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metadata.dc.type: Dissertação
Title: Microtomografia na caracterização do sistema poroso do solo sob integração lavoura- pecuária
metadata.dc.creator: Gaspareto, José Valdirino
metadata.dc.contributor.advisor1: Pires, Luiz Fernando
metadata.dc.contributor.referee1: Saab, Sérgio da Costa
metadata.dc.contributor.referee2: Armindo, Robson André
metadata.dc.description.resumo: A análise por microtomografia de raios X (MICRO-TC) tem se mostrado uma ferramenta poderosa no estudo de sistemas porosos nas últimas décadas. Existem inúmeros estudos usando a MICRO-TC que analisam as propriedades dos poros do solo sob diferentes usos. Porém, ainda são escassos os estudos que analisam na escala micrométrica o efeito de sistemas integrados. O presente estudo propõe analisar os efeitos de diferentes sistemas de manejo do solo em um Latossolo Bruno argiloso sob integração lavoura-pecuária (ILP). As amostras foram coletadas na camada superficial do solo (0-0,20 m). Os tratamentos investigados foram: sistema de plantio convencional (SC), sistema de cultivo mínimo (SCM), sistema de plantio direto (SPD) e sistema de plantio direto com subsolagem (SPD+S). Adicionalmente aos sistemas de manejo, foram analisados diferentes usos da cultura do azevém como planta de cobertura (C), pastejo (P) e silagem (S). As amostras de solo foram escaneadas em um sistema de MICRO-TC com um tamanho de voxel de 50 μm. Após o escaneamento, as imagens foram reconstruídas em três-dimensões (3D) para três planos distintos: coronal, sagital e axial. As propriedades analisadas pela MICRO-TC foram a porosidade, a dimensão fractal, o grau de anisotropia, a conectividade dos poros, a tortuosidade e o formato dos poros. Esse estudo está baseado nas seguintes hipóteses: (i) os sistemas de manejo sob ILP afetam as propriedades micromorfológicas do solo; (ii) a utilização de cobertura vegetal melhora as propriedades do sistema poroso do solo; (iii) os diferentes planos de reconstrução imageados não afetam os resultados das propriedades analisadas. Os sistemas de preparo do solo apresentaram diferenças significativas nas propriedades morfológicas do solo. O SCM(C) apresentou os maiores valores de porosidade imageada, conectividade, volume e número de poros em forma de haste, indicando uma estrutura porosa mais favorável aos processos de infiltração e redistribuição de água. Por outro lado, o SC(S) apresentou a maior dimensão fractal, o maior número de poros de formato elipsoidal e uma menor presença de poros esferoidais e de formato de disco, indicando um sistema poroso mais complexo. O SPD(S) apresentou maior tortuosidade e menor conectividade dos poros, indicando que a prática de silagem pode influenciar negativamente a aeração e o transporte de água pelo solo. O grau de anisotropia e número de poros esferoidais e discos exibiram maiores valores para os sistemas SPD e SPD+S, independentemente do uso do azevém. Porém, no geral, a anisotropia foi baixa, sugerindo que os sistemas são isotrópicos. Não foram observadas diferenças estatísticas entre os tratamentos nos formatos esferoidais e discos em termos do volume de poros, indicando maior resiliência a mudanças nesses formatos. Com relação aos planos de reconstrução (coronal, sagital e axial) das imagens, não foram observadas diferenças estatísticas em relação aos planos estudados. No entanto, uma sugestão é que seja utilizado o plano que possibilita analisar o maior volume de solo. Este estudo fornece uma compreensão das implicações micromorfológicas associadas a diferentes práticas de manejo do solo, enfatizando que o SCM(C) mostra-se como o sistema poroso mais adequado.
Abstract: X-ray microtomography (MICRO-CT) analysis has proven to be a powerful tool in the study of porous systems in recent decades. There are numerous studies using MICRO-CT that analyze the properties of soil pores under different land uses. However, studies analyzing the effects of integrated systems at the micrometer scale are still scarce. The present study aims to analyze the effects of different soil management systems in a clayey Oxisol under integrated crop-livestock (ICL) integration. Samples were collected from the soil surface layer (0-0.20 m). The investigated treatments were: conventional tillage system (CT), minimum tillage system (MT), no-tillage system (NT), and no-tillage system with subsoiling (NT+S). In addition to the management systems, different uses of ryegrass were analyzed as cover crop (C), grazing (G), and silage (S). Soil samples were scanned using a MICRO-CT system with a voxel size of 50 μm. After scanning, the images were reconstructed in three dimensions (3D) for three distinct planes: coronal, sagittal, and axial. The properties analyzed by MICRO-CT were porosity, fractal dimension, degree of anisotropy, pore connectivity, tortuosity, and pore shape. This study is based on the following hypotheses: (i) ICL management systems affect the micromorphological properties of the soil; (ii) the use of vegetation cover improves soil porous system properties; (iii) different reconstruction planes do not affect the results of the analyzed properties. Soil tillage systems showed significant differences in soil morphological properties. MT(C) presented the highest values of assessed porosity, connectivity, volume, and number of rod-shaped pores, indicating a more favorable porous structure for water infiltration and redistribution processes. On the other hand, CT(S) presented the highest fractal dimension, the highest number of ellipsoidal-shaped pores, and a lower presence of spheroidal and disk-shaped pores, indicating a more complex porous system. NT(S) showed higher tortuosity and lower pore connectivity, indicating that the silage practice may negatively influence soil aeration and water transport. The degree of anisotropy and number of spheroidal and disk-shaped pores exhibited higher values for NT and NT+S systems, regardless of ryegrass use. However, overall, anisotropy was low, suggesting isotropic systems. No statistical differences were observed between treatments in terms of spheroidal and disk-shaped pore volumes, indicating greater resilience to changes in these shapes. Regarding the reconstruction planes (coronal, sagittal, and axial) of the images, no statistical differences were observed regarding the studied planes. However, it is suggested to use the plane that allows analyzing the largest volume of soil. This study provides an understanding of the micromorphological implications associated with different soil management practices, emphasizing that MT(C) appears to be the most suitable porous system.
Keywords: micromorfologia do solo
microtomografia de raios X
sistemas integrados lavoura-pecuária
soil micromorphology
x-ray microtomography
integrated crop-livestock systems
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Estadual de Ponta Grossa
metadata.dc.publisher.initials: UEPG
metadata.dc.publisher.department: Setor de Ciências Exatas e Naturais
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciências
Citation: GASPARETO, José Valdirino. Microtomografia na caracterização do sistema poroso do solo sob integração lavoura-pecuária. 2024. Dissertação (Mestrado em Ciências) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2024.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/4187
Issue Date: 15-Mar-2024
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