Chemical and mineralogical changes in a Brazilian Rhodic Paleudult under different land use and managements

Abstract

Changes in land use and management can affect the dynamic equilibrium of soil systems and induce chemical and mineralogical alterations. This study was based on two long-term experiments (10 and 27 years) to evaluate soil used for notillage maize cultivation, with and without poultry litter application (NTPL and NTM), and with grazed native pasture fertilized with cattle droppings (GrP), on the chemical and mineralogical characteristics of a Rhodic Paleudult in Southern Brazil, in comparison with the same soil under native grassland (NGr). In the four treatments, soil was sampled from the 0.0-2.5 and 2.5-5.0 cm layers. In the air-dried fine soil (ADFS) fraction (ø < 2 mm), chemical characteristics of solid and liquid phases and the specific surface area (SSA) were evaluated. The clay fraction (ø < 0.002 mm) in the 0.0-2.5 cm layer was analyzed by X-ray diffraction (XRD) after treatments for identification and characterization of 2:1 clay minerals. Animal waste application increased the total organic C concentration (COT) and specific surface area (SSA) in the 0.0-2.5 cm layer. In comparison to NGr, poultry litter application (NTPL) increased the concentrations of Ca and CECpH7, while cattle droppings (GrP) increased the P and K concentrations. In the soil solution, the concentration of dissolved organic C was positively related with COT levels. With regard to NGr, the soil use with crops (NTM and NTPL) had practically no effect on the chemical elements in solution. On the other hand, the concentrations of most chemical elements in solution were higher in GrP, especially of Fe, Al and Si. The Fe and Al concentrations in the soil iron oxides were lower, indicating reductive/ complexive dissolution of crystalline forms. The X-ray diffraction (XRD) patterns of clay in the GrP environment showed a decrease in intensity and reflection area of the 2:1 clay minerals. This fact, along with the intensified Al and Si activity in soil solution indicate dissolution of clay minerals in soil under cattle-grazed pasture fertilized with animal droppings.

Mudanças no uso e manejo do solo podem alterar o equilíbrio dinâmico do seu sistema e determinar alterações químicas e mineralógicas. Este estudo foi realizado em experimentos de longa duração (10 e 27 anos) e teve por objetivo avaliar o uso do solo com lavoura, sem e com aplicação de cama de aves (PDSC e PDCC), e com pastagem nativa com deposição de dejetos bovinos (PT), sobre atributos químicos e mineralógicos de um Argissolo Vermelho do sul do Brasil, em relação ao mesmo solo sob campo nativo (CN). Nos quatro tratamentos, o solo foi amostrado nas profundidades 0,0-2,5 e 2,5-5,0 cm. Na fração TFSA (ø < 2 mm), foram avaliadas as características químicas das fases sólida e líquida e a área superficial específica (ASE). A fração argila (ø < 0,002 mm) na camada 0,0-2,5 cm do solo foi analisada por difração de raios-X (DRX), após tratamentos para identificação e caracterização dos argilominerais 2:1. A adição de dejetos animais aumentou o teor de C orgânico total (COT) e a área superficial específica (ASE) do solo, na camada de 0,0-2,5 cm. Em comparação ao CN, a adição de cama de aves (PDCC) aumentou os teores de Ca e CTCpH7, enquanto a deposição de dejetos bovinos (PT) incrementou os teores de P e K. Na solução do solo, os teores de C orgânico dissolvido evidenciaram relação positiva com os teores de COT. Com relação ao CN, o uso do solo com lavoura (PDSC e PDCC) praticamente não alterou os elementos químicos em solução. Já com uso de PT, aumentaram-se os teores da maioria dos elementos químicos em solução, com destaque para os teores de Fe, Al e Si. Ainda no PT, diminuíram-se os teores de Fe e Al relativos aos óxidos de Fe pedogênicos, indicando dissolução redutiva/complexativa de formas cristalinas. Na análise por DRX na argila, o PT evidenciou diminuição da intensidade e área das reflexões relativas aos argilominerais 2:1, fato que associado à maior atividade do Al e Si na solução do solo sugere a dissolução de argilominerais no solo sob pastagem com deposição de dejetos bovinos.