Índice S para avaliação da qualidade física de solos

O conceito da qualidade física do solo atualmente é bem estabelecido, principalmente pelos índices que avaliam a qualidade do solo. O índice S é um recente indicador da qualidade física do solo relacionado com características importantes do solo. O objetivo deste trabalho foi fazer uma avaliação do método de obtenção do índice S quanto à derivada da função de curva de retenção de água da curva usando ou não a transformação ln(h), bem como avaliar o problema de unidades e da restrição m = 1 - 1/n no cálculo do índice. Concluiu-se que o valor do índice S é superior quando a umidade do solo usada no ajuste da curva de retenção de água proposta por van Genuchten (1980) é expressa na forma volumétrica, quando comparada com a gravimétrica. Para a mesma unidade da umidade do solo, não se observa diferença nos valores do índice S para qualquer unidade de tensão. O valor do índice S difere de acordo com o uso ou não da restrição m = 1 -1/n para estimativa dos parâmetros m e n da curva de retenção proposta por van Genuchten (1980).

Curva de retenção de água no solo pelo método do papel-filtro

O método mais tradicional para determinação da curva de retenção de água no solo emprega a câmara de pressão de Richards. Por questões práticas, a busca por métodos alternativos ao de Richards, financeiramente mais acessíveis e menos morosos, faz-se interessante. Diante disso, desenvolveu-se o presente trabalho com o objetivo de avaliar o uso do método do papel-filtro. Para isso, realizou-se inicialmente coleta, caracterização física e preparo de amostras indeformadas de um Latossolo Vermelho distroférrico típico e ensaio em câmara de Richards, utilizando pressões de 0, 10, 30, 60, 100, 300, 500, 1000 e 1500 kPa. No ensaio com o papel-filtro, mediu-se o potencial matricial da água em amostras cujas umidades foram previamente estabelecidas, utilizando-se curva de calibração adequada. Os ensaios resultaram em pontos de pressão versus umidade, que foram ajustados pelo modelo de van Genuchten, utilizando o programa RETC. Realizou-se uma análise comparativa de valores de umidade volumétrica estimados pelo modelo ajustado nos ensaios com o papel-filtro com a curva de retenção ajustada obtida pela câmara de Richards. Por meio dessa comparação, verificou-se a aplicabilidade do método do papel-filtro para determinação da curva de retenção de água no solo agrícola utilizado.

Estimation of water percolation by different methods using TDR

Detailed knowledge on water percolation into the soil in irrigated areas is fundamental for solving problems of drainage, pollution and the recharge of underground aquifers. The aim of this study was to evaluate the percolation estimated by time-domain-reflectometry (TDR) in a drainage lysimeter. We used Darcy's law with K(θ) functions determined by field and laboratory methods and by the change in water storage in the soil profile at 16 points of moisture measurement at different time intervals. A sandy clay soil was saturated and covered with plastic sheet to prevent evaporation and an internal drainage trial in a drainage lysimeter was installed. The relationship between the observed and estimated percolation values was evaluated by linear regression analysis. The results suggest that percolation in the field or laboratory can be estimated based on continuous monitoring with TDR, and at short time intervals, of the variations in soil water storage. The precision and accuracy of this approach are similar to those of the lysimeter and it has advantages over the other evaluated methods, of which the most relevant are the possibility of estimating percolation in short time intervals and exemption from the predetermination of soil hydraulic properties such as water retention and hydraulic conductivity. The estimates obtained by the Darcy-Buckingham equation for percolation levels using function K(θ) predicted by the method of Hillel et al. (1972) provided compatible water percolation estimates with those obtained in the lysimeter at time intervals greater than 1 h. The methods of Libardi et al. (1980), Sisson et al. (1980) and van Genuchten (1980) underestimated water percolation.

Changes in the Structure of a Nigerian Soil under Different Land Management Practices

Quantification of soil physical quality (SPQ) and pore size distribution (PSD) can assist understanding of how changes in land management practices influence dynamics of soil structure, and this understanding could greatly improve the predictability of soil physical behavior and crop yield. The objectives of this study were to measure the SPQ index under two different land management practices (the continuous arable cropping system and natural bush fallow system), and contrast the effects of these practices on the structure of PSD using soil water retention data. Soil water retention curves obtained from a pressure chamber were fitted to van Genuchten’s equation, setting m (= 1-1/n). Although values for soil bulk density were high, soils under the continuous arable cropping system had good SPQ, and maintained the capacity to support root development. However, soils under the natural bush fallow system had a worse structure than the continuous arable system, with restrictions in available water capacity. These two management systems had different PSDs. Results showed the inferiority of the natural bush fallow system with no traffic restriction (which is the common practice) in relation to the continuous arable cropping system in regard to physical quality and structure.

Condutividade hidráulica de um Latossolo Vermelho em pousio e cultivo intensivo

O entendimento e a predição do fluxo de água no solo são essenciais ao manejo agrícola e ambiental. O objetivo deste trabalho foi determinar e comparar a condutividade hidráulica obtida com a técnica do perfil instantâneo no campo, em um solo mantido em pousio por seis anos e outro cultivado intensivamente por igual período. A técnica empregada para a obtenção da condutividade hidráulica foi a de Hillel. A quantidade de água no Latossolo Vermelho foi determinada convertendo-se os valores de potencial matricial da água no solo em umidade volumétrica, segundo a equação de van Genuchten. As determinações de potencial matricial foram realizadas nas profundidades de 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 e 1,0 m, ao longo de 24 dias. Os maiores valores de condutividade hidráulica até a profundidade de 1,0 m ocorreram no solo em pousio. O parâmetro condutividade hidráulica saturada é o responsável pelos maiores valores da função K(teta) determinada em todas as profundidades, independentemente da umidade do solo utilizada como referência.

Bayesian Markov-chain-Monte-Carlo inversion of time-lapse cross hole ground-penetrating radar data to characterize the vadose zone at the Arrenaes field site, Denmark

The ground-penetrating radar (GPR) geophysical method has the potential to provide valuable information on the hydraulic properties of the vadose zone because of its strong sensitivity to soil water content. In particular, recent evidence has suggested that the stochastic inversion of crosshole GPR traveltime data can allow for a significant reduction in uncertainty regarding subsurface van Genuchten-Mualem (VGM) parameters. Much of the previous work on the stochastic estimation of VGM parameters from crosshole GPR data has considered the case of steady-state infiltration conditions, which represent only a small fraction of practically relevant scenarios. We explored in detail the dynamic infiltration case, specifically examining to what extent time-lapse crosshole GPR traveltimes, measured during a forced infiltration experiment at the Arreneas field site in Denmark, could help to quantify VGM parameters and their uncertainties in a layered medium, as well as the corresponding soil hydraulic properties. We used a Bayesian Markov-chain-Monte-Carlo inversion approach. We first explored the advantages and limitations of this approach with regard to a realistic synthetic example before applying it to field measurements. In our analysis, we also considered different degrees of prior information. Our findings indicate that the stochastic inversion of the time-lapse GPR data does indeed allow for a substantial refinement in the inferred posterior VGM parameter distributions compared with the corresponding priors, which in turn significantly improves knowledge of soil hydraulic properties. Overall, the results obtained clearly demonstrate the value of the information contained in time-lapse GPR data for characterizing vadose zone dynamics.

Curva de retenção de água elaborada pelo método do psicrômetro para uso na determinação do índice "S" de qualidade física do solo

RESUMO A curva de retenção representa a relação entre o teor de água no solo e a energia com a qual a mesma está retida nos poros e/ou adsorvida nas partículas minerais do solo. Trata-se de uma relação com várias e importantes aplicações práticas relacionadas à relação solo-água em agricultura. Atualmente, é também utilizada como base para determinação de índices de qualidade física do solo, a exemplo do índice "S" proposto por Dexter em 2004. Para sua elaboração existe uma grande variedade de métodos, dentre os quais o que usa a câmara de pressão de Richards é o mais tradicional. Atualmente equipamentos eletrônicos, a exemplo do psicrômetro WP4, têm sido sugeridos como instrumentos úteis para a elaboração da curva de retenção. Neste contexto, o presente estudo tem como objetivo avaliar o potencial da curva de retenção de água no solo elaborada pelo método do psicrômetro para utilização na determinação do índice "S" de qualidade física do solo. Os resultados mostram que curvas de retenção de água no solo, elaborada pelo método do psicrômetro, apresentam alterações nos parâmetros de ajuste relativos à equação de Van Genuchten, podendo subestimar os valores do índice "S" de qualidade física do solo.

Condutividade hidráulica de um Latossolo Vermelho em pousio e cultivo intensivo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Curva de retenção de água no solo estimado pelo método da câmara de Richards e psicrômetro

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

Qualidade física em um latossolo vermelho sob sistema de semeadura direta

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

CALIBRAÇÃO DE UM REFLECTÔMETRO PARA ESTUDOS DO FLUXO DE ÁGUA EM SOLO NÃO SATURADO

Este trabalho trata sobre a calibração de um aparelho baseado na técnica TDR para estudos do fluxo de água em solo não saturado, com base na medição indireta da umidade, sucção matricial (ψ) e condutividade hidráulica não saturada k(ψ), num perfil de solo inalterado. Isto é possível mediante ensaios de laboratório decorrentes da mecânica de solos tradicional e não saturada, a partir de amostras indeformadas retiradas a diferentes profundidades durante a construção de um poço, onde foram instaladas as sondas do TDR. Dos ensaios, obtiveram-se equações polinomiais para relacionar o comportamento da variação do período de tempo do pulso eletromagnético percorrido pela sonda TDR com a variação da umidade do solo e modelos de van Genuchten (1980) para relacionar a umidade com (ψ) e k(ψ). Os resultados mostraram que, para a calibração da umidade neste tipo de solos, um ajuste polinomial de quarto grau se apresenta como melhor alternativa em relação às expressões existentes em lugares onde foram derivadas estas teorias. Adicionalmente, se observou, que as maiores variações de (ψ) e k(ψ). ocorrerão entre a saturação e 10% de umidade devido à peculiaridade da curva de retenção. Finalmente, a presente calibração se apresenta como um expediente útil e prático para estudos hidrodinâmicos de solos não saturados. Palavras-chave: calibração, reflectômetro, teor de umidade, solo não saturado.

Resolução de problemas geométricos: um estudo sobre conhecimentos declarativos, desenvolvimento conceitual, gênero e atribuição de sucesso e fracasso de crianças dos anos iniciais do ensino fundamental

Pós-graduação em Educação para a Ciência - FC

Estudo da remediação de um aquífero contaminado com sulfato e metais através de barreira reativa permeável orgânica.

Este trabalho teve como objetivo geral estudar a viabilidade técnica de utilizar bagaço de cana como meio reativo de barreiras reativas permeáveis (BRP) para remoção de sulfato e metais de águas subterrâneas contaminadas. O estudo baseou-se em investigação experimental, por meio de ensaios laboratoriais de coluna, e em modelagem matemática, para a qual utilizaram-se também alguns dados obtidos em um estudo de caso de uma unidade industrial contaminada com sulfato e metais. Neste local contaminado, as características hidrogeológicas e topográficas propiciam a utilização de uma barreira reativa permeável como técnica de remediação. Barreiras reativas permeáveis são uma alternativa para remediação de águas subterrâneas que vem progredindo rapidamente na última década, a partir de ensaios de bancada e coluna em laboratório para implementação em escala real em campo. Três colunas bióticas foram montadas utilizando bagaço de cana como meio reativo e um material de base poroso constituído de areia e cascalho para fornecer adequada condutividade hidráulica, com a proporção de 1:28 em massa seca. Também foi adicionado ao meio reativo um inóculo bacteriano composto por esterco bovino dissolvido. Uma quarta coluna, sem inóculo e contendo um agente biocida, compôs o experimento branco (abiótico). Uma solução sintética foi introduzida nas colunas simulando condições da água subterrânea do estudo de caso, com velocidade de Darcy em torno de 2,0x10-7 m/s composta por sulfato e metais (zinco e níquel) com concentrações de 6.000 mg/L e 15 mg/L, respectivamente. Os resultados das análises da fase líquida das colunas bióticas apresentaram: (i) média da taxa de remoção de sulfato durante todo o tempo do experimento de 49 mg/L/dia; (ii) as concentrações de Zn e Ni diminuíram de 15 mg/L para valores não detectáveis pela técnica analítica utilizada (< 0,01 mg/L); (iii) aumento do pH de 5.5-5.8 para valores entre 6,8-8,0; (iv) redução do valor do potencial de óxido redução (Eh) para valores de até -200mV. Não foram observadas reduções das concentrações de metais e sulfato na fase líquida da coluna abiótica e os valores de pH e Eh permaneceram dentro das faixas iniciais. Análises nas fases sólidas das colunas bióticas por MEV e EDS após o término do experimento identificaram a presença de Ni, Zn, S e Mn, indicando a precipitação desses metais em forma de sulfetos. Estes elementos não foram detectados na fase sólida da coluna abiótica. Assim, pôde-se inferir que toda a remoção de sulfato verificada nas colunas bióticas pode ser atribuída a redução bacteriana de sulfato. A partir das condições experimentais dos ensaios, foi realizada a modelagem e o dimensionamento da BRP. Para a estimativa da cinética de redução de sulfato, aplicou-se a solução analítica de Van Genuchten para transporte de contaminantes com degradação, obtendo-se uma taxa de decaimento de primeira ordem de 0,01 dia-1. A determinação da espessura e tempo de residência da barreira foi realizada considerando que a concentração de sulfato na saída da barreira fosse menor ou igual a 250 mg/L. O resultado do dimensionamento de uma BRP preenchida com bagaço de cana e areia nas proporções de 1:28 em massa seca resultaria em uma BRP de 7,1 m de espessura, com tempo de residência de 950 dias, no local de estudo de caso. Caso fosse utilizado o dobro da proporção de bagaço de cana e areia em massa seca (1:14), a implantação da BRP apresentar-se-ia viável, com espessura aproximada de 4 m. Através destes resultados, pôde ser comprovada a hipótese de que bagaço de cana como substrato e esterco bovino como inóculo compõem um meio reativo viável para a redução de sulfato e precipitação de metais em uma BRP.

Absorption and luminescent excitation spectra of F and M centers in Kcl and NaF

Luminescent excitation spectra were measured for the F and M centers in KCl; in particular, for the F band, M band, and the M2 transition. In all 3 cases, the spectra were nearly double-Gaussian in shape, and the efficiency for luminescence was nearly independent of the wavelength of the exciting light. A comparison of the absorption spectrum with the excitation spectrum of the F-band region of crystals with M centers present and oriented provided further evidence for the existence of the M2 transition of van Doorn and Haven and of Okamoto, and against the energy transfer theory of Lambe and Compton. The efficiency for luminescence of the M center upon M-band excitation was equal to the efficiency for F centers in pulse-annealed crystals of low F-center concentrations. The ratio of the efficiencies of the Ml to M2 transitions was 1.2 ± .25. The oscillator strengths of 3 of the M-center transitions in KCl relative to the oscillator strength for the F center were found to be in better agreement with the results reported by Okamoto, than with the results reported by Delbecq. The polarization of luminescence of M centers in KCl was measured at right angles to the exciting light, and was found to agree with the predictions of the van Doorn-Haven model of the M center. In NaF crystals having no absorption bands to the red side of the M band, the absorption and excitation spectra of the M band were accurately double-Gaussian over a wide range of wavelengths; the efficiency of luminescence of the M center was independent of the wavelength of the exciting light in that range; and the polarization of luminescence upon M-band excitation agreed well with the calculations based on the van DoornHaven model of the M center, In crystals in which the F band was bleached sufficiently to make it smaller in absorption height than the M band, several new color centers appeared on the red side of the M band, in contrast to the results reported by Blum; in these crystals, the polarization of luminescence of the M center upon M-band excitation disagreed strongly with theory, even though the absorptions for the new color centers were small compared to the M-band absorption.

Desenvolvimento de funções de pedotransferência para regiões do nordeste brasileiro.

Modelos para simulação do fluxo de água no solo e previsão de produtividade de culturas requerem informações sobre parâmetros das curvas de retenção e condutividade hidráulica do solo. Funções de pedotransferência (PTFs) se constituem numa alternativa para obtenção dessas informações, a partir de dados de textura e estrutura disponíveis em levantamentos de solos. Neste trabalho, foram ajustadas PTFs para os parâmetros do modelo de van Genuchten (vG), utilizando dados de 838 curvas de retenção de diferentes locais do Nordeste. As PTFs apresentaram boa qualidade de ajuste para os parâmetros θr e θs em contraste com a baixa capacidade preditiva para logα e n. Tais resultados sugerem a viabilidade do seu uso em modelos de simulação do balanço hídrico simplificado e para algumas aplicações práticas de irrigação. No entanto, para uso em modelos complexos de fluxo de água é importante avaliar a sensibilidade das variáveis prognósticas (produtividade agrícola, concentração de solutos) a variações nos parâmetros de vG. A alta variabilidade observada tanto nas propriedades morfológicas como nos parâmetros de vG para a região de estudo sugere o agrupamento dos dados em classes texturais ou tipos de solos.