Revisiting the S-index for soil physical quality and its use in Brazil

Abstract

The S-index was introduced in 2004 in a publication by A.R. Dexter. S was proposed as an indicator of soil physical quality. A critical value delimiting soils with rich and poor physical quality was proposed. At present, Brazil is world leader in citations of Dexter's publication. In this publication the S-theory is mathematically revisited and extended. It is shown that S is mathematically correlated to bulk density and total porosity. As an absolute indicator, the value of S alone has proven to be incapable of predicting soil physical quality. The critical value does not always hold under boundary conditions described in the literature. This is to be expected because S is a static parameter, therefore implicitly unable to describe dynamic processes. As a relative indicator of soil physical quality, the S-index has no additional value over bulk density or total porosity. Therefore, in the opinion of the author, the fact that bulk density or total porosity are much more easily determined than the water retention curve for obtaining S disqualifies S as an advantageous indicator of relative soil physical quality. Among the several equations available for the fitting of water retention curves, the Groenevelt-Grant equation is preferable for use with S since one of its parameters and S are linearly correlated. Since efforts in soil physics research have the purpose of describing dynamic processes, it is the author's opinion that these efforts should shift towards mechanistic soil physics as opposed to the search for empirical correlations like S which, at present, represents far more than its reasonable share of soil physics in Brazil.O índice S foi introduzido em 2004 numa publicação de A.R. Dexter. Esse índice foi proposto como um indicador da qualidade física do solo. Propôs-se um valor crítico para delimitar solos com qualidades físicas rica e pobre. Atualmente, o Brasil é líder mundial de citações do artigo de Dexter. Nessa publicação, a teoria do índice S é matematicamente revisitada e estendida. Demonstra-se que S se correlaciona matematicamente com a densidade e a porosidade total do solo. Como indicador absoluto, o valor de S tem demonstrado ser incapaz de predizer a qualidade física do solo. O valor crítico não permite previsões confiáveis sob diversas condições de contorno descritas na literatura. Esse fato é esperado, uma vez que o S é um parâmetro estático, portanto implicitamente incapaz de descrever processos dinâmicos. Como indicador relativo da qualidade física do solo, o índice S não possui valor adicional em relação à densidade do solo ou à porosidade do solo. A determinação da densidade ou porosidade do solo é muito mais simples que a determinação de uma curva de retenção para obtenção do S, razão pela qual se desqualifica o S como um indicador interessante da qualidade física relativa do solo. Entre as várias equações disponíveis para o ajuste da curva de retenção, a de Groenevelt-Grant é preferível para uso em combinação com o S, uma vez que um de seus parâmetros se correlaciona linearmente com S. Tendo como finalidade a descrição de processos dinâmicos, os esforços de pesquisa em física do solo deveriam se deslocar na direção da física do solo mecanística, em detrimento da busca por correlações empíricas como S, que, atualmente, representa muito mais do que deveria na física do solo no Brasil.