Avaliação experimental de um modelo numérico para o processo de redistribuição da água no solo

Para testar o desempenho de um modelo numérico em predizer a variação em umidade (θ) e tensão da água (|ψm|) no tempo e no espaço, foram escolhidos dados da literatura de dois materiais porosos com diferentes propriedades hidráulicas: uma areia marinha (Tottori, Japão) e um Latossolo Vermelho-Amarelo de textura média (Piracicaba, SP). Os resultados encontrados levaram às seguintes conclusões: (a) em ambos os materiais porosos estudados, o desempenho do modelo foi altamente significativo, onde os perfis de umidade transladaram-se satisfatoriamente no tempo; (b) o modelo também foi capaz de prever muito bem o comportamento da densidade de fluxo em função do tempo; (c) os maiores desvios do modelo em relação aos dados de campo foram encontrados nos tempos iniciais do processo de redistribuição da água, muito embora esses desvios tenham ocorrido em apenas 0,2% do tempo total estudado no experimento em areia marinha e 2,0% para o Latossolo; (d) o desempenho do modelo foi ligeiramente superior para a areia marinha em relação ao Latossolo, devido, provavelmente, à maior homogeneidade nas propriedades hidráulicas da areia. Este trabalho foi realizado, no segundo semestre de 1996, na Universidade Federal do Paraná.

Evolução do processo erosivo na margem direita do rio São Francisco (Perímetro Irrigado Cotinguiba/Pindoba - SE)

A erosão das margens de um rio causa a destruição das áreas ribeirinhas, contribui para a degradação de grandes áreas e produz efeitos catastróficos para o ambiente, ocorrendo a ruptura do equilíbrio ambiental. Este trabalho teve como objetivo quantificar as taxas de recuo da margem direita do rio São Francisco em três seções localizadas no Perímetro Irrigado Cotinguiba/Pindoba - Baixo São Francisco Sergipano - no período de fevereiro de 1999 a julho de 2000 e estudar as possíveis causas do processo. Para quantificar as taxas erosivas, foram utilizados os métodos dos pinos e das estacas e para descrever o processo erosivo foi utilizado o método das perfilagens sucessivas. As taxas anuais de erosão (recuo da margem), obtidas nas três seções da margem estudada, foram de 8,30m na seção A; 47,30m na seçãoB e 4,45m na seçãoC. A variação das taxas de erosão foi influenciada, principalmente, pela composição granulométrica das camadas que compõem a face da margem e altura do barranco, como também pela associação dos dados climáticos e hidrológicos - velocidade do vento, amplitude mensal da cota, cota máxima mensal e velocidade do fluxo próxima à margem.

Modelos analíticos para predição do processo da redistribuição da água no solo

A avaliação do processo da redistribuição da água no solo, em condições de campo, demanda considerável tempo e apreciável custo, porque as propriedades hidráulicas do solo sofrem extensa variabilidade espacial e estão sujeitas a freqüentes alterações no tempo. O presente trabalho propõe dois modelos analíticos para estimar a dinâmica desse processo, a partir da adoção do gradiente de potencial hidráulico unitário na equação de Richards. O primeiro modelo estima a umidade do solo e o segundo estima a densidade de fluxo, ambos de acordo com o tempo de drenagem interna para a profundidade de interesse. Os resultados gerados pelos modelos confrontam-se satisfatoriamente física e estatisticamente com os valores medidos da umidade e densidade de fluxo durante o período de drenagem em diferentes profundidades numa Areia Marinha submetida a esse processo em condições de campo. Os modelos propostos exigem somente o conhecimento prévio dos dados da curva de retenção e da condutividade hidráulica do solo na profundidade de interesse.

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

Carga máxima de fósforo admissível ao reservatório Piraquara II, uma aplicação do processo TMDL

Para implementação e operacionalização da política brasileira de recursos hídricos, é imprescindível o uso de ferramentas de planejamento que considerem o efeito de todas as atividades ou processos que causam ou contribuem para a degradação da qualidade de um corpo d'água. Neste sentido, aplicou-se o processo TMDL (total maximum daily load), desenvolvido pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA), para o P, na área de drenagem de contribuição ao futuro reservatório Piraquara II, bacia hidrográfica do rio Piraquara, Paraná. O processo TMDL determina a quantidade máxima de cargas de um poluente que um corpo d'água pode receber sem violar os padrões estabelecidos de qualidade da água e aloca cargas deste poluente entre fontes de poluição pontuais e difusas. No presente estudo, utilizou-se o método TMDL, com o objetivo de demonstrar ser ele uma ferramenta útil no processo de gestão dos recursos hídricos. Simularam-se cenários de uso do solo, por meio de modelagem matemática, até obter-se uma concentração de P total no reservatório abaixo da faixa limite para ocorrência de eutrofização, de 0,025 a 0,10 mg L-1, estabelecida no estudo. Realizou-se uma simulação de uso atual do solo, visando prever a condição inicial de qualidade da água no corpo d'água, na qual a concentração de P total no reservatório resultante não atendeu ao padrão estabelecido. Procedeu-se a uma segunda simulação com adoção das medidas de controle, recomposição de mata ciliar e plantio direto, para reduzir a exportação de carga de P total da bacia. Obteve-se uma melhoria na qualidade da água do reservatório, indicando que as medidas adotadas foram suficientes para atingir o padrão estabelecido, o que demonstra a aplicabilidade do método.

Interestratificado caulinita-esmectita em um argissolo desenvolvido a partir de rocha sedimentar do Sul do Brasil

Caulinita é um argilomineral comumente encontrado nas frações finas de solos tropicais e subtropicais do Sul do Brasil. Em difratometria de raios X, sua presença é verificada pelo pico correspondente à distância 00l de d = 0,715 nm. Contudo, em alguns solos pode-se observar pico superior a d = 0,720 nm, correspondendo a uma haloisita ou a um interestratificado caulinita-esmectita (C-E). A avaliação dessa hipótese e posterior discussão sobre a gênese do solo constituiu o objetivo deste trabalho. Amostras de rocha e dos horizontes A1, A2, E e Bt de um Argissolo Vermelho-Amarelo sob vegetação pioneira foram coletadas no campus da Universidade Federal de Santa Maria. A fração argila foi extraída por sedimentação, saturada com Ca2+ e submetida à difratometria de raios X nas seguintes condições: normal, à temperatura ambiente (N); depois de saturada com etilenoglicol (EG); depois de aquecida a 300 e 550 °C; e depois da solvatação com formamida. Os difratogramas de raios X (DRX) brutos foram submetidos à modelagem matemática na região entre 11 e 15 ° de 2 teta, com auxílio do programa DecompRX. Os DRX indicaram a presença de dois picos: um estreito e intenso a d = 0,717 nm, atribuído à caulinita; e outro mais largo e menos intenso a d = 0,720 nm. Este último foi sensível à solvatação com etilenoglicol, deslocando-se a d = 0,730 nm, e, depois de aquecido a 300 °C, retornando a d = 0,720 nm. Esse comportamento é típico de entrecamadas expansíveis. Em face disso, atribuiu-se a existência de interestratificado caulinita-esmectita, visto que a presença de haloisita não foi confirmada pelo teste com formamida. Em DRX modelado, confirmou-se a presença de interestratificado caulinita-esmectita, na proporção de 0,8-0,9 de caulinita e 0,1-0,2 de camadas de esmectitas. Ademais, a C-E representa cerca de 90 % e a caulinita em torno de 10 % do pico a d = 0,720 nm. A presença de C-E foi também observada na rocha, indicando que ela é proveniente de herança do material de origem. A mineralogia deste solo indica estádio intermediário entre argilominerais de estrutura do tipo 2:1 e 1:1 no processo de intemperismo.

Relações solo-vegetação em áreas sob processo de desertificação no município de Jataúba, PE

A degradação das terras na região semi-árida resulta de processos naturais, que podem ser induzidos ou catalisados pelo homem por meio do uso inadequado dos recursos naturais, produzindo a deterioração da cobertura vegetal, do solo e dos recursos hídricos. Visando relacionar os processos de degradação da vegetação e dos solos na zona do agreste de Pernambuco, foram caracterizados os solos e o recobrimento vegetal em doze parcelas representativas de ambientes conservados, moderadamente degradados e degradados, no município de Jataúba. Para caracterizar a vegetação, os indivíduos foram classificados em três estratos verticais ou classes de altura: 3- indivíduos com altura superior a 3,0 m (lenhosas altas), amostrados em toda a área da parcela (200 m²); 2- indivíduos com altura variando de 0,51 a 3,0 m, amostrados em subárea de 100 m² (lenhosas baixas); 1- indivíduos com altura igual ou inferior a 0,5 m, amostrados em 18 miniparcelas de 25 x 50 cm (estrato da regeneração). Os solos de cada parcela foram caracterizados morfologicamente e as amostras coletadas por horizonte para realização das análises físicas, químicas e mineralógicas. A vegetação no segundo estrato vertical apresentou significativa diminuição da densidade absoluta de acordo com a intensidade de degradação dos solos. As espécies com maiores densidades relativas foram: Neoglaziovia variegata (caroá) e Cordia leucocephala (moleque duro), no ambiente conservado; Bromelia laciniosa (macambira), Aspidosperma pyryfolium (pereiro) e Caesalpinia pyramidalis (catingueira), no ambiente moderadamente degradado, e C. pyramidalis e Sida galheirensis (malva branca), no ambiente degradado. As características dos Planossolos mais bem relacionadas com a vegetação preservada foram: os maiores conteúdos de cascalho nos horizontes superficiais, a maior espessura dos horizontes A + E e os teores mais elevados de CO. A ocorrência de encrostamento superficial e erosão e os elevados teores de Na trocável foram observados mais intensamente nos ambientes degradados, sendo mais severos onde a vegetação se encontrava mais esparsa.

Avaliação da porosidade e placa férrica de raízes de arroz cultivado em hipoxia

A alta difusividade do oxigênio em diversos materiais dificulta a criação e, ou, manutenção de um ambiente livre de O2. As técnicas utilizadas são pouco eficientes na exclusão do O2 e, portanto, não expressam a condição do solo alagado. Os objetivos deste trabalho foram desenvolver um método para obtenção de raízes em condição de hipoxia e avaliar a placa férrica e a formação de aerênquima no arroz. Foi criada uma condição de hipoxia semelhante à do solo alagado em tanques de 50 L, explorando a capacidade de difusão do O2 por meio do vinil em contato com solo reduzido. Cada tanque preenchido com solo (Gleissolo háplico) recebeu cinco sacos de vinil e foi mantido alagado. Plantas dos genótipos IRGA 423 e IRGA 424 previamente cultivadas em campo foram coletadas, tendo as raízes cortadas junto ao colo, lavadas e um terço da lâmina foliar removido. Cada saco de vinil recebeu 12 plantas de cada genótipo e solução nutritiva. Após sete dias, as novas raízes adventícias formadas foram utilizadas na determinação da porosidade e a da placa férrica em segmentos de 0-2, 2-4 e 4-6 cm a partir da ponta da raiz. As raízes foram colocadas em contato com a solução de um solo em processo de redução por 4 h e a placa férrica determinada após a extração do Fe com HCl 0,5 mol L-1. A porosidade foi determinada pela aplicação de ciclos de vácuo, com auxílio de seringas. A diferença de peso antes e depois do tratamento com vácuo e entrada de água foi assumida como sendo a estimativa da magnitude do aerênquima ao longo da raiz. A eficácia do método foi testada com a produção de raízes adventícias em saco de vinil com aeração e hipoxia. A porosidade nas raízes foi maior em ambiente hipóxico, comparado à aeração. A porosidade foi maior na proximidade da base da planta e, à medida que a porosidade aumentou, houve aumento do conteúdo de Fe na superfície das raízes, indicando que a placa férrica pode servir como estimativa da formação de aerênquima no arroz. O método de obtenção de raízes foi eficiente em promover a eliminação de O2 do saco de vinil para estudar a formação do aerênquima.

Atributos químicos e microbianos do solo de áreas em processo de desertificação no semiárido de Pernambuco

Devido ao avanço das áreas em processo de degradação decorrente de causas naturais e, ou, influências antrópicas, faz-se necessária a utilização de ferramentas, preferencialmente de baixo custo, que indiquem os estádios dessa degradação, a fim de viabilizar um manejo adequado e a recuperação dessas áreas. Desse modo, o objetivo desta pesquisa foi analisar a variabilidade de atributos químicos e microbianos de solos, visando a utilizá-los como indicadores de processos de desertificação, em áreas sob níveis crescentes de degradação na região semiárida do Estado de Pernambuco. Foram amostrados três ambientes: conservado, moderadamente degradado e intensamente degradado, no município de Floresta-PE. Em cada ambiente foram escolhidas quatro áreas de amostragens e efetuadas sete coletas em cada um delas, totalizando 28 pontos amostrados por ambiente. Foram coletadas amostras de solo na profundidade de 0-10 cm, nos períodos seco e chuvoso. Realizaram-se análises químicas (pH, bases trocáveis, acidez potencial, C orgânico do solo, estoque de C, P disponível e capacidade de troca de cátions) e microbianas (C da biomassa microbiana, respiração basal, quocientes microbiano e metabólico) do solo, além da caracterização física (textura e densidade do solo). Os dados foram analisados adotando-se métodos de análises de componentes principais e teste t. Verificou-se o efeito da sazonalidade para os atributos do solo, sendo essa mudança mais perceptível no ambiente degradado. Com as análises de componentes principais, foi possível destacar alguns atributos mais sensíveis ao avanço da degradação, como o C da biomassa microbiana do solo, a acidez potencial e a saturação por bases, tanto no período seco como no chuvoso. Desse modo, esses atributos podem ser utilizados como indicadores do nível de degradação do solo.

Dinâmica da emissão de metano em solos sob cultivo de arroz irrigado no sul do Brasil

Solos de várzea sob cultivo de arroz irrigado contribuem com aproximadamente 18 % das emissões totais de metano (CH4) do Estado do Rio Grande do Sul. Entretanto, a liberação de CH4 depende do curso de redução de cada solo. O objetivo do presente estudo foi avaliar a dinâmica da emissão desse gás de efeito estufa (GEE) em seis solos: Gleissolo (2), Planossolo (2), Chernossolo e Neossolo, representativos do cultivo de arroz irrigado no Sul do Brasil, visando identificar também sua relação com propriedades do solo e as alterações eletroquímicas da solução após o alagamento. O experimento foi realizado em casa de vegetação, com três repetições, segundo delineamento de blocos casualizados. Os solos foram dispostos em vasos de PVC mantidos com uma lâmina de água de 10 cm de altura e cultivados com arroz. A avaliação das emissões de CH4 foi realizada semanalmente, do 3º ao 66º dia após o alagamento (DAA) do solo, com o auxílio de uma câmara de PVC acoplada ao topo dos vasos. As amostras de ar foram coletadas em quatro intervalos de 5 min, para estimativa das taxas de emissão de CH4. A solução do solo também foi coletada e caracterizada. O início da emissão de CH4 variou entre os solos e, normalmente, ocorreu após a quase total redução do Fe3+ (em torno de 90 % da maior liberação de Fe2+) e estabilização dos valores de pH e de Eh da solução. A emissão total de CH4 variou de 8,5 a 44,2 g m-2 e apresentou relação sigmoidal com os teores de C orgânico dos solos (r²=0,83, p < 0,05), sugerindo que a disponibilidade de C somente foi limitante para o processo de metanogênese em teores inferiores a 8 g kg-1 de C no solo. Os resultados mostram que a dinâmica e as quantidades totais de CH4 emitidas são influenciadas pelo tipo de solo e que esforços devem ser direcionados para determinação dos fatores de emissão de CH4 para os diferentes solos representativos da produção de arroz no Sul do Brasil, bem como na avaliação do efeito de práticas agrícolas na mitigação das emissões desse GEE nos diferentes solos.

Processo de formação de crostas superficiais em razão de sistemas de preparo do solo e chuva simulada

A chuva provoca a modificação da estrutura superficial do solo levando ao desenvolvimento de crostas. Este estudo avaliou a dinâmica da formação de crostas superficiais por meio da análise e descrição micromorfológica de lâminas delgadas. O experimento foi conduzido em 2009 e 2010. Em parcelas de 15 x 30 m, foram implantados os diferentes sistemas de preparos do solo: preparo convencional (PC), preparo reduzido (PR) e sem preparo (SP). Dentro das parcelas instalaram-se as microparcelas de 1 x 1m e aplicaram-se diferentes lâminas de chuva simulada (0, 27, 54 e 80 mm) com intensidade de 80 mm h-1. Nas microparcelas, coletou-se uma amostra indeformada em que consistia em um bloco de solo de 0,07 x 0,05 x 0,12 m. Os blocos foram impregnados com resina e após endurecimento e secagem total foram confeccionadas lâminas delgadas (4,5 x 8 cm), descritas, utilizando microscópio óptico. Foi confeccionada uma lâmina delgada para cada chuva (0, 27, 54 e 80 mm) e para cada preparo do solo. Todos os sistemas de preparo avaliados demonstraram presença de crostas; entretanto, o processo de formação das crostas ocorreu com dinâmica diferenciada em cada sistema de preparo. O preparo convencional apresentou formação de crostas a partir de 27 mm de chuva aplicada. O aumento da lâmina de chuva aplicada causou maior degradação da estrutura superficial e maior espessura da camada encrostada. O preparo reduzido e o sistema sem preparo apresentaram condições de superfície irregulares com as chuvas aplicadas, ou seja, não demonstraram modificações constantes da superfície do solo e na formação das crostas, com o aumento da chuva, como constatado no preparo convencional. A análise das lâminas delgadas e a descrição micromorfológica permitiram satisfatória observação e conclusão dos processos e da dinâmica envolvida na formação de crostas.

O vídeo didático "Conhecendo o Solo" e a contribuição desse recurso audiovisual no processo de aprendizagem no ensino fundamental

O uso de recursos audiovisuais no ensino de solos, como estímulo para os alunos, pode auxiliar na construção de um conhecimento crítico e reflexivo. Este trabalho objetivou analisar a contribuição do vídeo "Conhecendo o Solo" no ensino e na aprendizagem dessa temática no nível fundamental. Com o intuito de estimular os alunos a perceber a importância dos solos nos ambientes, esse vídeo foi aplicado como conteúdo de ensino. Em seguida, foi aplicado um questionário, em que os alunos descreveram as principais ideias transmitidas por esse, especificando os pontos positivos e negativos do recurso utilizado. A análise do questionário revelou que o uso do vídeo foi um facilitador da aprendizagem. Porém, as respostas dos estudantes indicaram que alguns aspectos necessitam de adequações, como o dinamismo, a interatividade, a quantidade de informações e a narração. Mesmo assim, o recurso foi classificado pela maioria dos alunos como adequado, e o repertório de conteúdos apresentou similaridade com o exposto no vídeo, caracterizando-o como um recurso de influência positiva no processo de ensino e aprendizagem.

Volatilização de amônia oriunda de ureia pastilhada com micronutrientes em ambiente controlado

Novas tecnologias com o intuito de minimizar as perdas de N-NH3 por volatilização devem ser desenvolvidas para aumentar a eficiência de uso do N-ureia. A incorporação de boro e cobre na ureia pode reduzir esses efeitos por meio da inibição da atividade da urease. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, onde foram aplicados diferentes fertilizantes nitrogenados (ureia pastilhada com e sem boro e cobre, sulfato de amônio, ureia com inibidor da urease NBPT, ureia granulada e ureia revestida com boro e cobre) na superfície de um Planossolo Háplico contido em bandejas (0,1 m² de área e 10 cm de profundidade), em dose equivalente a 200 kg ha-1 de N. Foram avaliadas as perdas de N-NH3 por volatilização durante 18 dias, com o auxílio de um coletor semiaberto. A adição de cobre e boro no processo de pastilhamento da ureia reduziu as perdas de amônia por volatilização em até 54 %, quando comparado com a ureia granulada comercial, comprovando ser eficiente contra as perdas de N-NH3 por volatilização.

Nitrogênio, carbono e compactação do solo como fatores limitantes do processo de recuperação de matas ciliares

A recuperação de áreas de floresta, principalmente de matas ciliares, tornou-se fator-chave para a adequação ambiental da agricultura, com o propósito de proteger os recursos hídricos e a biota. Entretanto, o cultivo agrícola tradicional, além de ter alterado a ciclagem de nutrientes com a perda de matéria orgânica, biomassa e atividade microbiana, causou também a compactação do solo, o que influencia a posterior implantação de reflorestamentos. O objetivo deste trabalho foi identificar quais atributos do solo (físicos, químicos e microbiológicos) mais influenciam o teor de C, N, P e umidade da serapilheira em áreas de mata ciliar com diferentes idades de recuperação (20, 10 e cinco anos), em comparação com uma área nativa (NT). A partir da ANOVA e dos testes de médias (Duncan) e correlação (Pearson), foram verificados quais atributos acompanham o tempo de recuperação e qual a relação entre eles. A análise multivariada de partição da inércia a partir da análise de redundância (pRDA) foi feita a fim de identificar quais atributos do solo foram mais importantes para discriminar entre as áreas, com base nos teores de C, N, P e umidade da serapilheira encontrados nessas áreas. Maior relação C/N da serapilheira foi encontrada nas áreas de 20 (26,8) e de cinco (29,9) anos. Entre os atributos microbiológicos avaliados, observou-se que a respiração basal do solo (C-CO2), o carbono da biomassa microbiana (CBM) e a atividade das enzimas desidrogenase e urease foram diretamente proporcionais ao aumento da idade das áreas. O C e N totais do solo, o N-NO3, o nitrogênio da biomassa microbiana (NBM), a atividade das enzimas desidrogenase e urease, bem como a macroporosidade correlacionaram-se positivamente e a microporosidade, negativamente, com o C e N da serapilheira. A partir da pRDA, o NBM e o carbono total do solo foram os atributos mais importantes para explicar o teor de N e C da serapilheira; a explicação compartilhada foi mais da metade de toda a explicação observada ou 28,2 %. A melhoria das condições físicas do solo e a adição de matéria orgânica que resultam na formação de uma serapilheira mais rica em N pode ser uma forma de melhorar as condições microbiológicas e químicas do solo e de acelerar o processo de recuperação.