On sampling collection procedure effectiveness for forest soil characterization

One of the most important measures to prevent wild forest fires is the use of prescribed and controlled burning actions as it reduce the fuel mass availability. The impact of these management activities on soil physical and chemical properties varies according to the type of both soil and vegetation. Decisions in forest management plans are often based on the results obtained from soil-monitoring campaigns. Those campaigns are often man-labor intensive and expensive. In this paper we have successfully used the multivariate statistical technique Robust Principal Analysis Compounds (ROBPCA) to investigate on the sampling procedure effectiveness for two different methodologies, in order to reflect on the possibility of simplifying and reduce the sampling collection process and its auxiliary laboratory analysis work towards a cost-effective and competent forest soil characterization.

Soil profile, relief features and their relation to structure and distribution of Brazilian Atlantic rain forest trees

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Determination of soil properties from standard penetration test complemented by torque measurement (SPT-T)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Soil profile, relief features and their relation to structure and distribution of Brazilian Atlantic rain forest trees

In tropical forests, the environmental heterogeneity can provide niche partitioning at local scales and determine the diversity and plant species distribution. Thus, this study aimed to investigate the variations of tree species structure and distribution in response to relief and soil profile features in a portion of the largest remnant of Brazilian Atlantic rain forest. All trees >= 5 cm diameter at breast height were recorded in two 0.99 ha plots. Topographic survey and a soil characterization were accomplished in both plots. Topsoil samples (0-20 cm) were taken from 88 quadrats and analyzed for chemical and particle size properties. Differences for both diversity and tree density were identified among three kinds of soils. A canonical correspondence analysis (CCA) indicated that the specific abundance varied among the three kinds of soils mapped: a shallow Udept - Orthent / Aquent gradient, probably due to differences in soil drainage. Nutrient content was less likely to affect tree species composition and distribution than relief, pH, Al3+, and soil texture. Some species were randomly distributed and did not show restriction to relief and soil properties. However, preferences in niche occupation detected in this study, derived from the catenary environments found, rise up as an important explanation for the high tree species diversity in tropical forests.

CHARACTERIZATION OF REGOSOLS IN THE SEMIARID REGION OF PERNAMBUCO, BRAZIL

CHARACTERIZATION OF REGOSOLS IN THE SEMIARID REGION OF PERNAMBUCO, BRAZIL Studies on soil characterization in unexplored regions, besides the generation of data banks for the soil classes of the country, also produce scientific information about soil properties, important for the development of good management practices and sustainable land use. One of the main soil classes in the semiarid region of Pernambuco State, the Regosols, cover about 27 % of the state area, and are used mainly for family agriculture. Due to different geological and climatic aspects Regosols with different chemical, physical and mineralogical properties are found in Pernambuco, which were characterized for the semiarid region of the State. Five Regosol profiles were selected in different regions of the State (P1=Sao Caetano; P2=Lagoa do Ouro; P3=Caetes; P4=Sao Joao; P5=Parnamirim). The soils were morphologically characterized and samples collected from all horizons and the bedrock. Routine physical and chemical analyses were carried out for soil classification of all samples and mineralogical analyses of the coarse fractions (gravel and sand) by optical microscopy and of the silt and clay fractions by X ray diffraction (XRD), as well as petrographic analyses of the rock samples. The results showed similarities between the soils, with a low degree of pedogenetic development, varying from medium to very deep, with the horizon sequence A-AC-C-Cr and a sandy to sandy loam texture. In the deeper layers of two profiles (P1 and P5), a solodic character was observed. Organic matter and available phosphorus content were low in all studied soils. Despite the low levels of exchangeable cations, all soil profiles showed high base saturation. The mineralogical composition of gravel, sand and silt fractions consisted, essentially, of quartz, followed by feldspars and mica, supporting the results of the petrographic analysis of the bedrock. Kaolinite was the main clay mineral in all studied profiles and horizons, indicating an important monosialitization process in autochthonous soils of a typical semiarid region. In soil profile P2, at a lower landscape position, smectite minerals were observed, with mixing phases of montmorillonite, beidelite or nontronite, indentified by the Greene-Kelly test in the DRX analysis.

Water, sediment and soil physicochemical interactions in freshwater, brackish and saline systems

The physicochemical interactions between water, sediment and soil deeply influence the formation and development of the ecosystem. In this research, different freshwater, brackish and saline subaqueous environments of Northern Italy were chosen as study area to investigate the physicochemical processes which occur at the interface between water and sediments, as well as the effects of soil submergence on ecosystem development. In the freshwater system of the Reno river basin, the main purpose was to define the heavy metals hazard in water and sediments of natural and artificial water courses. Heavy metals partitioning and speciation allowed to assess the environmental risk linked to the critical action of dredging canal sediments, for the maintenance of the hydraulic safety of plain lands. In addition, some bioremediation techniques were experimented for protecting sediments from heavy metals contamination, and for giving an answer to the problem of sediments management. In the brackish system of S. Vitale park, the development of hydromorphic and subaqueous soils was investigated. The study of soil profiles highlighted the presence of a soil continuum among pedons subjected to different saturation degrees. This investigation allowed to the identification of both morphological and physicochemical indicators, which characterize the formation of subaqueous soils and describe the soil hydromorphism in transitional soil systems. In the saline system of Grado lagoon, an ecosystem approach was used to define the role of water oscillation in soil characterization and plants colonization. This study highlighted the close relationship and the mutual influence of soil submergence and aeration, tide oscillation and vegetation cover, on the soil development. In view of climate change, this study contribute to understand and suppose how soil and landscape could evolve. However, a complete evaluation of hydromorphic soil functionality will be achieved only involving physiological and biochemical expertise in these kind of studies.

Avaliação de proposições matemáticas para interpretação do comportamento de solos residuais não saturados

Nas últimas décadas, teorias têm sido formuladas para interpretar o comportamento de solos não saturados e estas têm se mostrado coerentes com resultados experimentais. Paralelamente, várias técnicas de campo e de laboratório têm sido desenvolvidas. No entanto, a determinação experimental dos parâmetros dos solos não saturados é cara, morosa, exige equipamentos especiais e técnicos experientes. Como resultado, essas teorias têm aplicação limitada a pesquisas acadêmicas e são pouco utilizados na prática da engenharia. Para superar este problema, vários pesquisadores propuseram equações para representar matematicamente o comportamento de solos não saturados. Estas proposições são baseadas em índices físicos, caracterização do solo, em ensaios convencionais ou simplesmente em ajustes de curvas. A relação entre a umidade e a sucção matricial, convencionalmente denominada curva característica de sucção do solo (SWCC) é também uma ferramenta útil na previsão do comportamento de engenharia de solos não saturados. Existem muitas equações para representar matematicamente a SWCC. Algumas são baseadas no pressuposto de que sua forma está diretamente relacionada com a distribuição dos poros e, portanto, com a granulometria. Nestas proposições, os parâmetros são calibrados pelo ajuste da curva de dados experimentais. Outros métodos supõem que a curva pode ser estimada diretamente a partir de propriedades físicas dos solos. Estas propostas são simples e conveniente para a utilização prática, mas são substancialmente incorretas, uma vez que ignoram a influência do teor de umidade, nível de tensões, estrutura do solo e mineralogia. Como resultado, a maioria tem sucesso limitado, dependendo do tipo de solo. Algumas tentativas têm sido feitas para prever a variação da resistência ao cisalhamento com relação a sucção matricial. Estes procedimentos usam, como uma ferramenta, direta ou indiretamente, a SWCC em conjunto com os parâmetros efetivos de resistência c e . Este trabalho discute a aplicabilidade de três equações para previsão da SWCC (Gardner, 1958; van Genuchten, 1980; Fredlund; Xing, 1994) para vinte e quatro amostras de solos residuais brasileiros. A adequação do uso da curva característica normalizada, proposta por Camapum de Carvalho e Leroueil (2004), também foi investigada. Os parâmetros dos modelos foram determinados por ajuste de curva, utilizando técnicas de problema inverso; dois métodos foram usados: algoritmo genético (AG) e Levenberq-Marquardt. Vários parâmetros que influênciam o comportamento da SWCC são discutidos. A relação entre a sucção matricial e resistência ao cisalhamento foi avaliada através de ajuste de curva utilizando as equações propostas por Öberg (1995); Sällfors (1997), Vanapalli et al., (1996), Vilar (2007); Futai (2002); oito resultados experimentais foram analisados. Os vários parâmetros que influênciam a forma da SWCC e a parcela não saturadas da resistência ao cisalhamento são discutidos.

Caracterização das estratégias ecofisiológicas de samambaias em resposta à inundação na restinga de Maricá, Rio de Janeiro, Brasil

As matas inundáveis e brejos presentes nas restingas desencadeiam uma série de processos que influenciam as características físico-químicas e biológicas do solo, levando as plantas a apresentarem mecanismos de aclimatação ou adaptação ao estresse da inundação, como alterações morfológicas e fisiológicas de forma a minimizar os efeitos da falta de oxigênio. Dentre as espécies vegetais de samambaias ocorrentes em ambientes inundáveis nas restingas, se destacam três espécies: Acrostichum danaeifolium Langsd. & Fisch., Blechnum serrulatum Rich. e Thelypteris interrupta (Willd.) K.Iwats. O objetivo deste trabalho é caracterizar os aspectos ecofisiológicos que os esporófitos dessas samambaias apresentam para sobreviver em ambientes de inundação na restinga de Maricá, estado do Rio de Janeiro. Neste sentido, foi determinada a caracterização física e química dos sítios de ocorrências destas samambaias, as variações foliares entre elas, espessura, densidade, massa por unidade de folha, teor de clorofilas e atributos quantitativos das células epidérmicas, além da quantificação e determinação à distribuição dos carboidratos. Para as variáveis dos vegetais foram feitas coletas na estação chuvosa e seca e para variáveis do solo na estação seca. Os sítios analisados se mostraram extremamente ácidos, de baixa fertilidade e com toxidez por macro e micro nutrientes, indicando que as samambaias apresentam tolerância a estes fatores. Na época chuvosa (inundação), as samambaias apresentaram queda na densidade foliar, acompanhada de um aumento de massa por unidade de folha. Esta habilidade de conseguir ganhar massa seca por área classifica todas as samambaias analisadas como tolerantes à inundação. Os altos valores de carboidratos solúveis nas folhas indicam aumento da degradação do amido foliar e o menor teor de carboidrato solúvel encontrado nos caules explicita a redução na respiração das raízes destas plantas sob anoxia/ hipoxia, para evitar a oxidação e o incremento do estoque de amido de reserva, elucidando estratégia de tolerância à inundação. A menor disponibilidade de água na estação seca afeta diretamente os atributos foliares diminuindo o índice estomático, a suculência e a massa por unidade de folha, no qual reflete na queda das concentrações de clorofilas. Os menores valores nas concentrações de clorofila têm influencia direta na presença de amidos foliar que são estocado e, alterando toda a dinâmica dos carboidratos nestas espécies. A análise do sítio onde cresce Acrostichum danaeifolium indica níveis críticos de Na no solo e provavelmente, a produção de mucilagem no caule e no pecíolo é uma estratégia de tolerância ao ambiente salino e inundado. O elevado índice de cobertura de Blechnum serrulatum em ambientes inundados indica que esta espécie possui adaptações a solos hidromórficos, entre elas, grande capacidade de estocagem de amido no caule. A maior sinuosidade das células epidérmicas em T. interrupta permite uma alta suculência mantendo o status hidrológico da folha em ambas as estações. Os resultados apresentados, além de agregar informações sobre a biologia das samambaias nos neotrópicos, irão contribuir para a compreensão da dinâmica de ocupação de espécies herbáceas em ambientes alagáveis nas restingas brasileiras

Avaliação e correlação de parâmetros físicos e mecânicos de um solo residual granítico

Os solos residuais mostram divergências em relação aos solos transportados modelados pelas teorias da Mecânica dos Solos. Estas divergências são em grande parte devido a uma estrutura de cimentação herdada da rocha mãe. Este estudo foi baseado nos resultados obtidos em sondagens mecânicas e ensaios de penetração dinâmica, estática e laboratoriais e consistiu na avaliação e correlação dos parâmetros que determinam o comportamento geomecânico do terreno, como a resistência e a deformabilidade.

Definição de padrões de plasticidade de solos através do cone de penetração, por comparação com o método de Casagrande

Existe uma vasta literatura que defende a utilização do ensaio com o cone Penetrómetro ou fall cone como sendo uma alternativa razoável relativamente ao método mais tradicional na determinação do limite de liquidez, a concha de Casagrande. Com este trabalho pretende-se dar mais um contributo à temática da obtenção dos parâmetros de plasticidade dos solos, utilizando diferentes dispositivos e metodologias distintas. Para tal, selecionou-se um solo de caráter argiloso, proveniente de um barreiro da zona de Chaves, e estabeleceram-se comparações entre os valores dos limites de consistência, obtidos pela concha de Casagrande e pelo fall cone. Nesse âmbito, foi elaborada, inicialmente, uma caracterização deste tipo de solos, a definição de conceitos importantes como o de limite de liquidez, limite de plasticidade e índice de plasticidade, assim como uma descrição do funcionamento daqueles dispositivos e das variáveis associadas a cada um deles. Procedeu-se à classificação do solo, segundo três sistemas, através de ensaios de identificação e caracterização, com o objetivo de inferir acerca da composição e comportamento do mesmo. Foi também objetivo deste trabalho, estudar a potencial influência do operador, nos resultados obtidos em ambos os dispositivos. Desta forma, foi possível concluir acerca das vantagens e desvantagens de cada aparelho e definir perspetivas para trabalhos futuros.

Qualidade de um sistema latossolo-argissolo como receptor de efluentes no município de Lins(SP)

Este trabalho objetivou caracterizar um sistema de solos, evidenciando a propriedades que possam esclarecer sua dinâmica e contribuir para a definição de critérios que condicionem a aptidão destes solos como receptores de efluentes. Trata-se de uma área experimental de estudos, contígua à Estação de Tratamento de Esgoto do município de Lins (SP), onde o efluente é gerado a partir do tratamento de esgoto por sistema de lagoas de estabilização. Os solos, situados ao longo de uma vertente com ligeira inclinação, foram caracterizados por meio de análises, morfológica, granulométrica, química, mineralógica e micromorfológica, realizadas em amostras coletadas em cinco trincheiras em toposseqüência. Os solos são desenvolvidos a partir dos sedimentos arenosos da Formação Adamantina (Grupo Bauru) e constituem um sistema Latossolo - Argissolo onde a transição Bw - Bt ocorre lateralmente do topo para a base da vertente. Foram identificadas três fases pedogenéticas nesta associação de solos. A primeira, argiluviação e adensamento de partículas, responsável pela formação dos horizontes texturais, foi superposta pelos processos de latossolização e hidromorfismo, atuantes na dinâmica atual destes solos. Análises micromorfológicas mostraram tratar-se de solos com intensa porosidade, caracterizada pelo empilhamento dos grãos do esqueleto quartzoso amplamente predominante e pelo arranjo entre os microagregados granulares. A permeabilidade é ainda favorecida pela intensa ação da mesofauna. Os solos são distróficos e compostos por caulinita e óxidos de Fe na fração argilosa. Por constituírem um sistema frágil, a disposição de quaisquer tipos de resíduos nestes solos requer o monitoramento constante de suas propriedades, tanto para a manutenção, quanto para a recuperação da qualidade desta cobertura pedológica.

Análise da adição de resíduos de concreto em tijolos prensados de solo-cimento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)