RESUMO Objetivou-se com esse estudo automatizar a aquisição da variável tempo bem como o cálculo da condutividade hidráulica do solo saturado pelo método da carga decrescente usando sensores de água e a plataforma Arduino. Para automatizar a medição da variável tempo, foi utilizado a placa Arduino Uno e instalados dois sensores de nível de água analógico nas alturas inicial (h0) e final (h1). Quando a água flui pelo solo e o nível da água passa pela parte inferior do sensor inicial (h0), o registro do tempo começa; termina quando a água está ausente da altura final do segundo sensor (h1). A equação para cálculo da condutividade hidráulica foi inserida no algoritmo para se ter o cálculo automaticamente. Amostras de solo indeformadas foram coletadas em uma área de plantio direto de longo prazo. Os valores médios do tempo e da condutividade hidráulica não apresentaram diferenças significativas entre os permeâmetros. O índice coeficiente de massa residual (CRM) mostrou superestimação da variável tempo, indicando que o permeâmetro automático melhora a precisão da medição do tempo e da condutividade hidráulica do solo saturado estimada pelo método da carga decrescente.

ABSTRACT The objective of this study was to automate the acquisition of water travel time, as well as the computation of hydraulic conductivity of saturated soil by the falling head method, using water sensors and the Arduino platform. To automate the measurement of travel time, the Arduino Uno board was used, and two water sensors were installed at the initial (h0) and final (h1) heights of the water inside the core. When the water flows across the soil and the water level passes the bottom part of the initial sensor (h0), the time recording starts; it ends when the water is absent from the final height of the second sensor (h1). The equation for calculating the hydraulic conductivity was inserted into the algorithm so the calculation was automatic. Undisturbed soil samples were taken in a long-term no-tillage area. There were no significant differences for the time and hydraulic conductivity means between the permeameters. The coefficient of the residual mass index showed an overestimation of the time variable; thus, the automated permeameter improves the precision of time recording and saturated hydraulic conductivity estimated by the falling head method.

RESUMO A técnica “boundary line” foi proposta para interpretar dados biológicos, onde uma variável é uma resposta biológica e a outra uma variável independente. O objetivo do trabalho foi correlacionar parâmetros de emergência de milho e soja com propriedades físicas da cama de semeadura do solo aplicando o procedimento “boundary line”. O estudo foi conduzido na Fazenda Experimental da Universidade Estadual de Ponta Grossa, em Ponta Grossa, PR. A área é manejada sob sistema plantio direto há 18 anos. Foram determinados o índice de velocidade de emergência e a taxa de emergência para as culturas do milho e da soja. As propriedades físicas avaliadas na cama de semeadura de milho e soja foram: resistência do solo à penetração, conteúdo volumétrico de água, estabilidade dos agregados, resistência tênsil, friabilidade, condutividade hidráulica do solo saturado, densidade do solo e intervalo hídrico ótimo. O procedimento “boundary line” foi aplicado aos pares de valores dos parâmetros de emergência e propriedades físicas do solo, sendo em seguida ajustado um modelo de regressão para os “boundary” pontos. A aplicação do procedimento “boundary line” evidenciou que a emergência das culturas é dependente das propriedades físicas da cama de semeadura do solo. As relações obtidas permitiram conhecer os valores ótimos das propriedades físicas do solo para os parâmetros de emergência das culturas. O procedimento “boundary line” mostrou-se uma ferramenta promissora e complementar para melhor entender a resposta de emergência das culturas em relação às propriedades físicas da cama de semeadura do solo.

ABSTRACT The boundary line technique has been proposed for interpreting biological data where one variable is a biological response and the other is an independent variable. The objective of this study was to correlate maize and soybean emergence parameters with soil seedbed physical properties using a boundary line approach. The study was performed at the experimental farm belonging to the Universidade Estadual de Ponta Grossa, in the municipality of Ponta Grossa, Paraná State, Brazil. The area has been managed under a no-tillage system for 18 years. The emergence percentage (EP) and emergence rate (ER) were determined for maize and soybean crops. Soil seedbed physical properties were evaluated for both crop species and included soil penetration resistance, volumetric water content, aggregate stability, tensile strength, friability, saturated soil hydraulic conductivity, bulk density, and the least limiting water range. The boundary line approach was applied to pairs of values of plant emergence parameters and soil seedbed physical properties, and then the regression model was adjusted to the boundary points. The boundary line approach indicated that crop emergence was dependent on soil seedbed physical properties. It was possible to determine the optimum values of soil seedbed physical variables for crop emergence. The boundary line approach is a promising and complementary tool to better understand crop emergence responses to soil seedbed physical properties.

A influência do sistema de uso e manejo na qualidade física do solo tem sido tema de destaque em razão de seus impactos ambientais e agronômicos. O intervalo hídrico ótimo (IHO) é um moderno indicador da qualidade física que potencialmente pode apresentar os mecanismos e processos de perda ou recuperação da qualidade física do solo, por causa do seu uso e manejo. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi quantificar a influência de diferentes sistemas de uso e manejo no IHO de um Latossolo Vermelho distrófico, textura franco-arenosa, composto por 170, 40 e 790 g kg-1 de argila, silte e areia, respectivamente. Foram selecionadas quatro áreas, sob os seguintes sistemas de uso e manejo do solo: mata nativa; pastagem cultivada por mais de 20 anos; citros por mais de 10 anos, antecedido por 10 anos de pastagens; e cultivo com culturas comerciais (milho, sorgo, aveia e mandioca), por cerca de 15 anos, após 10 anos de pastagem cultivada. Foram coletadas 48 amostras indeformadas, em cada área, no centro da camada de 0-0,10 m de profundidade. As amostras foram submetidas a potenciais de -10 a -15.000 hPa, em que foram determinadas a curva de retenção de água, a curva de resistência do solo à penetração e, posteriormente, a densidade do solo (Ds) e o IHO. A Ds foi influenciada pelos sistemas de uso e manejo do solo na sequência cultivo = citros > pastagem > mata nativa. A relação entre IHO e Ds foi linear e negativa, à exceção da mata nativa que na faixa de Ds entre 1,35-1,55 Mg m-3 apresentou relação positiva. Valores de Ds, em que o IHO = 0, associados com severa degradação física do solo, foram de 1,75 e 1,80 Mg m-3, nos solos sob citros e cultivo, respectivamente; a proporção desses valores foi de 21 % para o solo sob citros e 18 %, para o sob cultivo. A perda de qualidade física do solo foi menos acentuada no solo sob pastagem, quando comparado com os solos sob citros e cultivo, sendo a diminuição do IHO menos acentuada com o aumento da Ds. O menor valor de Ds em que iniciou a redução do IHO foi tomado como densidade do solo de alerta (Ds a). A Ds a foi de 1,55 Mg m-3 e pode ser utilizada como valor de referência no processo de recuperação da qualidade física do solo, válida para solos com textura, uso e manejo semelhante ao deste estudo.

The effects of soil use and management on soil physical quality have been largely discussed due to its environmental and agronomic impacts. The least limiting water range (LLWR) is a modern indicator of soil physical quality that can indicate processes and mechanisms linked to soil physical degradation caused by soil use and management. The aim of this work was to quantify the influence of different land uses and soil tillage on the LLWR of an Oxisol (170, 40 and 790 g kg-1 clay, silt and sand). Four areas were selected: native forest; planted pasture for more than 20 years; area under citrus cultivation for more than 10 years; area with annual crops (corn, sorghum, oat, and cassava) for 15 years after 10 years of pasture. In each treatment, 48 undisturbed samples were collected in the 0-0.10 m layer. A matric potential of -10 to -15,000 hPa was applied and the soil samples were analyzed for soil bulk density (Bd) , water retention curve, soil resistance curve, LLWR, and critical Bd. Bulk density was influenced by soil use and management at the following sequence commercial crops = citrus > pasture > native forest. The relationship between LLWR and Bd was linear and negative, except under native forest, where the Bd range (1.35-1.55 Mg m-3) had a positive relationship. In the areas under citrus and annual crops, LLWR reached zero, with a critical bulk density (Bd c) of 1.75 and 1.80 Mg m-3, respectively, with severe soil physical degradation. The ratio of these values was 21 % for soil under citrus and 18 % for soil under commercial crops. The loss of soil physical quality was less marked for the soil under pasture than citrus and annual crops, with a less pronounced decrease of LLWR with increasing Bd a. The lowest Bd value, at which the reduction of LLWR begins, was named alert bulk density (Bd a). The Bd was 1.55 Mg m-3 and can be used as a reference value for the process of soil regeneration, valid for soils with soil texture and soil use and management similar to this study.

Devido à utilização mais intensa de água via irrigação e ao elevado custo que tem sido agregado a este recurso, é necessário que os sistemas de irrigação operem com altos níveis de eficiência. A descrição do padrão espacial de propriedades físico-hídricas do solo pode auxiliar no manejo eficiente da irrigação. Para tanto, técnicas da geoestatística são necessárias. Assim, este trabalho teve como objetivos descrever e avaliar o padrão espacial da porosidade, densidade e armazenamento de água no solo durante um ciclo de secamento, num Nitossolo Vermelho distroférrico cultivado com a cultura do feijoeiro. A área de cultivo foi subdividida em 80 quadrículas, segundo uma malha de 3 por 3 m. Em cada quadrícula, mediu-se o teor de água do solo ao longo do tempo, com sondas de TDR de 0,20 m de comprimento, e coletou-se uma amostra de solo indeformada. Os dados foram analisados por meio da estatística descritiva, análise exploratória e técnicas da geoestatística. A porosidade total, a macroporosidade e a microporosidade ocorreram de forma aleatória na área. A densidade do solo apresentou moderado grau de dependência espacial. Verificou-se que a uniformidade de aplicação da lâmina de irrigação não alterou o padrão espacial de armazenamento de água no solo, evidenciando que fatores intrínsecos do solo definiram este padrão.

Due to the intensive utilization of water for irrigation and the high costs of this resource, irrigation systems need to run with high levels of efficiency. The spatial pattern of soil properties can help to improve the efficiency of irrigation management. For this, geostatistic techniques are needed. The objectives of this work were to describe statistically and to evaluate the spatial variability of bulk density, soil porosity and water storage, on a Red Nitosols, cultivated with irrigated beans. The experimental area was sub-divided into 80 squares, in a 3 m squared grid. On each square measurements of soil moisture during the dry cycle, with 0.20 m of depth TDR probes and an undisturbed soil sample were taken. Data was analyzed by descriptive statistics, exploratory analysis and geostatistic techniques. It was found that the total porosity, macroporosity and microporosity are randomly distributed variables. Soil bulk density presented a moderated level of spatial dependence. The uniformity of the amount of water applied does not influence the water storage pattern, but intrinsic soil factors are determining factors.

As atividades das minhocas modificam processos chave no solo e suas populações são impactadas pelo manejo do solo e da cultura, que afeta o suprimento de energia, nutrientes e o estado químico dos solos. Desta forma, foram avaliados a sobrevivência, a perda de peso, a produção de coprólitos e os efeitos das espécies Pontoscolex corethrurus e Amynthas gracilis sobre os atributos químicos de um Latossolo Vermelho distroférrico (LVdf) (Oxisol) sob diferentes sistemas de manejo. Solo seco ao ar, peneirado e umedecido de uma mata nativa (MT), dois agroecossistemas de plantio direto (PD e PDS) e uma pastagem (PT) foram utilizados para o cultivo. As minhocas foram incubadas em sala escura com temperatura controlada para as avaliações biológicas e obtenção dos coprólitos. Pontoscolex corethrurus se adaptou bem aos tratamentos, apesar da perda de peso em todos os tratamentos e nos tratamentos PD e PDS os indivíduos terem regredido ao estado juvenil. Amynthas gracilis não se adaptou bem aos tratamentos utilizados, resultando em baixas taxas de sobrevivência e altas perdas de peso. As maiores produções de coprólitos foram observadas no tratamento MT para as duas espécies, enquanto as menores ocorreram em PD e PDS para P. corethrurus e em PT para A. gracilis. Os coprólitos produzidos foram significativamente enriquecidos por cátions trocáveis, carbono orgânico total, fósforo e enxofre, e houve aumento nos valores de pH e bases, comparados com o solo controle. Observou-se que a atividade das espécies no LVdf pode alterar significativamente os teores de nutrientes disponíveis nesses sistemas de manejo, apesar de não terem se desenvolvido bem (perda de peso).

Las actividades de las lombrices modifican procesos clave en el suelo y sus poblaciones son afectadas por el manejo del suelo y del cultivo, que afecta el suministro de energía, nutrientes y el estado químico de los suelos. De esta forma, fueron evaluados la supervivencia, la pérdida de peso, la producción de deyecciones y los efectos de las especies Pontoscolex corethrurus y Amynthas gracilis sobre los atributos químicos de un Latosol Rojo distroférrico (LVdf) (Oxisol) bajo diferentes sistemas de manejo. Se utilizaron para el cultivo suelo seco al aire, tamizado y humectado de un bosque nativo (MT), dos agroecosistemas de siembra directa (PD y PDS) y un pastizal (PT). Las lombrices fueron incubadas en sala oscura con temperatura controlada para las evaluaciones biológicas y obtención de deyecciones. Pontoscolex corethrurus se adaptó bien a los tratamientos, a pesar de la pérdida de peso en todos los tratamientos y en los tratamientos PD y PDS los individuos retrocedieron al estado juvenil. Amynthas gracilis no se adaptó bien a los tratamientos utilizados, demostrando bajas tasas de supervivencia y elevadas pérdidas de peso. Las mayores producciones de deyecciones se observaron en el tratamiento MT para ambas especies, mientras que las menores ocurrieron en PD y PDS para P. corethrurus y en PT para A. gracilis. Las deyecciones producidas fueron mucho más ricas en cationes intercambiables, carbono orgánico total, fósforo y azufre y hubo aumento en los valores de pH y bases, en comparación con el suelo control. Se observó que la actividad de las especies en el LVdf puede alterar significativamente los contenidos de nutrientes disponibles en esos sistemas de manejo, a pesar de no haberse desarrollado bien (pérdida de peso).

Estudos sobre a distribuição espacial das plantas daninhas são importantes no contexto agronômico e ambiental. O objetivo deste trabalho foi descrever a distribuição espacial de plantas daninhas em dois sistemas de manejo de solo. O estudo foi realizado em um Latossolo Vermelho distroférrico, em Campo Mourão, PR, utilizado em sistema de plantio direto (PD) e preparo convencional do solo (PC). Estabeleceu-se uma malha referenciada em coordenadas x e y, totalizando 128 pontos amostrais. Avaliou-se a biomassa da parte aérea das plantas, a densidade de plantas, a densidade de Commelina benghalensis e a densidade de Bidens pilosa. Os dados foram submetidos à análise exploratória e à análise variográfica. A variabilidade espacial foi estudada através da geoestatística, mediante a análise de semivariogramas, interpolação por krigagem e construção de mapas de isolinhas. O alcance das variáveis biomassa e densidade de B. pilosa é maior no PD que no PC; para a variável densidade de plantas, o alcance é maior no PC. A distribuição espacial descrita por técnicas geoestatísticas, mostra seu potencial no mapeamento de plantas daninhas o que permite estratégias de manejo localizado e o estabelecimento de critérios para experimentos futuros.

Studies of spatial distribution of weeds are important in the agronomic and environmental context. The objective of this research was to describe the spatial distribution of weeds in two soil management systems. This study was accomplished in a Distroferric Red Latosol (Oxisol), located in Campo Mourão, Parana State, Brazil, in no-tillage (NT) and conventional tillage of soil (CT). A grid was established in coordinated x and y, with 128 sampling points. The studied variables were biomass of shoot weeds, density of weeds, Commelina benghalensis density and Bidens pilosa density. Exploratory data analysis was used to evaluate distribution of variables as well as to adapt them for the spatial analysis. The spatial variability was studied using geostatistics by analysis of semivariograms, kriging interpolation and constructions of maps. The ranges of biomass and density of Bidens pilosa, were larger in NT than in the CT. For plant density range was larger in the PC. The spatial distribution described by geostatistics allowed weed mapping and its site specific management and the establishment of criteria for future experiments.

Em geral, os sistemas de preparo do solo têm, como objetivo, oferecer condições físicas adequadas para a otimização do crescimento, desenvolvimento e produtividade das culturas. O propósito deste estudo foi avaliar o efeito dos sistemas de preparo do solo em algumas propriedades físicas de um Latossolo Vermelho distrófico, no Estado do Paraná, cultivado com mandioca. Para isto, utilizaram-se, neste trabalho, os seguintes tratamentos: Plantio Direto - PD (sem revolvimento do solo ou revolvimento apenas ao longo das linhas de plantio); Preparo Mínimo - PM (escarificação a 0,30 m seguido de gradagem niveladora) e Preparo Convencional - PC (aração com arado de aiveca a 0,25-0,30 m de profundidade, seguido de gradagem niveladora). As avaliações feitas nas camadas de 0-0,15 e 0,15-0,30 m constaram das seguintes propriedades físicas do solo: densidade do solo (Ds), volume de macroporos drenados na tensão de 0,006 MPa (Mac), volume de microporos (Mic) e porosidade total (Pt). Avaliou-se, também, a resistência do solo à penetração das raízes (RP) a cada 0,05 m, até a profundidade de 0,40 m, em duas diferentes épocas, em que os resultados indicaram maiores valores de Ds e menores de Mac no PD e no PM em comparação com o PC. No PM e PD constatou-se que o volume de poros com ar na tensão de 0,006 MPa foi menor que 10% e a RP foi maior no PD em comparação com os demais tratamentos, atingindo valores superiores a 2,0 MPa, até a profundidade de 0,25 m. Os resultados sugerem que, nas condições em que o estudo foi conduzido, a qualidade física do solo mostrou-se restritiva no PD devido aos excessivos valores de RP e aos reduzidos valores de porosidade de aeração.

The tillage systems have the objective to offer an adequate physical conditions in soil for growth, development and productivity of crops. The objective of this study was to evaluate the effect of different soil tillage systems on some physical properties of a distrophic Red Latosol soil (Typic Haplorthox), cultivated with cassava, in the Paraná state, Brazil. The treatments were: No-tillage (the soil was just revolved along the planting lines) - NT; Minimum Tillage (subsoiling at 0.30 m depth, followed by leveling) - MT; and Conventional Tillage (plowing with moldboard plow to the 0.25-0.30 m depth, followed by leveling) - CT. In the layers of 0-0.15 and 0.15-0.30 m, soil physical properties i.e soil bulk density (Bd), macroporosity (Mac), microporosity (Mic) and total porosity (Pt) were evaluated. The soil resistance to root penetration (SRP) was evaluated in 0.05 m intervals until the depth of 0.40 m, in two different periods of cassava growth. The results indicated higher values of Bd and lower values of Mac and Pt in NT and MT than in CT system. The air-filled porosity was <10% in MT and NT. The SRP was higher in NT than in CT and MT, with values >2.0 MPa until the depth of 0.25 m. The results of this study suggest that soil physical quality may be restrictive to growth of crops in NT. It may be justified by the higher values of SRP and reduced soil aeration.