Modelagem da paisagem orientada ao processo decisório da gestão socioambiental na bacia hidrográfica do rio Manso (MT)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Predição da fertilidade do solo do polo agrícola do Rio de Janeiro por meio de modelagem solo x paisagem.

O objetivo deste trabalho foi predizer a fertilidade do solo no polo agrícola do Estado do Rio de Janeiro, por meio da modelagem solo x paisagem. A área de estudo compreendeu as regiões mais produtivas do Estado do Rio de Janeiro: Norte, Noroeste e Serrana. Características químicas do solo ? pH em H2O e capacidade de troca catiônica (CTC) ? e ambientais ? elevação, plano de curvatura, perfil de curvatura, índice de umidade, aspecto e declividade do terreno, além de tipos de solos, índice de vegetação normalizada (NDVI), imagens Landsat 7 e litologia ? foram utilizadas como variáveis preditoras. A análise exploratória dos dados identificou valores extremos, os quais foram expurgados, na preparação para a análise por regressão linear múltipla (RLM). Aos resultados da RLM, foram adicionados os resultados de krigagem dos resíduos da regressão, com uma técnica de mapeamento digital de solos (MDS) denominada regressão-krigagem. Na região Serrana, as variáveis ambientais explicaram as variáveis químicas. A variável NDVI foi importante nas três regiões, o que evidencia a importância da cobertura vegetal para a predição da fertilidade do solo. Em geral, os solos analisados apresentaram baixo pH. Os valores de CTC, nas regiões estudadas, estão dentro do intervalo considerado bom para a fertilidade do solo.

Uso do solo, teledetecção e estrutura da paisagem. Ensaio metodológico - Concelho de Mértola

Dissertação de doutoramento no ramo de Geografia e Planeamento Regional, especialidade de Novas Tecnologias em Geografia

Água no solo influenciada pela posição na paisagem, em uma toposseqüência de solos de tabuleiro do estado da Bahia

Em relevo ondulado, a posição do solo na paisagem é importante quanto à quantidade de água armazenada e disponível para as plantas. A camada coesa dos solos dos Tabuleiros Costeiros do Nordeste do Brasil prejudica o fluxo de água no perfil. Em períodos mais chuvosos, pode ocorrer a formação de lençol freático suspenso acima dos horizontes coesos, em decorrência da restrição ao fluxo vertical descendente causada por tais horizontes. Dessa forma, em áreas declivosas, é possível ocorrer o interfluxo (fluxo lateral subsuperficial da água) no sentido morro abaixo sobre os horizontes coesos. Tal hipótese foi avaliada em uma toposseqüência com 190 m de comprimento e 0,097 m m-1 de declividade média, composta por Latossolo Amarelo argissólico coeso-LAx (terço superior), Argissolo Amarelo coeso-PAx (terço médio), solo transicional-PAx/PAC e Argissolo Acinzentado-PAC, não-coeso (terço inferior). Dados de umidade, medidos semanalmente durante o ano de 1996 (53 semanas), em 10 pontos ao longo da toposseqüência e em sete profundidades, permitiram comprovar a hipótese citada, com o interfluxo, acima dos horizontes coesos, proporcionando um aporte maior e mais contínuo de umidade ao longo do tempo, no sentido LAx → PAx → PAx/PAC → PAC.

Simulação de cenários alternativos de uso da terra em uma microbacia utilizando técnicas de modelagem e geoprocessamento

O modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool) foi aplicado na simulação de cenários alternativos de uso da terra na microbacia hidrográfica do Ribeirão dos Marins, em Piracicaba (SP), no biênio 1999/2000. Dois cenários foram simulados. No primeiro, o uso atual foi mantido numa faixa de mata ciliar de 30 m em toda a extensão dos cursos d'água e de 50 m ao redor das nascentes, de acordo com o Código Florestal. No segundo cenário, como as pastagens ocupavam 30,9 % da área da microbacia, nas encostas mais íngremes, com alto potencial erosivo, as áreas de pastagem foram substituídas por vegetação florestal. As simulações dos dois cenários foram comparadas com as condições do cenário atual em termos de produção de sedimentos. Os cenários geraram diferentes padrões espaciais da produção de sedimentos. Uma redução de 94,0 % na produção de sedimentos foi obtida com a substituição da pastagem por vegetação nativa (cenário 2). No cenário 1, a redução foi de 10,8 %. Esses resultados evidenciam a necessidade de tratar a paisagem em bacias hidrográficas de forma global, identificando as "áreas sensíveis ambientalmente", onde são necessárias práticas de controle dos processos erosivos e não somente práticas de proteção dispensada aos cursos d'água por meio da mata ciliar.

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

Variabilidade espacial de atributos físicos de solo usada na identificação de classes pedológicas de microbacias na Amazônia meridional

A região noroeste do Estado de Mato Grosso compreende paisagens de grande complexidade para amostragem de solo. Isso ocorre devido à contínua atividade geomorfológica, que contribuiu para a existência de diferentes classes pedológicas em pequenas distâncias. O trabalho foi desenvolvido em Juruena (MT), com o objetivo de identificar as classes pedológicas em microbacias sob floresta não-perturbada, por meio do estudo da variabilidade espacial da textura (relação textural) e cor (índice de avermelhamento) do solo, considerando-se ainda a altitude da paisagem. A variabilidade espacial da textura e da cor do solo foi determinada em amostras de 185 pontos georreferenciados em malha sistemática regular com espaçamento de 20 x 20 m, abrangendo quatro microbacias. Usando profundidades de 0-20 e 40-60 cm, foi possível distinguir e mapear as principais classes de solo ocorrentes na área de estudo até o segundo nível categórico do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos, associadas ao fator relevo da paisagem. Também foi estabelecida uma correspondência bastante satisfatória entre os intervalos do índice de avermelhamento do horizonte diagnóstico e as cores das classes de solo. As microbacias apresentaram as classes Plintossolos e Argissolos (com caráter plíntico) em altitudes inferiores a 280 m e Latossolos nas cotas superiores. Dessa forma, ficou evidenciada a possibilidade do uso da geoestatística para separar classes homogêneas de solo, além de estimar a precisão de mapeamento. Contudo, são indispensáveis o conhecimento pedológico e o trabalho posterior de campo para a aplicação e o ajuste dessa modelagem.

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.

Desenvolvimento de um consolidômetro pneumático: modelagem da compactação, penetrometria e resistência tênsil de agregados de solo

A compactação é um dos processos responsáveis pela degradação física do solo que pode ocasionar a perda da sustentabilidade da produção agrícola. Assim, é fundamental dispor de estratégias instrumentais para quantificar as propriedades físicas que são influenciadas pela compactação e utilizadas para avaliar a qualidade do solo. Os objetivos deste trabalho foram: desenvolver um consolidômetro com propulsão pneumática de baixo custo; avaliar sua funcionalidade mediante estudo do comportamento compressivo de um Latossolo Vermelho distrófico de textura argilo-arenosa sob plantio direto; e avaliar o potencial de utilização da propulsão pneumática para determinações de resistência do solo à penetração (RP) e de resistência tênsil de agregados (RT). A avaliação do comportamento compressivo do solo foi realizada mediante curvas de compressão, utilizando amostras indeformadas, obtidas das posições de amostragem relativas à linha e à entrelinha da cultura de aveia-preta. Nessas amostras, foram realizados ensaios de compressão uniaxial em condição de teor de água correspondente ao potencial mátrico de -10 kPa, sendo determinados o índice de compressão (IC) e a pressão de preconsolidação (σp), bem como suas relações com outras propriedades físicas do solo. A RP foi determinada em amostras indeformadas de um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico de textura franco-arenosa sob citros. Para as determinações da RT foram utilizados agregados de dois solos: um Argissolo Acinzentado distrófico arênico coeso e um Argissolo Amarelo distrófico arênico. Os resultados mostram que a densidade do solo, antes do ensaio de compressão uniaxial, foi maior (p < 0,05) para a entrelinha da cultura de aveia-preta. A curva de compressão foi sensível às alterações estruturais do solo entre as posições de amostragem; a σp e o IC indicaram, respectivamente, maior capacidade de suporte de carga e menor suscetibilidade à compactação (p < 0,05) para a entrelinha da cultura de aveia-preta. A utilização de propulsão pneumática não influenciou os resultados da RP e da RT. Isso permite concluir que a curva de compressão do solo, a RP e a RT podem ser determinadas utilizando o equipamento desenvolvido neste estudo.

Potencial de uso do modelo century e sig para avaliar o impacto da agricultura sobre estoques regionais de carbono orgânico do solo

O uso e as mudanças no uso e manejo dos solos figuram entre os principais fatores determinantes dos estoques de carbono orgânico do solo (COS). A modelagem dinâmica espacialmente explícita é uma técnica que vem sendo usada com sucesso em avaliações das alterações nos estoques regionais de COS. Assim, este trabalho objetivou utilizar o modelo Century associado a técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto para avaliar os efeitos das alterações do uso agrícola e manejo do solo na dinâmica do carbono orgânico do solo (COS) em propriedades rurais do Distrito Santana, Ijuí - RS. Para isso, foi criada uma base de dados geoespaciais em ambiente ArcGis9.x com os planos temáticos: solos, elementos da paisagem e início do uso agrícola. Após reconstituídos os cenários históricos de manejo, o modelo Century 4.0 foi inicializado com dados edafoclimáticos locais, calibrado em duas etapas e validado, obedecendo-se à seguinte ordem: calibração principal - validação - calibração para generalizações. Na calibração principal, foram ajustados parâmetros internos do modelo, valendo-se da adição de carbono (C) pelo milho, trigo e soja e dos estoques de COS medidos em 2007 na camada de 0 a 20 cm da mata nativa e de uma lavoura adjacente, cuja conversão ocorreu entre 1901 e 1930 (lavoura mais antiga, localizada na área 1), sob Latossolo de topo. Em seguida, o Century, assim ajustado, foi estatisticamente validado com base em dados observados em 10 lavouras iniciadas em diferentes épocas, sob a mesma classe de solo e posição na paisagem, amostradas em 2007 na camada de 0 a 20 cm e distribuídas em quatro áreas homogêneas (áreas 1, 2, 3 e 4) dentro do Distrito Santana. Na calibração para generalizações, foram criadas quatro opções de "floresta subtropical" para representar a mata nativa de cada classe de solo em estudo (Latossolo, Chernossolo, Neossolo Regolítico e Neossolo Flúvico), a partir da opção de floresta tropical gerada na etapa de calibração principal, mantendo-se os ajustes já realizados naquela etapa e alterando apenas o parâmetro referente à máxima produção bruta mensal de biomassa pela floresta para que a variável de saída SOMTC (COS simulado) se estabilizasse, após o modelo ser executado por 3.000 anos (execução de equilíbrio), coincidindo com os estoques de COS medidos no solo sob vegetação nativa respectiva de cada classe de solo; em seguida, procedeu-se às simulações correspondentes a 54 unidades de simulação (US), por meio da interface i-Century, nas condições de solos cultivados com os cenários de manejo históricos (de 1901 até 2007). O Century, depois de calibrado, estimou adequadamente a dinâmica do C, reproduzindo a evolução dos estoques de COS ocorrida no Distrito Santana. Segundo essas estimativas, a adoção de práticas conservacionistas de manejo garante a redução das perdas de C causadas pelo processo erosivo e decomposição microbiana, havendo com isso aumento no estoque de COS.

Perfis de carbono orgânico do solo nas regiões Sul e Serra do Espinhaço Meridional, Minas Gerais: modelagem em profundidade

Apesar de o interesse no comportamento espacial de atributos-chave do solo, só recentemente a variação em profundidade passou a receber mais atenção na literatura. O carbono orgânico do solo (COS) é talvez o atributo que mais varie em profundidade, o que dificulta seu estudo. A partir de dados de levantamentos de solos de duas regiões de Minas Gerais (Sul e Serra do Espinhaço Meridional), foram modelados os teores de COS em profundidade, buscando identificar quais fatores mais os influenciam. Os perfis de COS foram mais bem descritos por funções logarítmicas neperianas em ambas as regiões. Houve efeito da classe de solo, uma vez que Latossolos apresentaram menores teores superficiais, mas menor decréscimo no perfil, do que Argissolos, Neossolos, Cambissolos e Nitossolos. Essas tendências podem ser devidas à maior profundidade, permeabilidade e teor de argila+silte dos Latossolos. A variação regular dos parâmetros intercepto (teor médio na superfície) e fator logarítmico (taxa de decréscimo) das equações obtidas para diferentes faixas de teor de argila+silte permitiu ainda obter funções de pedotransferência em perfil para descrever teores de COS em profundidade em qualquer classe de solo, confirmando a hipótese de que a textura é um controle importante dos teores de COS nessas duas regiões. Na região Sul de MG, os perfis de COS puderam também ser descritos em função de teores de Fe2O3 (ataque sulfúrico), evidenciando controle mineralógico do COS. Ainda na região Sul, solos entre 1.000 e 1.200 m de altitude apresentaram maiores teores de COS do que os de altitudes menores. Latossolos e Nitossolos das duas regiões mostraram perfis muito semelhantes de COS - similaridade atribuída ao efeito positivo de maiores teores de argila na região Sul e maior altitude na Serra do Espinhaço Meridional.

Modelagem geoestatística das incertezas da distribuição espacial do fósforo disponível no solo, em área de cana-de-açúcar

O fósforo destaca-se como um dos nutrientes limitantes ao desenvolvimento da cultura da cana-de-açúcar em solos brasileiros. Esse elemento apresenta grande variabilidade espacial, coordenada pelos atributos que regem as reações de adsorção e dessorção. Estimativas espaciais são conduzidas por meio de interpolações geoestatísticas para a caracterização dessa variabilidade. No entanto, tais estimativas apresentam incertezas inerentes ao procedimento que estão associadas à estrutura de variabilidade do atributo em estudo e à configuração amostral da área. Dessa forma, avaliar a incerteza das predições associada à distribuição espacial do fósforo disponível (Plábil) é importante para otimizar o uso dos fertilizantes fosfatados. O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho da simulação sequencial gaussiana (SSG) e da krigagem ordinária (KO) na modelagem da incerteza das predições do fósforo disponível. Uma malha amostral com 626 pontos foi instalada em uma área experimental de 200 hectares de cana-de-açúcar no município de Tabapuã, São Paulo. Foram geradas 200 realizações por meio do algoritmo da SSG. As realizações da SSG reproduziram as estatísticas e a distribuição dos dados amostrais. A estatística G (0,81) indicou boa proximidade entre as frações dos valores simulados e as dos observados. As realizações da SSG preservaram a variabilidade espacial do Plábil, sem o efeito de suavização obtido pelo mapa da KO. A acurácia na reprodução do variograma dos dados amostrais, obtida pelas realizações da SSG foi, em média, 240 vezes maior que obtida por meio da KO. O mapa de incertezas, obtido por meio da KO, apresentou menor variação na área de estudo do que por SSG. Dessa forma, a avaliação das incertezas, pela SSG, evidenciou-se mais informativa, podendo ser utilizada para definir e delimitar, de forma mais precisa, as áreas de manejo específico.

Modelagem da Densidade do Solo em Profundidade sob Vegetação Nativa em Minas Gerais

A densidade do solo (Ds) é um importante indicador da qualidade física do solo, mas há pouca disponibilidade de informações sobre seus valores a maiores profundidades em razão da dificuldade amostral envolvida. Portanto, funções de pedotransferência têm sido utilizadas para estimar a Ds com relativo êxito, mas ainda sem especificidade aos diferentes biomas brasileiros. O objetivo deste trabalho foi desenvolver funções matemáticas capazes de descrever a Ds até 1 m de profundidade em áreas de vegetação nativa das regiões central e sul de Minas Gerais. A Ds foi amostrada pelo método do anel volumétrico em 53 perfis de solo de diferentes ordens, em seis profundidades (0-5, 5-10, 10-20, 30-40, 50-60 e 90-100 cm). A Ds variou entre 0,66 e 1,74 kg dm-3, com média de 1,25 kg dm-3, e foi geralmente menor nas camadas de 0-5 e 5-10 cm. Por meio de regressão linear múltipla (stepwise), foram gerados modelos com base nas propriedades químicas de rotina e granulometria, que permitiram estimar a Ds até 1 m de profundidade. Os teores de C orgânico do solo, areia, silte e argila e a capacidade de troca catiônica potencial (T) foram as variáveis de maior relevância nos modelos, que alcançaram maior acurácia para a ordem Latossolos (R2ajust = 0,85), seguida por Cambissolos (R2ajust = 0,69), Nitossolos (R2ajust = 0,67) e Argissolos (R2ajust = 0,51). Uma vez que a modelagem para a base de dados completa atingiu R2ajust de 0,50, pode-se concluir que a estratificação por ordem taxonômica foi útil para melhorar os ajustes obtidos, com exceção da ordem Argissolo.

Relações solo-superfície geomórfica e evolução da paisagem em uma área do Planalto Central Brasileiro

Com base em levantamento pedológico de reconhecimento de alta intensidade, foram investigadas relações pedogeomorfológicas em uma área do Planalto Central Brasileiro, com vistas à predição de atributos e distribuição dos solos em áreas vizinhas carentes de mapas pedológicos. Três superfícies geomórficas, com distintos padrões de espacialização de solos, foram identificadas. Na mais elevada, a distribuição dos solos é estreitamente relacionada à variação do regime hídrico ao longo das encostas. Ocorrem Latossolo Vermelho (LV), Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA), Latossolo Amarelo (LA), Latossolo Amarelo plíntico, Latossolo Amarelo petroplíntico (concrecionário) e Plintossolo Háplico, todos muito argilosos, com teores de Fe2O3 e TiO2 relativamente homogêneos e índices Ki e Kr indicativos de mineralogia oxídica. Na segunda superfície, os solos apresentam maior variação quanto à textura e teores de Fe e Ti. Predominam LV e LV acriférrico, além de LVA e LA. Nos limites com as chapadas, observa-se a ocorrência de LVA e LA acriférricos endopetroplínticos. Na terceira superfície, que disseca as anteriores, predominam solos menos intemperizados, com atributos muito variáveis, como Cambissolo Háplico, Argissolos Vermelho e Vermelho-Amarelo, Nitossolo Vermelho eutroférrico, Neossolo Litólico e Neossolo Flúvico. O trabalho inclui a proposição de um modelo de evolução para a paisagem regional.

Modelagem de fertilidade do solo por simulação estocástica com tratamento de incertezas

O objetivo deste trabalho foi descrever um procedimento de modelagem de fertilidade do solo que integra propriedades químicas do solo utilizando-se do método de Monte Carlo. A espacialização das propriedades químicas foi obtida por procedimento geoestatístico de simulação estocástica, com modelagem das incertezas associadas às estimativas. As incertezas das propriedades químicas foram propagadas para o modelo de fertilidade resultante, possibilitando a geração de mapas de fertilidade condicionados a níveis de risco prédefinidos. O método aqui apresentado é ilustrado por um estudo de caso de fertilidade para cultura de soja, no Estado de Santa Catarina, considerando as seguintes propriedades químicas do solo: alumínio trocável, potássio e capacidade de troca catiônica.