Changes in porosity and microaggregation in clayey Ferralsols of the Brazilian Cerrado on clearing for pasture

Summary Ferralsols have a macrostructure that is weak to moderate and a strong microstructure consisting of near spherical microaggregates. We have studied the evolution of the structure under changing land use in two Ferralsols under a native Cerrado and under pasture sowed after recent clearing by measuring bulk density. We studied the microaggregates' characteristics and resulting porosity using scanning electron microscopy and mercury porosimetry, respectively. Microaggregates 50–300 μm in diameter are attributed to termites. They were in a much closer arrangement from the surface to 1 m depth under pasture than under Cerrado. Larger microaggregates, 500–1000 μm in diameter, that are closely packed, resulted from earthworm activity. They were more numerous under pasture than under Cerrado. Thus within a few years, clearing and grazing have caused a dramatic decrease in microstructure that is one of the rare favourable characteristics of Ferralsols for agriculture. This evolution that affects the subsoil to 80–90 cm cannot be attributed to compaction by mechanical deforestation alone but seems to result from a change in the faunal activity in the soil. Finally, the packing of the clay particles within the microaggregates was similar whatever the type of microaggregate and land use. Our results accord with earlier studies showing that the porosity resulting from clay packing varies little in Ferralsols in which the fine material is mainly kaolinite. Evolution de la porosité et de la microagrégation dans des Ferralsols argileux du Cerrado Brésilien après déforestation et installation d'un pâturage Résumé Les Ferralsols possèdent une macrostructure qui est faiblement à modérément développée et une microstructure très nette sous la forme de microagrégats approximativement sphériques. Nous avons étudié l'évolution de la structure lors d'un changement de mode d'usage du sol dans deux Ferralsols argileux sous végétation naturelle de type Cerrado et sous pâturage semé après déforestation. Nous avons mesuré la densité apparente et décrit la microstructure et la porosité qui en résulte en microscopie électronique à balayage et en porosimétrie au mercure. Des microagrégats de 50 à 300 μm de diamètre ont été attribués à l'activité des termites; leur assemblage est plus compact jusqu'à 1 m de profondeur sous pâturage que sous Cerrado. Des microagrégats de plus grande taille, de 500 à 1000 μm de diamètre, et en assemblage compact ont aussi été observés. Ils résultent de l'activité de vers de terre et sont plus nombreux sous pâturage que sous Cerrado. Ainsi en quelques années, la mise en place d'un pâturage après déforestation a pour effet une décroissance importante de la microagrégation qui est l'une des rares caractéristiques favorables des Ferralsols pour l'agriculture. Cette transformation qui affecte le sol en profondeur ne peut pas être attribuée à un compactage lors la déforestation mécanisée mais apparaît être en revanche la conséquence d'une évolution de l'activité de la faune du sol. Enfin, la porosité résultant du mode d'assemblage des particules d'argile au sein des microagrégats ne varie pas en fonction de la texture, du type de microagrégat et du mode d'utilisation du sol. Nos résultats sont en accord avec ceux publiés antérieurement qui ont montré que cette porosité est peu variable pour des Ferralsols d'origine et de texture très différente dès lors que la fraction fine est essentiellement de la kaolinite.