Revista de Ciências Agrárias

Are Podzols dominant in sand formations of the Portuguese Litoral?: The case of the Leiria National Forest

O conhecimento sobre os Podzóis que ocorrem em Portugal é escasso. Além de insuficientemente caracterizados, a sua verdadeira extensão e distribuição geográfica não é conhecida e o seu enquadramento taxonómico é controverso. Assim, foi desenvolvido um estudo visando aprofundar o conhecimento sobre tais solos. Estudaram-se as características morfológicas, físicas, químicas e mineralógicas de 22 pédones seleccionados na Mata Nacional de Leiria, formados em condições consideradas representativas daquelas em que os Podzóis ocorrem maioritariamente no País. Os solos formados em tais condições compreendem tanto Podzóis como Arenossolos sensu WRB 2006, sendo os últimos claramente dominantes. Os Podzóis apresentam horizontes álbicos muito espessos e horizontes espódicos relativamente incipientes, bastante escuros, com teores de matéria orgânica (MO) pouco acima do mínimo definido como diagnóstico, e com baixos teores de Al e especialmente de Fe. Os Arenossolos incluem, por um lado, solos com morfologia semelhante à dos Podzóis (mas com menor expressão de acumulação iluvial de MO e de Fe e Al) e, por outro, Arenossolos que não apresentam aquelas características (os dominantes), mas em que podem ocorrer horizontes álbicos bem expressos. Os primeiros destes Arenossolos constituem intergrades para os Podzóis e não são satisfatoriamente enquadráveis no sistema da WRB. As características dos Podzóis estão fortemente associadas à fraca alterabilidade e elevada permeabilidade do substrato litológico (sedimentos quartzosos não consolidados).

The knowledge on the Podzols which occur in Portugal is scarce. Besides its morphological characterization, their actual extension and distribution are unknown, and its taxonomy is controversial. Therefore, 22 pedons formed under conditions considered representative of those in which Podzols mostly occur in the country were selected in the Mata Nacional de Leiria, and their morphological, physical, chemical and mineralogical characteristics were studied. Soils developed in such conditions are both Podzols and Arenossolos sensu WRB 2006, but the latter are clearly predominant. The Podzols frequently show thick albic horizons and incipient spodic horizons; the latter are dusky, but show organic matter (OM) contents close the minimum threshold considered as diagnostic criteria for spodic horizons, and low content in Al and Fe. A wide spectrum of characteristics is observed in the Arenosols. Some of them present profils with morphology close to that of the Podzols, but with a low illuvial acumulationb of OM (and Fe e Al components), and the others (the predominant Arenosols in the study area) do not present intergrade characteristics, although they can show expressed albic horizons. The former Arenosols correspond to intergrades of Podzols which are not satisfactorily fit into the recent WRB versions. The characteristics of Podzols are strongly dependent on the low weatherability and high permeability of the lithological substrate (non consolidated quartzeous sediments).

Sustainability of phosphorus fertilisation: sources and forms of phosphate

Phosphorus (P), which originates from a non-renewable natural resource, is essential for crop productivity, food security and human health. Despite being a finite resource its use has been increasing consistently over the last few decades. The major use of the phosphate rock is the manufacture of P fertiliser, agriculture also being the main source for nonpoint source P pollution, which causes the eutrophication of water bodies. Thus, there is great need for a sustainable use of P with special attention to agricultural use, namely P fertilisation. This paper explores P sources and forms that could be phytoavailable and hence used as fertilisers. Current trends in phosphorus fertilisation are also discussed with a focus on approaches to net decrease in phosphate rock exploitation and closure of phosphorous cycle use.

O fósforo (P) provém de um recurso natural não renovável e é indispensável para a produtividade agrícola, segurança alimentar e saúde humana. Apesar de ser um recurso finito o seu consumo tem vindo a crescer nas últimas décadas. O principal uso da rocha fosfatada é a produção de adubos fosfatados sendo também a atividade agrícola, a principal fonte de P de origem difusa que causa a eutrofização dos cursos de água. Estes factos enfatizam a necessidade do uso sustentável do P com especial atenção no seu uso agrícola, em particular na fertilização fosfatada. Este artigo aborda as origens e as formas de P que podem ser fitodisponíveis e, deste modo usadas como fertilizantes. São também apresentadas as atuais tendências para uma fertilização fosfatada sustentável, com referência a algumas práticas e tecnologias para alcançar não só uma real diminuição na exploração das rochas fosfatadas, com também para fechar o ciclo de utilização do fósforo.

Boron deficiencies in the northern and central interior of Portugal

Em Portugal, a deficiência de boro tem sido observada em quase todo o território, particularmente no interior, causando prejuízos assinaláveis nas culturas. Foi reconhecida pela primeira vez na década de 50 do séc. XX, nas vinhas do Douro (designada de ‘maromba'). Desde os anos 80 vêm sendo realizados estudos sistemáticos no interior norte/centro do país para identificação e correcção desta carência em fruteiras e espécies florestais/agroflorestais. Neste trabalho de revisão faz-se uma inventariação das formações geológicas/litológicas onde mais amiúde se têm detectado as carências de boro, bem como as unidades pedológicas onde elas já foram identificadas. Enunciam-se os condicionalismos de ordem ambiental que mais potenciam o seu aparecimento. Com base em estudos efectuados nestas regiões, indica-se para algumas arbóreas a sintomatologia da deficiência e as concentrações de boro, nos solos e nas folhas, para as quais se observaram esses sintomas. Também se apresentam resultados experimentais da aplicação de boro em termos de crescimentos e de produtividade das culturas. Por último, procuraram-se explicações para perplexidades suscitadas pelas reacções das plantas aos estados de carência, ou aquando da aplicação de boro, desde o aparecimento da ‘maromba' no séc. XIX até aos dias de hoje. Finaliza-se com recomendações de estratégias para corrigir a carência deste micronutriente.

In Portugal, boron deficiency has been observed almost everywhere, in particular in the interior of the country, causing severe crop damage. In the 1950's, the growth anomalies in the Douro vineyards were recognised as a boron deficiency (called ´maromba'). From the 1980's onwards systematic studies have been carried out in the northern and central interior of Portugal with the purpose of identifying and correcting this deficiency in fruit trees and forest/agroforest species. In this review paper an inventory of geological/lithological formations and soil groups is carried out where the boron shortage was most often detected. The environmental conditions that enhanced the occurrence of boron deficiency were reviewed. Based on studies carried out in these regions, the deficiency symptoms of selected trees were described, and also the boron concentrations in soils and leaves in which the symptoms had been observed were recorded. Experimental results of boron fertilisation in terms of growth or yield increase of crops were presented. Finally, an attempt is made to explain perplexities arisen from unexpected plant reactions, either due to the deficiency or to boron application, since the emergence of ´maromba' in the 19th century until the present. In addition, some strategies for correction of scarcity of this micronutrient are suggested.

Manganese toxicity in Portuguese Cambisols derived from granitic rocks: causes, limitations of soil analyses and possible solutions

Cambisols are the major Reference Soil Group in Portugal. The yield of annual crops in these soils is generally poor, and the situation is aggravated in wet winters. In the south of Portugal, manganese toxicity has been identified as the major cause of poor growth and leaching as the main reason for the negative effect of rainfall observed in Cambisols developed on granitic formations. Manganese toxicity also appears to be present in the Cambisols in other regions of Portugal. Manganese toxicity is cross-related to the magnesium concentration, either in the soil solution or in plant shoots. Therefore, soil amendment using dolomitic limestone is needed to overcome the problem. Current soil test methods are unable to predict the level of Mn toxicity. However, new approach using the extraction of soil solution is proposed, although further work is needed to fully implement the method.

Os Cambissolos são o Grupo de Referência de Solos mais representativo em Portugal. As produções das culturas anuais são geralmente baixas e a situação agrava-se em anos de Inverno húmido. A toxicidade de manganês foi identificada como a principal causa das produções baixas e a lixiviação o principal efeito negativo dos Invernos húmidos nos Cambissolos derivados de granito no Sul de Portugal. A toxicidade de Mn está relacionada com um desequilíbrio com o magnésio, quer na solução do solo quer na concentração dos dois iões na parte aérea da planta. A solução do problema exige, assim, a aplicação de calcário dolomítico. Os actuais métodos de análise de solo não parecem capazes de prever a ocorrência da toxicidade de manganês. Uma nova abordagem utilizando a extracção da solução do solo é proposta. No entanto, a utilização desta abordagem exige investigação suplementar. A toxicidade de Mn pode não ser restrita aos Cambissolos do sul do país.

**Ocurrence and efficiency of Sesbaniavirgata (Cav.) Persmicrosymbiont in function of the soil properties**

A leguminosa Sesbania virgata apresenta grande importância económica e ecológica, podendo ser utilizada em áreas de recuperação de solos degradados e reflorestamento de matas ciliares. S. virgata estabelece simbiose específica e eficiente com rizóbios da espécie Azorhizobium doebereinerae. O objetivo deste trabalho foi verificar a influência do pH e saturação por bases (V%) na sobrevivência de A. doebereinerae no solo e no estabelecimento da simbiose com S. virgata. O ensaio foi instalado em estufa em vasos contendo 5,5 dm³ de solo apresentando diferentes valores de V%: 22, 30, 40, 50, 60 e 70%. Observou-se a presença de A. doebereinerae no solo somente nos tratamentos que apresentaram valores de V% superiores a 50. Em relação à simbiose, foi verificado que a inoculação com A. doebereinerae em S. virgata não é eficiente em solos que apresentam valores de pH e V% inferiores a 5,8 e 50, respectivamente.

The legume Sesbaniavirgatahasa large economic and ecological importance and can be used in the recovery of areas with degraded soils and reforestation of riparian forests. S. virgata establishes specific and effective symbiosis with rhizobia species Azorhizobium doebereinerae. The objective of this study was to determine the influence of pH and base saturation (V%) on the survival of A. doebereinerae in the soil and in the establishment of the symbiosis with S. virgata. The experiment was conducted in a greenhouse in pots containing 5.5 dm³ of soil with different values of V%: 22, 30, 40, 50, 60 and 70%. It was observed that A. doebereinerae was only present in treatments that showed values of base saturation greater than 50%. In relation to the symbiosis, it has been found that the inoculation of S. virgata with A. doebereinerae is not effective in soils with pH and V(%) values below 5.8and 50, respectively.

Do improved pastures affect enzymatic activity and C and N dynamics in soils of the montado system?

Vast montado areas are threatened by degradation, as the result of a long history of land use changes. Since improved pastures have been installed aiming soil quality improvement and system sustainability, it is crucial to evaluate the effects of these management changes on soil organic matter status and soil biological activity, as soil quality indicators. Therefore, a 35-yr old improved pasture and a natural pasture were studied, considering areas beneath tree canopy and in the open. Total organic C, total N, hot water soluble (HWS) and particulate (POM) C, microbial biomass C (MBC) and N (MBN), C mineralization rate (CMR) and net N mineralization rate (NMR) were determined. In addition, for a 1-yr period, soil β-glucosidase, urease, proteases and acid phosphomonoesterase were periodically determined. Improved pasture promoted the increase of soil C and N through POM-C increment, particularly beneath the trees canopies. The two study pastures did not show differences regarding soil microbial biomass, but variations in CMR, HWS-C and N availability (proteases and urease activities) suggest divergent soil microbial communities. Tree regulator role on C, N and P transformation processes in soil was confirmed.

Muitas áreas de montado estão em risco de degradação como resultado de um longo historial de modificações de uso. Nalgumas áreas foram instaladas pastagens melhoradas, visando melhoria da qualidade do solo e a sustentabilidade do sistema. Os efeitos desta alteração de gestão foram avaliados comparando uma pastagem melhorada com 35 anos e uma pastagem natural, considerando-se áreas sob e fora da influência das copas. Determinaram-se os teores de C orgâncio e N total, de C das fracções solúvel em água quente (HWS) e particulada (POM) e de C e de N na biomassa microbiana (MBC e MBN), e as taxas de mineralização de C e N (CMR e NMR). Determinaram-se ainda periodicamente as actividades das enzimas β-glucosidase, urease, proteases e fosfomonoesterase ácida do solo. A pastagem melhorada promoveu o aumento de C e N do solo através do aumento do C da POM, principalmente em áreas sob a copa das árvores. A biomassa microbiana do solo não distinguiu as duas pastagens, mas diferenças na CMR, no C-HWS e na disponibilização de N (actividade das proteases e da urease) sugerem comunidades microbianas do solo divergentes. Confirmou-se o papel regulador das árvores sobre os processos de transformação do C, do N e do P no solo.

Soil management system effects on N availability and tree productivity in chestnut plantations under Mediterranean conditions

Soil tillage with chisel ploughing is the conventional soil management system in chestnut stands for fruit production in Northern Portugal. A study was developed to assess the effects of three soil management systems on in situ soil N mineralization dynamics, tree nutrition status and fruit productivity, in a 50-yr old chestnut stand. The treatments were: conventional tillage with a chisel ploughing twice a year (CT), no-tillage with rainfed improved pasture with leguminous and grasses plants (NIP), and no-tillage with spontaneous herbaceous vegetation - natural pasture (NP). The CT treatment showed a strong increase of the soil N mineral concentration following soil disturbance by tillage, but the cumulative net N mineralized along the year was significantly lower (51.8 kg ha-1) than in the NIP (85.1 kg ha-1) treatment. The NP treatment (65.9 kg ha-1) did not cause a reduction in the soil N mineralization when compared to the CT treatment. The mineralization rate (g mineralized N kg-1 total N) in 2004 was about 26, 30 and 38 in the treatments CT, NP and NIP, respectively. Treatments showed different soil N dynamics, the proportion of mineralized NO3--N being lower in the NP (10-48%) than in CT and NIP treatments (53-74%). Our study indicates that no-tillage systems improve the tree nutrition status and enhance productivity.

A escarificação do solo é o sistema de gestão tradicional das plantações de castanheiro para produção de fruto, no Norte de Portugal. Assim, foi desenvolvido um estudo para avaliar três sistemas de gestão do solo quanto à dinâmica da mineralização do N, ao estado de nutrição e produtividade, em plantações de castanheiro instaladas há 50 anos. Os tratamentos foram: mobilização tradicional com escarificador duas vezes por ano (MT); mobilização nula e instalação de pastagem melhorada, isto é, mistura de leguminosas e gramíneas (PM); e mobilização nula com vegetação herbácea espontânea - pastagem natural (PN). O tratamento MT mostrou grande acréscimo da concentração N mineral no solo a seguir à perturbação pela escarificação, mas a quantidade acumulada de N mineralizado ao longo do ano foi significativamente menor (51.8 kg ha-1) do que no tratamento PM (85.1 kg ha-1); a quantidade de N mineralizado no tratamento MT foi semelhante à determinada no tratamento PN (65.9 kg ha-1). A taxa de mineralização do N (g de N mineralizado por kg- 1 de N total N) em 2004 foi cerca de 26, 30 e 38, respectivamente nos tratamentos MT, PN e PM. A dinâmica da mineralização do N variou com os tratamentos, sendo a proporção de NO3- menor em NP (10-48%) do que em CT e NIP (53-74%). O estudo confirmou que os sistemas de mobilização nula melhoram a nutrição e a produtividade das árvores.

Spatial variability and temporal stability of soil organic carbon in a Mediterranean silvo-pastoral system

O carbono orgânico assume um papel vital na determinação da susceptibilidade do solo à degradação. O procedimento recomendado para recuperação dos solos pobres da região Sul de Portugal consiste na instalação de pastagens permanentes e na melhoria da fertilidade. Os objectivos deste estudo foram: i) identificar os padrões espaciais e temporais do carbono orgânico do solo (SOC) e do pH num período de 10 anos; ii) avaliar o potencial para gestão diferenciada da correcção orgânica do solo. Uma pastagem permanente bio diversa, pastoreada por ovinos e sujeita a adubação anual com super fosfato, foi instalada numa parcela de 6 ha, num solo delgado em condições Mediterrânicas. Foi avaliada a variabilidade espacial e a estabilidade temporal do SOC e do pH na camada superficial do solo. Os resultados obtidos indicam que o SOC e o pH apresentam grande potencial para implementação de gestão diferenciada. No caso do SOC, o mapa de classes de gestão mostra que mais de 80% da área do campo experimental apresenta estabilidade temporal e mais de 50% da área apresenta baixos valores de SOC (<10 g kg-1), o que justifica o potencial para aplicação diferenciada de correctivos orgânicos no solo.

Soil organic carbon (SOC) plays a vital role in determining the susceptibility to land degradation. The recommended procedure for the recovery of the characteristic poor soils of the Southern region of Portugal is the installation of grazed permanent pastures and increasing soil fertility. The objectives of this study were: i) to identify the spatial and temporal patterns of SOC and pH at four points in time over a 10-year period in a perennial pastureland; ii) to evaluate the potential for differential organic management. A 6 ha permanent bio-diverse pasture field, grazed by sheep and improved by annual application of super phospate fertilizer, was installed on a shallow soil in Mediterranean conditions. Spatial variability and temporal stability of topsoil SOC and pH were measured. The results indicate that SOC and pH have great potential for implementing differential management. In the case of SOC, the management classes map shows that over 80% of the area has temporal stability, while more than 50% of the area has low levels of SOC (<10 g kg-1), justifying the potential for differential application of C-rich organic soil amendments.

Soil salinization in Portugal: Causes, extension and solutions

A salinização é um dos principais processosde degradação do solo a nível mundial. Em Portugal, este problema está limitado às zonas costeiras afectadas pelas marés (sapais) e a algumas áreas regadas no sul do País. Contudo, o aumento da área regada e as perspectivas de mudanças climáticas para as próximas décadas, nomeadamente o aumento das temperaturas, podem levar a um acréscimo da área afectada por aquele problema em Portugal e a uma crescente degradação dos solos. Descrevem-se as principais causas de salinização/sodizaçãodos solos, os indicadores mais relevantes e as classificações mais utilizadas para solos salinos e sódicos. Indicam-se também as principais áreas afectadas em Portugal, quer por salinização natural, quer por salinização secundária.Revêem-se, ainda, alguns dos principais estudos no âmbito da cartografia de solos salinos, do aproveitamento dos solos salinos e sódicos e do uso de águas de rega de má qualidade realizados em Portugal, nas últimas décadas. Finalmente são referidos os principais métodos para prevenir e recuperar a salinização/sodização dos solos.

Soil salinization is a major soil degradation process. In Portugal, this problem is limited to marshes and some irrigated areas located in the south of the country. However, the increase of the irrigated area and the prospects of climate change for the coming decades, including rising temperatures, can lead to an increase of the degraded areain Portugal. This paper describes the main causes of soil salinization/sodicization, the most relevant indicators, and the most used classifications. The main areas in Portugal affected, either by natural salinization or by secondary salinization, are also indicated. Then,some of the most relevant studies related to saline soilsmapping, the use of saline and sodic soils, and the use of poor quality waters conducted in Portugal,are also reviewed. Finally, the main methods for preventing and recovering saline/sodic soils are addressed.

Applying a soil water erosion model at forest intervention unit scale using a Geographic Information System

Este estudo teve como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia para produção de cartografia de avaliação da erosão hídrica do solo para uso operacional no contexto da gestão florestal, através da utilização de um Sistema de Informação Geográfica (SIG).Foi desenvolvido um modelo baseado nos princípios da Equação Universal de Perda de Solo (USLE) de Wischmeier e Smith(1965; 1978),aplicado a uma área florestal, próxima da vila de Azambuja, no distrito de Lisboa, Portugal. Para uma validação qualitativa dos resultados de modelação, foi realizado um levantamento cartográfico da erosão observada nessa área. Os testes efetuados demonstraram uma aderência razoável dos resultados do modelo à realidade observada.

The aim of the present study was to develop a map production methodology to assess soil water erosion for operational use in the forestry management context, through the use of a Geographic Information System (GIS). A model based on the Universal Soil Loss Equation (USLE) principles of Wischmeier e Smith (1965; 1978) was developed and applied to a forestry area, close to Azambuja town, in the Lisbon district, Portugal. For qualitative validation of the modeling results, a cartographic survey of observed erosion in the same area was produced. The model output and the cartographic survey fairly agreed.

Forestry covers and fertility recover in Ferrallitic Soils from Angola

Estudaram-se os efeitos de diferentes sistemas florestais - “mata de panda” (MP), Pinus patula(PP), Eucalyptus grandis (EG) e Grevillea robusta (GR) instalados entre 1965 e 1968na Estação Experimental Agrícola da Chianga (Huambo, Angola), em características químicas de Solos Ferralíticos até à profundidade de 30 cm, relativamente a áreas ocupadas por cultura agrícola tradicional. Apenas as áreas com EG e GR determinaram melhorias apreciáveis na reacção, no teor de carbono orgânico, na concentração de catiões de troca não ácidos extraíveis e na capacidade de troca catiónica efectiva do solo, geralmente até 10 cm de profundidade. A “mata de panda” mostrou influência muito menos acentuada e oefeito das formações de PP foi reduzida. A capacidade de recuperação da fertilidade dos solos mostrou-se associada à natureza da cobertura florestal, mas também à natureza dos próprios solos. Os resultados também indicam que a baixa capacidade de retenção de catiões dos solos no Planalto Central de Angola pode ser aumentada pela correcção da acidez e pelo acréscimo do teor de matéria orgânica.

Effects of different forestry covers - “mata de panda” (MP), Pinuspatula (PP)Eucalyptus grandis(EG) andGrevillearobusta (GR) - installed between 1965 and 1968 in the Estação Experimental Agrícola da Chianga(Huambo, Angola), on chemical properties of Ferrallitic Soilswere assessed up to 30 cm depth, as compared to those observed in nearby conventional agricultural fields.Only the soils of the areas with EG and GR showed a clear improvement in their reaction, content of organic carbon and of extractable non-acid cationsand effective cation exchange capacity, usuallyup to 10 cm depth. The improvement associated with “mata de panda”was less pronounced and that of PP plantations was negligible or nil.The recover capacity of soil fertility may depend on the nature of tree cover as well as on the soil characteristics itself. Results also indicate that the low soil capacity to retain cations exhibited by soils of the Planalto Central of Angola can be increased through both acidity correctionand increasingthe content of soil organic matter.

Soil economic value: private and public perspectives

Cientes de que a maior parte dos seres humanos não tem consciência de quão essencial é o solo para a nossa sobrevivência, nem de como a acção do homem pode levar à sua destruição, este trabalho procura evidenciar o real valor do solo. Assim, põem-se em destaque as principais funções do solo; analisa-se como a gestão do solo pode afectar positiva ou negativamente a sua capacidade produtiva; apresenta-se uma metodologia para avaliação do solo pelos privados, evidenciando que estes valorizam, quase exclusivamente, a quantidade e qualidade de bens e serviços produzidos, para os quais exista mercado; realça-se que muitos bens e serviços têm efeitos públicos e globais; que a sociedade deve reconhecer a multifuncionalidade do solo e deve tentar atribuir valor a todos os bens e serviços por ele produzidos, mesmo para os que, presentemente, não exista mercado. Conclui-se dizendo que: (1) sem a existência de solo produtivo a vida à superfície da terra, como a conhecemos, seria impossível; (2) embora a estimação do real valor de todos os bens e serviços que o solo fornece seja uma tarefa quase impossível, é importante desenvolver metodologias adequadas para que haja uma maior integração na análise custo-benefício, que ajude na tomada de decisões, tendo em vista o uso sustentável do solo.

Having in mind that the majority of human beings do not take consciousness how fundamental soil is for their survival, nor how men action can lead to soil dilapidation, this works tries to call attention for its real value. Concisely, the main objectives of this paper are: to show clearly the most relevant soil functions; to analyzehow soil management can influence positive or negatively soil capacity of production; to present a methodology for private soil assessment , making clear that privates valuate almost exclusively the soil capacity to produce market goods and services; to stress that many goods and services have global public effects; to emphasize that society ought to recognize soil multifunctionality and must try to impute some value to all those goods and services although some of them have no market value, at present. The paper concludes that: (1) without productive soil life on earth, as we know it, would be impossible; (2) although it is almost impossible to assess the real value of all goods and services produced by the soil, it is of great importance to develop appropriate methodologies to do so, in order to improve cost-benefit analysis helping to take correct decisions regarding the sustainable use of the soil.