RESUMO
Plant soil compaction poses a serious problem to agriculture because it produces different types of changes in plant characteristics. No method has been implemented to date to use root morphological changes as indicators of soil compaction levels. Therefore, the aim of the present study was to evaluate whether or not the morphological changes in root apexes of soybean (Glycine max (L.) Merrill) can be used as indicators of soil compaction levels. To this end, a silt-loamy soil material (from a Typic Argiudoll, Esperanza series), sieved through a 2 mm mesh was used and the following soil bulk density levels were determined: 1.1, 1.3 and 1.5 g cm³ for which the corresponding mechanical resistances were 0.1, 0.5 and 3.5 MPa, respectively. The distance from the apex to the first tertiary root and the root diameter at 1.5 cm from the apex were measured on the secondary root apexes. A form factor equal to the quotient between these two variables was subsequently calculated. An inverse relationship between soil mechanical impedance and secondary root length and form factor as well as a direct relationship with the secondary root diameter were observed. Changes in rhizodermis cells were also recorded. The following morphological characteristics were found to evidence the highest sensitivity to soil compaction: i) the form factor, ii) rhizodermis papillose cells, iii) apical malformations in root hairs, and iv) root diameter in expansion areas. Taken together, the morphological characteristics of root apexes could be considered to be indicative of soil compaction.
A compactação do solo causa severos problemas devido a que gera diferentes mudanças nas características das plantas. Não existem métodos que possibilitem o uso das mudanças da morfologia das raízes como indicadores de níveis de compactação do solo. Avaliaram-se se alterações morfológicas nos ápices de soja podem ser utilizadas como indicadores de graus de compactação do solo. Solo peneirado a 2 mm, classificado como Typic Argiudol (série Esperanza), foi compactado até atingir os seguintes valores de densidade do solo: 1.1, 1.3 e 1.5 g cm³, para os quais corresponderam os valores de resistência mecânica de 0.1, 0.5 e 3.5 MPa, respectivamente. A distância desde o ápice até a primeira raiz terciária e o diâmetro a 1.5 cm desde o ápice foram medidos nas raízes secundarias. Um fator de forma foi calculado fazendo o quociente entre as duas variáveis medidas. Houve uma relação inversa entre o cumprimento da raiz secundaria e fator de forma com a resistência mecânica, e uma relação direta entre esta ultima e o diâmetro das raízes secundárias. Alterações nas células da rizoderme foram determinadas. As seguintes características morfológicas se mostraram muito sensíveis a compactação do solo: i) o fator de forma, ii) as células papilosas da rizoderme, iii) malformações apicais nos pelos das raízes, e iv) diâmetro das raízes em áreas de expansão. As características morfológicas dos ápices das raízes podem ser consideradas indicadores de compactação dos solos.
RESUMO
Plant soil compaction poses a serious problem to agriculture because it produces different types of changes in plant characteristics. No method has been implemented to date to use root morphological changes as indicators of soil compaction levels. Therefore, the aim of the present study was to evaluate whether or not the morphological changes in root apexes of soybean (Glycine max (L.) Merrill) can be used as indicators of soil compaction levels. To this end, a silt-loamy soil material (from a Typic Argiudoll, Esperanza series), sieved through a 2 mm mesh was used and the following soil bulk density levels were determined: 1.1, 1.3 and 1.5 g cm³ for which the corresponding mechanical resistances were 0.1, 0.5 and 3.5 MPa, respectively. The distance from the apex to the first tertiary root and the root diameter at 1.5 cm from the apex were measured on the secondary root apexes. A form factor equal to the quotient between these two variables was subsequently calculated. An inverse relationship between soil mechanical impedance and secondary root length and form factor as well as a direct relationship with the secondary root diameter were observed. Changes in rhizodermis cells were also recorded. The following morphological characteristics were found to evidence the highest sensitivity to soil compaction: i) the form factor, ii) rhizodermis papillose cells, iii) apical malformations in root hairs, and iv) root diameter in expansion areas. Taken together, the morphological characteristics of root apexes could be considered to be indicative of soil compaction.
A compactação do solo causa severos problemas devido a que gera diferentes mudanças nas características das plantas. Não existem métodos que possibilitem o uso das mudanças da morfologia das raízes como indicadores de níveis de compactação do solo. Avaliaram-se se alterações morfológicas nos ápices de soja podem ser utilizadas como indicadores de graus de compactação do solo. Solo peneirado a 2 mm, classificado como Typic Argiudol (série Esperanza), foi compactado até atingir os seguintes valores de densidade do solo: 1.1, 1.3 e 1.5 g cm³, para os quais corresponderam os valores de resistência mecânica de 0.1, 0.5 e 3.5 MPa, respectivamente. A distância desde o ápice até a primeira raiz terciária e o diâmetro a 1.5 cm desde o ápice foram medidos nas raízes secundarias. Um fator de forma foi calculado fazendo o quociente entre as duas variáveis medidas. Houve uma relação inversa entre o cumprimento da raiz secundaria e fator de forma com a resistência mecânica, e uma relação direta entre esta ultima e o diâmetro das raízes secundárias. Alterações nas células da rizoderme foram determinadas. As seguintes características morfológicas se mostraram muito sensíveis a compactação do solo: i) o fator de forma, ii) as células papilosas da rizoderme, iii) malformações apicais nos pelos das raízes, e iv) diâmetro das raízes em áreas de expansão. As características morfológicas dos ápices das raízes podem ser consideradas indicadores de compactação dos solos.
RESUMO
Soil physical quality is fundamental for the sustainability of agro ecosystems. Soil physical quality assessment must be developed using parameters that describe physical behavior. S, a new soil physical parameter has recently been introduced for assessing the soil physical quality. A good soil physical quality has been associated with values of S > 0.035 in soils from temperate climates. However, S has not been evaluated in tropical soils yet. Therefore we tested the hypothesis that S is a reliable soil physical quality indicator of a Typic Hapludox cropped with maize under no-tillage (NT) and conventional tillage (CT). Undisturbed samples were collected from each tillage system in the row and interrow positions. Soil bulk density was determined in the samples and the S parameter was calculated using a pedotransfer function from the same samples. The parameter S was able to differentiate tillage and position with S NT S CT independent of the row and interrow sampling positions. Higher S values were verified in row position than in the interrow in both tillage systems. With the use of a pedotransfer function it was also possible to establish a negative relationship between S and soil compaction. The results confirmed our hypothesis and suggest that further studies should be carried out to evaluate S in other tropical soils and management systems.
A qualidade física do solo é fundamental para a sustentabilidade dos sistemas agropecuários e deve ser feita por meio de parâmetros que descrevem o comportamento físico do mesmo. O índice S é um desses novos parâmetros, proposto para quantificar a qualidade física do solo. Valores de S > 0,035 têm sido associados com uma boa qualidade física relacionada à produção agrícola nos solos desenvolvidos em clima temperado. Contudo, S não tem sido avaliado em solos tropicais. Consequentemente, a hipótese deste trabalho é que S pode ser utilizado como indicador da qualidade física de um Latossolo Vermelho distroférrico cultivado com milho em sistemas de plantio direto (PD) e de preparo convencional do solo (PC). Amostras indeformadas de solo foram obtidas em PD e PC nas posições linha e entrelinha da cultura de milho. A densidade do solo foi medida e o índice S foi calculado usando uma função de pedotransferência obtida no mesmo, em condições experimentais. O índice S diferenciou os sistemas de preparo e posições de amostragem, sendo S PD S PC independente das posições de amostragem linha e entrelinha. Na posição linha verificou-se maiores valores de S tanto em PD como em PC. O valor de S diminuiu com o aumento da densidade do solo, indicando a redução da sua qualidade física, associada à compactação do mesmo. Os resultados confirmam a hipótese estabelecida e sugerem que mais estudos devem ser conduzidos para quantificar o índice S em diferentes solos e sistemas de manejo sob condições tropicais.
RESUMO
Soil physical quality is fundamental for the sustainability of agro ecosystems. Soil physical quality assessment must be developed using parameters that describe physical behavior. S, a new soil physical parameter has recently been introduced for assessing the soil physical quality. A good soil physical quality has been associated with values of S > 0.035 in soils from temperate climates. However, S has not been evaluated in tropical soils yet. Therefore we tested the hypothesis that S is a reliable soil physical quality indicator of a Typic Hapludox cropped with maize under no-tillage (NT) and conventional tillage (CT). Undisturbed samples were collected from each tillage system in the row and interrow positions. Soil bulk density was determined in the samples and the S parameter was calculated using a pedotransfer function from the same samples. The parameter S was able to differentiate tillage and position with S NT S CT independent of the row and interrow sampling positions. Higher S values were verified in row position than in the interrow in both tillage systems. With the use of a pedotransfer function it was also possible to establish a negative relationship between S and soil compaction. The results confirmed our hypothesis and suggest that further studies should be carried out to evaluate S in other tropical soils and management systems.
A qualidade física do solo é fundamental para a sustentabilidade dos sistemas agropecuários e deve ser feita por meio de parâmetros que descrevem o comportamento físico do mesmo. O índice S é um desses novos parâmetros, proposto para quantificar a qualidade física do solo. Valores de S > 0,035 têm sido associados com uma boa qualidade física relacionada à produção agrícola nos solos desenvolvidos em clima temperado. Contudo, S não tem sido avaliado em solos tropicais. Consequentemente, a hipótese deste trabalho é que S pode ser utilizado como indicador da qualidade física de um Latossolo Vermelho distroférrico cultivado com milho em sistemas de plantio direto (PD) e de preparo convencional do solo (PC). Amostras indeformadas de solo foram obtidas em PD e PC nas posições linha e entrelinha da cultura de milho. A densidade do solo foi medida e o índice S foi calculado usando uma função de pedotransferência obtida no mesmo, em condições experimentais. O índice S diferenciou os sistemas de preparo e posições de amostragem, sendo S PD S PC independente das posições de amostragem linha e entrelinha. Na posição linha verificou-se maiores valores de S tanto em PD como em PC. O valor de S diminuiu com o aumento da densidade do solo, indicando a redução da sua qualidade física, associada à compactação do mesmo. Os resultados confirmam a hipótese estabelecida e sugerem que mais estudos devem ser conduzidos para quantificar o índice S em diferentes solos e sistemas de manejo sob condições tropicais.