A função condutividade hidráulica é um dos parâmetros essenciais para o estudo do fluxo em solos não saturados, permitindo abordar, dentre outros, o avanço da frente de umedecimento e questões como a irrigação e drenagem de solos. Para determinar a condutividade hidráulica não saturada de um solo típico da região Centro-Oeste do Estado de São Paulo, utilizou-se o infiltrômetro de disco. Este equipamento permite conduzir a infiltração de água, estando esta sujeita a um potencial negativo. Com os dados de infiltração acumulada e tempo acumulado obtidos em cada ensaio, foi possível determinar os valores da condutividade hidráulica não saturada e sortividade. Os cálculos foram feitos por diferentes métodos para cada ensaio realizado com o infiltrômetro de disco e comparadas com resultados de ensaios utilizando o permeâmetro Guelph. Observou-se que as condutividades hidráulica não saturadas obtidas com o infiltrômetro de disco tenderam a valores próximos das fornecidas indiretamente por meio do permeâmetro Guelph, com dispersão de aproximadamente uma ordem de grandeza para cada sucção. Também se observou que a condutividade hidráulica não saturada tende a diminuir conforme aumenta a sucção imposta ao solo, mesmo considerando a estreita faixa de sucções usadas nos ensaios. Notou-se ainda pequena variação nas condutividades hidráulicas saturadas calculadas por meio do infiltrômetro de disco, por meio de medidas diretas utilizando o permeâmetro Guelph e ensaios de permeabilidade realizados em laboratório. / The hydraulic conductivity function is essential to the study of water flow in unsaturated soils. From function there can be derived the advancement of the humidification (saturation) front, among other parameters, which is essential to projects of irrigation and drainage of soils. A disk infiltrometer was used to determine the unsaturated hydraulic conductivity of a sample of typical soil from central São Paulo, Brazil. The disk infiltrometer apparatus conducts the infiltration water, which is held at negative potential. Data for cumulative infiltration and elapsed time for each test was used to determine values of unsaturated hydraulic conductivity and sorptivity. Different methodology was applied in the calculations. Data for each experiment carried out utilizing the disk infiltrometer was compared to data obtained utilizing the permeameter of Guelph. It was observed that the unsaturated hydraulic conductivity obtained through the disk infiltrometer yielded values near those obtained indirectly by the permeameter of Guelph, which showed dispersion approximately within one order of magnitude for each suctioning performed. Furthermore, it was observed that the unsaturated hydraulic conductivity tends to diminish in magnitude in an inverse relation to the suction pressure subjected by the soil, even after considering the narrow band of suction pressures carried out in the tests. It was further observed a small variation in the saturated hydraulic conductivities computed from data obtained directly from the infiltrometer disk, the permeameter of Guelph, and other permeability tests done in laboratory.

Foram desenvolvidas funções de pedotransferência (PTF) para estimar os parâmetros (\'alfa\', n \'teta\'r e \'teta\'s) do modelo de Van Genuchten (1980) utilizado para descrever curvas de retenção de água no solo. Os dados utilizados foram provenientes de diversas fontes, principalmente de estudos realizados na região Nordeste pelas Universidades, Embrapa e Codevasf, totalizando 786 curvas de retenção, as quais foram divididas em dois conjuntos de dados: 85% para desenvolvimento das PTF; e 15% para teste e validação, considerados como dados independentes. Além do desenvolvimento das PTF de caráter generalizado para todos os solos, foram desenvolvidas PTF específicas para as classes Argissolos, Latossolos, Neossolos e Planossolos. As PTF foram desenvolvidas utilizando técnicas de regressão múltipla, utilizando o procedimento stepwise (forward e backward) para selecionar os melhores preditores. Duas PTF foram desenvolvidas: a) incluindo todos os preditores, densidade do solo, teores de areia, silte e argila e de matéria orgânica e b) apenas com os teores de areia, silte e argila. A avaliação estatística das PTF foi feita de acordo o coeficiente de determinação (R2), o índice de Willmott (d) e o índice confiança (IC). Para avaliação da estimativa do teor de água em potenciais matriciais específicos foi utilizado a raiz do erro médio quadrado (RMSE). A avaliação funcional das PTF paramétricas foi realizada examinando o seu desempenho no contexto do modelo SWAP (Soil-Water-Atmosphere-Plant). Os parâmetros s, r, e n desenvolvidos por meio de PTF para o modelo de Van Genuchten foram introduzidos no modelo SWAP para verificar a viabilidade da utilização de funções de pedotransferência para descrever atributos físico-hídricos do solo e previsão do rendimento agrícola. Essa viabilidade foi avaliada pelo desempenho do modelo comparando suas estimativas da produtividade agrícola com valores observados. Para os parâmetros e n da equação de Van Genuchten, as PTF demonstraram baixa capacidade preditiva, no entanto, para o parâmetro r a predição foi melhor. Em potenciais matriciais específicos (-10, -33 e -1500 kPa), a capacidade preditiva das PTF foi maior, o que possibilita a utilização em modelos de simulação que requerem apenas aproximações da capacidade de campo, ponto de murcha permanente e água disponível. O desempenho das PTF específicas por classes de solo foi similar ao da PTF Geral, evidenciando que o agrupamento de solos para desenvolver as PTF por classe foi pouco vantajoso. O desempenho na estimativa do teor de água no solo foi melhor para as PTF desenvolvidas com teores granulométricos, matéria orgânica e densidade do solo. Os resultados das simulações de rendimento agrícola utilizando PTF não diferem muito daquelas que empregam outros métodos. Além disso, aplicados em séries de dados mais prolongadas, os erros são reduzidos devido à inerente variabilidade espaço-temporal da produtividade. Palavras-chaves: Pedotransferência; Modelo; Simulação; SWAP; Feijão caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.); Milho (Zea mays L.); Sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench) / Development of pedotransfer functions and their application in agrohydrological models Pedotransfer functions (PTF) were developed to estimate the parameters (,\'alfa\', n \'teta\'r and \'teta\'s) of the Van Genuchten (1980) soil water retention model. Data for 786 retention curves were obtained from several sources, mainly from studies from the Northeastern region of Brazil performed by universities, Embrapa and Codevasf. The data were divided in two groups: 85% of data for PTF development; and 15%, considered to be independent, for testing and validation. Besides development of general PTFs for all soils, for the classes Ultisols, Ferralsols, Entisols and Planosols specific PTFs were developed. Techniques of multiple regression, specifically the procedure stepwise (forward and backward) were used to select the best predictors. Two PTFs were developed: a) including all predictors (soil density and contents of sand, silt, clay and organic matter) and b) including only the contents of sand, silt and clay. The statistical performance of each PTF was evaluated from the coefficient of determination (R2), the Willmott index (d) and the confidence index (IC). To evaluate the prediction of soil water content at specific pressure heads, the root mean squared error (RMSE) was used. The functional evaluation of parametric PTFs was done examining performance of PTF estimated parameters in the context of the model SWAP (Soil-Water-Atmosphere-Plant). The parameters , n, r and s estimated through PTF were introduced in the model to evaluate, by comparison to observed yields, the performance of the PTF when its predictions were used to estimate agricultural productivity. The PTFs showed a low predictive capacity for parameters and n, however, for parameters r and s the fits were better. At specific pressure heads (-10, -33 and -1500 kPa), the predictive performance of the PTF was better, allowing the use in simulation models that require only values of field capacity, permanent wilting point and available water content. The performance of the specific PTF for soil classes was better than the general PTF, but the difference was small, showing that grouping of soils to develop PTF per class seems to be of little advantage. The results of the simulations of agricultural productivity, using PTF, are similar to those that use more traditional methods. Moreover, when applied in long data series the errors are reduced due to the inherent space-temporary variability of the productivity. Keywords: Pedotransfer; Model; Simulation; SWAP; Corn (Zea mays L.); Cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.); Sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench)

Este estudo avaliou a evolução dos atributos físico-hídricos do solo sob diferentes sistemas de manejo (orgânico, agroflorestal e convencional), caracterizou o funcionamento físico-hídrico e avaliou o modelo Hydrus 1D em três coberturas vegetais distintas (agricultura orgânica, sistema agroflorestal - SAF e capoeira) em áreas de agricultura familiar no município de Apiaí - SP. A avaliação da evolução ao longo do tempo dos atributos físico-hídricos do solo foi realizada através do monitoramento da densidade do solo, porosidade calculada, porosidade por análise de imagens, condutividade hidráulica e do conteúdo de matéria orgânica para cada propriedade com diferentes sistemas de manejo. A caracterização do funcionamento físico-hídrico dos solos, e a obtenção dos dados de entrada para o modelo Hydrus 1D foram realizadas por meio da coleta de amostras para análises químicas, granulométricas, densidade de partículas, densidade do solo, curva de retenção, condutividade hidráulica saturada e análise de imagens. O monitoramento da umidade do solo \"in situ\" foi obtido por sensores instalados nos principais horizontes das trincheiras e associados aos dados de precipitação coletados em estação meteorológica automática instalada na área. Os resultados da evolução ao longo do tempo dos três sistemas de manejo mostraram altos valores de matéria orgânica, principalmente na profundidade de 0,0 - 0,2 m, porém não demonstraram tendência de acúmulo. Altos valores de matéria orgânica proporcionam ao solo baixa densidade e altos valores de porosidade, resultando em maior condutividade de água no solo. Todos os sistemas apresentaram atributos físicos e hídricos com boas condições para o cultivo, não sendo o solo um impedimento para a manutenção destes sistemas nesta região; além disso, o uso de sistemas de manejo agroecológicos é uma alternativa interessante para a região como forma de prática agrícola conservacionista. Em relação à caracterização físico-hídrica, os três solos sob diferentes coberturas vegetais, apresentaram, principalmente nos horizontes superficiais, altos valores de matéria orgânica e porosidade, porosidade esta representada por poros complexos grandes, que são responsáveis pela alta condutividade hidráulica e são determinantes na presença de duas regiões com propriedades hidráulicas contrastantes que confere o comportamento bimodal das curvas de retenção. Na modelagem dos dados e suas comparações, o modelo Hydrus não foi eficiente para a predição dos valores de umidade nos solos estudados, pois, no geral, apresentou valores simulados de umidade mais baixos para todos os horizontes das trincheiras nas três áreas quando comparados com os dados observados. Entretanto, apresentou bons resultados na predição dos volumes de runoff, que neste trabalho não foram medidos, mas observados no campo. Estes resultados confirmam a necessidade de mais estudos com relação à predição de movimentos da água em condições heterogêneas de culturas, visto que os dados de entrada com relação à vegetação são de difícil escolha, principalmente no SAF por apresentar alta diversidade de espécies. / This study evaluated the evolution of hydro-physical attributes of the soil under different management systems (Organic, Conventional and Agroforestry), characterized the hydro-physical functioning and assessed the Hydrus 1D model in three different cover crops (Organic agriculture, Agroforestry Systems and \"Capoeira\") in family agriculture areas , municipality of Apiaí - SP. The evaluation of the evolution over time of the hydro-physical attributes of the soil was performed by monitoring the soil bulk density, calculated porosity, porosity by image analysis, hydraulic conductivity and organic matter content for each family agriculture property with different management systems. The characterization of the hydro-physical functioning of the soil, as well as the attainment of the input data for the Hydrus 1D model, were done by collecting samples for chemical analysis, particle size distribution, particle density, bulk density, soil water retention curve, hydraulic saturated conductivity and image analysis. The monitoring of soil moisture \"in situ\" was obtained by sensors installed in the main horizons of the pits and associated with rainfall data collected from an automatic weather station installed in the area. The results of the evolution over time of the three management systems showed high levels of organic matter, especially in depth from 0.0 to 0.2 m, but showed no tendency to accumulate. These high values of organic matter provide a low soil bulk density and high porosity, resulting in a increased water conductivity of the soil. Each system had hydro-physical attributes with good conditions for cultivation and the soil was not an impediment to the maintenance of these systems in this region, moreover, the use of agroecological management systems is an interesting alternative for the region as a form of conservationist agricultural practices. Regarding the hydro-physical characterization, the three soils under different crop cover, presented, mainly in the surface horizons, high values of organic matter and porosity, being this porosity represented by large complex pores, that are responsible for the high hydraulic conductivity and are crucial in the presence of two regions with contrasting hydraulic properties conferring bimodal behavior of the soil water retention curve. In the comparisons of the modeling data, the Hydrus model was not effective for predicting the moisture values in the studied soils. This data presented simulated moisture values lower for all horizons of the pits in the three areas, when compared with the observed data. However, good results were obtained in predicting runoff volumes, which were not measured in this work, but observed in the field. These results confirm the need for further studies with respect to the prediction of water movements under conditions of heterogenous cultures, since the input data with respect to vegetation, are difficult to chose, especially in AFS, due to its high diversity of species.

O conhecimento do armazenamento de água pelo solo (ARM) é importante por tratarse de uma cultura de grande interesse agronômico. Os tensiômetros de polímero são novos dispositivos capazes de verificar a tensão de água no solo em situações de solo bem seco e realizam medidas do potencial matricial do solo que podem ser utlizadas para o cálculo de ARM. O presente trabalho tem por objetivos: (i) estimar o armazenamento de água no solo através dos métodos de estimativa de balanço hídrico de Thornthwaite e Mather (M), Rijtema e Aboukhaled (R) e Cossenoidal (C), combinados com a evapotranspiração de cultura estimada pelos métodos de Thornthwaite, Penamn e Penman-Monteith, a fim de compara-los com valores de ARM medidos com tensiômetros de polímeros; (ii) estimar a produtividade deplecionada por água e comparar com os dados observados em um experimento de campo com uma cultura da soja. O experimento foi conduzido no município de Piracicaba, SP, com tensiômetros instalados a 0,05, 0,15 e 0,30 m de profundidade, representando as camadas de 0-0,1, 0,1-0,2 e 0,2-0,4 m, respectivamente. De acordo com os resultados obtidos, conclui-se que: (i) o método M subestima a evapotranspiração atual ( ). Consequentemente, superestima o déficit hídrico e subestima S pois assume que (a) só é igual à evapotranspiração potencial quando ARM é igual à capacidade de armazenamento do solo (CAD); (b) M assume aumento linear entre nulo até a ; (ii) os métodos R e C apresentam estimativas de equivalentes; consequentemente, também apresentam estimativas equivalentes de e déficit hídrico. Porém, enquanto o método R assume aumento linear de na faixa de nulo até crítico, o método C assume variação sigmoidal (o que condiz mais com a realidade); (iii) o método de estimativa de evapotranspiração que melhor ajustou-se aos dados reais foi o de Penman e Monteith. Porém, quando apenas houver dados de temperatura disponíveis, recomenda-se a utilização do método de Thornthwaite; (iv) a capacidade de campo pode ser determinada experimentalmente com base no valor médio do potencial matricial ou umidade durante o período chuvoso; (v) para efeito de realização de balanço hídrico, a pode ser determinada com base na determinação prévia do ponto de murcha permanente (teor de água correspondente ao potencial matricial de -15 atm), profundidade efetiva do sistema radicular (profundidade do solo que contribui com 95% da evapotranspiração), com o coeficiente angular da reta igual a um; e (vi) a produtividade deplecionada por água da soja foi de 4279,7 kg ha-1, com uma quebra de 55% em relação à produtividade potencial. / The knowledge about soil water storage (ARM) is essential in agriculture mainly for crops of great agronomic importance. Polymer tensiometers are new instruments capable of measuring soil water tension in very dry soil conditions and perform measurements of soil matrix potential that can be use to calculate ARM. The aims of this study were: (i) to estimate ARM by the water balance estimation methods of Thornthwaite and Mather (M), Rijtema and Aboukhaled (R), and Cossenoidal (C), combined with crop evapotranspiration estimated by Thornthwaite, Penman and Penman-Monteith, in order to compare them with ARM values calculated from polymer tensiometer data; (ii) to estimate the water-depleted productivity of the soybean and compare it with observed data in a field experiment with a soybean crop. The experiment was conducted in Piracicaba, São Paulo State, Brazil, with tensiometers installed at 0.05; 0.15 and 0.3 m depths, representing 0-0.1; 0.1-0.2 and 0.2-0.4 m soil layers. The results show that: (i) the M method underestimates the actual evapotranspiration (ETa). Consequently, it overestimates the hydric deficit and underestimates ARM because it assumes that (a) ETa is only equal to the potential evapotranspiration when ARM is equal to the available soil water storage capacity (AWC); (b) M assumes a linear increase from null ARM until ; (ii) the R and C methods provide equivalent estimates of Eta; consequently, they also present equivalent estimates of ARM and hydric deficit. However, while R assumes a linear increase of Eta from null ARM until a critic ARM, C assumes a sigmoidal variation (which agrees more with reality); (iii) the best method of evapotranspiration estimative was M. However, when only temperature data is available, it is recommended to use the Thornthwaite method; (iv) the field capacity can be determined experimentally based on the average matric potential and moisture during the rainy season; (v) for calculating water balances, AWC can be determined based on the previous determination of the permanent wilting point (water content corresponding to the matric potential of -15 atm), effective depth of the root system (soil depth whichs contributes with 95% of the evapotranspiration), with the slope equal to one; and (iii) the water-depleted productivity of the soybeans was 4279.7 kg ha-1, 55% less than the potential productivity.

Silvopastoral systems are a kind of agroforestry system in which trees or shrubs are combined with animals and pastures. Silvopastoral systems are important to intensify pasture production and mitigate climate change effects. However, very few studies have been performed to adapt crop models to simulate these systems. The aim of this study was to parameterize and test the mechanistic crop models APSIM and CROPGRO for estimating Urochloa brizantha cv. BRS Piatã productivity under full sun and in a silvopastoral system, to evaluate the models\' performance to simulate tree-crop interactions, and to develop tools to improve these simulations. For this purpose, four field experiments were conducted under full sun to investigate cutting management under irrigated and rainfed conditions and grazing management under rainfed conditions with high and low N supply. Another experiment was carried out in a silvopastoral system with the trees arranged in simple rows, in East-West orientation, with 15 m between rows and 2 m between plants in the rows. This experiment was conducted under grazing management and rainfed conditions with the pasture variables, microclimate and soil water content being assessed at four distances from the North row (0.00 m, 3.75 m, 7.50 m and 11.25 m). The forage mass simulations for the pasture at full sun, performed using the APSIM-Tropical Pasture model, showed good agreement between observed and estimated data (R2 between 0.82 and 0.97, d between 0.92 and 0.98, and NSE ranging from 0.72 to 0.92), while the simulations with the CROPGRO-Perennial Forage model achieved good precision (R2 between 0.65 and 0.93) and good accuracy (d from 0.86 to 0.97, and NSE from 0.60 to 0.90), for the various managements and environmental conditions. Even considering the promising performance of both models for pastures under full sun, they already needs to be tested in other locations, climate conditions, soils, and grazing or cutting intensities, to prove its accuracy and reach enough confidence. The pasture growth simulations at the silvopastoral system indicated that the APSIM-Tropical Pasture was efficient when only competition by solar radiation was considered (R2 from 0.69 to 0.88, d from 0.90 to 0.96, and NSE between 0.51 and 0.85), but inefficient when considering only competition by soil water (R2 between 0.58 and 0.85, d between 0.58 and 0.82, and NSE from -4.07 to -0.14). The CROPGRO-Perennial Forage achieved good performance on pasture growth simulation at the distances 0.00 m, 3.75 m, and 7.50 m from the trees (R2 from 0.75 to 0.90, d from 0.93 to 0.96, NSE between 0.74 and 0.85). Despite the good results, improvements should be performed in both models for simulating all factors that affect forage growth in silvopastoral systems. / Os sistemas silvipastoris são um tipo de sistema agroflorestal em que árvores ou arbustos são combinados com animais e pastagens. Os sistemas silvipastoris são importantes para a intensificação de pastagens e para a mitigação dos efeitos das mudanças climáticas. Entretanto, poucos estudos vêm sendo realizados visando à adaptação de modelos para a simulação desses sistemas. O objetivo desse estudo foi parametrizar e testar os modelos mecanísticos APSIM e CROPGRO para estimar a produtividade de Urochloa brizantha cv. BRS Piatã a pleno sol e em um sistema silvipastoril, avaliar o desempenho dos modelos para simular as interações árvore-pastagem e desenvolver ferramentas para aprimorar tais simulações. Para isso, foram conduzidos quatro experimentos de campo, a pleno sol, para avaliar diferentes manejos da pastagem: corte, em irrigado e sequeiro; e pastejo, em sequeiro e com alto ou baixo suprimento de nitrogênio. Outro experimento foi conduzido em um sistema silvipastoril com as árvores arranjadas em renques simples, com orientação Leste-Oeste, com espaçamento de 15 m entre renques e 2 m entre plantas nos renques. Esse experimento foi conduzido sob pastejo e em sequeiro, com avaliações das variáveis da pastagem, microclima e água no solo em quatro distâncias em relação ao renque Norte (0,00 m; 3,75 m; 7,50 m and 11,25 m). As estimativas de massa de forragem a pleno sol, realizadas com o modelo APSIM-Tropical Pasture, apresentaram boa concordância entre os dados observados e os estimados (R2 entre 0,82 e 0,97, d entre 0,92 e 0,98 e NSE de 0,72 a 0,92), enquanto que, as estimativas geradas pelo modelo CROPGRO-Perennial Forage alcançaram boa precisão (R2 entre 0,65 e 0,93) e boa exatidão (d entre 0,86 e 0,97 e NSE de 0,60 a 0,90), para os diferentes manejos e condições ambientais. Mesmo considerando o desempenho promissor de ambos os modelos para simular pastagens a pleno sol, para confirmar a acurácia e a eficiência destes, são necessários testes em outros locais, condições climáticas, tipos de solo e intensidades de corte ou pastejo. As simulações do crescimento da pastagem no sistema silvipastoril indicaram que o modelo APSIM-Tropical Pasture, foi eficiente quando somente a competição por radiação solar foi considerada (R2 de 0,69 a 0,88, d entre 0,90 e 0,96 e NSE de 0,51 a 0,85), mas ineficiente quando somente a competição por água no solo foi considerada (R2 entre 0,58 e 0,85, d entre 0,58 e 0,82 e NSE de -4,07 a -0,14). O modelo CROPGRO-Perennial Forage atingiu bom desempenho na simulação do crescimento da pastagem para as distâncias 0,00 m, 3,75 m e 7,50 m em relação às árvores (R2 de 0,75 a 0,90, d entre 0,93 e 0,96, NSE de 0,74 a 0,85). Apesar dos bons resultados, ambos os modelos devem ser melhorados para simular todos os fatores que afetam o crescimento de pastagens em sistemas silvipastoris.

Nesta tese foram avaliados o comportamento de tubulões a céu aberto, instrumentados, em solo não-saturado e colapsível. Para o desenvolvimento destes estudos foram executados seis tubulões instrumentados, com o objetivo de se obter a capacidade de carga e recalques, avaliar as curvas de transferência de carga, bem como a separação das parcelas de resistência da base e atrito lateral. Provas de carga na umidade natural e com inundação do solo através de cava de superfície foram realizadas para a quantificação da influência da variação da umidade na capacidade de carga e na colapsibilidade do solo. Os carregamentos aplicados nos tubulões foram do tipo lento (SML). Ensaios de campo e laboratório foram realizados para a obtenção dos parâmetros de resistência do solo e acompanhamento da variação do teor de umidade in situ com vistas ao estudo da capacidade de carga com a utilização dos conceitos dos solos não-saturados. Simulações numéricas foram realizadas com a utilização do modelo proposto por MACHADO (1998) para prever o comportamento dos tubulões executados em solo não-saturado no Campo Experimental de Fundações da USP/São Carlos. / The performance of instrumented pier in unsaturated and collapsible soil was evaluated. In order to study it, six instrumented caissons were performed to obtain the bearing capacity, settlements, the load transfer curves, and the separation of the base resistance and skin friction. Static load test were carried out with natural and saturated soil conditions to quantify the influence of moisture on the behaviour of pier. Field and laboratory tests were performed to obtain the soil resistance parameters and moisture content variation \"in situ\" in order to study the bearing capacity using unsaturated soil concepts. Numerical simulations were carried out through the model proposed by MACHADO (1998) to predict the behaviour of pier built unsaturated soil at the experimental field of foundations of USP/São Carlos.

A soja no Brasil está entre as culturas agrícolas que apresentam crescimento mais expressivo em área de cultivo e na encomia do país. O que se deve ao fato da cultura apresentar diversas finalidades desde a produção de biodiesel até consumo humano. Dentre os fatores que afetam a produtividade de soja, o déficit hídrico é tido como o principal. Desta forma, a absorção de água pelo sistema radicular não é capaz de suprir a evapotranspiração apenas com o regime pluviométrico durante o ciclo de soja, logo a planta depende da absorção de água disponível pelo solo, que é diretamente proporcional a profundidade do sistema radicular. Estudos realizados pelo Comitê Estratégico Soja Brasil (CESB) demostraram que o sistema radicular de soja de alta produtividade se estende a profundidade superiores a100 cm. Portanto, a hipótese deste trabalho é de que a absorção de água pela planta ocorre majoritariamente em profundidades superiores à de 15 cm para áreas de alta produtividade, associado a um solo sem restrição química, física ou biológica para o crescimento radicular. Assim, o objetivo desse trabalho foi determinar a profundidade efetiva do sistema radicular (80% da evapotranspiração real, ETr) de soja em duas áreas distintas de alta e baixa produtividade. O cálculo para quantificar a ETr baseia-se na quantidade de água presente no solo e massa específica do mesmo por camada. Para isso o solo foi saturado com água e após 24 horas foi realizada a coletas de amostras de solo indeformadas através de anéis volumétricos em 10 profundidades distinta do solo espaçadas a cada 10 cm (5 a 95 cm), a qual foi repetida após três dias, sem a ocorrência de irrigação ou chuva. A área de baixa produtividade estava localizada em Piracicaba, SP, caracterizada por Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico típico, e a área de alta produtividade em Goiatuba-GO, sendo um Latossolo Vermelho eutrófico típico, ambos com textura médioarenosa. Após a coleta das amostras, as mesmas foram pesadas e alocadas em estufas de ventilação forçada até atingir massa constante, determinando o conteúdo de água em cada amostra, e a partir da diferença entre os dois dias determinar o consumo hídrico total. Os resultados da análise química do solo demonstraram que a área de Piracicaba apresentava restrição química ao crescimento radicular pela alta concentração de alumínio abaixo de 40 cm profundidade, e pela resistência do solo a penetração, observando-se valores altos de compactação na camada entre 20 e 40 cm. Tais limitações não estavam presenta na área de Goiatuba. O sistema radicular obteve um crescimento mais expressivo em Goiatuba, tendo 175% e 188%, respectivamente, maior comprimento e área superficial que Piracicaba. A evapotranspiração real da cultura acumulada em três dias foi de 23,7 e 24,4 mm, respectivamente, para Goiatuba e Piracicaba, sendo que Goiatuba obteve o acumulado de 80% entre 70 e 80 cm de profundidade, enquanto que Piracicaba, esse acumulado ocorreu entre 10 e 20 cm. Na área de Goiatuba, a produtividade foi de 91 sc ha-1, contra 61 sc ha-1 na área de Piracicaba. Ademais, a ausência de restrição física e química no solo para crescimento radicular permitiu aumentar a capacidade de água disponível no solo para a planta, reduzindo as perdas de produtividade ocasionadas pelo déficit hídrico. / Soybean is among the agricultural crops that show more expressive growth in the area of cultivation and economy in Brazil. This is because the crop has several purposes from the production of biodiesel to human consumption. Among the factors that affect soybean yield, the water deficit was considered the main one. Thus, the water uptake by the root system is not able to supply the evapotranspiration only using rainfall during the soybean cycle, this way, crop depends on the water uptake available in the soil, which is directly proportional to the root depth. Researches carried out by the Soybean Brazil Committee showed that the soybean root system extends below 100 cm of depth. Therefore, the work hypothesis is that the water uptake by the soybean occurs mainly in depths greater than 15 cm for the areas of high yield, associated with a soil without chemical, physical or biological restriction for root growth. This way, the aim of this research was quantify the effective root depth (80% of the actual crop evapotranspiration, ETr). The ETr was quantified based on the amount of water in the soil and its specific mass by layer. The soil was sutured with water and after 24 hours was made the soil samples in 10 different soil depths spaced every 10 cm (from 5 to 95 cm), which was replicated three days after the first one, without occurrence of irrigation or rainfall. The area of low yield was located in Piracicaba, SP, characterized by typical dystrophic Red-Yellow Latosol, and the area of high yield in Goiatuba, GO, being typical Eutrophic Red Latosol. The both soil were medium-sandy texture. The soil samples were weighed and allocated in forced ventilation greenhouses until reaching constant mass, determining the percentage of water and by the difference from day 0 and day 3 was quantified the total water uptake. The chemical soil analysis showed that the area in Piracicaba had restriction for root growth by high aluminum concentration below 40 cm, and also by high soil compaction between 20 e 40 cm. These limitations were not observed in the area of Goiatuba, which had 175% e 188%, respectively, more root length and superficial area than Piracicaba. The actual crop evapotranspiration accumulated in three days were 23.7 and 24.4 mm, respectively, for Goiatuba e Piracicaba, where the 80% accumulated was between 70 e 80 cm for Goiatuba, and 10 e 20 cm for Piracicaba. In Goiatuba, the yield was 91 sc ha-1 against 61 sc ha-1 in Piracicaba. Thus, the no chemical and physical restriction for the root growth helped to increase the water available for the crop, reducing the yield losses by water deficit.

Diante dos recentes estudos sobre as mudanças climáticas, a preocupação sobre a repartição e a disponibilidades dos recursos hídricos é cada vez maior, estimulando pesquisas sobre métodos de reuso de água. Dentre estes métodos, o uso de efluente de estação de tratamento de esgoto (EETE) para irrigação de culturas agrícolas apresenta várias vantagens, como por exemplo, suprir a necessidade hídrica das plantas e fornecer nutrientes essenciais ao seu desenvolvimento, evitar o despejo dos efluentes nos corpos dágua e ainda poderia ser considerado como um tratamento complementar dos esgotos tratados. Entretanto, os impactos nos solos tropicais que o uso de efluentes para irrigação agrícola podem causar precisam ser melhores conhecidos. Desta forma, pesquisas vêm sendo realizadas desde 2002 no campo experimental de reuso de água em Lins (SP) cujos objetivos visam a sustentabilidade do uso de efluente de tratamento de esgoto para irrigação de culturas agrícolas. Entre as culturas ali estudadas selecionou-se para o desenvolvimento deste trabalho de doutorado, a área cultivada com capim-Bermuda Tifton 85 e o foco da pesquisa foi avaliar os efeitos da irrigação com efluente sobre a matéria orgânica do solo (MOS). O delineamento experimental foi de blocos completos casualisados com três tratamentos e quatro repetições e o período do experimento em campo foi de junho de 2007 a junho de 2009. Os tratamentos avaliados foram SI: sem irrigação e sem fertilização, tratamento de referência, E66 - irrigação com EETE e adubação de 343 kg ha-1 ano-1 de nitrato de amônio, 416 kg \'ha POT.-1\' \'ano POT.-1\' de K2O e 140 kg \'ha POT.-1\' ano-1 \'P IND.2\'\'O IND.5\' e W100: irrigação com água potável e adição de 520 kg ha-1 ano-1 de nitrogênio via nitrato de amônio, 416 kg \'ha POT.-1\' \'ano POT.-1\' de K2O e 140 kg \'ha POT.-1\' \'ano POT.-1\' \'P IND.2\'\'O IND.5\'. A mineralogia do solo determinada por difração de raios-X, análise térmica diferencial e por espectroscopia de refletância difusa, apresentou-se simples, caracterizada, principalmente, pela presença dominante de quartzo e por caulinita, gibbsita, goethita e hematita. A água do solo foi coletada por meio de lisimetros de sucção e observou-se uma forte correlação (0,93) entre os valores de \'NO IND.2\' POT.-\' e de \'NO IND.3 POT.-\' e coeficientes de correlação mais baixos, mas ainda consideráveis entre a profundidade e o \'K POT.+\', \'Na POT.+\' e \'NO IND.3\'\'POT.-\', \'Cl POT.-\' e \'F POT.-\', \'Cl POT.-\' e \'SO IND.4\'\'POT.2-\'. Apesar dos altos teores de carbono orgânico dissolvido e de amônio no efluente, a correlação entre estes compostos foi negativa (0,40), reforçando estudos anteriores que mostraram que o alto teor de \'NH IND.4\'\'POT.+\' estimula uma alta atividade microbiana, resultando numa rápida oxidação do amônio em nitrato e subsequente absorção desta espécie pelas plantas. No solo, os teores de carbono foram baixos (inferiores a 1%) para os solos irrigados (E66 e W100) e para o solo de referência (SI), com esses valores decrescendo com a profundidade. O estoque de carbono foi menor nos solos irrigados que no solo sem irrigação. As amostras de solo dos tratamentos SI e E66 foram submetidas à separação densimétrica, obtendo-se as frações: densidade <1,6 livre, composta por restos de planta poucos decompostas; densidade superior a 2, representada pela fase mineral; e as frações de densidade <1,6 occ, 1,6<d<1,8; 1,8<d<2,0, compostas de fragmentos de planta cobertos pela fase mineral. Observou-se que em ambos os solos mais de 60% de carbono encontrava-se associado à fase mineral, sendo principalmente formado por matéria orgânica muito humificada e matéria orgânica associada aos microrganismos. Os resultados obtidos das análises da razão isotópica do C (\'delta\'\'POT.13\'C) nos solos totais não evidenciaram influência do efluente, porém mostraram que a irrigação promoveu uma desestruturação dos agregados. Esta observação foi confirmada pela comparação dos índices de humificação das frações de densidades superior a 2 calculados a partir dos teores de carbono e das intensidades de fluorescência induzidas por laser. Os espectros de fluorescência da matéria orgânica extraída por uma solução NaOH 1 mol \'L POT.-1\' e tratados com o método matemático PARAFAC, permitiram identificar três componentes: a primeira associada as proteínas, a segunda aos ácidos húmicos e a terceira aos ácidos fúlvicos. Apesar da interpretação dos resultados ter sido dificultada pela provável não homogeneidade da extração da matéria orgânica, eles indicaram uma transferência da matéria orgânica mais lábil das camadas superficiais para as camada mais profunda do perfil de solo. A análise conjunta dos resultados obtidos permitiu concluir que: (i) a diminuição do estoque de carbono dos solos irrigados e o aumento do grau de humificação da matéria orgânica do solo associada à fração mineral são, principalmente, conseqüência da desestabilização dos agregados devido aos altos teores de sódio do efluente e água potável. O controle do processo de sodificação é fundamental para manter as características da matéria orgânica do solo, bem como para manter sua condutividade hidráulica; (ii) não foram observadas diferenças entre o comportamento da matéria orgânica do solo irrigado com efluente de estação de tratamento de esgoto e a do solo irrigado com água potável. Evidenciando que as alterações na MOS são provenientes, sobretudo, do processo de irrigação com águas sódicas e não especificamente com efluente de estação de tratamento de esgoto; (iii) as técnicas de fluorescência utilizadas para a carcacterização da matéria orgânica aparentemente se mostraram sensíveis para monitorar as variações da MOS, no entanto, ainda é necessário se conhecer melhor a relação entre os sinais observados nos espectros e as propriedades agronômicas. / In face of recent studies on climate changes, the concern about sharing availability of water resources is increasing, stimulating research about methods of water reuse. Among these methods, the use of treated sewage effluent (TSE) for irrigation of agricultural crops presents several advantages, such as supplying water for plants, providing essential nutrients for its development, avoiding effluent spillage in the water stream and it might be also considered a supplementary treatment to treated sewage effluent. In the mean time, the impact the effluents might cause on tropical soils, requires further study. In this way, some research on the reuse of water-experimental-field is being carried out in Lins(SP) since 2002. The main objective of this research is to reuse the effluent water to irrigate crops in a sustainable way. Among the studied crops, the planted area with Tifton 85 Bermudagrass was selected in order to develop this Study. The experimental layout was of randomized complete blocks and composed of three treatments, four repetitions and the period of the experiment in the field was carried out from June 2007 to June 2009. The treatments applied were SI: without irrigation and without fertilization, the reference treatment, E66 - irrigated with TSE and fertilized with 343 kg ha-1 year-1 ammonium nitrate, 416 kg \'ha POT.-1\' \'year POT.-1\' of K2O and 140 kg \'ha POT.-1\' \' year POT.-1\' of \'P IND.2\'\'O IND.5\' , and W100 - irrigated with drinking water and fertilized with 520 kg \'ha POT.-1\' \'year POT.-1\' ammonium nitrate, 416 kg \'ha POT.-1\' \'year POT.-1\' of K2O and 140 kg \'ha POT.-1\' \'year POT.-1\' of \'P IND.2\'\'O IND.5\'. The soil mineralogy that was determined by X-ray diffraction, Thermogravimetric analysis and Diffuse reflectance spectroscopy, was simple, mainly characterized by Kaolinite, gibbsite, goethite and hematite. The soil water was collected by suction lysimeter and showed a strong correlation (0,93) between \'NO IND.2\'\'POT.-\' and \'NO IND.3\'\'POT.-\' values and lower correlation, but still noticeable, between depth and \'K POT.+\', \'Na POT.+\' e \'NO IND.3\'\'POT.-\', \'Cl POT.-\' e \'F POT.-\', \'Cl POT.-\' e \'SO IND.4 POT.2-\'. Regardless the high concentration of dissolved organic carbon and ammonium of the effluent, the correlation between those component was negative (0,40) strengthening previous studies which showed that high concentration of NH4+ promote a high microbiological activity, resulting in quick oxidation of the ammonium in nitrate and subsequent absorption of this specie by plants. In the soil, concentrations of carbon were low (lower than 1%) for the irrigated soils (E66 and W100) and for the reference (SI) soil, and those values decreased according to the depth. The soils samples of SI and E66 were separated in density fractions. The fractions obtained were: dentisy <1,6 free, composed of plant fragments poorly decomposed; density >2 is composed by the mineral phase; The fraction of densities <1,6 occ, 1,6<d<1,8; 1,8<d<2,0 was composed by plant fragments incrusted by minerals . In both soils more than 60% of the carbon was associated with the mineral phase, mainly composed by highly humified organic matter and microbial product. The results obtained from \'delta\'\'ANTPOT.13\'C isotopic ratio analysis of total soils failed to prove the influence of the effluent, but showed irrigation promoted aggregate destabilisation. This observation was confirmed by the comparison of the humification indices of density >2 fractions, which were calculated from the carbon concentrations and Lazer induced fluorescence intensities. The fluorescence spectres of organic matter extracted by NaOH 1 mol \'L POT.-1\' and treated parallel factor analysis (PARAFAC) algorithm, permits the identification of 3 components: the first associated to protein, the second to humic acid and the third to fulvic acid. Regardless the difficult interpretation of the results due to the probable non-homogeneity of the extraction, they indicate a transfer of solute organic matter from superficial to deeper layers of the soil. The analysis of the results obtained allows us to conclude: (i) the decrease of the soil carbon on irrigated soils and the increase of the humification of the mineral associated organic matter are caused mainly by the destabilization of aggregates due to high concentration of Na+ in the effluent and drinking water. The control of the sodification process is fundamental to maintain soil organic matter characteristic, as well as the soil hydraulic conductivity. Differences in the behavior of the soil organic matter from effluent irrigated soil and drinking water irrigated soil were not observed. This shows that the changes are due to irrigation with sodic water and not specifically to waste water treatment plant effluent irrigation. The control of the sodification process is fundamental to maintain the soil organic matter characteristic, as well as the soil hydraulic conductivity. (ii) Differences in the behaviour of the soil organic matter between effluent irrigated soil and drinking water irrigated soil were not observed. This shows that the changes are due to the irrigation with sodic water and not specifically to the irrigation with waste water treatment plant effluent. (iii) the fluorescence utilized to characterized the organic matter apparently showed sensitiveness to monitor MOS variations. However, further study is essential in order to understand the relationship among the observed scope and agronomic properties.

O presente estudo objetivou a análise, em lavouras sob semeadura direta, da distribuição vertical e horizontal da resistência à penetração medida por valores georreferênciados do Índice de Cone (IC) e a influência do teor de água do solo, permitindo assim a interpolação para análise de relações causa e efeito. Fatores importantes como o teor de argila, silte, densidade, espaço poroso e teor de matéria orgânica do solo também foram monitorados. Utilizou-se um penetrômetro hidráulico eletrônico, receptores de GPS, amostradores de solo e programas computacionais para o tratamento e obtenção dos resultados em três áreas de estudo sob semeadura direta. Os resultados foram apresentados na forma de mapas em diferentes profundidades, os quais permitem a visualização da espacialidade dos atributos, e pela regressão entre os dados interpolados através da função que apresentou o coeficiente de determinação (R2) mais elevado. Constatou-se a ocorrência de valores maiores para o IC nas profundidades compreendidas de 0,1 a 0,2 m em todas as áreas estudadas. Observou-se também valores menores de IC em locais com maior teor de matéria orgânica, a qual coincidiu com maiores teores de argila e silte em uma das áreas para a qual estes três atributos foram monitorados. A visualização das relações entre fatores nos mapas e a regressão adequada entre os valores interpolados dos atributos destes nem sempre foram possíveis, mas quando houve esta possibilidade, a inter-relação entre o IC e o teor de água, assim como todas as relações espaciais com os demais atributos do solo estudados foram visíveis nos mapas e constatáveis pelo modelo ajustado. O IC foi influenciado principalmente pelo teor de água, densidade e espaço poroso do solo. No entanto seu valor também variou em decorrência de outras inter-relações existentes, as quais estão relacionadas aos teores de argila, silte e matéria orgânica. / The objective of this study is to measure the vertical and horizontal distribution of cone index (CI) values in no- till systems and the influence of soil water content. Data were interpolated allowing for cause and effect analysis. Other important factors as clay and silte content, bulk density, porous space and organic matter content had been monitored. A hydraulically penetrometer was used together with GPS receiver, soil auger and computer programs to collect and analize the data in tree different areas. Results allowed for the generation of maps of the attributes on different depts, and the regression among the interpolated data, choosing the models with the higher determination coefficient (R2). It was evidenced, in all areas, high CI values at depth betwen 0,1 to 0,2 m. Lower values of CI occurred, in one of the areas, in the same place of higher organic matter, in the same located of higher clay and silt content. The visualization of relationship between two factors in the maps and the regression among the interpolated values extracted from those maps was not always possible, but when that possibility took place, the relationship between the CI and water content, as the other spatial relations, was visible in the maps and achievable by the modeling of the data extracted from them. The CI was first influenced by the water content, bulk density and porous space. Nevertheless it also varied as function of clay, silte and organic matter content.

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é uma cultura de grande importância social, econômica e ambiental para o Brasil, ocupa 7,1 milhões de hectares, com produção de aproximadamente 570 milhões de toneladas. A disponibilidade hídrica é a principal causa da redução da produtividade, sendo o início do desenvolvimento o período mais sensível a déficit hídrico. São necessárias mais pesquisas para entender claramente os mecanismos de resposta da cultura ao déficit hídrico. Assim, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o desenvolvimento vegetativo e resistência à seca de duas variedades da cultura de cana-de-açúcar (RB867515 e SP81-3250) durante a fase inicial de desenvolvimento quando submetidas a diferentes níveis de estresse hídrico para quatro profundidades de solo. O experimento foi realizado na área de pesquisa do Departamento de Engenharia de Biossistemas na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ/USP) em ambiente protegido (casa de vegetação), o solo utilizado foi classificado como Latossolo Vermelho Amarelo, textura franco arenosa, denominado Série Sertãozinho. Utilizaram-se caixas dágua de 100 litros preenchidas com diferentes camadas de pedra brita nº 02, e solo, compondo camadas de 40, 30, 20 e 10 cm. Os níveis de déficit hídrico (N) foram aplicados interrompendo-se as irrigações por diferentes períodos, sendo que a evapotranspiração de referência acumulada (EToAc) foi de 0, 21, 38 e 58 mm até o tratamento ser novamente irrigado para N1, N2, N3 e N4 respectivamente. O sistema de irrigação utilizado foi por gotejamento e o manejo realizado com base em dados de umidade do solo obtidos a partir de leituras de tensiômetros. O delineamento foi em blocos ao acaso (DBC) em esquema fatorial 2 x 4 x 4 com os tratamentos dispostos em faixas, totalizando 32 tratamentos, sendo a parcela experimental representada por uma caixa contendo quatro touceiras de cana-de-açúcar. Observou-se que as plantas cultivadas em solo com profundidade de 10 cm apresentaram redução significativa na extensão máxima do colmo primário, massa de folhas do colmo primário, massa de folhas e bainha+colmo dos perfilhos, mesmo não tendo restrição hídrica. Para solos rasos, a variedade SP81-3250 foi mais sensível ao déficit hídrico, com grande redução na massa seca de folhas e bainha+colmo dos perfilhos. O desenvolvimento das plantas em solos de 30 e 40 cm de profundidade não apresentou diferença de sensibilidade ao déficit hídrico entre as variedades. Uma vez que o nível de água disponível do solo seja esgotado, a tolerância à seca das variedades estudadas é relativamente baixa. Balanços hídricos com valores menores que -13 mm causam queda significativa na população final de plantas, independentemente da variedade, sendo que, a partir de um valor acumulado de -35 mm, nenhuma planta sobreviveu. / Sugar cane (Saccharum spp.) is an important crop from social, economic and environmental points of view for Brazil. It occupies 7,1 million hectares, producing approximately 570 million tons per year. Total available water in the soil (TWA) is the main cause of low productivity of certain areas, and the early development period it is one of most sensitive to water deficit. More research is needed to clearly understand mechanisms of crop response to drought, so this study aimed to evaluate plant growth and drought resistance of two varieties of the crop of sugar cane (RB867515 and SP81- 3250) during the initial phase of development, under different water stress levels for different soil depths. The experiment was conducted at the Biosystems Engineering Department at the School of Agriculture \"Luiz de Queiroz (ESALQ/USP) under greenhouse conditions; the soil used was classified as Typic Yellow, sandy loam, called Series Sertãozinho. Fiber cement containers were used, filled with 100 liters of different gravel layers and soil, forming layers 40, 30, 20 and 10 cm of soil. The levels of water deficit (N) were applied interrupting the irrigation for different periods of cumulative reference evapotranspiration (EToAc): 0, 21, 38 and 58 mm, before reirrigated treatment for N1, N2, N3 and N4 respectively. Irrigation management was carried out based on a drip irrigation system and tensiometer readings. The design was a randomized block design (RBD) in factorial 2 x 4 x 4 with treatments arranged in bands, totalizing 32 treatments (containers), presenting four clumps of sugar cane per recipient. It was observed that plants growing in 10 cm soil depths showed a significant reduction to the fullest extent of the primary stem, leaf mass of primary stem, leaf mass and stem sheath of tillers, although not differing under water restriction. For shallow soils the variety SP81-3250 was more sensitive to drought, with a large reduction in dry weight of leaves and stalks + sheath of the tillers. The development of plants in soils 30 and 40 cm soil depths showed no difference in sensitivity to water deficit among varieties. The percentage of plants alive correlated very well with the value of climatic water balance, and the treatments with climatic water balance more negative than -13 mm had a significant reduction in final plant population, without difference among varieties; after - 35 mm of water deficit, 100% of the plants died.