Effects of tillage on the soil water retention curve during a fallow period of a semiarid dryland

Peña-Sancho, Carolina; López, M.V.; Gracia, R.; Moret‐Fernández, David

doi:10.1071/sr15305

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“…Soil water retention characteristics at large and small soil water matric potentials were shown to have opposite responses to changes of ρ b induced by traffic compaction or tillage operations (Osunbitan et al, ; Richard et al, ; Strudley et al, ). Smaller soil water contents were observed in soil samples with larger ρ b at relatively large values of matric potential, but an opposite trend was observed at relatively small values of matric potential (Osunbitan et al, ; Peña‐Sancho et al, ). The slope of the soil water retention curve (WRC) was also found to be significantly influenced by ρ b (Dexter, ).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 97%

Approaches for Estimating Soil Water Retention Curves at Various Bulk Densities With the Extended Van Genuchten Model

Tian

Gao

Kool

et al. 2018

Water Resources Research

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Soil bulk density (ρb) variations influence soil hydraulic properties, such as the water retention curve (WRC), but they are usually ignored in soil water simulation models. We extend the van Genuchten WRC model parameters to account for ρb variations using a series of empirical expressions. WRC measurements made on eight soils with various ρb, and textures are used to calibrate these ρb‐related empirical equations. Accordingly, two approaches are developed to estimate WRCs of soils at various ρb. Another eight soils with a wide range of ρb and textures are used to evaluate the accuracy of the new approaches. Approach 1 estimates WRCs for each soil at various ρb using a WRC measurement made at a reference ρb and the soil texture fractions. This approach gives reasonable WRC estimates for the eight validation soils, with an average root‐mean‐square error (RMSE) of 0.025 m3/m3 and an average determination coefficient (R2) of 0.94. For Approach 2, a WRC measurement made at a reference ρb and one additional water content‐matric potential value measured at a different ρb value are used, which produces WRC estimates with an average RMSE of 0.017 m3/m3 and an average R2 of 0.97. The methodology used in Approach 2 is also applied to the Brooks and Corey WRC model to obtain accurate and precise WRC estimates. The proposed approaches have the potential to be incorporated into simulation models for estimating soil hydraulic properties that are affected by transient and variable ρb.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 97%

Approaches for Estimating Soil Water Retention Curves at Various Bulk Densities With the Extended Van Genuchten Model

Tian

Gao

Kool

et al. 2018

Water Resources Research

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“…Clásicamente, la DTPo es obtenida de la curva de retención hídrica (CRH) del suelo, que es definida como la relación entre el contenido de humedad volumétrico del suelo (θ) y el potencial agua del suelo (h). Esta función del suelo, junto con la función K (h), es una de las principales propiedades que determinan el flujo de agua en la zona no saturada del suelo (Moret-Fernández et al, 2017). Como ya fue mencionado en el apartado 1.2.2, una de las funciones más comunes que describen la CRH es la ecuación de van Genuchten (1980), en la cual θ es relacionada con h a través de una ecuación empírica, con tres parámetros de ajustes: m, n y α. Algunos autores han encontrado que suelos bajo SD mostraron una reducción más gradual del contenido hídrico a medida que la tensión se incrementaba, en comparación con LC (Evett et al, 1999, Schwartz et al, 2003, Peña-Sancho et al, 2017.…”

Section: Movimiento De Solutos En El Suelounclassified

“…(Schwen et al, 2011a, Jirku et al, 2013. Los mayores valores de θma encontrados bajo LC, especialmente luego de realizada la labor, indicaría que el efecto de la labranza solo es temporal y que los procesos posteriores como las lluvias y los ciclos de humedecimiento-secado producen una reconsolidación del suelo (Strudley et al, 2008, Peña-Sancho et al, 2017. Daraghmeh et al (2008) mencionan que en suelos arenosos, la macroporosidad generada por la labranza es inestable y decrece fuertemente durante el ciclo de cultivo.…”

Section: Análisis Estadísticounclassified

“…Las propiedades de la red de macroporos, es decir su volumen y continuidad, tienen un gran impacto en la infiltración del agua en el suelo (Hillel, 1998 (Taboada et al, 1998, Rhoton, 2000, Díaz-Zorita et al, 2002, Malone et al, 2003, Sasal et al, 2006, Soracco et al, 2018, Con el fin de detectar cambios en la configuración del sistema poroso y su impacto en el movimiento del agua, se han propuesto diferentes métodos, instrumentos e indicadores en los últimos años (Radke y Berry, 1993, Dexter et al, 2008, Soracco et al, 2018. Entre ellos se puede destacar la utilización del infiltrómetro de disco a tensión y la determinación de la CRH, los cuales se han utilizado ampliamente para cuantificar distintas propiedades hidráulicas y cambios en el sistema poroso del suelo (Watson y Luxmoore, 1986, Perroux y White, 1988, Logsdon et al, 1990, Ankeny et al, 1991Reynolds et al, 1995, Imhoff et al, 2010, Schwen et al, 2011, Álvarez et al, 2014, Peña-Sancho et al, 2017. Por un lado, algunos autores han reportado mayores valores de retención hídrica en suelos bajo SD, en comparación con LC.…”

Section: Introductionunclassified

“…Estos cambios se deben principalmente a la actividad biológica, el desarrollo radical, a la cantidad e intensidad de las precipitaciones, y/o a los ciclos de humedecimiento y secado (Schwen et al, 2011a). Se ha reportado una elevada variabilidad temporal de la macroporosidad en suelos tanto bajo SD, como bajo LC (Schwen et al, 2011a, Jirku et al, 2013, Peña-Sancho et al, 2017.…”

Section: Introductionunclassified

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Variación temporal de las propiedades físicas del suelo y su impacto en la dinámica del glifosato en suelos bajo siembra directa y labranza convencional

Villarreal¹

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La Siembra Directa (SD) es el principal sistema de manejo de suelos en la Argentina, y en particular en la Región Pampeana. Su masiva adopción causó cambios en las propiedades físicas y químicas de los suelos, alterando especialmente la configuración del sistema poroso y las propiedades hidráulicas derivadas en comparación con sistemas de Labranza Convencional (LC). Estos efectos de la SD no han sido determinados en forma concluyente, especialmente cómo estas propiedades pueden variar durante el ciclo de cultivo, encontrándose resultados contradictorios en la bibliografía. A su vez, acompañado a la adopción de la SD y la utilización de cultivos transgénicos, la utilización de diferentes agroquímicos ha crecido notablemente en los últimos años. Dentro del amplio espectro de herbicidas, el Glifosato (GLY) es el que mayor importancia tiene, debido a que es el más utilizado en la actualidad en los sistemas agroproductivos. Se ha reportado su presencia en distintas matrices ambientales, incluyendo el suelo, donde se reportó su potencial transporte vertical y acumulación. En este contexto, las propiedades hidráulicas que describen el movimiento y la retención del agua en el suelo, especialmente en condiciones de flujo no saturado, junto con la configuración del sistema poroso y su variación durante el ciclo de cultivo, tendrán una gran influencia en la dinámica de GLY y su metabolito de degradación, AMPA. Los objetivos principales de la tesis fueron: i- determinar la variación temporal de distintas propiedades físicas e hidráulicas del suelo en tres sitios bajo SD y Labranza Convencional (LC); ii- desarrollar metodologías robustas de laboratorio que permitan obtener de manera sencilla y rápida variables físicas que describan el flujo de agua en el suelo en condiciones no saturadas; iii- analizar la dinámica temporal y en profundidad del contenido de glifosato y AMPA y su relación con la variación temporal de las distintas propiedades del suelo, bajo SD y LC; iv- determinar la relación entre las propiedades físicas e hidráulicas a lo largo del ciclo de cultivo y la dinámica de glifosato y AMPA, bajo SD y LC; v- predecir el riesgo de acumulación y contaminación de glifosato en suelos de la Región Pampeana. Para cumplir estos objetivos, se determinaron distintas propiedades hidráulicas, incluyendo la conductividad hidráulica a distintas tensiones, la macroporosidad total, la macroporosidad conductora de agua y la conectividad de las distintas familias de poros a lo largo del ciclo de cultivo en tres sitios de la Región Pampeana (Chascomús, Argiudol abrúptico; Pergamino, Argiudol típico; Dorila, Haplustol éntico). Se observó que suelos bajo LC presentaron en general mayores valores de estas propiedades, especialmente durante el periodo de primavera verano, asociado a una mayor actividad biológica. A su vez, las metodologías de laboratorio propuestas, permitieron determinar la dinámica hídrica en condiciones de flujo no saturado de los tres suelos estudiados de manera simple y de bajo costo, observando que suelos arenosos presentan una mayor facilidad intrínseca para el movimiento del agua. Se determinó en el sitio Chascomús el contenido de GLY y AMPA a lo largo del ciclo de cultivo, observándose en general una fuerte retención en la superficie del suelo. Sin embargo, los resultados indican que es posible la ocurrencia de transporte vertical. Valores elevados de conductividad hidráulica saturada y macroporosidad conductora de agua pueden derivar en una menor retención de GLY y AMPA, favorecieron el transporte vertical. A su vez, se observó una acumulación de GLY durante el ciclo de cultivo tanto bajo SD como bajo LC, derivado de las altas tasas de aplicación. Finalmente, la utilización del código HYDRUS 1-D permitió simular la dinámica de GLY y AMPA durante el ciclo de cultivo en Chascomús, mostrando que la inclusión de la variabilidad temporal de las propiedades hidráulicas mejora la eficiencia del modelo; estos datos permitieron predecir el riesgo de migración de estos compuestos en Pergamino y Dorila. A partir de dicha modelización, junto con la utilización de índices de riesgo de lixiviación, se determinó que suelos arenosos muestran mayor transporte vertical que suelos francos, debido a una menor adsorción y mayores valores de conductividad hidráulica. Los resultados obtenidos en la presente tesis, muestran la importancia de incluir la variabilidad temporal a lo largo del ciclo de cultivo a la hora de analizar el impacto de la SD sobre la configuración del sistema poroso. A su vez, la variación de dichas propiedades hidráulicas determinará la dinámica del GLY y AMPA en el suelo, tanto su movilidad como acumulación.

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Revegetation using the deep planting of container seedlings to overcome the limitations associated with topsoil desiccation on exposed steep earthy road slopes in the semiarid loess region of China

Zhao

Zhu³

et al. 2018

Land Degrad Dev

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Exposed, steep earthy road slopes (ESERs) in the semiarid loess region of China are prone to soil erosion and are difficult to revegetate. Topsoil desiccation (TSD) leads to land degradation, which limits the revegetation success. In this study, TSD was assessed on southfacing ESERs (with slopes of 45-55°, 55-65°, 65-75°, and >75°), and a revegetation method using the deep planting of container seedlings of 3 species (both native and introduced species) was designed to overcome the problems associated with TSD. Plant growth was evaluated by measuring plant height and diameter of the stem base after 4 growing seasons. The following results were obtained: (a) TSD occurs on south-facing ESERs and persists after the rainy season. The thickness of the TSD layer remained at approximately 15 cm (<20 cm for all studied slope grades) on the slopes with a formation time of approximately 3 years as of the beginning of this study, and the thickness increased to 35-40 cm on the control slope after 4 years of the study. (b) Using the deep planting of container seedlings method, plant roots can completely penetrate the TSD layer. The selected native species (Caragana korshinskii Kom. and Tamarix chinensis Lour.)and introduced species (Caryopteris clandonensis 'Worcester Gold') all survived; among them, T. chinensis Lour. exhibited the best growth and the best adaptation to changes in slope grade. The applied method can also effectively inhibit further increases in TSD and can be used in semiarid loess regions and similar areas.

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Effects of tillage on the soil water retention curve during a fallow period of a semiarid dryland

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Approaches for Estimating Soil Water Retention Curves at Various Bulk Densities With the Extended Van Genuchten Model

Approaches for Estimating Soil Water Retention Curves at Various Bulk Densities With the Extended Van Genuchten Model

Variación temporal de las propiedades físicas del suelo y su impacto en la dinámica del glifosato en suelos bajo siembra directa y labranza convencional

Revegetation using the deep planting of container seedlings to overcome the limitations associated with topsoil desiccation on exposed steep earthy road slopes in the semiarid loess region of China

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