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The effect of vegetal mulching on soil surface temperature in semiarid Brazil Cover

The effect of vegetal mulching on soil surface temperature in semiarid Brazil

Die Bodenkultur: Journal of Land Management, Food and Environment
Volume 71 (2020): Issue 4 (December 2020)
By: João L.M.P. de Lima,  José R.L. da Silva,  Abelardo A.A. Montenegro,  Valdemir P. Silva and  João R.C.B. Abrantes  
Open Access
|May 2021

Figures & Tables

Figure 1

Location of the study area in the Alto Ipanema catchment (Pernambuco, Brazil)Abbildung 1. Lage der Untersuchungsfläche im Einzugsgebiet des Alto Ipanema (Pernambuco, Brasilien)
Location of the study area in the Alto Ipanema catchment (Pernambuco, Brazil)Abbildung 1. Lage der Untersuchungsfläche im Einzugsgebiet des Alto Ipanema (Pernambuco, Brasilien)

Figure 2

Schematic representation of the monitoring procedure: thermocouple sensors, infrared camera, soil cover treatments (dried elephant grass straw, dried cashew tree leaves and coconut powder on removable frames as well as the bare soil)Abbildung 2. Schematische Darstellung des Monitoringverfahrens: Thermoelementsensoren, Infrarotkamera und Bodenbedeckungsvarianten (Elefantengrasstroh, Kaschubaumblätter und Kokusnusspulver auf entfernbaren Rahmen sowie der vegetationslose Boden)
Schematic representation of the monitoring procedure: thermocouple sensors, infrared camera, soil cover treatments (dried elephant grass straw, dried cashew tree leaves and coconut powder on removable frames as well as the bare soil)Abbildung 2. Schematische Darstellung des Monitoringverfahrens: Thermoelementsensoren, Infrarotkamera und Bodenbedeckungsvarianten (Elefantengrasstroh, Kaschubaumblätter und Kokusnusspulver auf entfernbaren Rahmen sowie der vegetationslose Boden)

Figure 3

Soil surface temperature recorded with thermocouples for the bare soil and for the three types of mulch: elephant grass straw (top), cashew tree leaves (middle) and coconut powder (bottom).Abbildung 3. Mittels Thermoelementen gemessene Oberflächentemperatur des Bodens vom nackten Boden und drei Mulchvarianten: Elefantengrasstroh (oben), Kaschubaumblätter (Mitte) und Kokusnusspulver (unten).
Soil surface temperature recorded with thermocouples for the bare soil and for the three types of mulch: elephant grass straw (top), cashew tree leaves (middle) and coconut powder (bottom).Abbildung 3. Mittels Thermoelementen gemessene Oberflächentemperatur des Bodens vom nackten Boden und drei Mulchvarianten: Elefantengrasstroh (oben), Kaschubaumblätter (Mitte) und Kokusnusspulver (unten).

Figure 4

Soil surface temperatures of the different soil mulching covers and respective densities, and for bare soil, for both day and night periodsAbbildung 4. Oberflächentemperatur des Bodens bei verschiedenen Mulchauflagen und Mengen sowie dem nackten Boden während des Tages und der Nacht
Soil surface temperatures of the different soil mulching covers and respective densities, and for bare soil, for both day and night periodsAbbildung 4. Oberflächentemperatur des Bodens bei verschiedenen Mulchauflagen und Mengen sowie dem nackten Boden während des Tages und der Nacht

Figure 5

Soil surface temperature variations for both day and night periods compared to the bare soil (recorded with the thermocouple), of the different mulching treatments. Mean values from data recorded between 10:00 a.m. of October 31, 2014 and 8:00 a.m. of November 4, 2014.Abbildung 5. Die Abweichungen der Oberflächentemperatur des Bodens der Mulchvarianten vom nackten Boden während des Tages und der Nacht (mittels Thermoelement gemessen). Es werden Mittelwerte der vom 31. Oktober 2014, 10:00 Uhr, bis zum 4. November 2014, 8:00 Uhr, aufgenommen Daten gezeigt.
Soil surface temperature variations for both day and night periods compared to the bare soil (recorded with the thermocouple), of the different mulching treatments. Mean values from data recorded between 10:00 a.m. of October 31, 2014 and 8:00 a.m. of November 4, 2014.Abbildung 5. Die Abweichungen der Oberflächentemperatur des Bodens der Mulchvarianten vom nackten Boden während des Tages und der Nacht (mittels Thermoelement gemessen). Es werden Mittelwerte der vom 31. Oktober 2014, 10:00 Uhr, bis zum 4. November 2014, 8:00 Uhr, aufgenommen Daten gezeigt.

Figure 6

Box plot of soil surface temperatures recorded with the thermo-couples of the different soil cover treatmentsAbbildung 6. Box-Plots der Oberflächentemperatur des Bodens der verschiedenen Bodenbedeckungsvarianten
Box plot of soil surface temperatures recorded with the thermo-couples of the different soil cover treatmentsAbbildung 6. Box-Plots der Oberflächentemperatur des Bodens der verschiedenen Bodenbedeckungsvarianten

Figure 7

Thermograms of the soil surface for the different soil cover treatments, recorded at 10:00 a.m. and 2:00 p.m. of October 31, 2014.Abbildung 7. Thermogramme der Bodenoberfläche der verschiedenen Bodenbedeckungsvarianten, aufgenommen vom 31. Oktober 2014, 10:00 Uhr, bis zum 4. November 2014, 8:00 Uhr.
Thermograms of the soil surface for the different soil cover treatments, recorded at 10:00 a.m. and 2:00 p.m. of October 31, 2014.Abbildung 7. Thermogramme der Bodenoberfläche der verschiedenen Bodenbedeckungsvarianten, aufgenommen vom 31. Oktober 2014, 10:00 Uhr, bis zum 4. November 2014, 8:00 Uhr.

Figure 8

Daily fluctuations of the difference between the soil surface temperature of mulching treatments (TMS) and bare soil (TBS). Thermal data (spatially averaged) obtained from the thermograms recorded with the infrared camera.Abbildung 8. Die täglichen Schwankungen der Differenz von der Oberflächentemperatur der Mulchvarianten (TMS) und des nackten Bodens (TBS). Die Daten der Thermogramme wurden mittels Infrarotkamera aufgenommen.
Daily fluctuations of the difference between the soil surface temperature of mulching treatments (TMS) and bare soil (TBS). Thermal data (spatially averaged) obtained from the thermograms recorded with the infrared camera.Abbildung 8. Die täglichen Schwankungen der Differenz von der Oberflächentemperatur der Mulchvarianten (TMS) und des nackten Bodens (TBS). Die Daten der Thermogramme wurden mittels Infrarotkamera aufgenommen.

Mean values of soil surface temperatures for different mulching covers, for day and night periodsTable 1_ Mittelwerte der Oberflächentemperatur des Bodens der verschiedenen Bodenbedeckungsvarianten für die Tag- und Nachtperioden

Soil cover treatmentMulch density (t ha−1)Mean temperature (°C)
DayNight
Bare soil039.13a22.18f
Elephant grass straw236.69ab25.77bcd
432.87cd23.71e
830.02def26.64ab
Cashew tree leaves232.01cde26.13abc
429.41ef27.01a
830.31def26.56ab
Coconut powder (coir dust)234.09bc26.25abc
431.26cdef25.32cd
828.22f24.18d

a) Basic statistics of soil surface temperature register from October 31 to November 4, 2014; b) Data obtained from the soil surface thermograms of the different soil cover treatments, recorded at 10:00 a_m_ and 2:00 p_m_ of October 31, 2014 (see Figure 7)Table 2_ a) Grundlegende Statistiken der Temperaturdaten vom 31_ Oktober 2014 bis zum 4_ November 2014, 8:00 Uhr; b) Daten der Thermogramme der Bodenoberfläche der verschiedenen Bodenbedeckungsvarianten, aufgenommen vom 31_ Oktober 2014, 10:00 Uhr, bis zum 4_ November 2014, 8:00 Uhr (vgl_ Abbildung 7)

a)
Soil cover treatmentMulch density (t ha−1)Temperature (°C)
MeanModeMedianMax.Min.S.D.
Bare soil030.424.024.653.118.410.2
231.125.327.752.023.07.3
Elephant grass straw428.234.425.741.421.05.7
828.229.927.535.924.22.7
229.032.527.639.524.03.9
Cashew tree leaves428.129.227.334.025.02.1
828.330.628.136.224.62.8
230.023.126.847.223.15.9
Coconut powder (coir dust)428.223.125.643.022.44.5
826.424.624.633.022.92.6
Max stands for maximum. Min stands for minimum. S.D. stands for standard deviation.
DOI: https://doi.org/10.2478/boku-2020-0016 | Journal eISSN: 2719-5430 | Journal ISSN: 0006-5471
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Language: English
Page range: 185 - 195
Submitted on: Jan 28, 2019
Accepted on: Dec 7, 2020
Published on: May 30, 2021
Published by: Universität für Bodenkultur Wien
In partnership with: Paradigm Publishing Services
Publication frequency: 4 issues per year
Keywords:
Mulching,
soil temperature,
semiarid region,
field experiment,
thermography
Related subjects:
Life sciences,
Ecology,
Life sciences, other

© 2021 João L.M.P. de Lima, José R.L. da Silva, Abelardo A.A. Montenegro, Valdemir P. Silva, João R.C.B. Abrantes, published by Universität für Bodenkultur Wien
This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 License.

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