar a qualidade física do solo adequada para o desenvolvimento das culturas. Os escores visuais de qualidade da estrutura do solo propostos por Ball et al. (2007) podem ser aplicados a Latossolos brasileiros cultivados sob sistema plantio direto.

Methods for evaluation the soil structure quality based on field evaluations are useful to determine strategies for soil management, with the advantage of requirement the use of little equipment and the possibility of immediate interpretation. A new methodology was recently developed to temperate soils for this purpose, called Visual Soil Structure Assessment (Ball et al., 2007). It was tested the hypothesis that it is possible to apply and advance in the interpretation of the results from use of Visual Soils Structure Assessment in cultivated Oxisols. Therefore the goal of this study was to apply, evaluate and enhance the potential of the methodology developed by Ball et al. (2007) in two Oxisols under long-term, no-till in Parana State, Brazil, as well as in a soil under native forest, used as reference of soil structural quality. The proposed implementation and progress in terms of structural quality for the distinct layers provided an assessment of soil physical quality more practical and detailed. This is useful to support the selection of appropriate techniques for mechanical and biological management systems in order to achieve the physical quality of soil suitable for crop development. Visual scores of soil structure quality proposed by Ball et al. (2007) can be applied to Brazilian Oxisols cultivated under no-tillage system.

A compreensão e a quantificação do impacto do uso e manejo na qualidade do solo são fundamentais no desenvolvimento e seleção de sistemas de produção agrícola sustentáveis. O objetivo do presente estudo foi avaliar a qualidade estrutural de um Latossolo Bruno argiloso submetido a diferentes sistemas de produção e preparo do solo por meio da resistência tênsil (RT) e friabilidade (F) de agregados. O estudo foi realizado no município de Castro, Estado do Paraná, em três sistemas de produção e sete tipos de preparo de solo, estabelecidos em um delineamento fatorial em blocos casualizados. Os sistemas avaliados foram: (SP I) - plantio de azevém para cobertura do solo (no inverno) e milho para a produção de grãos (no verão); (SP II) - plantio de azevém para a produção de silagem pré-secada e milho para a produção de grãos; e (SP III) - utilização de azevém como forrageira para pastejo animal e milho para a produção de grãos. Em cada sistema de produção foram avaliados sete tipos de preparo do solo: (G1) - grade aradora no inverno a 0,15 m de profundidade; (G2) - grade aradora no inverno e no verão a 0,15 m de profundidade; (Arado) - arado de discos a 0,20 m de profundidade; (Subsolador Asa Laser) - subsolador com ponteiras tipo asa até 0,45 m; (Subsolador) - subsolador até a profundidade de 0,80 m; (Aerador) - aerador de solo Aeromix® com profundidade efetiva de mobilização de 0,15 m; e (SPD) - Sistema Plantio Direto, em que a semeadura do azevém foi realizada com disco duplo e a do milho com haste sulcadora. Um bloco de solo (0,20 x 0,15 x 0,07 m) de cada parcela experimental foi manualmente destorroado em seus agregados naturais, os quais foram secos ao ar por 24 h e passados em peneiras com diâmetros de 12,5 e 19 mm. Quarenta agregados de cada bloco foram selecionados e submetidos a testes de tensão indireta com dinamômetro digital eletrônico de precisão (Lutron FG-20 kg), para determinação de RT e quantificação da F. Os resultados demonstraram que a RT foi influenciada pelos sistemas de produção e tipos de preparo do solo. O menor valor de RT foi verificado no solo sob Pastejo, enquanto o Sistema Plantio Direto apresentou o maior valor de RT. A friabilidade não distinguiu os sistemas de produção e tipos de preparo de solo estudados.

The understanding and quantification of soil use and management on the soil physical quality are important to develop and select sustainable agricultural systems. The purpose of this study was to evaluate the structural quality of a clayey Brazilian Oxisol under different production and soil tillage systems by measuring the tensile strength (TS) and to quantify aggregate friability (F). The study was conducted in Castro, Paraná state, in southern Brazil, using three production systems and seven soil tillage types, in a randomized block design. The following production systems were evaluated: (PS I) - ryegrass for soil cover (winter) and corn for grain production (summer); (PS II) ryegrass for haylage/silage and corn for grain production; and (PS III) - ryegrass for grazing and corn for grain production. Seven types of soil tillage were evaluated in each system: (G1) - plow harrow in winter, depth 0.15 m; (G2) - plow harrow in winter and summer, depth 0.15 m; (Plow) - disk plow, depth 0.20 m; (Laser wing subsoiler) - subsoiler wing tips, to a depth of 0.45 m; (Subsoiler) - subsoiler, depth 0.80 m; (Aerator) - soil aerater Aeromix®; and (NT) - No-tillage, where ryegrass was sown using a double disc and corn with a coulter. From each experimental plot soil blocks (0.20 x 0.15 x 0.07 m) were taken which were broken up by hand in their natural aggregates. Then, the aggregates were air-dried for 24 h and passed through sieves with diameters of 12.5 and 19 mm. Forty aggregates from each block were selected and tested for indirect tension to determine TS and quantify F. TS was influenced by the production systems and soil tillage types. The lowest and the highest TS values were found in the soil under grazing and the NT system, respectively. Friability was less sensitive to differentiate production systems and soil tillage types.

Os sistemas de manejo do solo influenciam a distribuição espacial das propriedades físicas do solo. Os objetivos deste estudo foram verificar a dependência e a correlação espacial de algumas propriedades físicas do solo por meio do ajuste de dados aos semivariogramas simples e cruzados num Latossolo Vermelho distroférrico, sob plantio direto e preparo convencional, no município de Campo Mourão, Estado do Paraná. Em abril de 2004, realizou-se a amostragem de solo e retiraram-se 128 amostras de solo indeformadas, em malha de 3,0 x 5,0 m, no terço médio da camada de 0-0,15 m de profundidade. Foram determinadas as seguintes propriedades físicas do solo: densidade do solo, macroporosidade, microporosidade, porosidade total, e o conteúdo de água do solo na tensão de 100 hPa ou equivalente à capacidade de campo. Essas propriedades físicas do solo apresentaram semivariogramas simples com maior variabilidade espacial e menor alcance no plantio direto do que no preparo convencional. Contrariamente, os semivariogramas cruzados entre a densidade do solo com a porosidade total ou a capacidade de campo mostraram correlação espacial com menor variabilidade espacial e maior alcance no plantio direto, comparado ao preparo convencional. Os semivariogramas cruzados evidenciaram que a densidade do solo determinou as correlações espaciais com as outras propriedades físicas nos dois sistemas de manejo do solo.

Soil management systems modify the spatial distribution of soil physical properties. The objectives of this study were to verify the spatial dependency and co-relationship of some soil physical properties by data fitting to individual and cross-semivariograms in an Oxisol (Typic Haplorthox) under no-till and conventional tillage, in Campo Mourão, state of Parana, Brazil. In April 2004, 128 undisturbed soil samples were collected in a 3 x 5 m grid, in the middle of the 5-0.15 m layer. The following soil physical properties were measured: soil bulk density, macroporosity, microporosity, total soil porosity and soil water content at a tension of 100 hPa (field capacity). The spatial variability in the single semivariogram of these soil physical properties was higher and the range in no-tillage was smaller than in conventional tillage. On the other hand, the cross-semivariogram of soil bulk density and total porosity or field capacity indicated spatial co-relationships with lower spatial variability and higher ranges in no-tillage than conventionally tilled soils. The cross-semivariogram suggested that soil bulk density showed a spatial co-relationships with the other soil physical properties in both soil management systems studied.

A degradação e a perda de qualidade do solo podem ocorrer em áreas cultivadas com forragens para produção de feno devido ao freqüente e intenso tráfego de máquinas. Neste trabalho foi testada a hipótese de que sistemas de produção intensiva de forragem para fenação podem conduzir à degradação da qualidade física do solo. O objetivo deste estudo foi quantificar atributos físicos e morfológicos do solo para reconhecer e identificar a degradação física de um Latossolo Vermelho cultivado com a forrageira Tifton 85 (Cynodon spp.) para produção de feno, na região oeste do Paraná, Sul do Brasil. Utilizou-se uma área sob floresta nativa, contígua à área experimental, como referência de qualidade física do solo. Realizaram-se avaliações morfológicas dos perfis de solo e, nos horizontes A e Bw, foram determinadas as seguintes propriedades físicas do solo: densidade do solo, porosidade total e distribuição de poros e a curva de resistência do solo à penetração. As alterações ocorridas nos atributos morfológicos e físicos comprovaram a degradação física do solo cultivado com forrageira para produção de feno e confirmam a hipótese do trabalho. No solo cultivado com forrageira, verificaram-se reduções da macroporosidade e da porosidade total, bem como aumentos da densidade do solo e da resistência do solo à penetração. Sob uso intensivo para produção de forrageira, a camada superficial do solo apresentou porosidade com ar menor do que 10 % e resistência deste à penetração superior a 2,5 MPa. Os atributos morfológicos apenas permitiram localizar as alterações físicas ocorridas no solo, enquanto as propriedades físicas avaliadas possibilitaram quantificar a ocorrência da degradação física do solo. A curva de resistência do solo refletiu sensivelmente a degradação estrutural da camada superficial do solo cultivado com forrageira para produção de feno.

The intensive traffic of agricultural machines on soils used for hay production can result in soil quality degradation. The hypothesis evaluated was that systems of intensive hay production cause soil physical degradation. The objective of this study was to quantify the soil physical properties and morphological attributes to recognize and identify the soil physical degradation of a Red Latosol (Typic Haplorthox) cropped with Tifton 85 forage (Cynodon spp) for hay production, in western Paraná state, southern Brazil. A native forest area adjacent the experimental area was used as reference for soil physical quality. Morphological attributes were described in both soils and, in the A and Bw horizons, the following soil physical properties were measured: bulk density, porosity and pore size distribution, and soil resistance to penetration (SRP). The analysis of these variables confirmed the hypothesis. Soil morphological description showed the occurrence of soil compaction as well as drastic alterations in macromorphological characteristics at a depth of 0.15 m in the soil under forage cultivation for hay production. Reductions in soil total porosity and macroporosity were verified as well as increases in soil bulk density and SRP. Under intensive forage production the air-filled porosity in the soil surface layer was found to be lower than 10 % and SRP over 2.5 MPa. The morphological attributes only allowed identifying where soil physical modifications occurred, while the soil physical properties indicated the degree of the soil physical degradation. The SRP curve clearly demonstrated the soil physical degradation in the surface layer of the soil used for cultivated with forage for hay production.