Simulação da expectativa de perdas de solo em microbacia sob diferentes manejos florestais

Este estudo foi designado a avaliar, por meio de simulação cartográfica em Sistema de Informações Geográficas (SIG), o impacto de diferentes estratégias de manejo florestal na escala de uma microbacia hidrográfica. O projeto foi desenvolvido em uma pequena microbacia (2,8 km²), localizada na porção norte do litoral capixaba (Estado do Espírito Santo), inserida em um a área de plantação industrial de eucalipto pertencente ao complexo agroindustrial da Aracruz Celulose S.A. A avaliação dos impactos potenciais foi efetuada por meio da aplicação da equação universal de perdas de solo (EUPS), sendo diferentes cenários simulados com base no processamento digital da base primária de dados (dados ancilares relativos a cobertura pedológica, relevo, clima e vegetação). A simulação considerou quatro diferentes estratégias de manejo, variando de uma situação mais crítica (completa ausência de qualquer técnica conservacionista) até uma abordagem mais próxima da situação atualmente observada (onde diferentes técnicas de manejo têm sido empregadas). Os primeiros resultados permitem denotar a adequacidade do uso dessas técnicas de investigação prospectiva em suporte ao manejo operacional de florestas de produção. Todavia, alguns cuidados devem ser adotados quanto ao alcance desta abordagem, especificamente quanto ao modelo EUPS e, ainda, a uma tendência à dispersão multiplicativa de erros detectada durante o processamento digital.

Variabilidade do potencial mátrico e do conteúdo de água no solo em experimento de manejo de irrigação

Desenvolveu-se um experimento de manejo de irrigação de milho (Zea mays L.), cultivado em Latossolo Roxo, de julho a dezembro de 1994, em Guaíra (SP). Os tratamentos, com 4 repetições, foram: tr000 - aplicação de metade da lâmina de água recomendada durante todo o ciclo da cultura; tr0I0 - aplicação da lâmina recomendada somente na fase intermediária da cultura, e metade dessa lâmina na fase inicial e final; e trIII - aplicação da lâmina recomendada durante todo o ciclo da cultura. Utilizando tensiômetros, mediu-se o potencial mátrico de 0,10 a 1,00 m de profundidade, de 0,10 em 0,10 m e, a partir dos valores obtidos, analisaram-se a variabilidade e a propagação desta para o conteúdo de água no solo. Os resultados mostraram que: (1) eventualmente, nas primeiras leituras realizadas após irrigação ou precipitação pluvial, o potencial mátrico e o conteúdo de água no solo mostraram acréscimos em suas variabilidades, pelo fato de, em alguma repetição, a frente de molhamento não ter atingido a cápsula porosa do tensiômetro; (2) o valor do potencial mátrico aumentou em profundidade, tendência que foi acompanhada de um aumento da estabilidade temporal e de uma redução da variabilidade espacial; (3) o potencial mátrico apresentou variabilidade elevada e heterogeneidade de variância; (4) a variabilidade do conteúdo de água no solo foi menos acentuada que a do potencial mátrico, para toda a faixa estudada. Mediante tais resultados, foi possível concluir que a irrigação pode ser manejada com alto nível de confiança estatística quando os resultados de potencial mátrico são transformados para conteúdo de água no solo, transformação esta que minimiza os problemas de variabilidade.

Análise de modelos matemáticos aplicados ao estudo de chuvas intensas

A estimativa de chuvas intensas máximas é de grande importância para o dimensionamento de projetos agrícolas, tais como: terraços para controle de erosão, obras de barragens de terra e drenagem em solo agrícola. As chuvas são caracterizadas pela sua intensidade (mm h-1), pelo tempo de duração (min) e pelo período de retorno (anos). O modelo básico tem sido usado para determinação da intensidade de precipitação máxima diária a ser aplicada no dimensionamento de estruturas de contenção, fixando-se o período de retorno e a duração da chuva. O tempo de concentração em bacias hidrográficas, que normalmente fica entre 60 e 120 min para bacias consideradas pequenas, tem sido usado como tempo de duração na estimativa de chuvas intensas. Nesse intervalo, existem outros modelos que propiciam melhores ajustes e, conseqüentemente, maior confiabilidade na estimativa da chuva a ser usada nos dimensionamentos de estruturas de contenção. Assim, este trabalho teve como objetivo ajustar dois outros modelos para a estimativa de chuvas intensas: um exponencial e um linear, além do modelo básico. Esses modelos foram ajustados com base em dados de precipitação máxima diária anual da região de Lavras (MG), empregando-se dados de chuvas diárias do período de 1914 a 1991. Os dados foram transformados em intensidades de precipitação, com tempo de retorno variando de 2 a 100 anos e duração entre 5 e 1.440 min. Verificou-se que o modelo exponencial proposto proporcionou melhores ajustes, com menores erros na estimativa, para chuvas variando de 5 a 240 min, sendo, portanto, recomendável a bacias em que o tempo de concentração se enquadre nesta faixa de tempo; o modelo básico mostrou-se mais aplicável a bacias em que o tempo de duração seja maior que 240 min, enquanto o modelo linear não se mostrou confiável para a estimativa de chuvas intensas.

Análise de sensibilidade no processamento de dados de experimentos de perfil instantâneo

Dentre as propriedades físicas do solo, a condutividade hidráulica é uma das mais importantes, quando se estudam fenômenos que estão ligados ao movimento da água no solo. O método para determinar a função condutividade hidráulica versus umidade ou função K(θ) de um solo, denominada método de perfil instantâneo, tem como maior vantagem o fato de se basear em medições diretas no campo, sem necessidade de aguardar o estabelecimento de um equilíbrio dinâmico. No caso de experimentos desse tipo, não se conhecem estudos sobre sua sensibilidade em relação a erros nos dados experimentais; tampouco se conhece a influência que uma observação experimental a mais ou a menos possa ter sobre a parametrização da função K(θ) O presente trabalho visou analisar a sensibilidade do método de perfil instantâneo a variações nas observações realizadas in situ Utilizaram-se dados de dois experimentos de perfil instantâneo realizados no campus "Luiz de Queiroz", da Universidade de São Paulo, em Piracicaba (SP). Por meio de um algoritmo computacional para a análise dos dados experimentais, verificou-se a sensibilidade do resultado do cálculo dos parâmetros da função K(θ) para variações nos valores de entrada. Foi analisado o efeito das seguintes alterações no conjunto original de dados: retirada de uma leitura completa do conjunto de dados; retirada de leituras finais; erro no coeficiente angular de calibração do TDR; erro no intercepto da curva de calibração do TDR; erro em uma das leituras do TDR. Pelos resultados do levantamento, concluiu-se que o método do perfil instantâneo, conjuntamente com a rotina computacional utilizada para processar os valores observados no campo, apresenta alta sensibilidade a pequenas incertezas no ajuste de funções aos valores da umidade Versus tempo; é também muito sensível à leitura do tempo zero, que, portanto, deveria ser desconsiderada. Erros ou incertezas nos ajustes dos valores do potencial total Versus a profundidade têm menor influência no resultado final. Se houver comportamento não estritamente exponencial entre condutividade hidráulica e umidade, a sensibilidade do método para pequenas alterações no conjunto de dados de entrada aumenta. Respectivos erros no coeficiente angular e no intercepto de um TDR com equação de calibração linear alteram os respectivos coeficiente angular (γ) ou intercepto (ln(K*)) da relação entre condutividade hidráulica e umidade, quando o potencial matricial é obtido por tensiometria.

Uma classificação físico-hídrica dos solos

É proposto um sistema de classificação de solos baseado na capacidade de aeração e de hidratação dos perfis. A hidratação é medida pela água disponível (capacidade de campo menos ponto de murcha), enquanto a aeração é avaliada pela conjugação dos valores de ar disponível (porosidade total menos capacidade de campo) e de velocidade de infiltração básica. A partir desses pressupostos, são definidas 10 ordens e 28 classes de solos. As variáveis de entrada são: densidade das partículas, densidade do solo, porosidade total, capacidade de campo, ponto de murcha e velocidade de infiltração básica. A classificação é baseada em critérios estritamente numéricos e inexistem componentes subjetivos de avaliação. As nove ordens principais, cada uma com três classes, são: solos aerado-aqüíferos (I); solos aerado-mesaqüíferos (II); solos mesaerado-aqüíferos (III); solos mesaerado-mesaqüíferos (IV); solos aerado-aqüícludos (V); solos mesaerado-aqüícludos (VI); solos anaerado-aqüíferos (VII); solos anaerado-mesaqüíferos (VIII); solos anaerado-aqüícludos (IX). Uma última ordem é possível (ordem X), a ordem dos solos alagados, com apenas uma classe. É feita uma aplicação do método em solos com classes texturais variadas, desde areias até solos muito argilosos. Demonstra-se que inexiste uma relação direta entre as classes texturais e as classes ou ordens de solo do sistema. Com a conjugação de outras informações (meteorológicas, fitológicas, topográficas, de nível de manejo), propõe-se seja o método também utilizado como ferramenta de manejo dos solos ou na avaliação de aptidão agrícola das terras ou no dimensionamento dos projetos de irrigação.

Krigagem e inverso do quadrado da distância para interpolação dos parâmetros da equação de chuvas intensas

Em projetos de obras hidráulicas, é necessária a estimativa da chuva intensa adequada à realidade técnico-financeira dos projetos, para posterior cálculo de vazões máximas. O uso da equação de chuvas intensas é a forma mais usual para estimativa da chuva de projeto. No entanto, há dificuldade em obtê-la para locais desprovidos de dados pluviométricos, o que pode ser superado mediante técnicas computacionais para a espacialização dos seus parâmetros. Para isto, pode-se trabalhar com procedimentos estatísticos para interpolação dos parâmetros com base em estações meteorológicas vizinhas ao local. Objetivou-se, neste trabalho, comparar os dois procedimentos estatísticos mais exatos, conforme já constatado em outras aplicações físicas, que são a krigagem (interpolador geoestatístico) e o inverso do quadrado da distância, para interpolação dos parâmetros da equação de chuvas intensas. Utilizaram-se 140 estações meteorológicas do estado de São Paulo, as quais dispõem da respectiva equação de chuvas intensas estimada com base em dados pluviométricos, consideradas como ideais. Destas, 126 foram utilizadas para estudo da dependência espacial dos parâmetros e 14 para comparação de erros nas estimativas da chuva intensa. Constatou-se que ambos os métodos apresentaram boa precisão, mas a krigagem produziu menores erros médios para 11 estações, verificando-se melhorias consideráveis em especial para tempos de retorno e tempos de duração da precipitação usuais em projetos em pequenas bacias hidrográficas, podendo-se sugerir este método como o mais adequado.

Cor do solo: uma abordagem da forma convencional de obtenção em oposição à automatização do método para fins de classificação de solos

A cor é amplamente reconhecida como uma medida primária identificadora de solos. Propriedades físicas, químicas e mineralógicas de solos podem ser derivadas de sua cor. O enquadramento de algumas classes de solos, já no segundo nível categórico do atual Sistema Brasileiro de Classificação de solos, requer que a cor da amostra do horizonte diagnóstico seja determinada por comparação com os padrões existentes na escala de Munsell. Este processo de classificação é extremamente subjetivo e consome tempo, limitando a exatidão, a transferência e a utilização do procedimento. O principal objetivo deste trabalho foi obter a cor do solo com o método convencional e com um colorímetro, a fim de avaliar as possíveis implicações na classificação de solos. Cinco pedólogos foram convidados a classificar o matiz de 80 amostras de solo pela comparação com a carta de Munsell. Em seguida, o matiz das amostras foi obtido com um colorímetro, também na notação de Munsell. Pelas análises estatísticas foram avaliados: coeficientes de correlação, índice de precisão (IP), forma de agrupamento e tendências médias entre as determinações de matiz. Coeficientes de correlação variando de 0,68 a 0,94 entre as determinações de cor demonstraram que os pedólogos produziram dados que validaram o estudo. No entanto, houve confirmação de que as medidas realizadas por pedólogos não coincidiram, sendo diferentes também das determinações feitas pelo colorímetro. Índices de Precisão (IP) indicaram haver concordância em apenas 8,75 % das determinações em amostras úmidas e 17,5 % nas amostras secas. Ocorreram divergências na determinação do matiz das amostras que resultariam em erros na classificação dos solos. A avaliação das tendências médias indicou que os pesquisadores superestimaram as determinações de cor realizadas pelo colorímetro, resultando em alterações na classificação de solos.

Incremento da exatidão da análise granulométrica do solo por meio da coleta da suspensão (Silte + Argila)

A análise granulométrica do solo é realizada em três etapas: aplicação de pré-tratamentos para remoção de agentes cimentantes e floculantes, dispersão da amostra de solo e quantificação das frações do solo. Para quantificar as frações do solo, há necessidade de separá-las previamente. Dependendo do tamanho, utiliza-se o peneiramento, para as frações areia grossa e areia fina, e a sedimentação, para as frações silte e argila. Algumas propostas metodológicas calculam a proporção da fração silte no sistema por subtração das outras frações em relação à amostra original. No Laboratório de Física do Solo da Universidade Federal de Viçosa, realiza-se a coleta adicional da suspensão (fração silte + fração argila), o que incrementa a exatidão do resultado. As determinações que não levam em consideração esta coleta superestimam a proporção da fração silte, acumulando nesta fração a totalidade dos erros da determinação. Pode-se concluir que a coleta da suspensão (fração silte + fração argila) e a seqüência de cálculos decorrentes desta coleta levam a resultados mais adequados na análise granulométrica do solo, distribuindo o erro experimental nas quatro frações granulométricas.

Desempenho da co-krigagem na determinação da variabilidade de atributos do solo

A agricultura de precisão requer princípios de manejo de acordo com a variabilidade no campo, exigindo técnicas eficientes para estimar e mapear a variabilidade espacial e, ou, temporal das características e propriedades dos solos. Uma análise detalhada dos atritubos físicos e químicos do solo demanda custos e tempo relativamente elevados. Por esse motivo, costuma-se aplicar métodos estatísticos de interpolação para obter as características e propriedades dos solos nos locais não amostrados, visando diminuir o número de amostras necessárias para um bom mapeamento do campo. Algumas variáveis que caracterizam os atributos de determinado solo são, freqüentemente, onerosas e de difícil execução. Nestas situações, é interessante estimar tais variáveis com base em outras que apresentam boa correlação espacial com as primeiras e de simples determinação. Isto pode ser feito por meio de um semivariograma cruzado. O interpolador que utiliza o semivariograma cruzado em sua modelagem é chamado de co-krigagem . O objetivo deste trabalho foi investigar a eficiência do método estatístico da co-krigagem na estimativa do pH e do Mn de acordo com a matéria orgânica, obtendo as margens de erros associadas a esta técnica por comparação dos valores estimados com aqueles determinados em laboratório. Os resultados mostraram que a co-krigagem foi capaz de estimar as variabilidades dos solos com grande exatidão.

Modelagem de atributos físico-hídricos do solo numa bacia hidrográfica da região do Alto Rio Grande, MG

O presente trabalho objetivou desenvolver modelos para estimativa dos atributos físico-hídricos do solo porosidade drenável (PD) e capacidade total de retenção de água (CTA), com base em atributos físicos de fácil e rápida obtenção (textura, argila dispersa em água, volume total de poros, densidade do solo e densidade de partícula) e a determinação de matéria orgânica. Os atributos foram coletados na bacia hidrográfica do Ribeirão Marcela, na camada de 0 a 15 cm, obedecendo aos grids de 240 x 240 e 60 x 60 m, totalizando 165 pontos amostrados. Trabalhou-se com regressão múltipla linear, constituindo-se variáveis por meio da combinação dos diferentes atributos entre si e estimando os respectivos coeficientes pelo método dos mínimos quadrados, utilizando-se o programa SAS for Windows. Os modelos gerados para CTA e PD apresentaram boa qualidade estatística, com elevados coeficientes de determinação, baixos erros de estimativa e variáveis significativas, o que permitiu sua aplicação na estimativa desses atributos na bacia hidrográfica do Ribeirão Marcela, representativa do domínio dos Latossolos na região do Alto Rio Grande, fornecendo assim subsídios para implantação de projetos agrícolas e ambientais, especialmente no auxílio à parametrização de modelos de simulação hidrossedimentológica, os quais estão em desenvolvimento para aplicação na região.

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.

Comparação de métodos de determinação da condutividade hidráulica em um latossolo vermelho-amarelo

A determinação da condutividade hidráulica como variável do conteúdo de água volumétrico, K(θ), é essencial para resolver, por exemplo, problemas de drenagem. Todavia, diferentes métodos de determinação podem produzir resultados distintos, dependendo dos pressupostos assumidos. Objetivou-se com este estudo avaliar o desempenho de métodos diretos no campo (perfil instantâneo, métodos do fluxo e da umidade) e indireto no laboratório (a partir da condutividade hidráulica do solo saturado e da curva de retenção) na estimativa da relação K(θ). O experimento foi realizado em Piracicaba, Estado de São Paulo, Brasil, em um Latossolo Vermelho-Amarelo textura argiloarenosa, entre os meses de junho e agosto de 1999, por serem de baixa precipitação pluvial média mensal. A função K(θ) fornecida pelos diferentes métodos foi comparada utilizando-se o erro máximo absoluto e o índice da concordância. Todos os métodos apresentaram limitações na determinação da função K(θ) na tensão próxima à de saturação, sendo os maiores erros identificados nessa faixa de umidade. Os métodos do fluxo, da umidade e indireto no laboratório tiveram concordância de moderada a fraca quando comparados ao método do perfil instantâneo, mostrando que no solo Latossolo Vermelho-Amarelo textura argiloarenosa assumir que o gradiente é unitário resultou em estimativas errôneas dos valores de K(θ), causadas pela falta de homogeneidade no perfil do solo.

Caracterização hidrodinâmica e hidrodispersiva de um latossolo amarelo na microrregião do brejo paraibano

Para modelar o fluxo de água e o transporte de soluto em solos são necessários parâmetros hidrodinâmicos e hidrodispersivos como dados de entrada nos modelos numéricos. O experimento de infiltração axissimétrica utilizando um infiltrômetro de anel simples com um traçador conservativo (KCl) é um método simples e eficiente para determinar esses parâmetros no campo. O objetivo deste trabalho consistiu na caracterização hidrodinâmica e hidrodispersiva de um Latossolo Amarelo situado na microrregião do brejo paraibano, no município de Areia, PB, em nível de campo, por meio da infiltrometria de anel simples. Os experimentos foram realizados em uma área cultivada com feijão em uma malha de 50 x 50 m. A condutividade hidráulica saturada, Ks, e a sorvidade, S, foram estimadas pelas análises de infiltração tridimensional axissimétrica para tempos curto e longo. O soluto inerte (Cl-) foi utilizado para o cálculo da fração de água móvel, Φ, por meio da medição da concentração de soluto na camada do solo (0-15 cm) ao final do experimento de infiltração. Um modelo numérico de transferência de soluto com base no conceito de convecção-dispersão (CD) foi utilizado para definir os parâmetros (D e R) de transporte. A infiltrometria de anel simples demonstrou ser um método simples e eficiente para obtenção dos parâmetros hidrodinâmicos e hidrodispersivos. Observou-se boa concordância entre os valores medidos e calculados (v, D e R) com o modelo CD observado pelos coeficientes de determinação (r²).

Mineralização do carbono e nitrogênio de resíduos aplicados ao solo em campo

A definição das doses de aplicação de resíduos orgânicos de origens agrícola, urbana ou industrial, com vistas a seu aproveitamento agrícola, deve estar fundamentada na taxa de sua mineralização no solo. Neste trabalho, os objetivos foram utilizar e analisar diferentes métodos de estimativa das frações mineralizadas dos estercos de bovinos, suínos e galinhas, bem como do lodo de esgoto e do composto de lixo urbano, em campo, quando incorporados ou dispostos sobre um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico (LVAd). O experimento foi conduzido por um período de 360 dias, sendo feita coleta mensal de amostras do solo/resíduo, em que foram quantificadas as concentrações de carbono facilmente oxidável (COfo), o nitrogênio total, o amônio e o nitrato, possibilitando a estimativa do nitrogênio orgânico (NO). Verificou-se que estimativas das frações mineralizadas em resíduos dispostos superficialmente estão mais sujeitas a erros que as incorporadas, em razão das diferentes proporções resíduo/solo coletadas durante o período de monitoramento. Recomendou-se a obtenção das frações mineralizadas a partir de dados de concentração de COfo no solo/resíduo, tendo em vista que as de Ninorg e, consequentemente, de NO estão sujeitas à forte influência da ocorrência de chuvas, gerando valores pouco confiáveis. As frações mineralizadas de COfo e NO estimadas, considerando-se as adições de material orgânico (COfo(adic) ou NO(adic)), foram, após 120 dias de incubação do resíduo, superiores a 89,3 %, sejam nos resíduos incorporados ou dispostos superficialmente.

Redução da influência da massa específica na determinação do teor de umidade de sementes de trigo

A medição da capacitância e da condutância de um capacitor contendo amostras de trigo permite a determinação de duas de suas propriedades dielétricas: a permissividade relativa (épsilon') e o fator de perda dielétrica (épsilon"). A utilização dessas propriedades, medidas simultaneamente em duas freqüências de oscilação do campo elétrico, permite reduzir ou eliminar o efeito da massa específica aparente na determinação do teor de umidade do trigo. Tal procedimento torna possível o monitoramento contínuo e em tempo real, sem a necessidade de retirar amostras, do teor de umidade de uma coluna de grãos em movimento, situação em que ocorrem as maiores variações na massa específica do produto. O objetivo deste trabalho consistiu na obtenção de equações que permitam reduzir ou eliminar o efeito da massa específica na determinação em linha do teor de umidade do trigo. Foram utilizadas amostras das variedades Hussar, Mercia e Hereward com teor de umidade entre 11% e 22% b.u. e massa específica no intervalo 666 kg m-3 <= ro <= 873 kg m-3. A equação que apresentou melhor desempenho permite calcular o teor de umidade do trigo com erros-padrão de calibração e de predição de 0,4 e 0,5 ponto percentual, respectivamente.