Estimativa do teor de água no solo utilizando dados de radar de abertura sintética

Em virtude da crescente demanda mundial por alimentos, um monitoramento eficaz e em larga escala da umidade do solo constitui fator de grande importância para a previsão de safras. Este trabalho teve por objetivo apresentar uma técnica para o cálculo do teor de água no solo, utilizando modelos preditivos de umidade do solo, baseados em dados de radar de abertura sintética (SAR). Foram utilizados dados do SAR a bordo do JERS-1 ("Japanese Earth Resources Satellite") e dois modelos empíricos. O primeiro relaciona o coeficiente de retroespalhamento com a permissividade complexa (modelo de Dubois), e o segundo relaciona a permissividade complexa com o teor de água do solo e algumas de suas características físico-hídricas, tais como percentagem de areia e argila (modelo de Hallikainen). Inicialmente, os dados do SAR/JERS-1 foram calibrados e, por meio do modelo de Dubois, foram calculados os valores de permissividade complexa. Para tanto, foi necessário inserir níveis estimados de rugosidade do solo. A partir destes resultados, utilizou-se o modelo de Hallikainen para calcular a umidade volumétrica. A análise geral dos resultados indica que a técnica de estimação de umidade do solo a partir de imagens de radar de abertura sintética, utilizada neste estudo, mostrou-se física e matematicamente exeqüível. No entanto, apresentou uma precisão moderada, não sendo ainda recomendada para o uso operacional no mapeamento de umidade do solo. A análise dos resultados revelou também que a precisão dos dados é bastante influenciada pela precisão dos valores de rugosidade introduzidos.

Variabilidade espacial de propriedades químicas em um solo salino-sódico

O presente trabalho teve por objetivo estudar a variabilidade espacial de propriedades químicas em um solo salino-sódico de origem aluvial, no Perímetro Irrigado de São Gonçalo, município de Sousa (PB). Numa área experimental de 2.912 m², foram coletadas amostras de terra numa malha quadriculada com espaçamento de 4 x 4 m, na profundidade de 0 - 0,30 m. As análises dos dados foram realizadas por meio de técnicas estatísticas descritivas e geoestatísticas. Os resultados obtidos mostraram que a capacidade de troca catiônica (CTC) apresentou distribuição normal, os dados de condutividade elétrica (CE), potássio e magnésio apresentaram distribuição lognormal e as demais propriedades químicas não seguiram nenhuma das distribuições avaliadas. Os maiores coeficientes de variação foram obtidos para magnésio, cálcio e condutividade elétrica (CE) e o menor, para o pH. A análise da dependência espacial mostrou que a percentagem de sódio trocável (PST), potássio e cálcio revelaram forte dependência, enquanto a CTC, CE, Mg, Na e o pH apresentaram moderada dependência espacial, com alcance variando de 12 (CE e CTC) a 27 m (Ca).

Ponto de efeito salino nulo: determinação analítico-computacional a partir de dados de titulação potenciométrica

O ponto de efeito salino nulo (PESN) de amostras de solo é normalmente determinado por método gráfico e corresponde ao valor de pH referente ao ponto de interseção de curvas de titulação potenciométrica. Embora a elaboração dos gráficos em planilhas eletrônicas diminua a subjetividade existente no traçado manual, um tempo considerável é necessário quando a determinação do PESN envolve grande número de amostras. Este trabalho objetivou o desenvolvimento de um programa computacional para a determinação analítica do PESN de amostras de solo, com vistas em eliminar a subjetividade do método gráfico, proporcionar rapidez às determinações e permitir o conhecimento do grau de precisão dos valores calculados. Com o procedimento de cálculo desenvolvido, determinaram-se os valores de PESN a partir de resultados experimentais de titulação potenciométrica obtidos por outros autores. A comparação dos valores calculados pelo programa com os apresentados nos trabalhos consultados, os quais foram obtidos pelos autores por meio do método gráfico convencional, demonstrou ser o método analítico-computacional proposto bastante adequado para a determinação rápida e não-subjetiva do PESN de amostras de solo.

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.

Representação e propagação de incertezas em dados de solos: I - Atributos categóricos

Este trabalho teve por objetivos utilizar krigagem por indicação para espacializar propriedades de solos expressas por atributos categóricos, gerar uma representação acompanhada de medida espacial de incerteza e modelar a propagação de incerteza pela álgebra de mapas por meio de procedimentos booleanos. Foram estudados os atributos: teores de potássio (K) e de alumínio trocáveis, saturação por bases (V), soma de bases (S), capacidade de troca catiônica (CTC), textura (Tx) e classes de relevo (CR), de profundidade efetiva do solo, de drenagem interna e de pedregosidade e, ou, rochosidade, extraídos de 222 perfis pedológicos e de 219 amostras extras, referentes a solos do estado de Santa Catarina. A espacialização das incertezas evidenciou a variabilidade espacial dos dados a qual foi relacionada com a origem das amostras e com o comportamento do atributo. Os atributos S, V, K e CR apresentaram grau de incerteza maior do que o de Tx e CTC e houve aumento da incerteza quando representações categóricas foram integradas.

Propriedades químicas do solo aluvial da Ilha de Assunção - Cabrobó (Pernambuco)

O solo aluvial da Ilha de Assunção, localizada no Rio São Francisco, em Cabrobó (PE), tem sido intensamente cultivado com culturas anuais sob irrigação. O nível de produtividade atual não é satisfatório em razão do uso de práticas agrícolas inadequadas para a continuidade da atividade agrícola. Objetivou-se realizar um levantamento das propriedades químicas dos solos numa área de 1.131 ha, por meio da coleta de 1.053 amostras de solo, na profundidade de 0-30 cm. As amostras foram caracterizadas quimicamente e os dados analisados por técnicas estatísticas descritivas. Os resultados obtidos indicaram haver maior variabilidade para os teores de alumínio, potássio, fósforo e para a percentagem de saturação por sódio e menor variabilidade para pH, não havendo distribuição normal dos dados. As amostras de solo apresentaram, em sua maioria, baixos teores de alumínio, de matéria orgânica e de fósforo; valores de pH e CTC e teores de cálcio + magnésio e potássio adequados para a maioria das culturas e foram classificadas como normais em relação à percentagem de saturação por sódio.

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.

Balanço de água por aquisição automática de dados em cultura de trigo (Triticum aestivum L.)

Utilizando técnica de aquisição automática de dados atmosféricos e de teor de água do solo, este trabalho quantificou o consumo diário de água em cultura do trigo em Latossolo Vermelho do município de Ponta Grossa, Estado do Paraná, durante o período de agosto a dezembro de 2003, procurando dar ênfase à contribuição das chuvas e dos fluxos ascendentes de água das camadas mais profundas do solo nesse consumo. Os resultados mostraram que no período monitorado: (a) a lâmina média diária de água evapotranspirada pela cultura do trigo foi de 6,75 mm, com o fluxo ascendente de água no perfil de solo contribuindo com 62 % desse total; (b) as taxas de evapotranspiração estimadas pelo método de Penman e pela equação do balanço hídrico (pedológico) se transladaram no tempo com simetria aproximadamente igual, mas com defasagem aproximada de sete dias, como se o solo respondesse às variações impostas pela atmosfera cerca de uma semana depois; (c) as chuvas tiveram efeito importante no armazenamento de água no solo, contribuindo para elevação das taxas evapotranspirativas; e (d) pelo fato de o potencial mátrico médio na zona das raízes ter-se apresentado próximo do limite crítico para a cultura, concluiu-se que a irrigação poderia produzir impactos potencialmente positivos para a cultura, por disponibilizar mais água no solo e garantir níveis evapotranspirativos mais altos, como é agronomicamente desejável.

Comportamento espectral dos solos na paisagem a partir de dados coletados por sensores terrestre e orbital

Parte da variabilidade dos índices de produção agrícola está associada com as características do solo e da paisagem. Dessa forma, práticas de manejo, como a adubação, devem levar em consideração esta variabilidade. O sensoriamento remoto é uma ferramenta que pode fornecer, de maneira rápida, informações para o manejo do solo, pois relaciona a radiação eletromagnética com os atributos do solo. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento espectral, em dois níveis de aquisição de dados (terrestre e orbital), de diferentes classes de solos ao longo de toposseqüências na região de São Carlos e Ibaté, SP. Para isso, amostras de terra georreferenciadas foram coletadas em 319 pontos, em três profundidades. Em seguida, obtiveram-se os dados radiométricos em laboratório, na faixa espectral entre 450 e 2.500 nm. Os mesmos locais amostrados na camada superficial, no campo, foram avaliados na imagem de satélite. A partir dos resultados obtidos, pode-se concluir que: (a) teores de areia grossa, argila e matéria orgânica, e cor tiveram relação com a reflectância dos solos; (b) ao longo das vertentes ocorrem variações nos dados espectrais dos solos; e (c) solos da mesma ordem taxonômica, porém com classes texturais diferentes, apresentam diferentes comportamentos espectrais, podendo ser discriminados por sensoriamento remoto.

Representatividade e potencial de utilização de um banco de dados de solos do Brasil

O Brasil ocupa uma posição de destaque em estudos de solos tropicais, em razão do enorme volume de informações levantadas sobre os solos do país. Entretanto, a disponibilização dessas informações tem-se mostrado pouco eficiente. Com o intuito de ampliar as possibilidades de utilização de uma base de dados de solos de abrangência nacional, elaborada a partir de levantamentos pedológicos de grande amplitude, procedeu-se à sua reestruturação, atualizando a classificação dos perfis de solo que a constituem, seguida de uma avaliação quanto à sua representatividade e potencial para análises qualitativas. Para isso, os dados foram organizados em formato de banco de dados e a classificação pedológica atualizada de acordo com a versão mais recente do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos, até o quarto nível categórico. Essa atualização foi, em geral, bastante satisfatória, sobretudo nos três primeiros níveis hierárquicos, com maiores restrições no subgrupo, conforme a análise dos graus de confiabilidade adotados para expressar a exatidão no ajuste do enquadramento taxonômico. Desse modo, ao suprir a carência de uma nomenclatura unificada e ajustada aos critérios atuais que regem a classificação de solos no Brasil, constituiu-se um banco de dados comparável qualitativamente com variáveis externas, como distribuição geográfica, altitude e tipos climáticos. As avaliações realizadas a partir dessa base evidenciaram uma boa representatividade da distribuição dos perfis na grande maioria dos estados da federação, assim como em relação às condições ambientais representadas por zonas e tipos climáticos da classificação de Köppen. Entretanto, não foram constatadas correlações estreitas entre estas variáveis e as classes de solo em nível de ordem, embora algumas tendências gerais tenham sido observadas, como uma significativa proporção de perfis de Vertissolos e Luvissolos sob clima semi-árido (BS). De forma semelhante, a altitude de onde ocorrem as classes de solos foi também muito variável, mas os valores de quartis e mediana indicaram algumas faixas preferenciais. Assim, Cambissolos e Latossolos tendem a ocupar os níveis mais altos da paisagem brasileira, ao passo que 75 % dos perfis de Espodossolos e de Plintossolos situam-se em cotas inferiores a 200 m. Além das potencialidades de uso evidenciadas, a estruturação atual da base de dados permite outras aplicações para atender necessidades específicas de estudo, inclusive no que tange a investigações relacionadas ao sistema de classificação de solos que vem sendo desenvolvido no país.

Estimativa do escoamento superficial em uma bacia hidrográfica com base em modelagem dinâmica e distribuída

A estimativa do escoamento superficial em bacias hidrográficas é de suma importância para conservação dos recursos naturais; entretanto, esse é um processo complexo e dinâmico, principalmente no contexto de sua variabilidade espacial. Dessa forma, torna-se adequada a aplicação dos Sistemas de Informações Geográficas (SIG) usando pequenas células de informação, pois assim é possível considerar o comportamento espacial das variáveis associadas à origem do escoamento superficial. Este trabalho teve como objetivo implementar os modelos hidrológicos Curva Número (CN-SCS) e Curva-Número Modificado (CN-MMS), com base na linguagem de programação do SIG PCRaster e em uma base de dados reduzida, de forma distribuída e dinâmica, com o intuito de estimar as lâminas de escoamento superficial geradas numa bacia hidrográfica de Latossolos, localizada no município de Nazareno, região dos Campos das Vertentes, Minas Gerais. Para aplicação do modelo CN-SCS foi preciso desenvolver um mapa com valores de CN no formato do PCRaster, enquanto para o modelo CN-MMS foram necessários os seguintes mapas: umidade volumétrica de saturação do solo, umidade volumétrica inicial do solo e profundidade de solo. Para simulação e avaliação de ambos os modelos, foram aplicados 18 eventos de chuva natural que provocaram escoamento superficial, durante o ano hidrológico 2004-2005, e suas respectivas lâminas de escoamento observadas. A análise do desempenho dos modelos foi feita aplicando-se análise de sensibilidade baseada no erro médio e na Raiz do Erro Quadrático (REQ). Tendo-se como referência essas estatísticas de precisão, pôde-se constatar que o modelo CN-MMS apresentou melhor calibração quando comparado ao modelo CN-SCS, devido à consideração direta da umidade inicial do solo. Contudo, a estruturação dos modelos no SIG PCRaster possibilitou o desenvolvimento de uma ferramenta computacional eficaz e útil para simulação do escoamento superficial, visto que propicia estruturação de rotinas computacionais considerando os problemas associados à variabilidade espacial dos dados de entrada dos modelos.

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.

Integração de dados do quickbird e atributos do terreno no mapeamento digital de solos por redes neurais artificiais

No presente estudo, foi realizada uma avaliação de diferentes variáveis ambientais no mapeamento digital de solos em uma região no norte do Estado de Minas Gerais, utilizando redes neurais artificiais (RNA). Os atributos do terreno declividade e índice topográfico combinado (CTI), derivados de um modelo digital de elevação, três bandas do sensor Quickbird e um mapa de litologia foram combinados, e a importância de cada variável para discriminação das unidades de mapeamento foi avaliada. O simulador de redes neurais utilizado foi o "Java Neural Network Simulator", e o algoritmo de aprendizado, o "backpropagation". Para cada conjunto testado, foi selecionada uma RNA para a predição das unidades de mapeamento; os mapas gerados por esses conjuntos foram comparados com um mapa de solos produzido com o método convencional, para determinação da concordância entre as classificações. Essa comparação mostrou que o mapa produzido com o uso de todas as variáveis ambientais (declividade, índice CTI, bandas 1, 2 e 3 do Quickbird e litologia) obteve desempenho superior (67,4 % de concordância) ao dos mapas produzidos pelos demais conjuntos de variáveis. Das variáveis utilizadas, a declividade foi a que contribuiu com maior peso, pois, quando suprimida da análise, os resultados da concordância foram os mais baixos (33,7 %). Os resultados demonstraram que a abordagem utilizada pode contribuir para superar alguns dos problemas do mapeamento de solos no Brasil, especialmente em escalas maiores que 1:25.000, tornando sua execução mais rápida e mais barata, sobretudo se houver disponibilidade de dados de sensores remotos de alta resolução espacial a custos mais baixos e facilidade de obtenção dos atributos do terreno nos sistemas de informação geográfica (SIG).

Atributos de solo e cultura espacialmente distribuídos relacionados ao rendimento do milho

A agricultura de precisão pode aumentar a eficiência e a sustentabilidade da agricultura brasileira de grãos, principalmente auxiliando no manejo do solo e das culturas. O objetivo deste estudo foi avaliar a importância de atributos de solo e da cultura com variação espacial do rendimento de grãos de milho e o uso dessa informação para aprimorar as decisões sobre o manejo da cultura. Foram utilizados dados da safra 2005/6 de uma gleba comercial de milho de 18 ha, na região de Guarapuava, Paraná, em um solo Latossolo Bruno de textura argilosa. Atributos de solo (0-0,10 m) e cultura foram coletados em quadrículas georreferenciadas com densidade amostral de 2 ha-1. O rendimento de grãos espacializado foi avaliado com sensor de produtividade na colhedora. Esse rendimento apresentou variabilidade espacial (média de 12,4 Mg ha-1, com amplitude entre 11,1 e 14,0 Mg ha-1) relacionada aos atributos do solo: P-Mehlich-1, Mg2+, soma de bases e relações Ca:Mg, Mg:K e Mg:CTC, mas não da cultura, conforme uma matriz de correlação de Spearman. A análise por árvore de regressão identificou a saturação por Mg (Mg:CTC), com valor crítico de 0,10, e a relação Mg:K, com valor crítico de 2,30, como atributos de solo com efeito mais significativo, pois valores inferiores ao crítico estão relacionados aos menores rendimentos de grão. A análise de cluster confirmou os resultados obtidos com as duas análises estatísticas anteriores, e sua interpretação conjunta suporta a conclusão de que os elementos P e Mg eram os mais críticos em termos de necessidade de manejo localizado. Comparativamente, o manejo localizado com agricultura de precisão demandaria, na gleba, maior consumo de calcário (incremento de 6,6 Mg, sendo 3,4 Mg de calcário calcítico e 3,2 Mg do tipo dolomítico), menor consumo de P2O5 (- 235 kg) e maior consumo de K2O (+ 135 kg) em relação ao manejo uniforme (tradicional). Contudo, o manejo localizado permite que esses insumos sejam aplicados nas dosagens adequadas em partes específicas da gleba, e não uniformemente em toda a gleba, alterando positivamente a produtividade dessas partes. Quando as tomadas de decisão sobre o manejo são auxiliadas por ferramentas estatísticas apropriadas, a agricultura de precisão é viável tecnicamente para o manejo de atributos químicos do solo, proporcionando assim a otimização no uso de insumos e, potencialmente, contribuindo para o rendimento economicamente ideal.

Calibração e validação da equação universal de perda de solos modificada (MUSLE) utilizando dados hidrossedimentológicos locais

Modelos hidrossedimentológicos são úteis na análise ambiental de bacias hidrográficas não monitoradas. Entretanto, para que as suas predições sejam confiáveis, é necessário que os modelos sejam adequadamente calibrados e validados para as condições locais. O objetivo do presente trabalho foi calibrar o coeficiente a da MUSLE para as condições da bacia do ribeirão Pipiripau, usando dados hidrossedimentológicos locais, bem como validar a equação calibrada, com uma série de dados diferente da usada na calibração. O coeficiente a da MUSLE foi calibrado por meio do ajuste entre os valores observados e calculados de aporte de sedimento de eventos individuais, correspondentes ao período entre 1999 e 2005, usando dados hidrológicos (Q e q p) observados. Para validação do modelo calibrado, a série usada correspondeu aos anos de 1998 e 2006-2009 (N.A.: dados corretos, ver p. 12), onde apenas os dados pluviométricos locais e os fatores CN, K, L, S, C e P da bacia, previamente obtidos, foram usados. Os resultados indicam que a MUSLE calibrada apresenta melhor acurácia na estimativa do aporte de sedimento total anual (R² = 0,68 e E = 0,61) do que em nível mensal (R² = 0,44 e E = 0,43). Como o coeficiente de ajuste a da MUSLE foi proporcional ao volume de precipitação pluvial anual, este poderá ser usado para melhorar as predições do modelo.