Skip to main content

Advertisement

Log in

Physical soil attributes in areas under forest/pasture conversion in northern Rondônia, Brazil

  • Published:
Environmental Monitoring and Assessment Aims and scope Submit manuscript

Abstract

The main cause of physical degradation in pasture areas is overgrazing, and when combined with poorly productive soils, it causes the loss of millions of hectares of agricultural soils a year. Thus, work is needed to indicate which physical attributes are most sensitive to degradation, generating information so that soil management can be proposed, with a view to economic, social, and environmental aspects. Therefore, the objective of the work was to evaluate the impacts caused on the physical attributes of the soil, in forests converted to pastures in northern Rondônia, Brazil. The study was carried out in three areas within the municipality of Porto Velho, Rondônia, one area with forest and two with pastures (brachiaria and mombaça grass). In the field, deformed soil samples were collected at a depth of 0.00–0.10 and 0.10–0.20 m in the three study areas. In the laboratory, physical analyses of texture, aggregates and porosity, compaction, and an additional analysis of soil organic carbon were carried out. Then, univariate, bivariate, and multivariate analyses were performed, as well as geostatistical analysis. The conversion of forest to pasture had a negative impact on aggregates, compaction, porosity, and accumulation of organic carbon in the soil. The studied environments are influenced by the high levels of sand and clay, which interfere in the aggregation, compaction, porosity, and accumulation of organic carbon in the soil. We observed greater spatial variability of physical attributes in the environment with mombaça grass and attributed this to the greater grazing and trampling intensity of the animals.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
Fig. 6
Fig. 7
Fig. 8
Fig. 9
Fig. 10
Fig. 11
Fig. 12
Fig. 13
Fig. 14
Fig. 15

Similar content being viewed by others

Availability of data and materials

We declare for due purposes that we make available the data that are present in the manuscript file.

Code availability

Not applicable.

References

  • Adamy, A. (2010). Geodiversidade do estado de Rondônia. Porto Velho: CPRM, 337 p. http://rigeo.cprm.gov.br/jspui/handle/doc/15691

  • Alencar, N. M., Melo, J. C., Santos, A. C., Cunha, O. F. R., & Paula Neto, J. J. (2016). Distribuição espacial das propriedades do solo, produção do capim-marandu com a intensidade de pastejo. Revista Engenharia na Agricultura-Reveng, 24(4), 338–349. https://doi.org/10.13083/reveng.v24i4.602

  • Alvarenga, C. C., Mello, C. R. D., Mello, J. M. D., Silva, A. M. D., & Curi, N. (2012). Índice de qualidade do solo associado à recarga de água subterrânea (IQSRA) na bacia hidrográfica do Alto Rio Grande, MG. Revista Brasileira De Ciência Do Solo, 36(5), 1608–1619. https://doi.org/10.1590/S0100-06832012000500025

    Article  Google Scholar 

  • Alvares, C. A., Stape, J. L., Sentelhas, P. C., Gonçalves, J. L. M., & Sparovek, G. (2013). Köppen’s climate classification map for Brazil. Meteorologische Zeitschrift, 22(6), 711–728. https://doi.org/10.1127/0941-2948/2013/0507

    Article  Google Scholar 

  • Assis, P. C., Stone, L. F., Medeiros, J. C., Madari, B. E., Oliveira, J. D. M., & Wruck, F. J. (2015). Atributos físicos do solo em sistemas de integração lavoura-pecuária-floresta. Revista Brasileira De Engenharia Agrícola e Ambiental, 19(4), 309–316. https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v19n4p309-316

    Article  Google Scholar 

  • Associação Brasileira das Indústrias Exportadoras de Carnes – ABIEC, 2019. Perfil da pecuária no Brasil. Disponível em: <http://www.abiec.com.br/PublicacoesLista.aspx>. Acessado em 09/05/2019.

  • Barbosa, F. A., Oliveira, V. T., Bicalho, F. L., Lopes, L. B., Florence, E. A. S., Mandarino, R. A., & Azevedo, H. O. (2014). Indicadores de sustentabilidade na pecuária bovina de corte – Projeto Pecuária Integrada de Baixo Carbono. In: Anais do VI Simpósio Nacional sobre Produção e Gerenciamento da Pecuária de Corte, (pp. 67–84).

  • Bonetti, J. A., Anghinoni, I., Gubiani, P. I., Cecagno, D., & Moraes, M. T. (2019). Impact of a long-term crop-livestock system on the physical and hydraulic properties of an Oxisol. Soil & Tillage Research, 186, 280–291. https://doi.org/10.1016/j.catena.2016.04.023

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Braz, A. M. B., Fernandes, A. R., & Alleoni, L. R. F. (2013). Soil attributes after the conversion from forest to pasture in Amazon. Land Degradation & Development, 24(1), 33–38. https://doi.org/10.1002/ldr.1100

    Article  Google Scholar 

  • Burak, D. L., Passos, R. R., & Andrade, F. V. (2012). Variabilidade espacial de atributos químicos do solo sob cafeeiro Conilon: Relação com textura, matéria orgânica e relevo. Bragantia, 71(4), 538–547. https://doi.org/10.1590/S0006-87052012000400012

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Burak, D. L., Passos, R. R., & Sarnaglia, S. A. (2010). Utilização da análise muitivariada na avaliação de parâmetros geomorfológicos e atributos físicos do solo. Enciclopédia Biosfera, 6(9), 1–11.

    Google Scholar 

  • Busari, M. A., Kukal, S. S., Kaur, A., Bhatt, R., & Dulazi, A. A. (2015). Conservation tillage impacts on soil, crop and the environment. International Soil and Water Conservation Research, 3, 119–129. https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2015.05.002

    Article  Google Scholar 

  • Calonego, J. C., Santos, C. H., Tiritan, C. S., & Cunha Júnior, J. R. (2012). Estoque de carbono e propriedades físicas de solos submetidos a diferentes sistemas de manejo. Revista Caatinga, 24, 128–135.

    Google Scholar 

  • Cambardella, C. A., Moorman, T. B., Novak, J. M., Parkin, T. B., Karlen, D. L., Turco, R. F., & Konopka, A. E. (1994). Field-scale variability of soil properties in Central Iowa. Soil Science Society of America Journal, 58, 1501–1511. https://doi.org/10.2136/sssaj1994.03615995005800050033x

    Article  Google Scholar 

  • Castro Filho, C., Muzilli, O., & Podanoschi, A. L. (1998). Estabilidade dos agregados e sua relação com o teor de carbono orgânico em um Latossolo Roxo Distrófico, em função de sistemas de plantio, rotações de culturas e métodos de preparo das amostras. Revista Brasileira De Ciência Do Solo, 22(3), 527–538. https://doi.org/10.1590/S0100-06831998000300019

    Article  Google Scholar 

  • Cavalcante, E. G. S., Alves, M. C., Souza, Z. M., & Pereira, G. T. (2011). Variabilidade espacial de atributos físicos do solo sob diferentes usos e manejos. Revista Brasileira De Engenharia Agrícola Ambiental, 15(3), 237–243. https://doi.org/10.1590/S1415-43662011000300003

    Article  Google Scholar 

  • Ceddia, M. B., Vieira, S. R., Villela, A. L. O., Mota, L. S., Anjos, L. H. C., & Carvalho, D. F. (2009). Topography and spatial variability of soil physical properties. Scientia Agricola, 66, 338–352. https://doi.org/10.1590/S0103-90162009000300009

    Article  Google Scholar 

  • Conforti, M., Lucà, F., Scarciglia, F., Matteucci, G., & Buttafuoco, G. (2016). Soil carbon stock in relation to soil properties and landscape position in a forest ecosystem of southern Italy (Calabria region). CATENA, 144, 23–33. https://doi.org/10.1016/j.catena.2016.04.023

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Couto, W. H. D., Anjos, L. H. C. D., Wadt, P. G. S., & Pereira, M. G. (2016). Atributos edáficos e resistência a penetração em áreas de sistemas agroflorestais no sudoeste amazônico. Ciência Florestal, 26(3), 811–823. https://doi.org/10.5902/1980509824210

    Article  Google Scholar 

  • Cunha Neto, F. V. D., Pereira, M. G., Leles, P. S. D. S., & Abel, E. L. D. S. (2018). Chemical acnd physical attributes in different areas under forests cover and pasture in além Paraíba, Minas Gerais state. Brazil. Ciência Florestal, 28(1), 13–24. https://doi.org/10.5902/1980509831569

    Article  Google Scholar 

  • Cunha, J. M. D., Gaio, D. C., Campos, M. C. C., Soares, M. D. R., Silva, D. M. P., & Lima, A. F. L. (2017). Atributos físicos e estoque de carbono do solo em áreas de Terra Preta Arqueológica da Amazônia. Revista Ambiente & Água, 12(2), 263–281. https://doi.org/10.4136/ambi-agua.1890

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Dalchiavon, F. C., Carvalho, M. P., Andreotti, M., & Montanari, R. (2012). Variabilidade espacial de atributos da fertilidade de um Latossolo Vermelho Distroférrico sob sistema plantio direto. Revista Ciência Agronômica, 43(3), 453–461. https://doi.org/10.1590/S1806-66902012000300006

    Article  Google Scholar 

  • Gamma Design Software. (2004). GS+: Geostatistics for the environmental sciences.

  • Golden Software Inc. (1999). SURFER for Windows, Realese 13.0: Contouring and 3D surface mapping for scientist’s engineers, user’s guide. New York, USA.

  • Grego, C. R., Rodrigues, C. A. G., Nogueira, S. F., Gimenes, F. M. A., Oliveira, A. D., Almeida, C. G. F. D., & Demarchi, J. J. A. D. A. (2012). Variabilidade espacial do solo e da biomassa epígea de pastagem, identificada por meio de geoestatística. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 47(9), 1404–1412. https://doi.org/10.1590/S0100-204X2012000900026

    Article  Google Scholar 

  • Guimarães, E. C. (1993). Variabilidade espacial da umidade e da densidade do solo em um Latossolo Roxo [dissertação]. Universidade de Campinas.

    Google Scholar 

  • Guimarães, W. D., Gripp Junior, J., Marques, E. A. G., Santos, N. T., & Fernandes, R. B. A. (2016). Variabilidade espacial de atributos físicos de solos ocupados por pastagens. Revista Ciência Agronômica, 47(2), 247–255. https://doi.org/10.5935/1806-6690.20160029

    Article  Google Scholar 

  • Isaaks, E. H., & Srivastava, R. M. (1989). An introduction to applied geostatistics. Oxford University Press.

    Google Scholar 

  • Kemper, W. D., & Chepil, W. S. (1965). Aggregate stability and size distribution. In: BLACK, C. A. (Ed.). Methods of soil analysis. Madison: ASA, (p. 499–510).

  • Lal, R. (2015). Restoring soil quality to mitigate soil degradation. Sustainability, 7, 5875–5895. https://doi.org/10.3390/su7055875

    Article  Google Scholar 

  • Mendonça, V. Z., Mello, L. M. M., Pereira, F. C. B. L., et al. (2014). Corn production for silage intercropped with forage in the farming-cattle breeding integration. Engenharia Agrícola, 34(4), 738–745. https://doi.org/10.1590/S0100-69162014000400013

    Article  Google Scholar 

  • Merten, G. H., Araújo, A. G., Biscaia, R. C. M., Barbosa, G. M. C., & Conte, O. (2015). No-till surface runoff and soil losses in southern Brazil. Soil Tillage Research, 152, 85–93. https://doi.org/10.1016/j.still.2015.03.014

    Article  Google Scholar 

  • Negreiros Neto, J. V., Santos, A. C., Guarnieri, A., Souza, D. J. A. T., Daronch, D. J., Dotto, M. A., & Araújo, A. S. (2014). Variabilidade espacial de atributos físico-químicos de um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico em sistema plantio direto. Semina: Ciências Agrárias, 35(1), 193–204. https://doi.org/10.5433/1679-0359.2014v35n1p193

  • Neves Junior, A. F., Silva, A. P., Noronha, N. C., & Cerri, C. C. (2013). Sistemas de manejo do solo na recuperação de uma pastagem degradada em Rondônia. Revista Brasileira De Ciência Do Solo, 37, 232–241. https://doi.org/10.1590/S0100-06832013000100024

    Article  Google Scholar 

  • Oliveira, D. P., Ferreira, T. O., Romero, R. E., Farias, P. R. S., & Costa, M. C. G. (2013). Microrrelevo e a distribuição de frações granulométricas em Cambissolos de origem calcária. Revista Ciência Agronômica, 44(4), 676–684. https://doi.org/10.1590/S1806-66902013000400003

    Article  Google Scholar 

  • Oliveira, I. A. D., Campos, M. C. C., Freitas, L. D., & Soares, M. D. R. (2015). Caracterização de solos sob diferentes usos na região sul do Amazonas. Acta Amazonica, 45(1), 1–12. https://doi.org/10.1590/1809-4392201400555

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Oliveira, I. A. D., Marques Junior, J., Campos, M. C. C., Aquino, R. E. D., Freitas, L. D., Siqueira, D. S., & Cunha, J. M. D. (2015). Variabilidade espacial e densidade amostral da suscetibilidade magnética e dos atributos de Argissolos da Região de Manicoré, AM. Revista Brasileira De Ciência Do Solo, 39(3), 668–681. https://doi.org/10.1590/01000683rbcs20140496

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Oliveira, J. F., Mayi, S., Marchão, R. L., Corazza, E. J., Hurtado, S. C., Malaquias, J. V., & Guimarães, M. F. (2019). Spatial variability of the physical quality of soil from management zones. Precision Agriculture, 20(6), 1251–1273. https://doi.org/10.1007/s11119-019-09639-9

    Article  Google Scholar 

  • Perigolo, N. A., Medeiros, M. B., & Simon, M. F. (2017). Vegetation types of the upper Madeira River in Rondônia. Brazil. Brittonia, 69(4), 423–446. https://doi.org/10.1007/s12228-017-9505-1

    Article  Google Scholar 

  • Petter, F. A., Lima, L. B., Morais, L. A., Tavanti, R. F. R., Nunes, M. E., Freddia, O. S., & Marimon, B. H., Jr. (2017). Carbon stocks in oxisols under agriculture and forest in the southern Amazon of Brazil. Geoderma Regional, 11, 53–61. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2017.09.001

    Article  Google Scholar 

  • Rickson, R. J., Deeks, L. K., Graves, A., Harris, J. A. H., Kibblewhite, M. G., & Sakrabani, R. (2015). Input constraints to food production: The impact of soil degradation. Food Security, 7(2), 351–364. https://doi.org/10.1007/s12571-015-0437-x

    Article  Google Scholar 

  • Santos, K. E. L., Bernardi, A. D. C., Bettiol, G. M., & Crestana, S. (2017). Geoestatística e geoprocessamento na tomada de decisão do uso de insumos em uma pastagem/geostatistics and gis in the decision making of the use of inputs in a pasture. Revista Brasileira de Engenharia de Biossistemas, 11(3), 294–307. https://doi.org/10.18011/bioeng2017v11n3p294-307

  • Santos, H. G., Jacomine, P. K. T., Anjos, L. H. C., Oliveira, V. A., Lumbreras, J. F., Coelho, M. R., ... & Cunha, T. J. F. (2018). Sistema brasileiro de classificação de solos. Brasília, DF: Embrapa.

  • Santos, G. L. D., Pereira, M. G., Lima, S. S. D., Ceddia, M. B., Mendonça, V. M. M., & Delgado, R. C. (2016). Curvatura da superfície e seu efeito na variabilidade espacial dos atributos do solo. Pinheiral-RJ/BR. Cerne, 22(4), 431–438. https://doi.org/10.1590/01047760201622042184

    Article  Google Scholar 

  • Schaller, F. W., & Stockinger, K. R. (1953). A comparison of five methods for expressing aggregation data1. Soil Science Society of America Journal, 17(4), 310–313. https://doi.org/10.2136/sssaj1953.03615995001700040002x

    Article  Google Scholar 

  • Seó, H. L. S., Machado Filho, L. C. P., & Brugnara, D. (2017). Rationally managed pastures stock more carbon than no-tillage fields. Frontiers in Environmental Science, 5, 1–8. https://doi.org/10.3389/fenvs.2017.00087

    Article  Google Scholar 

  • Shi, P., Thorlacius, S., Keller, T., Keller, M., & Schulin, R. (2017). Soil aggregate breakdown in a field experiment with different rainfall intensities and initial soil water contents. European Journal of Soil Science, 68(6), 853–863. https://doi.org/10.1111/ejss.12472

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Silva Filho, E. P., Cottas, L. R., & Marini, G. B. S. (2010). Avaliação da compactação dos solos em áreas de pastagens e florestas em Porto Velho. Rondônia. Boletim De Geografia, 28(1), 145–155. https://doi.org/10.4025/bolgeogr.v28i1.8441

    Article  Google Scholar 

  • Silva, B. E. C., Medina, E. M., & Jolomba, M. R. (2017). Propriedades físicas do solo em função de diferentes manejos de pastagem. Revista Brasileira de Agropecuária Sustentável, 7(3), 66–75. https://doi.org/10.21206/rbas.v7i3.418

  • Soares, M. D. R., Campos, M. C. C., Oliveira, I. A., Cunha, J. M., Santos, L. A. C., Fonseca, J. S., & Souza, Z. M. (2016). Atributos físicos do solo em áreas sob diferentes sistemas de usos na região de Manicoré. AM. Revista De Ciências Agrárias, 59(1), 9–15. https://doi.org/10.4322/rca.2020

    Article  Google Scholar 

  • Souza, F. G. D., Campos, M. C. C., Pinheiro, E. N., Lima, A. F. L., Brito Filho, E. G. D., Cunha, J. M. D., Santos, E., & A, T., & Brito, W. B. M. (2020). Aggregate stability and carbon stocks in Forest conversion to different cropping systems in Southern Amazonas. Brazil. Carbon Management, 11(1), 81–96. https://doi.org/10.1080/17583004.2019.1694355

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Souza, F. G., Campos, M. C. C., Brito Filho, E. G., Cunha, J. M., Lima, A. F. L., Sales, M. C. G., & Santos, L. A. C. (2019). Physical attributes of soil under amazon forest conversion for different crop systems in southern Amazonas. Brazil. Canadian Journal of Soil Science, 99(4), 563–574. https://doi.org/10.1139/cjss-2019-0070

    Article  Google Scholar 

  • STATSOFT Inc 7.0. (2004). Statistica (data analysis software system). USA.

  • Teixeira, P. C., Donagema, G. K., Fontana, A., & Teixeira, W. G. (Eds.). (2017) Manual de métodos de análise de solo. Rio de Janeiro, 3ª ed. revista e ampliada. – Brasília, DF: Embrapa, 573 p.

  • Tormena, C. A., Silva, A. P., & Libardi, P. L. (1998). Caracterização do intervalo hídrico ótimo de um Latossolo Roxo sob plantio direto. Revista Brasileira De Ciência Do Solo, 22, 573–581. https://doi.org/10.1590/S0100-06831998000400002

    Article  Google Scholar 

  • Torres, L. C., Barros, K. R. M., & Lima, H. V. (2014). Alterações na qualidade física de um latossolo amarelo sob pastagem. Acta Amazônica, 44(4), 419–426. https://doi.org/10.1590/S0044-59672014000400003

    Article  Google Scholar 

  • Trangmar, B. B., Yost, R. S., & Uehara, G. (1985). Application of geostatistics to spatial studies of soil properties. Advances in Agronomy, 38, 54–94.

    Google Scholar 

  • Vieira, A. C., Melloni, R., Melloni, E. G. P., Guimarães, M. C., Freitas, M. S., & Pecoraro, D. (2016). Fogo e seus efeitos na qualidade do solo de pastagem. Revista Brasileira de Geografia Física, 9(6), 1703–1711. https://doi.org/10.26848/rbgf.v9.6.p1703-1711

  • Warrick, A. W., & Nielsen, D. R. (1980) Spatial variability of soil physical properties in the field. In: HILLEL, D. (Ed). Aplications of soil physics. New York: Academic Press, cap. 2, (p. 319–344).

  • Yeomans, J. C., & Bremner, J. M. (1988). A rapid and precise method for routine determination of organic carbon in soil. Communication in Soil Science and Plant Analysis, 19, 1467–1476. https://doi.org/10.1080/00103628809368027

    Article  CAS  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Alan Ferreira Leite de Lima.

Ethics declarations

Conflict of interest

The authors declare no competing interests.

Additional information

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

de Lima, A.F.L., Campos, M.C.C., Enck, B.F. et al. Physical soil attributes in areas under forest/pasture conversion in northern Rondônia, Brazil. Environ Monit Assess 194, 34 (2022). https://doi.org/10.1007/s10661-021-09682-y

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s10661-021-09682-y

Keywords

Navigation