Parametrização do método do perfil instantâneo para a determinação da condutividade hidráulica do solo em experimentos com evaporação

A condutividade hidráulica do solo é uma propriedade cuja quantificação é essencial para qualquer estudo que envolva o movimento da água no solo. Os métodos para sua determinação baseados na drenagem interna, como o do perfil instantâneo - MPI, são os mais empregados, restringindo-se à determinação da condutividade hidráulica entre a condição de solo saturado e a umidade na capacidade de campo. Com a finalidade de obter a condutividade hidráulica para menores valores de umidade, propôs-se um método de emprego do MPI com evaporação, apresentando-se o procedimento para a determinação do plano de fluxo zero e estimativa da densidade de fluxo. Demonstrou-se a aplicação do método, obtendo-se resultados de condutividade hidráulica para a camada superficial de um perfil monitorado a partir de um experimento de campo realizado durante um período de 12 dias. A profundidade máxima do plano de fluxo zero estimado foi de aproximadamente 0,50 m. A faixa de umidade obtida variou de 0,25 a 0,21 m³ m-3, valores complementares aos obtidos em experimentos sem evaporação no mesmo local. Os resultados indicaram a viabilidade do método, útil especialmente para se estender à faixa de umidade obtida na camada superficial de tais experimentos.

Modelagem numérica para o processo da evaporação da água do solo

Foram realizados vários ensaios laboratoriais para avaliar o desempenho de um modelo numérico em simular o processo unidimensional da evaporação da água do solo. Este modelo foi desenvolvido a partir da linearização da equação de Richards no espaço e do uso da técnica iterativa de Newton-Raphson, para resolver essa equação não-linear no tempo, e leva em conta o fluxo de vapor dentro do perfil de solo e a taxa de evaporação na sua superfície. Os resultados mostraram que o modelo foi capaz de simular satisfatoriamente o processo, tanto em meios porosos homogêneos quanto estratificados

Disponibilidade de nitrogênio e fluxos de N2O a partir de solo sob pastagem após aplicação de herbicida

O óxido nitroso (N2O) é um importante gás do efeito estufa, com um alto potencial de provocar o aquecimento global e de vida longa na atmosfera. Grande parte dos fluxos naturais de N2O ocorre a partir dos oceanos, enquanto o restante é resultado principalmente da contribuição de processos microbiológicos (nitrificação e desnitrificação) ocorridos em solos de regiões tropicais. A disponibilidade de N para processos metabólicos dos microrganismos pode ser um importante fator no controle das emissões de N2O nesses solos. O presente trabalho foi realizado com o objetivo de melhorar a compreensão acerca dos controles sobre os fluxos de N2O a partir de solos com pastagem na Amazônia. Foram investigados os efeitos da disponibilidade de N, C e umidade na emissão de N2O a partir do solo de uma pastagem submetida ou não a práticas para recuperação de sua produtividade. O estudo foi realizado em condições de laboratório, incubando o solo coletado nas seguintes situações: (a) Controle - solo com pastagem estabelecida em 1983 e com manejo tradicional, constituída de uma mistura de Brachiaria brinzantha e Panicum maximum, além da presença de uma variedade de plantas invasoras, e (b) Herbicida - dessecação total das plantas da pastagem estabelecida em 1983, para o plantio direto de arroz e posterior ressemeadura de braquiária. É oportuno ressaltar que as amostras de solo (camada de 0-5 cm) das áreas foram coletadas no terceiro dia após a aplicação do agroquímico. Para o estabelecimento das comparações e compreensão dos controles nos fluxos de N2O do solo, foram adicionados ao solo para incubação: nitrato, dextrose e água; além do uso de acetileno para bloquear a oxidação do N2O a N2, estimando, assim, a proporção de N2 que foi emitido do solo. Os maiores fluxos foram observados quando o nitrato foi acrescentado ao solo sob condições de alta umidade. A adição de dextrose (fonte de C) elevou os fluxos de forma mais intensa no solo que recebeu aplicação de herbicida, cuja disponibilidade de N também era maior. Com a aplicação de acetileno foi possível observar que grande parte do N perdido sob formas gasosas ocorre como N2. Desse modo, o processo de desnitrificação mostrou-se dominante nos fluxos de N2O a partir do solo da pastagem estudada, enquanto o N foi o fator principal no controle desses fluxos.

Determinação in Loco da difusividade térmica num solo da região de Caatinga (PB)

Um estudo experimental detalhado sobre transferências de calor e água no complexo solo - vegetação - atmosfera, em uma região de caatinga no semi-árido paraibano, mostrou que o comportamento termodinâmico do solo exerce papel fundamental no processo de evaporação do solo e nos fluxos de calor sensível. Este trabalho objetivou mostrar como a difusividade térmica do solo in loco foi determinada. Três métodos diferentes, embasados sobre hipóteses bem distintas, foram utilizados, e os seus resultados foram comparados. O método harmônico não se mostrou adequado para o tipo de solo encontrado. Para a camada superficial do solo (0-5 cm), o método CLTM (Corrected Laplace Transform Method) mostrou-se bem adaptado. Em todos os casos, o método NHS (método de Nassar & Horton), que considera variações verticais da difusividade térmica, apresentou uma dispersão elevada dos seus pontos, porém forneceu valores próximos dos valores estimados pelo método CLTM na camada superior e valores coerentes nas outras camadas. A umidade do solo, na profundidade média de 5 cm, foi medida por uma sonda TDR devidamente calibrada. Assim, pôde se determinar a relação entre a difusividade térmica e a umidade volumétrica para o solo estudado. Os valores muito baixos de difusividade constituem um condicionante importante do clima local.

Bases teóricas e experimentais de fatores relacionados com a disponibilidade de potássio do solo às plantas usando trigo como referência

O grau de disponibilidade de nutrientes no solo para as plantas é um dos principais fatores que determinam a capacidade produtiva das culturas. Modelos matemáticos têm sido propostos para simular o fluxo de nutrientes para raízes, levando em consideração diversos parâmetros físicos e químicos do solo e fatores anatômicos e fisiológicos da raiz. No presente trabalho, objetivou-se estabelecer uma relação entre o modelo teórico de difusão de Baldwin e os resultados experimentais de campo, envolvendo a resposta da cultura do trigo à aplicação de K ao solo. Com base em simulações com o modelo teórico, constatou-se que solos com poder-tampão de K 3,6 vezes maior proporcionariam absorção de K pelas raízes três vezes menor. Um modelo empírico derivado de três experimentos de campo com trigo indicou interação significativa entre os seguintes fatores: rendimento de grãos de trigo, teor de argila, dose de K aplicada e teor de K no solo. Quanto maior o teor de argila do solo, maior foi a dose de K2O necessária para atingir certo rendimento de trigo. O modelo indicou que cada 10 % a mais de argila aumenta a demanda de aplicação de K2O em 8 a 9 kg ha-1. Quando o teor de K no solo foi superior a 40 mg dm-3, houve tendência de a dose de K a ser aplicada decrescer gradualmente, podendo essa concentração ser definida como nível mínimo para o desenvolvimento de trigo nos solos estudados. Essas constatações permitem inferir que o teor de argila, ou outro fator a ela relacionado, como o poder-tampão ou a capacidade de troca de cátions, poderia ser incorporado em sistemas de recomendação de K, visto que esses fatores têm relação com as variáveis do modelo de difusão de Baldwin.

Uma visão sobre qualidade do solo

No início da década de1990, a comunidade científica, consciente da importância do solo para a qualidade ambiental e para a sustentabilidade agrícola, iniciou a abordagem sobre Qualidade do Solo (QS). Este trabalho teve o objetivo de analisar o estado da arte em QS e fazer uma reflexão sobre as propostas de avaliação. A maior parte dos estudos concentra-se na identificação de um índice que seja capaz de servir como indicador de QS (IQS), para auxiliar na avaliação de terras em relação à degradação, fazer estimativas de necessidades de pesquisa e de financiamentos e julgar práticas de manejo utilizadas. Alguns autores propõem os critérios para definição de um IQS. Das abordagens sobre QS, percebe-se que existem três linhas de pensamento: busca por atributos do solo como IQS; matéria orgânica do solo como IQS; e QS como resultado de processos no sistema solo-planta. Conclui-se que o grande avanço nessa área é a abordagem sistêmica do solo, razão pela qual é mais importante identificar como obter QS, do que identificar atributos para medi-la. Sob essa análise, o sistema solo só atinge qualidade quando integrado às plantas e à biota edáfica, e a avaliação do seu funcionamento, que é a própria QS, deve ter como base os princípios da termodinâmica do não-equilíbrio, ciência que rege os sistemas abertos. Os sistemas agrícolas que favorecem a QS são aqueles que cultivam plantas intensamente, de preferência de espécies diferentes, sem o revolvimento do solo.

Transporte de boro no solo e sua absorção por eucalipto

O mecanismo e a magnitude do transporte de B até as raízes das plantas dependem da umidade e do teor do nutriente no solo. As contribuições do fluxo de massa e da difusão para o transporte de B até as raízes de eucalipto foram avaliadas em resposta ao potencial de água do solo e às doses do nutriente. No ensaio, foram utilizados dois potenciais de água do solo (-10 e -40 kPa) e seis doses de B (0, 0,5, 1, 2, 3 e 5 mg dm-3 de B). As plantas foram cultivadas em vasos com capacidade de 2,5 dm³ em casa de vegetação. O controle do potencial da água do solo foi efetuado pelo uso de um tensiômetro por vaso, e o ajuste por acréscimo de água destilada. A máxima produção de matéria seca de raízes foi obtida nas doses correspondentes a 0,98 e 2,38 mg dm-3 de B nos potenciais de água de -10 e -40 kPa, respectivamente. A máxima produção de matéria seca de parte aérea foi obtida nas doses correspondentes a 0,96 e 1,82 mg dm-3 de B nos potenciais de água de -10 e -40 kPa, respectivamente. Foram observadas relações positivas e altamente significativas (p < 0,01) entre as doses de B aplicadas, o B extraível do solo, o B na solução do solo e o conteúdo de B na planta, para ambos os potenciais de água. O fluxo de massa foi o mecanismo predominante no transporte de B, chegando a suprir 100 % das necessidades das plantas nas doses mais elevadas do nutriente. O fluxo difusivo foi o mecanismo complementar de maior importância relativa no solo com baixo teor de B e com déficit hídrico.

Avaliação de modelo de extração da água do solo por sistemas radiculares divididos entre camadas de solo com propriedades hidráulicas distintas

A avaliação da capacidade de raízes de plantas em extrair água do solo é de grande importância na modelagem da taxa de transpiração e, para entender o crescimento e rendimento vegetal e o balanço de água e de solutos no solo. Para testar um modelo de extração radicular macroscópico baseado no processo em escala microscópica, descreveram-se os resultados de um experimento com plantas cujo sistema radicular foi dividido entre camadas de solo com propriedades hidráulicas contrastantes. Um experimento de lisímetro dividido com plantas de sorgo foi realizado em Piracicaba-SP. Quatro lisímetros com dois compartimentos separados fisicamente (split-pot) foram construídos e preenchidos com material de dois tipos de solo de diferentes classes texturais (um solo de textura média - AR e outro de textura argilosa - AG). Durante um mês e meio foi imposto um regime hídrico, alternando a irrigação entre os compartimentos. O teor de água nos compartimentos dos lisímetros foi monitorado com TDR e tensiômetros. O material dos dois solos foi analisado conforme método-padrão quanto às suas propriedades de retenção e condução da água. A densidade radicular foi determinada por pesagem no fim do experimento, tendo ficado em torno de duas vezes maior no solo AR do que no AG. Observou-se que a extração de água ocorreu preferencialmente do compartimento do lisímetro com maior potencial de fluxo matricial. Em certas ocasiões houve transferência de água do lado de maior para o de menor potencial de fluxo matricial, com a liberação da água ao solo pelo sistema radicular (hydraulic lift). Para compensar o efeito da heterogeneidade da distribuição radicular e da atividade radicular, incluiu-se, no modelo, um fator empírico f de correção. O modelo testado descreveu bem 80 % das observações com a utilização de valores de f de 0,01506 e 0,003713, para os solos AR e AG, respectivamente. O modelo simulou a liberação de água ao solo mais frequentemente do que ela ocorreu no experimento. Esse fato pode indicar que a resistência interna do sistema radicular, não contabilizada pelo modelo, pode ter papel importante nas relações hídricas na rizosfera.

Utilização de métodos de representação espacial para cálculo do fator topográfico na equação universal de perda de solo revisada em bacias hidrográficas

Métodos de representação espacial para o cálculo do fator topográfico (LS) da Equação Universal de Perda de Solo Revisada (RUSLE) têm sido utilizados para estimar a erosão do solo e a produção de sedimentos em bacias hidrográficas. Esses procedimentos baseiam-se nas equações tradicionalmente empregadas para determinação do fator LS e em informações que caracterizam a forma das vertentes derivadas do modelo numérico de elevação (MNE). Neste estudo foram analisados dois métodos de representação espacial utilizados no cálculo do fator LS em modelos matemáticos de erosão e produção de sedimentos em bacias hidrográficas. A análise foi realizada em quatro bacias rurais de relevo movimentado. Os valores de LS obtidos pelos métodos de representação espacial foram comparados entre si e com valores de LS determinados pelo método tradicional com levantamento em campo. Resultados mostraram que os valores de LS gerados pelos métodos de representação espacial apresentam diferenças significativas entre si, sendo dependentes do procedimento de cálculo e do método utilizado para determinar a direção de fluxo no MNE. Também foi verificado que os valores numéricos do fator LS determinados pelos métodos de representação espacial apresentam diferenças em relação àqueles estimados pelo método tradicional.

Sistema de aquisição de dados para equipamento de medida da permeabilidade intrínseca do solo ao ar

A permeabilidade intrínseca - ou simplesmente permeabilidade do solo ao ar - é uma propriedade importante para a identificação de alterações no espaço poroso do solo causadas pelas práticas de manejo, na estimativa de propriedades do solo mais difíceis e onerosas e na composição de modelos de fluxo de fluidos em solos agrícolas e em solos contaminados. O objetivo do presente estudo foi construir um sistema de aquisição de dados (módulo eletrônico e programa computacional) para a medida da permeabilidade do solo ao ar em laboratório, utilizando-se materiais disponíveis no local e ferramentas computacionais de acesso livre. O sistema de aquisição de dados mostrou-se bastante preciso na determinação da permeabilidade do solo ao ar, com intervalo de confiança de 9,42 ± 0,085 μm² (95 %), para uma amostra-padrão constituída de partículas com diâmetro de 0,106 a 0,250 mm da fração areia de um Latossolo Vermelho-Amarelo textura média. A estimativa da permeabilidade do solo ao ar, considerando a viscosidade dinâmica do ar em função da temperatura, foi significativamente maior que a estimativa com valor fixo de viscosidade dinâmica em aproximadamente 20 ºC. A medição realizada em uma amostra de solo com estrutura indeformada de um Latossolo Vermelho foi tão precisa quanto à da amostra-padrão, e a estimativa da massa de água removida da amostra foi de 3,27 mg.

Estimativa da capacidade de campo pela curva de retenção e pela densidade de fluxo da água

A capacidade de campo é um parâmetro de inegável relevância para o manejo adequado da irrigação. A partir da determinação confiável do conteúdo de água no solo na capacidade de campo, pode-se otimizar a produtividade das culturas agrícolas, maximizando a eficiência do uso da água pelas plantas e evitando a contaminação do lençol freático por lixiviação de fertilizantes e agroquímicos. Nesse sentido, o trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade de campo (a) pelo cálculo da densidade de fluxo da água durante o processo de redistribuição no experimento clássico de determinação desse parâmetro e (b) a partir de uma dada tensão da água na curva de retenção, em um Latossolo Vermelho-Amarelo textura média, localizado em área experimental da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, município de Piracicaba, Estado de São Paulo (Brasil). Para isso, instalaram-se no solo, até a profundidade de 1,9 m, 60 tubos de acesso a uma sonda de nêutrons, numa rede de malha quadrada de 5 m (6 x 10 pontos amostrais), e, adjacente a cada tubo, dois tensiômetros, um a 0,75 m e outro a 0,85 m de profundidade. Nos 60 pontos (locais) amostrais, desenvolveu-se um experimento similar ao experimento clássico de determinação da capacidade de campo, no qual o solo foi devidamente submetido a uma lâmina de infiltração visando à saturação do seu perfil; sua superfície, coberta com lona plástica para evitar fluxo de água através dela; e a redistribuição da água, monitorada até a profundidade de 0,8 m durante 20 dias. Observou-se que o conteúdo de água correspondente a uma densidade de fluxo de 1,0 mm dia-1 é a melhor estimativa da capacidade de campo para esse solo, uma vez que as densidades de fluxo de 0,1 e 0,01 mm dia-1, também recomendadas para estimar a capacidade de campo, são muito baixas, a ponto de não terem sido alcançadas neste estudo. Quanto aos resultados obtidos pelo método baseado na curva de retenção, utilizando-se o conteúdo de água correspondente à tensão de 10 kPa em curvas de retenção elaboradas no campo e no laboratório também para os 60 pontos, na profundidade de 0,8 m, observou-se que os valores obtidos a partir das curvas de retenção elaboradas no campo e no laboratório subestimaram e superestimaram, respectivamente, aqueles baseados na densidade de fluxo da água de 1,0 mm dia-1, e a medida de campo foi mais confiável.

Determinação de manganês em presença de ferro: análise de solo por ativação neutrônica instrumental

A técnica analítica nuclear de ativação neutrônica é multielementar, precisa, exata e, além de outras características, tem sido indicada como técnica primária na determinação elementar principalmente de solo. Entretanto, ao ser aplicada, não está isenta de interferências inerentes à técnica, como a ocorrência de reações de interferências primárias, cuja contribuição depende das características do fluxo de nêutrons do reator, do local de irradiação, etc. Essas reações ocorrem durante a irradiação, quando a amostra é submetida ao fluxo de nêutrons no reator no qual há contribuição de nêutrons de diversas energias. Uma interferência que pode ser significativa é a determinação de Mn em presença de Fe, pois a formação extra do 56Mn poderá não permitir afirmar se a concentração de Mn determinada deve-se à interferência do Fe ou não. Para verificar se essa interferência é significativa, ao analisar amostras com elevada concentração de Fe no reator TRIGA MARK I IPR-R1 do CDTN/CNEN, foi realizado este estudo, visando determinar o Mn em solo do Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, Brasil, no qual há ocorrência de minérios com teores da ordem de 40 a 60 % em Fe. Os resultados mostraram que na reação de 56Fe com nêutrons rápidos a formação de 56Mn é pouco significativa, não havendo necessidade de aplicar a correção da interferência.

Análise da determinação da condutividade hidráulica do solo pelo método do perfil instantâneo

A condutividade hidráulica do solo K é uma propriedade que expressa a facilidade com que a água nele se movimenta; é importante para o manejo do solo, para a produção das culturas e para a preservação do solo e do ambiente. A determinação da condutividade hidráulica pode ser feita por métodos de laboratório e de campo; o primeiro, com maior controle das condições experimentais e, o segundo, com menor grau de perturbação no solo. Dentre os métodos de campo, o mais utilizado é o do perfil instantâneo, tanto o original como o modificado, em que se obtém teoricamente uma relação entre o conteúdo de água θ e o tempo de redistribuição t, supondo gradiente de potencial total igual a um. No intuito de realizar uma análise mais profunda desse método, foi desenvolvido um estudo com o objetivo de verificar a possibilidade de se obter uma relação do conteúdo de água no solo, em função do tempo de redistribuição sem a suposição da existência de gradiente de potencial total unitário. O estudo foi desenvolvido com dados de quatro solos e a validação da relação proposta foi realizada por comparação da função K(θ) obtida a partir dela com a alcançada tradicionalmente. Com base na análise dos resultados, pode-se concluir que a relação proposta entre θ e t para o método do perfil instantâneo apresentou-se válida e que o gradiente de potencial total pode influir tanto o parâmetro γ como o parâmetro K0 da equação K = K0 exp [γ (θ-θ0)], ajustada aos dados experimentais. No caso específico dos solos avaliados neste trabalho, o gradiente de potencial teve baixa influência no parâmetro γ, comparada à sua influência no parâmetro K0, levando à possibilidade de uso de um gradiente de potencial total médio para obtenção da função K(θ). Além disso, observou-se que o procedimento para o cálculo da densidade de fluxo a partir da curva da armazenagem em função do tempo de redistribuição da água é muito mais simples do que o procedimento original utilizado no método do perfil instantâneo.

Modelo de distribuição de água e de potencial matricial no solo sob gotejamento com extração de água por raízes

A maior dificuldade em descrever e estimar a distribuição de água no bulbo molhado sob gotejamento reside na extração de água pelo sistema radicular, que é mais complexa devido à geometria de fluxo tridimensional. Os modelos existentes são, na maioria, unidimensionais ou multidimensionais de acessibilidade limitada. Este trabalho propõe um modelo semi-analítico para distribuição bidimensional de umidade ou de potencial no bulbo molhado, através da superposição da solução analítica de Warrick, para ponto-fonte em condições de regime não-permanente, com um modelo paramétrico de extração de água pelas raízes, considerando o balanço de água num volume unitário do solo. O modelo foi ajustado com sucesso a dados experimentais para a cultura do milho num solo franco-siltoso. Simulações de distribuição de água no bulbo molhado mostraram que o modelo permite estimar ou descrever a dinâmica de água do solo no bulbo molhado em qualquer tempo ao longo do ciclo de irrigação, o que pode contribuir significativamente na avaliação do manejo da irrigação, no estudo de posicionamento de sensores de umidade ou de potencial matricial, e em estudos relacionados à atividade das raízes no bulbo molhado.

Sistemas de colheita da cana-de-açúcar e alterações nas propriedades físicas de um solo podzólico amarelo no Estado do Espírito Santo

Foi instalado um experimento de longa duração (1989-1994) com cana-de-açúcar (variedade RB 739735) no município de Linhares, ES, com o objetivo de avaliar o efeito dos seguintes sistemas de colheita da cana-de-açúcar: a) Sistema Cana Crua - corte da cana sem queima, com posterior espalhamento do palhiço sobre o solo; e b) Sistema Cana Queimada - corte da cana com queima prévia do palhiço, sobre algumas propriedades físicas de solo Podzólico Amarelo em área de tabuleiro. O delineamento utilizado foi o de blocos casualizados, com seis repetições. Após seis anos de cultivo, constatou-se alteração do solo no sistema Cana Queimada, evidenciada pela diminuição do diâmetro médio ponderado dos agregados estáveis em água e pelo aumento da densidade do solo na profundidade de 0-5 cm. Foram também detectadas alterações significativas na porosidade total e distribuição de poros, na profundidade de 0-5 cm, devido às práticas de manejo do sistema de colheita. Verificou-se, ainda, que a velocidade de infiltração instantânea foi maior nas áreas sob tratamento sem queima. Os mesmos resultados não foram encontrados quando se avaliou o fluxo de água saturado através do método do permeâmetro.