Spanish Journal of Soil Science (Nov 2011)
Measurement of soil aggregate stability using low intensity ultrasonic vibration Medición de la estabilidad de agregados de suelo utilizando vibración ultrasónica de baja intensidad Medição da estabilidade dos agregados do solo por vibração ultrasónica de baixa intensidade
Abstract
<p style="text-align: justify;">The objective of this study was to analyse the influence of tillage on soil aggregate stability using the ultrasonic dispersion method with different levels of energy. Experiments are performed with self-developed equipment at low vibration amplitudes of 0.5 ?m, 2 ?m and 5 ?m. Ultrasonic power is 0.7 W, 8.9 W and 22.3 W for the three amplitudes. Samples of aggregates 2 000 - 250 ?m of a degraded loamy silt Chernozem, a loamy clay Cambisol and a loamy sand Cambisol from eastern Austria were collected under different tillage regimes: conventional tillage (CT) with mechanical weed control and no tillage (NT) with inter cropping in winter. Measuring Soil Aggregate Stability (SAS) according to DIN norm showed that the stability decreased in the sequence loamy clay Cambisol > loamy sand Cambisol > loamy silt Chernozem. Influences of tillage could be observed with SAS for the last two samples mentioned. Ultrasonic dispersion tests at vibration amplitude 0.5 ?m and 2 ?m show higher stability of the Cambisol soils. Significant influences of soil tillage on aggregate stability for the loamy clay Cambisol and the degraded Chernozem were observed after short ultrasonic dispersion times and absorbed energies of 1 - 1.7 J ml<sup>-1</sup>. The measured aggregate stability decreased in the following order: Cambisol NT > Cambisol CT > Chernozem NT > Chernozem CT. Differences in loamy sand Cambisol could not be detected with the ultrasonic method due to a low aggregation level of the macro aggregates. This study highlights the importance of quantifying the energy output of the ultrasonic equipment when analysing changes in soil aggregate stability, for the evaluation of tillage treatments. A more comprehensive analysis of aggregate stability can be obtained when using both, the wet-sieving SAS method and ultrasonic dispersion at low energy levels.</p><p style="text-align: justify;">El objetivo del trabajo fue analizar la influencia del laboreo sobre la estabilidad de los agregados del suelo (soil aggregate stability SAS) utilizando un método de dispersión ultrasónica con diferentes niveles de energía. Se hicieron ensayos con un equipo de dispersión ultrasónica desarrollado en la Universidad de Ciencias de Recursos Naturales y de la Vida (Viena). Este equipo facilita la aplicación de amplitudes de baja vibración, de 0.5 µm, 2 µm y 5 µm. La potencia ultrasónica determinada por un método de balance de energía es de 0.7 W, 8.9 W y 22.3 W para cada amplitud. Se tomaron muestras de agregados de 2 000 a 250 µm, en tres tipos de suelo del este de Austria: un suelo del tipo Chernozem franco limoso degradado, un Cambisol franco arcilloso y un Cambisol franco arenoso, y sometidos a diferentes tipos de laboreo: laboreo convencional (CT conventional tillage), laboreo con eliminación mecánica de malas hierbas y sin laboreo (NT no tillage), con siembra intercalada en invierno. Los resultados de la estabilidad de los agregados del suelo obtenidos según la norma DIN (Deutsches Institut für Normung) mostraron que la estabilidad disminuía en el siguiente orden: Cambisol franco arcilloso > Cambisol franco arenoso > Chernozem franco limoso. La influencia del tipo de laboreo se observó en el segundo y tercer tipo de los suelos mencionados. La dispersión ultrasónica por amplitudes de baja vibración mostró una estabilidad más alta en suelos del tipo Cambisol. Se observó una influencia significativa del tipo de laboreo sobre la estabilidad de los agregados del suelo (entre 1 y 1.7 J ml<sup>-1</sup>) en el Cambisol franco arcilloso y el Chernozem degradado, resultando una disminución de la estabilidad de los agregados en el orden siguiente: Cambisol NT > Cambisol CT > Chernozem NT > Chernozem CT. No se observaron diferencias en el Cambisol franco arenoso, porque el nivel de agregación de los macroagregados fue demasiado débil. Este trabajo destaca la importancia de cuantificar la energía aplicada por el equipo de ultrasonidos para el análisis de variaciones en la estabilidad de los agregados del suelo con respecto a diferentes tratamientos de laboreo. La combinación de los métodos de análisis de estabilidad de agregados, por tamizado en condiciones de humedad (SAS) y por dispersión ultrasónica a niveles bajos de energía, permite un análisis más preciso de la estabilidad de los agregados del suelo.</p><p style="text-align: justify;">Determinou-se a influência da lavoura na estabilidade dos agregados do solo (soil aggregate stability SAS) com recurso à dispersão ultrasónica. Os ensaios realizados foram executados com um equipamento de dispersão electrónica desenvolvido na nossa Universidade. Este equipamento permite a aplicação amplitudes de baixa intensidade, de 0,5 µm, 2 µm e 5 µm. A potência ultrasónica determinada por um método de balanço de energia foi de 0,7 W, 8,9 W e 22,3 W para cada amplitude ensaiada. Colheram-se amostras de agregados de 2 000 a 250 µm, num solo do tipo Chernozem franco limoso degradado, num Cambisol franco argiloso e num Cambisol franco arenoso a Este da Áustria, submetidos a diferentes tipos de lavoura: lavoura convencional (CT conventional tillage), lavoura com eliminação mecânica de infestantes e sem lavoura (NT no tillage), com sementeira intercalada no Inverno. A medição da estabilidade dos agregados do solo de acordo com a norma DIN (Deutsches Institut für Normung) permitiu concluir que a estabilidade diminuiu pela seguinte ordem: Cambisol franco argiloso> Cambisol franco arenoso> Chernozem franco limoso. A influência do tipo de lavoura observou-se para o segundo e terceiro tipo de solos mencionados. A dispersão ultrasónica por amplitudes de baixa vibração apresentou uma estabilidade mais alta para os solos do tipo Cambisol. Observou-se uma influência significativa do tipo de lavoura na estabilidade dos agregados do solo (entre 1 e 1,7 J ml<sup>-1</sup>) no Cambisol franco argiloso e Chernozem degradado. Este facto resultou na diminuição da estabilidade dos agregados pela seguinte ordem: Cambisol NT> Cambisol CT> Chernozem NT> Chernozem CT. Não foram observadas diferenças no Cambisol franco arenoso, porque o nível de agregação dos macroagregados era demasiado fraco. Este trabalho destaca a importância de quantificar a energia aplicada pelo equipamento de ultra sons para a análise das variações da estabilidade dos agregados do solo submetidos a diferentes tipos de lavoura. Pode obter-se uma análise mais rigorosa da estabilidade dos agregados do solo combinando ambos os métodos, crivagem sob condições de humidade (SAS) e dispersão ultrasónica a baixos níveis de energia.</p>
Keywords
