A preocupação com o destino de produtos químicos e água, aplicados ao solo, tem motivado vários pesquisadores a desenvolverem e aplicarem modelos teóricos, objetivando descrever os processos físicos envolvidos no transporte desses produtos no perfil do solo. Nesse sentido, a presente pesquisa teve como objetivo a aplicação do modelo Hydrus-1D para simulação do movimento da água e dos íons nitrato e potássio, em condições de laboratório, utilizando-se para tal colunas segmentadas preenchidas com dois tipos de solo não-saturado (Latossolo Vermelho Amarelo e Nitossolo Vermelho), bem como avaliar o desempenho e sensibilidade do referido modelo. Para a obtenção dos parâmetros de transporte de cada soluto, foram elaboradas as curvas de distribuição de efluentes (Breakthrough Curves BTC). Os parâmetros de transporte obtidos e as condições de contorno de cada ensaio foram inseridos no modelo Hydrus- 1D para realização das simulações. O desempenho do modelo foi avaliado com base nos parâmetros estatísticos: erro máximo, erro absoluto médio, raiz quadrada do erro médio normalizado, coeficiente de massa residual, coeficiente de determinação, eficiência e índice de concordância de Willmott. A sensibilidade do modelo foi avaliada conforme o método proposto por McCuen e Snyder (1986) e a análise foi aplicada aos parâmetros: fluxo de entrada, condutividade hidráulica do solo saturado, teor de água na saturação, alfa e n (parâmetros de ajuste da curva de retenção), coeficiente de distribuição e dispersividade. Os resultados experimentais mostraram que o deslocamento do íon nitrato acompanhou a frente de molhamento e em relação ao potássio, observou-se uma maior retenção nas camadas superficiais da coluna de solo, para ambos os solos. Pôde-se concluir que o modelo Hydrus-1D foi eficiente para simulações de deslocamento de potássio e água para ambos os solos estudados e mediante a utilização do modelo de equilíbrio para o transporte de solutos no solo, o modelo Hydrus-1D não foi eficiente para simular o deslocamento de nitrato, para ambos os solos. Os procedimentos experimentais para estimativa de parâmetros de transporte, como as curvas de distribuição de efluentes, foram suficientes para descrever a movimentação de potássio no solo, gerando informações de entrada precisas para os modelos de simulação. Para a simulação do deslocamento do íon nitrato, concluiu-se que o modelo Hydrus-1D requer um processo experimental mais detalhado, sendo necessária a estimativa de um maior número de parâmetros de transporte. Em relação à análise de sensibilidade, ao simular os teores de potássio e água no solo, o modelo apresentou maior sensibilidade aos parâmetros teor de água na saturação e fluxo de entrada da solução. Tais parâmetros, portanto, precisam ser determinados com maior precisão. Houve baixa sensibilidade aos parâmetros condutividade hidráulica do solo saturado e dispersividade, para ambos os solos estudados. / The concern about the fate of chemical products and water, applied to the soil, has been motivating several researchers to develop and apply theoretical models, aiming to describe the physical processes involved in the transport of those products in soil profile. The present research had as objective the application of the model Hydrus- 1D for water and solute (nitrate and potassium) simulation profile, in laboratory conditions, using soil columns filled with two types of unsaturated soil (Oxisol (Haplustox) and Hapludox), as well to evaluate the acting and sensitivity of the model. The transport parameters were obtained for each solute by breakthrough curves (BTCs). The transport parameters obtained and the boundary conditions were inserted in the Hydrus-1D model to realize the simulations. The acting of the Hydrus-1D model was evaluated using the statistical indicators: maximum error, mean absolute error, normalized root mean-square error, coefficient of residual mass, determination coefficient, efficiency and Willmott concordance index. The model sensitivity was evaluated by the method proposed by McCuen and Snyder (1986) and applied to the parameters: input flow, soil saturated hydraulic conductivity, water content (saturation point), alpha and n (soil water retention curve parameters), distribution coefficient and dispersivity. The obtained results, experimentally, showed the nitrate displacement following the wetting front and, in relation to the potassium ion, a larger retention was observed at the superficial soil columns layers. Therefore, was possible to conclude that Hydrus-1D model was efficient for both water and potassium displacement simulations, for both studied soils and by the balance model for solute transport in soil, the Hydrus- 1D model was not efficient to simulate the nitrate displacement in both soils. The experimental procedures to estimate transport parameters, by the BTCs, were enough to describe the potassium movement in soil, generating input information necessary to the model simulation. To the simulation of the nitrate displacement, was possible to conclude that the model Hydrus-1D requests a more detailed experimental process, being necessary the estimate of a larger number of transport parameters. In relation to the sensitivity analysis of the Hydrus-1D model, when simulated the content of potassium and water at the soil columns, was observed that the model shows more sensitivity about to the parameters: water content (saturation point) and input flow. This parameters need to be estimated with more precision. There was a low sensitivity to the parameters soil saturated hydraulic conductivity and dispersivity for both studied soils.

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.

O bulbo molhado formado na irrigação por gotejamento pode ser modelado a partir informações das propriedades físico-hídricas do solo. Mas apesar do grande progresso na modelagem, a aplicação de modelos na irrigação e drenagem ainda não foi implementada em nenhum nível de maneira substancial. Assim, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver um modelo numérico utilizando a técnica dos volumes finitos para estimar a forma e as dimensões do volume de solo molhado sob irrigação por gotejamento, e verificar a validade do modelo através da comparação com dados recolhidos em condições experimentais. O ensaio foi conduzido na área experimental do Departamento de Engenharia de Biossistemas da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz-ESALQ/USP. As sondas de TDR foram confeccionadas segundo procedimentos descritos por Souza et al. (2006). O perfil do bulbo molhado formado no solo abaixo de um emissor do tipo gotejador foi determinado para 3 tipos de material: areia, solo arenoso e solo argiloso e para 3 vazões nominais do emissor: 2, 4 e 6 L/h. Cada uma das combinações entre tipo de solo e vazão foi repetida três vezes em caixas (1000 L) diferentes, totalizando 27 medições. Um modelo numérico foi desenvolvido para simular a distribuição da água no perfil do solo abaixo de uma fonte pontual. A solução da equação diferencial para o movimento da água em solo não saturado foi realizada pela discretização do espaço-tempo utilizando a técnica dos volumes finitos. Um algoritmo em linguagem Visual Basic foi escrito para implementar o conjunto de equações e simular a evolução do bulbo molhado no tempo. Foi simulada a formação do bulbo molhado nas mesmas condições do experimento, e gráficos de isolinhas de umidade foram traçados no software Surfer. O modelo numérico proposto foi capaz de simular a formação do bulbo molhado em diferentes condições de tipo de solo e vazão do emissor. / The soil water patterns in drip irrigation can be modeled from physical and hydraulic properties of soil. But despite the great progress in modeling, the models have not been implemented at any level in irrigation and drainage. The objective of this study was to develop a numerical model using finite volume technique to estimate the shape and dimensions of the wetted soil volume under drip irrigation and verify the validity of the model by comparing data collected under experimental conditions. The trial was conducted at the experimental site of the Department of Biosystems Engineering, Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz- ESALQ/USP. The TDR probes were manufactured according Souza et al. (2006). The soil water patterns under a drip emitter type was determined for three types of material: sand, sandy soil and clay soil and three nominal flows of the emitters: 2, 4 and 6 L/h. Each of the combinations of soil type and flow rate was repeated three times in boxes (1000 L), totaling 27 measurements. A numerical model was developed to simulate the distribution of water in the soil profile below a point source. The solution of the differential equation for the movement of water in unsaturated soil was carried out by the discretization of space-time using the technique of finite volume. An algorithm in Visual Basic language was written to implement the set of equations and simulate the evolution of wetted soil volume in time. Contour plots of soil water content were drawn in Surfer software. The proposed numerical model was able to simulate wetted soil volume under different conditions of soil type and flow of the emitter.

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 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.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:33:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_clistenes_antonio_guadagnin.pdf: 835986 bytes, checksum: 25fc3a6cc44435c193b1e97429759ec7 (MD5) Previous issue date: 2013-09-23 / The family-based agriculture in the Western region of Santa Catarina State is characterized by a diversity of integrated crop-livestock systems, combining different uses and managements in a complex set of soil types. These systems can changes in their physical and hydrological properties and influence its physical qualities, including the capacity to storage of water available to crops. In the studied region, periods of water deficiencies frequently reduce the productivity of maize, the crop of major socioeconomic importance. This study complies a priority demand set in 2009 by Epagri UGT9 in the field of water resources management, focusing methods of catchment, storage and use of water in agriculture. Our goals were to analyze the changes in the soil's physical and hydrological properties in several production systems and the effects of water limitation on maize production. We analyzed the effect of land uses and management in the commonest soil types and on the readily available water storage and estimated the reduction in productivity due to water limitation in simulations, considering different seeding seasons. We conducted the research in 36 family-based properties in the West region of Santa Catarina State. We collected soil samples of three classes, in three land uses and management types, four properties and four soil layers (0-0.10, 0.10-0.20, 0.20-0.40 e 0.40-0.60 m), totaling 144 samples, following a factorial design. We used the software ISAREG to calculate the water balance according to the Penman-Monteith/FAO methodology and estimated the loss of maize productivity for the seasons 1989/90 to 2010/11, simulating 19 different seeding dates and three different maturation cycles. We concluded that (1) the changes in the soil's physical and hydrological properties due to the land uses and management didn't impair the physical quality of the soils in the region; (2) the managements of minimum tillage, direct seeding and permanent pastures didn't affected the readily available water storage; (3) that, otherwise, the variations in water storage were influenced by the soil classes; (4) the mean content of readily available water storage was 31.4 and 49.6% higher in Cambissoils, comparing respectively with Latossoils and Nitossoils in the minimum tillage system; (5) the ISAREG model estimated a mean reduction of maize productivity of 25.1%; (6) the highest loss was for August seeding and the lowest for seeding in January and February, varying up to 3.9% among maturation cycles evaluated; (7) the ISAREG model was appropriate to estimate the loss in productivity, but overestimates the loss when Etr / Etc-1 rate is greater than 0.8; (8) there is a 50% probability of maize productivity losses of 25% in the evaluated seasons for the western region of Santa Catarina. / A agricultura familiar do Extremo Oeste Catarinense se caracteriza por diversificados sistemas de integração lavoura-pecuária, combinando diferentes usos e manejos em distintas classes de solos. Estes sistemas podem provocar alterações nas propriedades físico-hídricas e influenciar a qualidade física do solo e o armazenamento de água disponível para as plantas. Nesta região os períodos de deficiência hídrica frequentemente reduzem a produtividade do milho, principal cultura de importância socioeconômica. O estudo justifica-se em função da demanda definida em 2009 pela Epagri UGT9 na área de gestão de recursos hídricos com ênfase em metodologias de captação, armazenamento, utilização/reuso da água na agricultura. O objetivo do trabalho foi gerar informações sobre as alterações nas propriedades físico-hídricas do solo nos diversificados sistemas de produção da região e avaliar os impactos da deficiência hídrica sobre a redução de produtividade do milho. Neste sentido avaliaram-se os efeitos de diferentes usos e manejos nas classes predominantes de solos sobre o armazenamento de água facilmente disponível e estimou-se a redução de produtividade devido à deficiência hídrica através de simulações de épocas de semeadura. A pesquisa foi desenvolvida em 36 estabelecimentos de agricultores familiares da região do Extremo Oeste Catarinense. Amostras de solo de cada classe e sistema de uso e manejo foram coletadas em quatro estabelecimentos, em quatro camadas (0-0,10, 0,10-0,20, 0,20- 0,40 e 0,40-0,60 m), totalizando 144 amostras (3 solos x 3 usos e manejos x 4 camadas x 4 estabelecimentos), seguindo um delineamento fatorial. Através do modelo ISAREG calculou-se o balanço hídrico decendial baseado na metodologia Penman-Monteith/FAO, e estimou-se a redução de produtividade do milho para o período 1989/90 a 2010/11, simulada para dezenove datas de semeadura e três ciclos de maturação. Os resultados obtidos permitem concluir que: as alterações nas propriedades físico-hídricas devido aos usos e manejos não comprometeram a qualidade física dos solos da região do Extremo Oeste Catarinense; os manejos em cultivo mínimo, semeadura direta e uso de pastagem perene não afetaram o armazenamento de água facilmente disponível, porém as variações foram influenciadas pelas classes de solos; o conteúdo médio de armazenamento de água facilmente disponível foi 31,4 e 49,6% superior no Cambissolo, respectivamente em relação ao Latossolo e Nitossolo no manejo em cultivo mínimo; o modelo ISAREG estimou uma redução de produtividade média de 25,1%; a maior redução ocorre na semeadura de agosto e a menor nas semeaduras entre janeiro e fevereiro, com variação de até 3,9% entre os ciclos de maturação avaliados; o modelo ISAREG é apropriado para estimar a redução de produtividade, porém superestima seu valor quando a razão Etr Etc-1 é maior que 0,8; há 50% de probabilidade de ocorrer redução de 25% na produtividade de milho nas épocas avaliadas na região do Extremo Oeste Catarinense.

This work aims to study the behavior of the variables precipitation, evapotranspiration, runoff and water storage in the soil, involved in water balance of the arroio Cancela basin, in Santa Maria, RS. The monitoring was conducted from 02 May to 07 november of 2014. The measurement of volumetric water content in the soil to the water balance was made priority every 7 days, with TDR probe at average depths of 20, 40, 60 and 80 cm, in access tubes installed until 1,0 m of depth in three sites on the basin: CACISM (53°48 1,41‖ W e 29º42 5,5‖S), Cerrito (53º47 21,9‖ W e 29º42 7,2‖ S) e DAER (53º48 9,4‖W e 29º41 38,5‖ S). In the period from 12 to 26 june was measured soil moisture content daily to observe the behavior of this variable between two rain events. Rainfall was monitored from rain gauges installed in points Cerrito and DAER. The runoff was obtained with level recorder installed at river section of CACISM site using a existing rating curve and evapotranspiration was calculated by Penman-Monteith-FAO method using data colected through data measured in meteorological station installed at this point and others purchased from the National Institute of Meteorology network (INMET), from weather stations installed on the campus of the Federal University of Santa Maria (UFSM). The monthly precipitation was higher for the month of June and lowest for the month of August. Evapotranspiration was growing between the months from june to october and its behavior over the period was justified by the change in climatic factors. The variation of the run off accompanied with the variation of rainfall 0.9519 correlation between variables. The influence of precipitation on the water content was confirmed in the daily measurements in the fortnight. Variations of textural characteristics to the soil types of the sites are the factor that best explains the soil moisture behavior in profiles. The textural variations are the factor that better explains the soil moisture behavior in profiles. The water balance of the basin for the period studied shows greater variations (excess of water) near the beginning of winter, in the period between 19 june to 03 july and near the beginning of spring, between 29 august and 16 september. In august had the highest water deficit. / Este trabalho tem por objetivo o estudo do comportamento das variáveis precipitação, evapotranspiração, escoamento fluvial e armazenamento de água no solo, envolvidas no balanço hídrico da bacia do arroio Cancela, em Santa Maria, RS. O monitoramento foi realizado no período de 02 de maio a 07 de novembro de 2014. A medição do conteúdo volumétrico de água no solo para o balanço hídrico foi feita prioritariamente a cada 7 dias, com sonda TDR, nas profundidades médias de 20, 40, 60 e 80 cm, instalando-se tubos de acesso de 1,0 m profundidade nos pontos CACISM (53°48 1,41‖ W e 29º 42 5,5‖S), Cerrito (53º47 21,9‖ W e 29º42 7,2‖ S) e DAER (53º48 9,4‖W e 29º41 38,5‖ S). No período de 12 a 26 de junho mediu-se o conteúdo de umidade do solo diariamente, para se observar o comportamento dessa variável entre dois eventos de chuva. A precipitação foi monitorada a partir de pluviômetros instalados nos pontos Cerrito e DAER. O escoamento fluvial foi obtido com dados de linígrafo instalado no ponto CACISM a partir de curva-chave e a evapotranspiração foi calculada pelo método Penman-Monteith-FAO através de dados medidos em estação meteorológica instalada nesse ponto e outros adquiridos da rede do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) de estações meteorológicas instaladas no campus da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). A precipitação mensal foi maior para o mês de junho e menor para o mês de agosto. A evapotranspiração foi crescente entre os meses de junho a outubro e seu comportamento ao longo do período foi justificado pela variação dos fatores climáticos. A variação do escoamento acompanhou a variação da precipitação com correlação de 0,9519 entre as variáveis . A influência da precipitação na umidade volumétrica foi confirmada nas medições diárias na quinzena. As variações texturais características aos tipos de solo dos pontos são o fator que melhor justifica o comportamento da umidade do solo nos perfis. O balanço hídrico da bacia para o período estudado apresenta maiores variações (excesso hídrico) próximo ao início do inverno, no período entre 19 de junho a 03 de julho e próximo ao início da primavera, entre 29 de agosto a 16 de setembro. No mês de agosto ocorreu a maior deficiência hídrica.

Orientador: Carlos Alfredo Joly / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T11:49:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_CinthiaAparecida_M.pdf: 9588877 bytes, checksum: dbff1b6c72dbd211b47263ed9583a74c (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: As florestas tropicais estão entre os ecossistemas terrestres mais diversos e produtivos do planeta, embora ocorram sob solos pobres. Para superar essa condição as plantas adaptam a si mesmas para alocarem biomassa adicional a órgãos onde os recursos são limitantes. Alguns desses órgãos são as raízes finas, raízes responsáveis pela absorção de água e nutrientes do solo. Elas representam um elevado custo de produção para as plantas, mas importante fonte de carbono para o solo. Devido as variações na disponibilidade de recursos influenciarem o estoque e a produção de raízes finas, as expectativas foram de que: i) o estoque e a produção anual de raízes finas aumentariam com a elevação da altitude; ii) a produção de raízes finas seria maior nos períodos de menor umidade; iii) haveria maior biomassa de raiz fina na porção superficial do solo (0-10 cm); iv) o uso de menores tempos de coleta em porções de solo pequenas não afetaria a acurácia do método escolhido. Para testar essas suposições, foram selecionados cinco hectares de Floresta Atlântica conservada. As informações sobre estrutura, composição florística e características do solo foram obtidas de estudos prévios. Em cada um desses hectares, foram instalados 16 coletores para o monitoramento da produção trimestral de raízes finas. O menor estoque e produção total de raízes finas foi encontrado na Floresta Ombrófila Densa Submontana e o maior na Floresta Ombrófila Densa Montana. Os períodos das maiores produções coincidiram com os das maiores temperaturas e precipitações acumuladas e a maior biomassa de raízes finas foi observada na camada de 0-10 cm. A adaptação do método não influenciou significativamente na amostragem das raízes finas. A variável que mais explicou a produção anual foi o conteúdo de água no solo. Com base De acordo com tais resultados, a conclusão foi que as variações climáticas ao longo do gradiente altitudinal não determinaram diretamente o estoque de raízes finas, mas as variações sazonais influenciaram na produção. Quaisquer alterações que venham a ocorrer nas taxas de precipitação, poderão assim, desencadear mudanças significativas na maneira como a Floresta Atlântica aloca carbono, investindo mais em raízes finas do que nos demais órgãos / Abstract: Tropical forests are among the most diverse and productive ecosystems on the planet, however they occur in poor soils. To overcome this condition plants adapt themselves allocating additional biomass to organs where resources are limiting. Some of these organs are the fine roots, roots responsible for absorbing water and nutrients from the soil. They represent a high cost of production to the plants, but at the same time, they are an important source of carbon to the soil. Variations in the resources available can influence stock and production of fine roots and because of that, the expectation was that: i) fine root stock and annual production would increase with elevation; ii) fine roots production would be higher in periods of lower moisture; iii) a higher fine roots biomass would be found in the superficial soil layer (0-10 cm); iv) the use of a short time of sampling in smaller soil portions should not affect the accuracy of the chosen method. To test these hypotheses five plots located in Atlantic Forest along an elevation gradient were selected. The information about the forest structure, floristic composition and soil traits were known from previous studies. Each individual plot had 16 ingrowth cores were installed to monitor the quarterly production of fine roots. Submontane Forest had the smallest stock and annual production of fine roots, while Montane Forest had the highest ones. Periods of higher production coincide with higher temperatures and accumulated rainfall. The first layer of soil, from zero to 10 cm, had the highest fine roots biomass. The method adaptation did not significantly influence the fine roots sampling. The soil water content was the variable which best explained annual production. According to the research results, the conclusion achieved was that the fine roots stock is not directly influenced by climatic variation over elevation, but the seasonal variation influenced the fine roots production. Any possible changes in precipitation rates, may thus trigger significant changes in the way that Atlantic Forest allocates carbon, investing more in fine roots that in other organs / Mestrado / Biologia Vegetal / Mestra em Biologia Vegetal

O bulbo molhado formado na irrigação por gotejamento pode ser modelado a partir informações das propriedades físico-hídricas do solo. Mas apesar do grande progresso na modelagem, a aplicação de modelos na irrigação e drenagem ainda não foi implementada em nenhum nível de maneira substancial. Assim, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver um modelo numérico utilizando a técnica dos volumes finitos para estimar a forma e as dimensões do volume de solo molhado sob irrigação por gotejamento, e verificar a validade do modelo através da comparação com dados recolhidos em condições experimentais. O ensaio foi conduzido na área experimental do Departamento de Engenharia de Biossistemas da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz-ESALQ/USP. As sondas de TDR foram confeccionadas segundo procedimentos descritos por Souza et al. (2006). O perfil do bulbo molhado formado no solo abaixo de um emissor do tipo gotejador foi determinado para 3 tipos de material: areia, solo arenoso e solo argiloso e para 3 vazões nominais do emissor: 2, 4 e 6 L/h. Cada uma das combinações entre tipo de solo e vazão foi repetida três vezes em caixas (1000 L) diferentes, totalizando 27 medições. Um modelo numérico foi desenvolvido para simular a distribuição da água no perfil do solo abaixo de uma fonte pontual. A solução da equação diferencial para o movimento da água em solo não saturado foi realizada pela discretização do espaço-tempo utilizando a técnica dos volumes finitos. Um algoritmo em linguagem Visual Basic foi escrito para implementar o conjunto de equações e simular a evolução do bulbo molhado no tempo. Foi simulada a formação do bulbo molhado nas mesmas condições do experimento, e gráficos de isolinhas de umidade foram traçados no software Surfer. O modelo numérico proposto foi capaz de simular a formação do bulbo molhado em diferentes condições de tipo de solo e vazão do emissor. / The soil water patterns in drip irrigation can be modeled from physical and hydraulic properties of soil. But despite the great progress in modeling, the models have not been implemented at any level in irrigation and drainage. The objective of this study was to develop a numerical model using finite volume technique to estimate the shape and dimensions of the wetted soil volume under drip irrigation and verify the validity of the model by comparing data collected under experimental conditions. The trial was conducted at the experimental site of the Department of Biosystems Engineering, Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz- ESALQ/USP. The TDR probes were manufactured according Souza et al. (2006). The soil water patterns under a drip emitter type was determined for three types of material: sand, sandy soil and clay soil and three nominal flows of the emitters: 2, 4 and 6 L/h. Each of the combinations of soil type and flow rate was repeated three times in boxes (1000 L), totaling 27 measurements. A numerical model was developed to simulate the distribution of water in the soil profile below a point source. The solution of the differential equation for the movement of water in unsaturated soil was carried out by the discretization of space-time using the technique of finite volume. An algorithm in Visual Basic language was written to implement the set of equations and simulate the evolution of wetted soil volume in time. Contour plots of soil water content were drawn in Surfer software. The proposed numerical model was able to simulate wetted soil volume under different conditions of soil type and flow of the emitter.

Grazing pasture is a major system of livestock production in many countries and it has been identified as an important source of N2O from urine deposition on soils. The aim of this study was to determinate the N2O emissions from soil after urine deposition and the emission factor, in addition, determine how temperature and water content of the soil influence these emissions. We also intended to study a potential of mitigation using nitrification inhibitors. Soil and gas samples were collected in traditional livestock areas in Brazil and UK to evaluate the N2O emission dynamics under field conditions. In addition, incubation experiments were conducted to evaluate how temperature and water content affect N2O emissions in the soil and to study the potential mitigation on N2O emission from the soil after urine application, using two distinct nitrification inhibitors. In the field experiment, the N2O emission factor for cattle urine was 0.20% of the applied urine N in Brazil and 0.66% for the UK conditions. The incubation experiments showed the N2O emissions after urine application are higher in soils with high moisture and high temperature. The nitrification inhibitor effectiveness was not statistically significant, however had shown some N2O emission absolute reductions among 6% to 33% comparing with urine only application on the soil. Various physical and biological factors can be influence the effectiveness of the products. It confirmed that urine deposition can contribute to N2O emission from the soil and the temperature and water content can markedly increase these emissions. The nitrification inhibitors have a potential mitigation effect since some decreased emissions of almost 40%. The results in this study are pioneers and can be used as a basis for more complex evaluations and to help with determining the carbon footprint of beef production worldwide / Considerado o maior sistema de produção animal em muitos países, as pastagens tem sido identificadas como uma importante fonte de emissão de N2O, devido à deposição de urina ao solo. O objetivo deste estudo foi determinar as emissões de N2O do solo após a deposição de urina e seu fator de emissão, além disso, determinar como temperatura e teor de água do solo influenciam as emissões. Pretendeu-se também estudar o potencial de mitigação das emissões de N2O usando inibidores de nitrificação. Amostras de solo e de gás foram coletadas em áreas tradicionais de pastagens do Brasil e do Reino Unido para avaliar a dinâmica das emissões de N2O. Experimentos de incubação também foram realizados para avaliar a influência de fatores como temperatura e teor de água no solo nas emissões, além de avaliar o potencial de redução das emissões de N2O do solo após a aplicação da urina, utilizando dois inibidores de nitrificação. Nos experimentos de campo realizados no Brasil e no Reino Unido, o fator de emissão do N2O para a urina foi de 0,20% e 0,66% do nitrogênio na forma de urina bovina aplicada, respectivamente. Nos experimentos de incubação, as emissões de N2O após a aplicação de urina foram maiores em solos com alta umidade e alta temperatura. A eficácia no uso dos inibidores de nitrificação não foi estatisticamente significativa, no entanto mostrou uma redução absoluta entre 6% a 33% nas emissões de N2O comparado com a aplicação de apenas urina ao solo. Vários fatores físicos e biológicos podem ter influenciado a eficácia dos produtos. Dessa forma, confirma-se que a deposição de urina pode contribuir para a emissão de N2O do solo e que a temperatura e o teor de água no solo podem aumentar consideravelmente essas emissões. Os inibidores de nitrificação podem ser usados como um potencial de mitigação, já que houve redução em termos absolutos de quase 40% nas emissões. Os resultados encontrados neste estudo são pioneiros e poderão ser utilizados como base para avaliações mais complexas e contribuir para a determinação da pegada de carbono na produção de carne mundial