Fuzzy Logic and Geostatistical Techniques for Spatialization of Soil Texture in Region with Rough Terrains

From the geotechnical standpoint, it is interesting to analyse the soil texture in regions with rough terrain due to its relation with the infiltration and runoff processes and, consequently, the effect on erosion processes. The purpose of this paper is to present a methodology that provides the soil texture spatialization by using Fuzzy logic and Geostatistic. The results were correlated with maps drawn specifically for the study area. The knowledge of the spatialization of soil properties, such as the texture, can be an important tool for land use planning in order to reduce the potential soil losses during rain seasons. (c) 2011 Published by Elsevier Ltd. Selection and peer-review under responsibility of Spatial Statistics 2011

The first Brazilian municipal initiative of payments for environmental services and its potential for soil conservation

It has become evident that policies aimed at mitigating the growing water resources and water use conflicts in Brazil are crucial. The municipality of Extrema in Minas Gerais state in Brazil pioneered the first Brazilian municipal PES initiative (Conservador das Aguas program), based on the relationship between forests and the benefits they provide. This study aimed to assess soil loss in the Posses sub-basin, where the Conservador das Aguas program began. Additionally, we aimed to determine the potential that this PES initiative has for soil conservation, as well as to minimize the soil losses as a function of forest area size and location in order to propose a technical approach for implementing PES. In this sense, considering the prescribed conservation practices, land use situation, and soil cover in the Posses sub-basin, we analyzed the effectiveness of the Conservador das Aguas program before and after implementation in relation to reduced soil loss under 36 different land use and soil cover scenarios. We used a geographic information system (GIS) for spatializing and producing different information plans and the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) for estimating soil loss. As a result, we found that minimization of soil loss may be obtained by adopting pasture conservation practices. Additionally the expected average soil loss in the Posses sub-basin under conditions of land use and soil cover, before and after implementing the water conservation program was 30.63 and 7.06 Mg ha(-1) year(-1), respectively. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Variação espacial da perda de solo por erosão em diferentes superfícies geomórficas

O objetivo deste trabalho foi estudar a influência das superfícies geomórficas na variação espacial da perda de solo por erosão na região de Pereira Barreto, São Paulo (SP). Os solos foram amostrados nos pontos de cruzamento de uma malha, georreferenciados, com intervalos de 350m, na profundidade de 0,0-0,2m, totalizando 67 pontos. Foram feitas determinações da composição granulométrica e do conteúdo de matéria orgânica. Foram avaliados os fatores de erosão locais, tais como erosividade (R), erodibilidade (K), fator topográfico (LS), uso e manejo (C), práticas conservacionistas (P), potencial natural de erosão (PNE), perda de solo com e sem práticas conservacionistas (A e *A), tolerância de perda de solo (T) e risco de erosão (RE). As variáveis A, PNE e RE apresentaram forte correlação espacial com o fator topográfico (LS), indicando a forte relação do relevo sobre os fatores de erosão. As perdas de solo (A e *A) apresentaram comportamento coerente com a conceituação de superfícies geomórficas, evidenciando as relações de dependência do processo erosivo do solo aos ambientes geomórficos.

Perdas de nutrientes por erosão e sua distribuição espacial em área sob cana-de-açúcar

O presente trabalho teve como objetivo principal determinar as perdas de nutrientes por erosão em entressulcos, sulcos e global (entressulcos + sulcos, A), em área cultivada com cana-de-açúcar submetida à queima da palhada na sua pré-colheita, na Fazenda Santa Bárbara, localizada em Guariba - SP, sob um Latossolo Vermelho eutroférrico (LVef). Parcelas experimentais foram submetidas à chuva simulada com intensidade de 80 mm h-1, durante 65 minutos. Análises do sedimento erodido indicaram altas taxas de enriquecimento: 1,62 (matéria orgânica, MO); 4,30 (P); 1,17 (K); 1,33 (Ca) e 1,24 (Mg) vezes em relação ao solo original. As perdas de solo e nutrientes, em função do tipo de erosão, obedeceram à seguinte ordem: sulcos > global > entressulcos. Análises geoestatísticas indicaram que as perdas de solo (A), MO, P, K e Ca por erosão apresentaram forte grau de dependência espacial, enquanto as perdas de Mg tiveram moderado grau de dependência espacial. Mapas da distribuição dos padrões de variabilidade espacial das perdas por erosão indicaram que o cultivo de cana-de-açúcar conserva as propriedades químicas e físicas do solo na maior parte da área.

Erosion factors and magnetic susceptibility in differet compartments of a slope in Gilbués-PI, Brazil

A erosão é a forma de degradação do solo com efeitos na produtividade das culturas e na poluição do meio ambiente. Para compreender a variabilidade espacial desse fenômeno, técnicas geoestatísticas e conceitos da relação solo-paisagem podem ser utilizados para identificar compartimentos da paisagem com diferentes potenciais de erosão. O objetivo deste trabalho foi estabelecer elementos para a compreensão dos fatores de erosão em compartimentos da paisagem e das relações com a suscetibilidade magnética (SM) dos solos de uma vertente no município de Gilbués -PI. Foram montadas malhas de amostragem nos compartimentos I e II, com 121 pontos, e compartimento III, com 99 pontos, espaçados a cada 10 m. Houve diferença significativa para erodibilidade (K) e risco de erosão (RE); a variabilidade espacial da SM foi menor do que a dos fatores de erosão do solo. As perdas de solo (A), potencial natural de erosão (PNE), RE e SM tiveram relação espacial com o fator topográfico, indicando dependência da erosão ao relevo. Concluiu-se que as perdas de solo, o potencial natural de erosão e o risco de erosão apresentaram relação espacial com o fator topográfico, comprovando a dependência dos fatores de erosão ao relevo. A suscetibilidade magnética do solo pode ser utilizada como variável auxiliar na quantificação indireta do fator erodibilidade e do risco de erosão do solo.

Importantes características de chuva para a conservação do solo e da água no município de São Manuel (SP)

Os modelos matemáticos preditivos da erosão do solo, como a Equação Universal de Perda de Solo (EUPS), são de muita valia no planejamento de uso agrícola da terra. Tal equação, desenvolvida para estimar as perdas médias anuais de solo esperadas em dado local, para determinado sistema de manejo, apresenta como variáveis os fatores erosividade da chuva (R), erodibilidade do solo (K), comprimento do declive (L), grau do declive (S), cobertura e manejo (C) e práticas conservacionistas de suporte (P). Com o objetivo de contribuir para o planejamento conservacionista de uso do solo local, foi estimado, de forma simplificada, o fator erosividade da chuva (R) da EUPS para o município de São Manuel (SP), para uma série pluviométrica contínua de 49 anos de dados de chuva diária. Além disso, foram também calculados o período de retorno, a freqüência de ocorrência dos índices de erosividade anuais e as quantidades máximas diárias das chuvas necessárias para o dimensionamento mais adequado de canais de terraços agrícolas em nível. O valor calculado do fator R foi de 7.487 MJ mm ha-1 h-1 ano-1, esperado ocorrer no local, pelo menos, uma vez a cada 2,33 anos, com uma probabilidade de 42,92 %. Observou-se uma concentração de 81,48 % do valor total deste fator no semestre de outubro a março, indicando que, potencialmente, as maiores perdas anuais de solo por erosão são esperadas neste período. Os valores anuais do índice EI30, esperados para os períodos de retorno de 2, 5, 10, 20, 50 e 100 anos, foram de 7.216, 8.675, 9.641, 10.568, 11.768 e 12.667 MJ mm ha-1 h-1 ano-1, respectivamente. Com relação às quantidades máximas de chuva diária, para os mesmos períodos de retorno, os valores foram de 73, 98, 115, 131, 151 e 167 mm, respectivamente.

Minimização da erosão em função do tamanho e localização das áreas de floresta no contexto do programa conservador das águas

Com os crescentes conflitos de uso da água no Brasil, a implantação de políticas para a mitigação desses problemas tornou-se crucial. Nesse sentido, o conceito de Pagamentos por Serviços Ambientais (PSA) tem se difundido ao redor do mundo e, consequentemente, no Brasil. O município de Extrema, em Minas Gerais, implantou a primeira iniciativa municipal brasileira de PSA, conhecida como programa Conservador das Águas. Neste trabalho, objetivou-se avaliar a perda de solo na sub-bacia das Posses, onde se iniciou o programa Conservador das Águas, visando determinar a potencialidade que o conceito adotado nesse programa terá para a conservação do solo e otimizar o provimento desse serviço ambiental em função do tamanho e da localização da área de floresta. Quatorze diferentes cenários de uso e cobertura do solo foram analisados, utilizando-se um Sistema de Informações Geográficas e a Revised Universal Soil Loss Equation. A expectativa de perda de solo na sub-bacia das Posses antes e após a implementação do programa Conservador das Águas foi de 30,63 e 7,06 Mg ha-1 ano-1, respectivamente. A otimização da conservação do solo pode ser feita adotando-se práticas conservacionistas na pastagem e alocando-se a área de floresta de maneira mais otimizada.

Erosão hídrica pós-plantio em florestas de eucalipto na região centro-leste de Minas Gerais

O objetivo deste trabalho foi avaliar as perdas de solo e água por erosão hídrica, em parcelas-padrão sob chuva natural, no período pós-plantio, em diferentes sistemas de manejo de florestas de eucalipto. O experimento foi instalado em Latossolo Vermelho-Amarelo, muito argiloso, relevo ondulado. As coletas de dados foram realizadas no período de outubro de 2002 a fevereiro de 2004, em eventos de chuva considerada erosiva. Os sistemas estudados foram: mata nativa; pastagem plantada; eucalipto plantado em nível; eucalipto plantado na direção do declive; eucalipto plantado na direção do declive com queima de restos culturais; e solo descoberto. Entre os sistemas florestais, o eucalipto em nível é o que mais se aproxima da mata nativa, em perdas de solo, indicando assim maior sustentabilidade desse sistema. Os maiores valores de perda de água são encontrados no sistema eucalipto plantado na direção do declive com queima de restos culturais, sugerindo que o fogo aumenta a repelência à água e diminui a taxa de infiltração de água no solo. Todos os sistemas de manejo do eucalipto estudados apresentaram perdas de solo inferiores ao limite de tolerância.

Métodos de preparo do solo: alterações na rugosidade do solo

Procurando relacionar os métodos de preparo de solo com alguns dos efeitos em um Latossolo Vermelho distrófico, foi conduzido, no município de Uberaba - MG, um trabalho utilizando-se do delineamento experimental em blocos casualizados, com cinco tratamentos e quatro repetições, tendo como tratamentos os preparos de solo: escarificador, enxada rotativa, arado de aivecas, grade aradora e arado de discos. Foram avaliadas a área mobilizada do solo e a área de elevação, tendo-se como referência a superfície natural do solo antes da mobilização, o empolamento do solo, a espessura média da camada mobilizada, o índice de rugosidade e a modificação da rugosidade do solo para a comparação da rugosidade antes e após sua mobilização. O escarificador proporcionou menor empolamento e maior índice de rugosidade do solo, enquadrando-se como preparo conservacionista por desestruturar menos o solo, podendo colaborar com as menores perdas de solo por erosão.

Tolerância de perdas de solo na bacia do rio Itiquira, Mato Grosso, Brasil

The geographic area of the present study corresponds to the basin of the Itiquira river high course (Figure 1), in the portion that extends from the tributaries of its source, in the east of the plateau Correntes/Itiquira, in the neighbourhoods the city of Alto Garç as, to the scarp of the São Jerônimo mountain range, toward the west of Itiquira, in the state of Mato Grosso, totalizing 5,361 km 2. The area is placed in the eastern part of the Alto Paraguai basin, in the western portion of the Paraná Sedimentary Basin plateau. Through GIS techniques, it was possible to asses total soil losses from the Itiquira river basin, considering the years of 1966, 1985 and 1996, being based on the Universal Soil Loss Equation. Thus, in 1966 the basin lost 201,546.94 ton of soil, with an average loss of 0.37 ton/ha/year. Considering that the total area of the Itiquira river basin is of 536,100 ha, while in 1985 the soil losses had passed to 1,760,833.40 ton, with an increase of approximately 8.5 times. The average of soil losses in 1985 was of 3.28 ton/ha/year. In 1996 the basin lost 1,662,043.24 ton, with a reduction of only 9.4% in relation to 1985 but, in relation the 1966, the increase continued in the order of 8 times. The average losses per hectare in this year was in the order of 3.10 ton/ha/year (Chart 1). The map of potential of the laminar erosion for 1966 (Figure 3), shows to the highest values in small areas, situated in the northeast of the area, in Alto Garças, with values between 10 the 20 ton/ha/year and some spots in sources of the Itiquira and Ariranha rivers, with values between 1 the 5 ton/ha/year. In a general way, however, the area presents low soil loss for laminar erosion in this year, with inferior values to 1 ton/ha/year. The higher class of erosion, over 10 ton/ha/year, occupied 2,947 ha in 1966. In the year of 1985 (Figure 4), the erosive process spread over the entire studied area, and the class of erosion over of 10 ton/ha/year, already started to occupy 78,437 ha, implying an increase of approximately 27 times in 19 years. A strong increment in the erosive process was noticed in the western part of the area, to along the BR-163 road, exactly where great areas of natural vegetation (open pasture) had been transformed in culture and pasture areas. In the north-eastern part of the area it was also noticed an increment in the erosive process in agreement with the increase of culture areas and reduction of the natural areas, but it was not of so intense form as in the western portion of the area. In the year of 1996 (Figure 5), the class of erosion over of 10 ton/ha/year had diminished for a total of 53.499 ha noticing a retraction of the erosive process in the western part of the area, alongside the BR-163 road. On the other hand, it occurred a strong increment in the northern part of the area, in the neighbourhoods of the city of Alto Garças, alongside the BR-364 road and part of the MT-040 road. In a general way, in the outskirts of the city of Itiquira, in the central part of the area, it was verified an increase of the amount of zones with erosion between 0-1 ton/ha/year, passing to the immediately superior class, of 1-3 ton/ha/year; scarce data of hydrosedimentology in the UHE Itiquira (1999), shows good agreement with the values gotten for the EUPS (Chart 2). Based on the hydric classification proposal for FAO (1967) (Chart 3), it is noticed that areas with high degree of erosion (> 50) in the analysed area are very restricted, occupying 493 ha in 1985 and 332 ha in 1996 (Chart 4). In 1996 appeared as isolated spots in the north of Itiquira and Alto Garças, however beyond limits of the Itiquira river basin. These areas require special cares in its use as agricultural areas. Aiming at identifying and indicating the areas of potential risk of erosion and that need implementation of conservation practices, it was elaborated the map of limit of tolerance to the soil losses. In 1966 (Figure 6), areas with soil losses over of the tolerable were restricted to small spots located in the eastern part of the area, occupying 0.43% of the total of the area; already in 1985 (Figure 7), this percentage passed to 5.86%, spreading for all the area; in 1996 (Figure 8) it is observed a fast reduction of the areas with soil losses over of the tolerance limit, passing 5.43% of the total of the area. All the areas with losses over of the tolerable value must be considered as risk areas and were done in these areas studies for implementation of conservation practices.

Erosão hídrica de Latossolo Vermelho muito argiloso relevo ondulado em área de pós-plantio de eucalipto no Vale do Rio Doce, região Centro Leste do Estado de Minas Gerais

The erosion caused by running water constitutes important cause of environmental degradation and productivity reduction, which justifies its evaluation in areas of eucalypt commercial plantations, mainly in ondulated slope conditions. The present study was intended to evaluate the influence of different management systems, in an undulated eucalypt pos-planting area, upon soil and water losses by erosion. The experiment was installed in a very clayey Red Latosol (Oxisol) under three eucalypt management systems (downhill planting with burning of crop residues - EDq; downhill planting with maintenance of crop residues on soil surface - ED; level planting with maintenance of crop residues on soil surface - EN), native forest (FN), bare soil (SD), and native pasture (PN). The soil and water losses evaluations were performed in standard plots installed in the field. All eucalypt systems presented very low values of soil losses in relation to the established tolerance limit, indicating the adequacy of these management systems concerning water erosion. The sustainability of these environments regarding erosion is indicated by the fact that soil losses in eucalipt were very close to those observed in native forest (reference).

Estudio de la compactación de un Ferralsol manejado con un sistema de no laboreo en Selvíria (MS, Brasil)

No tillage management is widely used by the Brazilian farmers and technicians like a soil conservation system, which reduces the soil losses by water erosion, increasing the infiltrated and stored water in soil, warranting environmental sustainability. No-tillage system does not invert the soil; it causes the creation of a compacted layer. The samples were taken in the agricultural year 2005/2006 in an Oxisoil at Selviria (MS/Brazil). The tillage management in the last 15 years was no-tillage system with crop rotation (maize -Zea mays L./bean - Phaseolus vulgaris L.). The analyzed soil physical properties were bulk density (BS), gravimetric water content (U) and mechanical resistance to penetration (RP) at three depths: 0-0.10 m, 0.10-0.20 m and 0.20-0.30 m. The samples were taken in a mesh with 117 sampled points covering an area of 0.16 ha. It was investigated the existence of compacted soil layer, using the mechanical resistance to penetration to 0.60 m depth with soil water content at field capacity. The data shows low coefficient of variation, except the resistance penetration data. Bulk density and gravimetric water content has a normal distribution. Only resistance to penetration at 0.10-0.20 m depth layer has a normal distribution. The correlation between different properties was low. The bulk density increases with depth; the increase of the values of soil bulk density are consistent with data in other papers, indicating there are not compaction problems for the crop development at the study area. Most of the values of resistance to penetration are lower than 2 MPa, being this value restrictive for root development. The analysis of resistance to penetration profile 0 to 0.60 m shows a compacted layer between 0.20-0.30 m. This compacted layer was caused by the conventional tillage system used at this area before the use of no-tillage system. The soil bulk density has higher values at the upper area, that it shows higher values of soil compaction. Although the values of bulk density and resistance to penetration are high, the area does not show great problems of soil compaction.

Simulação de perdas de solo em função de cenários de adequação ambiental em microbacias agrícolas

In São Paulo state, deforestation and agriculture activities are increasing soil losses processes, especially in areas of susceptible soils where soil conservation practices are not adopted. Environmental adequacy at property level regarding Permanent Protection Areas and Legal Reserves is considered a potential factor for reducing soil losses and it was based on this fact that we assessed soil losses of different scenarios of environmental adequacy. Simulations of erosive processes were carried out in 15 catchments of the Corumbataí river basin, with different forest restoration scenarios, as well as the current situation of land use/ land cover. The scenarios include reforestation of Permanent Preservation Areas (PPA); the reforestation hydrological sensitive areas; and two scenarios, the Legal Reserve installation in 20% of each catchment, being one of them for most critical areas in terms of erosion and the other at random. It was observed that the establishment of PPA and the reforestation of hydrological sensitive areas (HSA), offered a small contribution to the control of the erosive process, resulting in a reduction of 10% and 7.4%, respectively, while the legal reserve in critical areas has the significant reduction of 69.8%. The random scenario, in turn, resulted in a reduction of 21.4% of erosion. Results show that reforestation can reduce soil losses, but previous studies of land prioritization and planning could significantly increase its efficiency.

Variabilidade espacial de atributos do solo em áreas intensamente cultivadas nas regiões de Jaboticabal e Monte Alto - SP

Pós-graduação em Agronomia (Ciência do Solo) - FCAV

Caracterização da erosão hídrica laminar do solo em bacia hidrográfica com base na malha fundiária, por meio de sensoriamento remoto, geoprocessamento e modelagem

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)