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Spatial variability of soil fertility in a block design Variabilidad espacial de fertilidad química del suelo en un diseño de bloques Variabilidade espacial da fertilidade química do solo num delineamento em blocos

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Author(s): María de las Mercedes Ron | Luciano Orden | María Ester Mandolesi | Roberto Jürgen Kiessling

Journal: Spanish Journal of Soil Science
ISSN 2253-6574

Volume: 1;
Issue: 1;
Date: 2011;
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Keywords: Horizontal variability | vertical variability | chemical properties | oxidizable organic carbon | available nutrients | Variabilidad horizontal | variabilidad vertical | propiedades químicas | carbono orgánico oxidable | nutrientes disponibles | Variabilidade horizontal | variabilidade vertical | propriedades químicas | carbono orgânico oxidável | nutrientes disponíveis

ABSTRACT
In the characterization of the initial state of a long-term experiment (ELD) under no-till, we hypothesized that there are horizontal and vertical fertility gradients in the topsoil. The objective of this paper is to describe and to quantify those variations in a block design wheat fertilization experiment in the field of the National University of the South (UNS), Argentina. In a slightly inclined field 4 blocks were located across the slope. Soil depth was 80 cm at the top and increased downward to 100 cm. The soil was classified as a Petrocalcic Paleustoll, thermic coarse loam. Composite samples of each block were taken at the depths of 0-6, 0-12, and 0-20 cm. They were air-dried and sieved through 2 000 µm. Determinations were: pH; electrical conductivity (CE); cation exchange capacity (CIC); exchangeable cations: calcium (Caint), magnesium (Mgint), potassium (Kint) and sodium (Naint); extractable nutrients: phosphorus (PBK), sulphur (S-SO42-), boron (Bext), iron (Feext), manganese (Mnext), copper (Cuext) and zinc (Znext). In samples sieved through 500 µm total organic carbon (COT) and nitrogen (Not) were determined. Walkley & Black (W-B) was used for analysis of easily oxidizable organic carbon (COX24), lower H2SO4 concentrations of 12 and 18 N were used for further determinations (COX12 and COX18). Results were analyzed using descriptive statistics, t test for paired means and regressions. Soil organic carbon variables and oxidation factor for W-B were consistent with low intensity use of native grasses in the plot selected as a starting point for the ELD. The range of pH values (7.3-8.0) reflected base saturation, with ideal levels of Caint, Mgint and Kint. Nutrient availability was high for S-SO42-, Bext, Feext and Mnext, moderate for Cuext and Znext and low for PBK. The coefficient of variation (CV) was between 7 and 11 % for ten variables. The most stable were pH, Mgint, CIC, C:N and Cuext (CV < 7 %). Others (COX12, Not, Mnext and Znext) showed greater variability (CV 11-20 %) and PBK (CV 33.9 %). The statistical treatment of the space variability was adapted to the block design and sampling depths. In 12 out of 20 parameters, sampling depth and/or the position of the blocks explained over 30 % of the observed variations. The changes in depth of PBK, Kint and cation micronutrients (with the exception of the Cuext) can be associated to their scarce mobility in the soil. The position in the slope with potential effects on available water and biomass production, would explain the gradients in CIC, Caint and organic carbon. The opposite trend found for PBK is attributed to its negative non-significant relation with pH. This variability study approach can enhance monitoring of soil chemical properties in the ELD.En la caracterización del estado inicial de un ensayo de larga duración bajo siembra directa, se plantea la hipótesis de que existen -en los horizontes superficiales- gradientes de fertilidad horizontal (interbloques) y vertical (según profundidad de muestreo). El objetivo de este trabajo es describir y cuantificar esas variaciones en un ensayo en el campo experimental de la Universidad Nacional del Sur (UNS), Argentina. En un sector con ligera pendiente se ubicaron 4 bloques en sentido perpendicular a la inclinación del terreno. La profundidad efectiva varió de 80 cm en la posición superior de la ladera a 100 cm. Se clasificó el suelo como un Paleustol Petrocálcico, franco grueso térmico. Se tomaron muestras compuestas de cada bloque en las profundidades 0-6, 0-12 y 0-20 cm. Se secaron al aire y tamizaron por 2 000 µm. Se determinaron: pH; conductividad eléctrica (CE); capacidad de intercambio catiónico (CIC); calcio (Caint), magnesio (Mgint), potasio (Kint) y sodio (Naint) intercambiables; fósforo (PBK), azufre de sulfatos (S-SO42-), boro (Bext), hierro (Feext), manganeso (Mnext), cobre (Cuext) y zinc (Znext) extraíbles. En muestras tamizadas por 500 µm se analizaron el carbono y el nitrógeno orgánico total (COT y Not). Mediante el método de Walkley & Black (W-B) se determinó carbono orgánico fácilmente oxidable (COX24) y se repitieron las determinaciones con concentraciones de H2SO4 de 12 y 18 N (COX12 y COX18). Los resultados se analizaron mediante estadística descriptiva, prueba t para dos medias apareadas y regresiones. La elección de un suelo con pastoreo poco intensivo de las poáceas nativas, como punto de partida del ensayo de larga duración, se reflejó en las variables de carbono orgánico en sus distintos grados de oxidación y en el factor de recuperación estimado para W-B. El rango de pH (7,3-8,0) reflejó que el complejo de cambio estaba completamente saturado con bases, con porcentajes de Caint, Mgint y Kint encuadrados en el nivel ideal. Se registró muy buena provisión de S-SO42-, Bext, Feext, y Mnext y valores medios de Cuext y Znext. La media de PBK correspondió a un nivel de baja disponibilidad. Un 50 % de las variables presentó un CV entre 7-11 %. Los parámetros más estables (CV < 7 %) fueron pH, Mgint, CIC, C:N y Cuext. Presentaron variabilidad mayor COX12, Not, Mnext y Znext (CV 11-20 %) y PBK (CV 33,9 %). El tratamiento estadístico de la variabilidad espacial se adaptó al diseño en bloques y las profundidades de muestreo del suelo. En 12 de 20 parámetros, la profundidad y/o la posición de los bloques explicaron buena parte de las variaciones observadas. Los cambios en profundidad de PBK, Kint y los micronutrientes catiónicos (a excepción del Cuext) pueden asociarse a su escasa movilidad en el suelo. La posición en el terreno, con efectos potenciales sobre el agua disponible y la producción de biomasa, explicaría los gradientes horizontales de CIC, Caint y carbono orgánico. La tendencia inversa encontrada para PBK se atribuye a su relación negativa - no significativa - con el pH. El estudio de la variabilidad puede enriquecer el monitoreo de propiedades químicas en estudios a largo plazo.Para proceder à caracterização do estado inicial de um ensaio de longa duração sob sementeira directa, partiu-se do pressuposto de que existem nos horizontes de superfície, gradientes de fertilidade horizontal (inter-bloco) e vertical (dependendo da profundidade de amostragem). O objectivo deste trabalho foi descrever e quantificar essas variações num ensaio de campo experimental instalado na Universidade Nacional del Sur (UNS), Argentina. Num local apresentando um ligeiro declive instalaram-se 4 blocos perpendiculares à inclinação do terreno. A profundidade efectiva variou de 80 cm na posição correspondente à inclinação superior até 100 cm. O solo foi classificado como um Paleustol petrocálcico térmico de textura franca grosseira. Retiraram-se amostras compostas de cada bloco às profundidades de 0-6, 0-12 e 0-20 cm, as quais foram secas ao ar e crivadas por crivo de malha 2 000 µm. Procedeu-se às seguintes determinações analíticas: pH; condutividade eléctrica (CE); capacidade de troca catiónica (CIC); cálcio (Caint), magnésio (Mgint), potássio (Kint) e sódio (Naint); fósforo (PBK), enxofre de sulfatos (S-SO42-), boro (Bext), ferro (Feext), manganês (Mnext), cobre (Cuext) e zinco (Znext). Em amostras crivadas a 500 µm procedeu-se à análise do carbono e do azoto orgânico totais (COT e Not). Recorrendo ao método de Walkley & Black (W-B) determinou-se o carbono orgânico facilmente oxidável (COX24) repetindo-se as determinações com H2SO4 de concentração 12 e 18 N (COX12 y COX18). Os resultados foram analisados recorrendo à estatística descritiva, usando o teste t para comparação de médias e regressões. A escolha de um solo com pastagem de baixa intensidade de gramíneas nativas, como ponto de partida para o ensaio de longa duração, reflectiu-se nas variáveis do carbono orgânico nos seus diversos graus de oxidação e no factor de recuperação estimado para W-B. A gama de pH (7,3-8,0) mostrou que o complexo de troca se encontrava completamente saturado com bases, com percentuais de Caint, Kint e Mgint enquadrados nos níveis ideais. Registaram-se valores elevados para o S-SO42-, Bext, Feext e Mnext e valores médios para o Cuext e Znext. A média para o PBK correspondeu a um nível baixo de disponibilidade. 50 % das variáveis apresentaram CV entre 7-11 %. Os parâmetros mais estáveis (CV
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