The hydrograph at the watershed outlet was simulated using the time-area curve concept implemented in a geographic information system (GIS). The goal of this study was to determine if hydrograph prediction accuracy would be improved by accounting for spatial and temporal variation of excess rainfall. Three models with different methods of estimating excess rainfall were developed: the Distributed Curve Number (DCN) model uses a CN for each cell, generating spatially distributed excess rainfall using the Soil Conservation Services curve number method (SCS, 1972); the Uniform Curve Number (UCN) model uses a single "average" CN for the whole watershed, thus generating a uniform excess rainfall; the Phi index model which uses the Phi-index method to generate uniform excess rainfall. With the aid of a GIS, the cumulative flow time to the watershed outlet is estimated for each cell in the watershed and the isochrones of equal travel time are developed. The time-area curve is developed in the form of an S curve. The spatially distributed 1-hr unit hydrograph is derived from the S curve as the difference between the S curve and its value lagged by 1-hr. The models used in this study describe the physical processes and flow mechanisms. They also reflect effects of watershed characteristics (slope, landuse, soil drainage potential) and excess rainfall intensity on the resulting hydrograph at the watershed outlet. Surface flow is divided into channel flow and overland flow based on the upstream drainage area. Flow is routed to the watershed outlet through a channel network derived from the watershed Digital Elevation Model (DEM). The models developed were tested against observed rainfall-runoff data from the 1153-ha Virginia Piedmont watershed (Owl Run). A total of 30 storms were simulated, with statistical comparison of peak flow rate, time to peak flow rate, and the hydrograph shape. The hydrograph shape was compared both visually and statistically. Results indicated that the two models which account for temporal variation in excess rainfall (DCN and UCN) predicted the output hydrograph much more accurately than the Phi model which lacks the ability to capture the temporal variation of excess rainfall. For this watershed, results showed that the spatial variability in excess rainfall which was accounted for by the DCN model did not improve the prediction accuracy over the UCN model which lacks that ability. However, a sensitivity analysis for the effect of the spatial distribution of the excess rainfall indicated that can be a significant effect of spatial distribution on the predicted hydrograph. / Master of Science

O presente trabalho foi realizado em cafeeiros (Coffea arabica L.) cv. Icatu Vermelho IAC 4045, cultivados a pleno sol e consorciados com banana ‘Prata An㒠(Musa AAB), em Mococa - SP (Latitude 21º 28’ S, Longitude 47º 01’ W, altitude 665m). Foi realizada a caracterização microclimática, entre outubro de 2001 e setembro de 2002, onde foram medidos a radiação solar global, saldo de radiação, velocidade do vento e temperatura e umidade relativa do ar nos dois sistemas de cultivo. No período do inverno de 2002 e 2003, foi realizado um estudo da influência das bananeiras na variabilidade espacial da temperatura do ar e folha, além do saldo de radiação, em episódios de resfriamento noturno. Realizou-se também uma caracterização aerodinâmica e energética dos cultivos, entre dezembro de 2002 e novembro de 2003, onde foram obtidos os perfis dos bulbos seco e úmido, além da velocidade do vento em sete níveis de medida. Entre julho de 2001 a junho de 2004 foram atribuídas notas de desenvolvimento fenológico dos cultivos, além de se avaliar, o crescimento das plantas em altura e diâmetro da copa. Nas safras de 2002, 2003 e 2004 foram avaliados os parâmetros de produção nos dois sistemas de cultivo, além da variabilidade desses nas parcelas do cultivo consorciado. Houve uma atenuação dos valores de radiação solar global (21%) no cultivo de café consorciado e uma redução de 16% e 48% nos valores do saldo de radiação e velocidade do vento, em relação ao cultivo a pleno sol. Com relação à temperatura e umidade do ar, foram encontradas diferenças apenas na temperatura máxima no ponto central da parcela do cultivo consorciado, que apresentou médias superiores em relação ao cultivo a pleno sol no verão e outono, e em relação ao ponto situado próximo as bananeiras na primavera, verão e outono. Nos episódios de resfriamento do ar no período noturno, apesar do cultivo consorciado apresentar menor perda radiativa, ocorreu apenas um acréscimo de 0,3ºC na temperatura do ar nos episódios amostrados, sendo que para a temperatura das folhas esses valores atingiram até 0,5ºC. Foi verificado ainda que a ação de quebra-vento das bananeiras no cultivo consorciado, promoveu alterações nos perfis de temperatura e umidade do ar, apresentando gradientes reduzidos, em relação ao cultivo a pleno sol, acima do dossel dos cafeeiros. Os valores médios dos componentes do balanço de energia nos sistemas de cultivos de café a pleno sol e consorciado não apresentaram diferenças. Nos sistemas de cultivo avaliados, o crescimento vegetativo em altura e diâmetro apresentou maior atividade vegetativa no período primavera-verão em relação ao período outono-inverno, não tendo sido encontradas diferenças significativas das taxas de crescimento, de desenvolvimento fenológico e dos índices de produção entre os cultivos. No cultivo consorciado, o ponto amostral próximo às bananeiras apresentou diferenças em relação aos demais pontos amostrados no crescimento vegetativo e desenvolvimento fenológico para algumas épocas do ano, além de apresentar menor produção por planta e maior massa de 100 sementes. / A study was carried out in coffee crop (Coffea arabica L.) cv. Icatu Vermelho IAC 4045, unshade and shaded by banana ‘Prata An㒠(Musa AAB), in Mococa, São Paulo State, Brazil (Latitude South 21º 28 ', Longitude West 47º 01 ', altitude 665m). The microclimatic measurements (solar radiation, net radiation, wind speed, air temperature and air moisture) were taken from October, 2001 to September, 2002 under different crops conditions. During the winter of 2002 and 2003, a study of the influence of the banana plants was done on space variability of air and leaf temperature, besides net radiation, for cold nights. The aerodynamic and energy characterization were done from December, 2002 to November,2003, by obtining the profiles of the bulb wet and dry air temperature, also measurements the wind speed in seven different levels. From July, 2001 to June, 2004 phenological data for the coffee crops were taken. The growth of the plants concerning height and diameter was also evaluated. The harvests of 2002, 2003 and 2004 were appraised by the production parameters, and their variability for different positions in shaded coffee crop. The banana trees reduced the incoming solar radiation to the coffee crop by 21%, and by 16% and 48% in the values of the net radiation and wind speed, respectively. Concerning on air temperature and air mosture, differences were found just for the maximum air temperature at the central point of the shaded crop, showing higher averages in relation to the unshaded crop during the summer and autumn, and also in relation to the nearest point to the banana plants during the spring, summer and autumn. During cold nights, spite the shaded coffee crop showing smaller radiation loss, an increment of 0.3ºC in the air temperature was observed and for the leaves the values reached 0.5ºC. It was verified an windbreak action of fanlight of the banana trees in the shaded crop, promoting deviation in air temperature and humidity profiles, showing reduced gradients, in relation to the unshaded crop, above the coffee plants canopy. The mean values of the energy balance components for the different systems of cultivation did not show difference. In the cultivation systems evaluated, the vegetative growth in height and diameter showed higher vegetative activity during the spring-summer period in relation to the autumn-winter period. No significant differences of the growth taxes, of phenological development and of the yield indexes were found. In coffee crop shaded, the nearest point to the banana plants showed differences in relation to the other amostral points in vegetative growth and phenological development for some seasons of the year, besides showing smaller plant yield and higher weight of 100 seeds.

A primeira parte deste trabalho consistiu na instalação de pluviógrafos e linígrafos e levantamento de eventos hidrológicos com a obtenção de dados da distribuição espacial de precipitações observadas e hidrogramas resultantes. Experimentos de infiltração de água no solo foram realizados a partir de infiltrômetro de disco a fim de caracterizar a variabilidade espacial da condutividade hidráulica na bacia, obtendo-se dois conjuntos de dados que mostraram ser lognormalmente distribuídos com médias iguais a 15,8 mm/h e 5,47 mm/h. Estudo teórico foi conduzido na segunda parte do trabalho compreendendo o desenvolvimento de modelo hidrológico. A concepção do modelo parte da premissa de que toda a área da bacia possa ser representada por células derivadas de um modelo numérico de terreno (MNT), especificando-se em cada célula o equacionamento hidráulico-hidrológico. As heterogeneidades do solo e da precipitação foram estudadas através de simulação do modelo considerando-se distribuições espaciais diferentes para a condutividade hidráulica saturada e eventos de chuva. Os resultados mostraram que as diferenças entre as vazões de pico podem ser maiores que 100% , considerando-se graus de resolução máximo e mínimo quanto à precipitação, e reafirmaram o consenso de que o conhecimento da distribuição espacial da chuva é fundamental na calibração de modelos hidrológicos distribuídos. / In first part of this work consists on the installation of pluviographic, water-height graphs and surveying of hydrological events with obtained data from spatial distribution of precipitation observed and resultant hydrograms. Experiments of water infiltration in the soil were done by an infiltrometer disc to characterize the spatial variability of hydraulic conductivity and the losses of infiltration in the basin obtaining two sets of data that showed to be lognormally distributed in average equal to 15.8 mm/h and 5.47 mm/h. A theoric study was conduced in the second part of work comprehending the development of hydrologic model distributed. The conception of the model proceed from the premise that allbasin area can be represented by cells derived from a Digital Terrain Model (DTM) specifying in each cell the hydraulic equation - hydrologic. The soil heterogeneity and the precipitation were studied by model simulation considering spatial distributions different to the hydraulic conductivity satured of the soil and to pluvial events. The results pointed out the differences among peak outflow can be more than 100% considering minimum and maximumresolution degrees as the precipitation and affirmed the consensus that the acquaintance of the pluvial spatial distribution is fundamental in the adjustment of hydrologic models distributed.

Für die ortsspezifische Düngung spielt die räumliche Erfassung von ertragsrelevanten Standorteigenschaften (z.B. Textur und Nährstoffnachlieferungsvermögen) eine große Rolle bei der Bemessung der Düngungsempfehlung. Durch die Berücksichtigung der schlaginternen Variabilität ist eine abgestufte standortangepasste Bewirtschaftung möglich. Auf fünf ackerbaulich genutzten Schlägen in verschiedenen Bodenregionen Deutschlands wurden räumliche und zeitliche Untersuchungen zur vertikalen und horizontalen Mineralstickstoffverteilung in Rasterform durchgeführt. Mit Hilfe des N-Modells HERMES wurden Simulationsrechnungen zur N-Dynamik durchgeführt und anhand des volumetrischen Wassergehalts, des Ertrags und des mineralischen Stickstoffgehalts überprüft. Als Referenz dienten die Daten aus der Rasterbeprobung. Die Vergleiche zwischen den simulierten und gemessenen Werten zeigen beim volumetrischen Wassergehalt, beim Ertrag und beim mineralischen Stickstoff auch über mehrere Vegetationsperioden hinweg eine gute Übereinstimmung bei den Mittelwerten, so dass man die Modellergebnisse auch für die N-Düngungsempfehlung herangezogen hat. Datensätze der Reichsbodenschätzung und der digitalen Hofbodenkarte wiesen im Gegensatz zur kleinräu­migen Rasterbeprobung keine ausreichende Genauigkeit bei den räumlichen Verteilungsmustern der ertragsrelevanten Standortgrößen auf und sind demnach nicht als Planungsgrundlage für die ortsspezifische Düngung geeignet. Über Szenariorechnungen lassen sich verschiedene Düngungsvarianten (wie einheitlich und ortsspezifisch gedüngte Variante) für identische Flächen direkt miteinander vergleichen. Die Ergebnisse zeigten beim Einsatz des preagro-N Moduls über drei Vegetationsperioden (2000 bis 2002) ein Einsparungspotential bei der ortsspezifischen Düngung von durchschnittlich 4 %, bei Verwendung der Modellempfehlungen (HERMES) sogar von durchschnittlich 18 % gegenüber der einheitlichen Variante ohne Ertragsdepressionen beführten zu müssen. / For the site-specific fertilization plays the spatial variability of soil parameters (such as texture) an important role for the calculation of fertilizer recommendation. In consideration of spatial variability is a gradual management in the field possible. The distribution of the vertical and horizontal soil mineral nitrogen patterns on five fields were investigated in different regions in Germany. Additionally these data were used for the validation of the nitrogen dynamics of the nitrogen crop growth model HERMES. The comparison between simulate and measurement data showed for the soil moisture, the grain yield and the mineral nitrogen over many vegetation periods good results by the average values. Under this situation is it possible to use simulation model for the nitrogen fertilizer recommendation. Simulations with data sets from the plot sampling (large scale soil map) compared against simulating using German Soil Appraisal or digital farm soil map data showed information losses. The temporal dynamic by soil mineral nitrogen content in the rooting zone and the spatial pattern by the grain yield show a much better agreement with observed values, if large scale data were used for the simulation. The results from the preagro-N model showed at site-specific part over three vegetation periods (2000 to 2002) an economize effect from average 4 % against the uniform fertilisation part. If we had used the fertilizer recommendation from the nitrogen crop growth model HERMES over the same time, the economize effect conducted average 18 % against the uniform fertilisation part without yield depression.

The populations of the ghost-crab Ocypode quadrata have been evaluated as bioindicators at sandy beaches, but for this purpose some shortcomings need to be addressed. This study assessed several features of the species biology, from daily activity cycles to effectively its role as bioindicator. Between that, the occupation of burrows was evaluated at several morphodymically distinct beaches and it differed temporally, among the areas and within beach strata, indicating that assessing these populations through the indirect method require more caution. The period of the year after major cold fronts showed the most similar values between individuals and burrows, followed by the greater entrance of young recorded. No trend according to beach type was identified for mean size, dissipative beaches tended to have higher densities, while body growth performance index was higher at reflective beaches, gathering therefore both similarities and differences concerning the trends known for other crustaceans from these environments. The use of the species as bioindicator was effective and gathered distinct areas, through the use of a new method. Increasing levels of erosion were associated to increasing mean densities and mean sizes, followed by a sharp decrease of both, especially mean size. Connectivity breakage, e.g., armoring and vegetation removal, proved to be a threat to the populations structure, worsened when associated to erosion process, to an extent that compromise the populations viability. / As populações do caranguejo Ocypode quadrata, conhecido no Brasil como guaruçá ou maria-farinha, têm sido exploradas como bioindicadores da qualidade de praias arenosas, mas para tal algumas lacunas precisam ser preenchidas. Este trabalho levantou diversas características da espécie no litoral sudeste brasileiro, desde ciclos diários de atividade até sua aplicação como bioindicador. Nesse entremeio, as taxas de ocupação das tocas foram avaliadas em diversas praias morfodinamicamente distintas, sendo que houve variação temporal, entre praias e mesmo entre estratos de uma mesma praia, indicando que avaliações dessas populações através do método indireto requerem maior cautela. O período pós frentes frias teve o número de tocas e de animais mais semelhante, seguido da maior entrada de recrutas. O tamanho médio dos indivíduos não apresentou tendências de acordo com o tipo praial, a densidade de indivíduos foi maior nas praias dissipativas e a performance de crescimento estimada foi maior em praias reflexivas, agregando características tanto similares quanto opostas aos outros crustáceos desses ambientes. O uso da espécie como bioindicador foi válido e incorporou áreas distintas, através do emprego de um novo método. Níveis crescentes de erosão foram associados a um inicial aumento de densidade e tamanho médios, seguido de um decréscimo severo de ambos, especialmente de tamanho. A quebra de conectividade, e.g. construções e remoção da vegetação, foi também responsável pela alteração da estrutura das populações, sendo a condição agravada em casos de associação com erosão, a ponto de comprometer a viabilidade das populações.

A compreensão da dependência espacial das propriedades do solo vem sendo cada vez mais requerida por pesquisadores que objetivam melhorar a interpretação dos resultados de experimentos de campo fornecendo, assim, subsídios para novas pesquisas a custos reduzidos. Em geral, variáveis como, por exemplo, o teor de cálcio no solo, estudado neste trabalho, apresentam grande variabilidade impossibilitando, na maioria das vezes, a detecção de reais diferenças estatísticas entre os efeitos de tratamentos. A consideração de amostras georreferenciadas é uma abordagem importante na análise de dados desta natureza, uma vez que amostras mais próximas são mais similares do que as mais distantes e, assim, cada realização desta variável contém informação de sua vizinhança. Neste trabalho, métodos geoestatísticos que baseiam-se na modelagem da dependência espacial, nas pressuposições Gaussianas e nos estimadores de máxima verossimilhança são utilizados para analisar e interpretar a variabilidade do teor de cálcio no solo, resultado de um experimento realizado na Fazenda Angra localizada no Estado do Rio de Janeiro. A área experimental foi dividida em três regiões em função dos diferentes períodos de adubação realizadas. Neste estudo foram utilizados dados do teor de cálcio obtidos das camadas 0-20cm e 20-40cm do solo, de acordo com as coordenadas norte e leste. Modelos lineares mistos, apropriados para estudar dados com esta característica, e que permitem a utilização de diferentes estruturas de covariâncias e a incorporação da região e tendência linear das coordenadas foram usados. As estruturas de covariâncias utilizadas foram: a exponencial e a Matérn. Para estimar e avaliar a variabilidade dos parâmetros utilizaram-se os métodos de máxima verossimilhança, máxima verossimilhança restrita e o perfil de verossimilhança. A identificação da dependência e a predição foram realizadas por meio de variogramas e mapas de krigagem. Além disso, a seleção do modelo adequado foi feita pelo critério de informação de Akaike e o teste da razão de verossimilhanças. Observou-se, quando utilizado o método de máxima verossimilhança, o melhor modelo foi aquele com a covariável região e, com o método de máxima verossimilhança restrita, o modelo com a covariável região e tendência linear nas coordenadas (modelo 2). Com o teor de cálcio, na camada 0-20cm e considerando-se a estrutura de covariância exponencial foram obtidas as menores variâncias nugget e a maior variância espacial (sill - nugget). Com o método de máxima verossimilhança e com o modelo 2 foram observadas variâncias de predição mais precisas. Por meio do perfil de verossimilhança pode-se observar menor variabilidade dos parâmetros dos variogramas ajustados com o modelo 2. Utilizando-se vários modelos e estruturas de covariâncias, deve-se ser criterioso, pois a precisão das estimativas, depende do tamanho da amostra e da especificação do modelo para a média. Os resultados obtidos foram analisados, com a subrotina geoR desenvolvida por Ribeiro Junior & Diggle (2000), e por meio dela pode-se obter estimativas confiáveis para os parâmetros dos diferentes modelos estimados. / The understanding of the spatial dependence of the properties of the soil becomes more and more required by researchers that attempt to improve the interpretation of the results of field experiments supplying subsidies for new researches at reduced costs. In general, variables as, for example, the calcium content in the soil, studied in this work, present great variability disabling, most of the time, the detection of real statistical differences among the treatment effects. The consideration of georeferenced samples is an important approach in the analysis of data of this nature, because closer samples are more similar than the most distant ones and, thus, each realization of this variable contains information of its neighborhood. In this work, geostatistics methods that are based on the modeling of the spatial dependence, under the Gaussian assumptions and the maximum likelihood estimators, are used to analyze and to interpret the variability of calcium content in the soil, obtained from an experiment carried on at Fazenda Angra, located in Rio de Janeiro, Brazil. The experimental area was divided in three areas depending on the different periods of fertilization. In this study, data of the calcium soil content from the layers 0-20cm and 20-40cm, were used, according to the north and east coordinates. Mixed linear models, ideal to study data with this characteristic, and that allow the use of different covariance structures, and the incorporation of the region and linear tendency of the coordinates, were used. The covariance structures were: the exponential and the Matérn. Maximum likelihood, maximum restricted likelihood and the profile of likelihood methods were used to estimate and to evaluate the variability of the parameters. The identification of the dependence and the prediction were realized using variograms and krigging maps. Besides, the selection of the appropriate model was made through the Akaike information criterion and the likelihood ratio test. It was observed that when maximum likelihood method was used the most appropriate model was that with the region covariate and, with the maximum restricted likelihood method, the best model was the one with the region covariate and linear tendency in the coordinates (model 2). With the calcium content, in the layer 0-20cm and considering the exponential covariance structure, the smallest nugget variances and the largest spatial variance (sill - nugget) were obtained. With the maximum likelihood method and with the model 2 more precise prediction variances were observed. Through the profile of likelihood method, smaller variability of the adjusted variogram parameters can be observed with the model 2. With several models and covariance structures being used, one should be very critical, because the precision of the estimates depends on the size of the sample and on the specification of the model for the average. The obtained results were analyzed, with the subroutine geoR developed by Ribeiro Junior & Diggle (2000), and through this subroutine, reliable estimates for the parameters of the different estimated models can be obtained.

The populations of the ghost-crab Ocypode quadrata have been evaluated as bioindicators at sandy beaches, but for this purpose some shortcomings need to be addressed. This study assessed several features of the species biology, from daily activity cycles to effectively its role as bioindicator. Between that, the occupation of burrows was evaluated at several morphodymically distinct beaches and it differed temporally, among the areas and within beach strata, indicating that assessing these populations through the indirect method require more caution. The period of the year after major cold fronts showed the most similar values between individuals and burrows, followed by the greater entrance of young recorded. No trend according to beach type was identified for mean size, dissipative beaches tended to have higher densities, while body growth performance index was higher at reflective beaches, gathering therefore both similarities and differences concerning the trends known for other crustaceans from these environments. The use of the species as bioindicator was effective and gathered distinct areas, through the use of a new method. Increasing levels of erosion were associated to increasing mean densities and mean sizes, followed by a sharp decrease of both, especially mean size. Connectivity breakage, e.g., armoring and vegetation removal, proved to be a threat to the populations structure, worsened when associated to erosion process, to an extent that compromise the populations viability. / As populações do caranguejo Ocypode quadrata, conhecido no Brasil como guaruçá ou maria-farinha, têm sido exploradas como bioindicadores da qualidade de praias arenosas, mas para tal algumas lacunas precisam ser preenchidas. Este trabalho levantou diversas características da espécie no litoral sudeste brasileiro, desde ciclos diários de atividade até sua aplicação como bioindicador. Nesse entremeio, as taxas de ocupação das tocas foram avaliadas em diversas praias morfodinamicamente distintas, sendo que houve variação temporal, entre praias e mesmo entre estratos de uma mesma praia, indicando que avaliações dessas populações através do método indireto requerem maior cautela. O período pós frentes frias teve o número de tocas e de animais mais semelhante, seguido da maior entrada de recrutas. O tamanho médio dos indivíduos não apresentou tendências de acordo com o tipo praial, a densidade de indivíduos foi maior nas praias dissipativas e a performance de crescimento estimada foi maior em praias reflexivas, agregando características tanto similares quanto opostas aos outros crustáceos desses ambientes. O uso da espécie como bioindicador foi válido e incorporou áreas distintas, através do emprego de um novo método. Níveis crescentes de erosão foram associados a um inicial aumento de densidade e tamanho médios, seguido de um decréscimo severo de ambos, especialmente de tamanho. A quebra de conectividade, e.g. construções e remoção da vegetação, foi também responsável pela alteração da estrutura das populações, sendo a condição agravada em casos de associação com erosão, a ponto de comprometer a viabilidade das populações.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcio Paulo de Oliveira.pdf: 1960743 bytes, checksum: 7438fe00d388d47b01b27d6cfdf2e229 (MD5) Previous issue date: 2010-02-04 / The knowledge about soil and plant attributes is important for the improvement of agricultural management. Intense tillage activities may induce not only alterations in the soil attributes but also decrease in productivity. Studies directed to the soil and plant spatial variability identification and the relations amid these variables are tools for agriculture, with the potential to increase productivity. The data set for this study was sampled in a Rhodic Acrudox soil, at a farmland that has been being cultivated for over five years under no-tillage system, with soybean and wheat in crop succession. At 252 m long transect, 84 points were demarcated, with 3 m of spacing between each of them. The relations between soybean productivity and soil water content, micro, macro and total porosity, soil density and soil resistance to penetration at 0,0-0,10 m and 0,10-0,20 m deep layers, were evaluated, as well as the respective variabilities. The relations between soybean productivity and soil attributes were determined using simple and cross correlations, followed by the state space models determinations, compared to linear and multiple regression models. The results have shown that the soybean productivity and soil mechanical resistance variables presented not only autocorrelation structure but also crosscorrelation structure. The state space models, relating to the soybean productivity at a point i, with the same attribute at point i-1, at the two layers, were more efficient than the equivalent models in simple and multiple regression. With geoestatistics, the spatial dependence structure was determined with envelopes and models for the semivariograms, allowing identification and classification of the spatial dependence for the variables under study. The thematic maps were obtained with simple kriging and indicated the soil attributes behavior, related to the soybean productivity. / O conhecimento do comportamento dos atributos do solo e da planta é importante para a melhoria das práticas agrícolas. A intensa atividade de cultivo pode provocar modificações dos atributos do solo e reduzir a produtividade de uma cultura em determinada região. Os estudos que visam identificar a variabilidade espacial dos atributos do solo e da planta e a relação entre esses atributos surgem como um recurso para a agricultura, podendo ser utilizados para realização de um manejo adequado dos recursos disponíveis, ampliando a produtividade e preservando o meioambiente. Os dados para a realização deste estudo foram obtidos em um Latossolo Vermelho distroférrico, em uma área cultivada há mais de cinco anos com alternância entre as culturas de soja e trigo, com o sistema de plantio direto. Em uma transeção de 252 m de comprimento foram demarcados 84 elementos amostrais, espaçados de 3 m entre si. As relações da produtividade da soja com os seguintes atributos físicos e hídricos do solo: teor de água no solo, microporosidade, macroporosidade e porosidade total do solo, densidade do solo e resistência mecânica do solo à penetração, nas camadas 0,0-0,10 m e 0,10-0,20 m, foram avaliadas bem como a variabilidade espacial desses atributos. A relação entre a produtividade da soja e os atributos do solo foi determinada através das correlações simples e cruzada entre os elementos amostrais de cada atributo, seguida da estimação dos modelos em espaço de estados, comparados aos modelos equivalentes em regressão linear múltipla. Os resultados mostraram que as variáveis produtividade da soja e resistência do solo a penetração apresentaram estrutura de autocorrelação e de correlação cruzada entre si. Os modelos estimados em espaço de estados, relacionando a produtividade da soja em um ponto i com a produtividade da soja e resistência do solo a penetração nas duas camadas no ponto i -1 mostraram-se mais eficientes do que os modelos equivalentes estimados em regressão linear simples e múltipla. Por meio da geoestatística, a estrutura de dependência espacial foi avaliada por meio dos envelopes e modelos para os semivariogramas experimentais, permitindo identificar e classificar a dependência espacial das variáveis em estudo. Os mapas temáticos foram obtidos por meio de interpolação por krigagem ordinária e indicaram o comportamento dos atributos do solo ligadas a produtividade da soja.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcio Paulo de Oliveira.pdf: 1960743 bytes, checksum: 7438fe00d388d47b01b27d6cfdf2e229 (MD5) Previous issue date: 2010-02-04 / The knowledge about soil and plant attributes is important for the improvement of agricultural management. Intense tillage activities may induce not only alterations in the soil attributes but also decrease in productivity. Studies directed to the soil and plant spatial variability identification and the relations amid these variables are tools for agriculture, with the potential to increase productivity. The data set for this study was sampled in a Rhodic Acrudox soil, at a farmland that has been being cultivated for over five years under no-tillage system, with soybean and wheat in crop succession. At 252 m long transect, 84 points were demarcated, with 3 m of spacing between each of them. The relations between soybean productivity and soil water content, micro, macro and total porosity, soil density and soil resistance to penetration at 0,0-0,10 m and 0,10-0,20 m deep layers, were evaluated, as well as the respective variabilities. The relations between soybean productivity and soil attributes were determined using simple and cross correlations, followed by the state space models determinations, compared to linear and multiple regression models. The results have shown that the soybean productivity and soil mechanical resistance variables presented not only autocorrelation structure but also crosscorrelation structure. The state space models, relating to the soybean productivity at a point i, with the same attribute at point i-1, at the two layers, were more efficient than the equivalent models in simple and multiple regression. With geoestatistics, the spatial dependence structure was determined with envelopes and models for the semivariograms, allowing identification and classification of the spatial dependence for the variables under study. The thematic maps were obtained with simple kriging and indicated the soil attributes behavior, related to the soybean productivity. / O conhecimento do comportamento dos atributos do solo e da planta é importante para a melhoria das práticas agrícolas. A intensa atividade de cultivo pode provocar modificações dos atributos do solo e reduzir a produtividade de uma cultura em determinada região. Os estudos que visam identificar a variabilidade espacial dos atributos do solo e da planta e a relação entre esses atributos surgem como um recurso para a agricultura, podendo ser utilizados para realização de um manejo adequado dos recursos disponíveis, ampliando a produtividade e preservando o meioambiente. Os dados para a realização deste estudo foram obtidos em um Latossolo Vermelho distroférrico, em uma área cultivada há mais de cinco anos com alternância entre as culturas de soja e trigo, com o sistema de plantio direto. Em uma transeção de 252 m de comprimento foram demarcados 84 elementos amostrais, espaçados de 3 m entre si. As relações da produtividade da soja com os seguintes atributos físicos e hídricos do solo: teor de água no solo, microporosidade, macroporosidade e porosidade total do solo, densidade do solo e resistência mecânica do solo à penetração, nas camadas 0,0-0,10 m e 0,10-0,20 m, foram avaliadas bem como a variabilidade espacial desses atributos. A relação entre a produtividade da soja e os atributos do solo foi determinada através das correlações simples e cruzada entre os elementos amostrais de cada atributo, seguida da estimação dos modelos em espaço de estados, comparados aos modelos equivalentes em regressão linear múltipla. Os resultados mostraram que as variáveis produtividade da soja e resistência do solo a penetração apresentaram estrutura de autocorrelação e de correlação cruzada entre si. Os modelos estimados em espaço de estados, relacionando a produtividade da soja em um ponto i com a produtividade da soja e resistência do solo a penetração nas duas camadas no ponto i -1 mostraram-se mais eficientes do que os modelos equivalentes estimados em regressão linear simples e múltipla. Por meio da geoestatística, a estrutura de dependência espacial foi avaliada por meio dos envelopes e modelos para os semivariogramas experimentais, permitindo identificar e classificar a dependência espacial das variáveis em estudo. Os mapas temáticos foram obtidos por meio de interpolação por krigagem ordinária e indicaram o comportamento dos atributos do solo ligadas a produtividade da soja.

Le comportement géomécanique des ouvrages géotechniques à l’exemple des rideaux de palplanches est entaché d’incertitudes épistémiques liées aux hypothèses régissant le modèle géomécanique de calcul, mais aussi d’incertitudes aléatoires liées à la variabilité spatiale du sol. L’objectif principal de cette thèse est de mieux appréhender l’effet de ces incertitudes sur le comportement d’un rideau de palplanches. Pour cela le présent mémoire s’articule autour de quatre points principaux : Le premier point est relatif d’une part à l’analyse des hypothèses utilisées pour la modélisation géomécanique d’un rideau de palplanches et d’autre part à l’extension de la méthode des coefficients de réaction d’un système unidimensionnel basé sur une poutre et des appuis élastoplastiques à un système bidimensionnel de plaque orthotrope sur le même type d’appuis (MISS-CR-PLQ). Le deuxième point concerne la modélisation de la variabilité spatiale du sol. Après une comparaison entre deux méthodes de génération de champs aléatoires nous avons retenu la méthode Circulant Embedding pour son efficience. Plusieurs études paramétriques ont été menées pour analyser les effets des hypothèses prises lors de la génération des champs aléatoires. Le troisième point concerne la mise en place d’une démarche mécano-fiabiliste permettant d’intégrer la variabilité spatiale du sol pour le cas des rideaux de palplanches. Le quatrième point est consacré à l’application de la démarche développée pour un cas d’étude à travers des analyses probabilistes et fiabilistes. L’influence des paramètres statistiques (e.g. les longueurs de corrélations, la corrélation croisée, …), mécanique et géométrique a été étudiée. / The geomechanical behaviour of geotechnical structures such as sheet pile walls is subjected to epistemic uncertainties due to geomechanical models’ assumptions and also the aleatory uncertainties which could be related to the soil spatial variability. The main objective of this thesis is to gain more insight into the effect of these uncertainties on the sheet pile behaviour. To this end, this thesis focuses on four main issues: The first one is related on the one hand to the analysis of the used geomechanical hypotheses for modelling of retaining walls. On the other hand, to extend the one-dimensional subgrade reaction method which is based on a beam relying on elastoplastic supports to a two-dimensional system that call to an orthotropic plate relying on the same supports (MISS-CR-PLQ). The second issue concerns the soil spatial variability modelling. After a key comparison between two random field generation methods, we selected the Circulating Embedding method for its efficiency. Several parametric studies have been conducted to analyse the effects of different assumptions of random field generation. The third issue is related to the implementation of the proposed mechanical-reliability approach taking into account the soil spatial variability. The last issue is devoted to the application of the developed approach to a case study through probabilistic and reliability analyses. The influence of statistical parameters (e.g. correlation lengths, cross-correlation,...), mechanical and geometrical has been examined.