Orientadores: Claudio Bianor Sverzut, Luiz Antonio Daniel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-06T11:40:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Colet_MarceloJose_M.pdf: 1345316 bytes, checksum: eab5245a765385f0518aa0e4b50988db (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O uso intensivo do solo, associado ao emprego de práticas de manejo inadequadas, implica em sua degradação. Este problema é de comum ocorrência em áreas de pastagens, onde usualmente o produtor prioriza investimentos no rebanho, negligenciando o manejo do solo. Nessas áreas, a compactação do solo pode ser considerada uma das principais causas de limitação da capacidade de produção da forrageira. Várias técnicas podem ser utilizadas para romper camadas compactadas do solo, dentre elas a escarificação. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar as alterações ocorridas em atributos físicos de um solo sob pastagem mediante sua escarificação, visualizando a recuperação de pastagens degradadas. Para tal, implementou-se um experimento em uma área de Brachiaria decumbens no Instituto de Zootecnia em Nova Odessa (SP), utilizando um protótipo de máquina agrícola desenvolvido na Feagri/Unicamp, que permite a escarificação do solo e distribuição de corretivos simultaneamente. O efeito da escarificação do solo foi avaliado pela resistência do solo à penetração, determinada com um penetrógrafo hidráulico eletrônico, e pelos atributos físicos macroporosidade, microporosidade, porosidade total e densidade do solo, em avaliação aos 60 dias após instalação do experimento. A escarificação do solo propiciou o aumento da macroporosidade e da porosidade total e, redução da densidade do solo nos 100 milímetros superficiais, quando observados na entrelinha da passagem do escarificador, porém, não afetou as propriedades macroporosidade, microporosidade e densidade do solo na profundidade de 100-200 milímetros. Para a condição deste experimento, a escarificação do solo provocou uma leve compactação logo abaixo da profundidade de trabalho, evidenciada pela redução na macroporosidade. A metodologia de análise da área sob a curva possibilitou comparar estatisticamente a resistência do solo à penetração. A escarificação do solo reduziu os valores de resistência do solo à penetração, evidenciada de forma estatisticamente significativa quando comparados pela metodologia de análise da área sob a curva de resistência / Abstract: The intensive use of the soil combined with inadequate management practices leads to soil degradation. This problem is common with pasturelands, where the farm manager specializes in animal husbandry, and not in soil management. Soil compaction in such areas can be considered as one of the main limitations to forage production capability. Several techniques may be applied to break through compacted soil layers, and scarification is one of them. The objective of this study is to evaluate the changes to soil physical properties in pasture areas after scarification, aiming at the recovery of degraded pasturelands. The experiment was set up at the Zootechny Institute in Nova Odessa (SP) on a Brachiaria decumbens field. The machine used in the study was a prototype developed at Feagri/Unicamp for simultaneous soil scarification and fertilizer distribution. The effect of scarification on the soil was evaluated by soil resistance to penetration with an electronic hydraulic penetrographer, and by the physical attributes of macroporosity, microporosity, total porosity and soil density 60 days after setup. Scarification increased soil macro and total porosity, and reduced soil density on the top 100 mm, observed between scarification rows. Macroporosity, microporosity and soil density was not affected in the depth of 100-200 mm. Scarification caused a slight compaction immediately below the work-depth, made evident by the higher macroporosity in this section of the soil. The methodology of analyzing the area below the resistance curve allowed the statistical comparison of soil resistance to penetration. This methodology showed that scarification caused statistically significant reduction of the figures on soil resistance to penetration / Mestrado / Agua e Solo / Mestre em Engenharia Agrícola

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Esta dissertação aborda um estudo sobre algoritmos matemáticos (Método da Variância, Método das Imagens, Método do Gradiente (MG), WCT - Wavelet Covariance Transform), os quais possibilitam a obtenção da altura máxima da Camada Limite Planetária (CLP) a partir de dados fornecidos por um sistema lidar. Em um primeiro momento será descrita a CLP e as suas principais variáveis, assim como também os métodos juntamente com os seus pontos positivos e negativos. Em seguida serão abordadas duas situações de medida: a primeira consiste em um estudo de casos realizado na cidade de Vitória-ES, para o qual foram escolhidas três situações típicas (calmaria, presença de subcamadas de aerossóis e/ou camadas de nuvens e turbulência) em que os métodos foram: testados, comparados entre si, com a análise visual do perfil e o BRN (Bulk Richardsons Number); a segunda situação aborda uma medida feita na cidade de São Paulo-SP durante um período de 12 horas contínuas, sendo o grande diferencial deste experimento, o lançamento de radiossondas dentro de intervalos de 3 horas, isso aliado a utilização de modelagem WRF (Weather Research Forecasting) permitiu uma maior comparação e validação dos dados. A partir dos estudos de casos foi possível observar que com o aumento da complexidade do perfil apresentado pela atmosfera, há um decréscimo na qualidade dos resultados apresentados pelos métodos e um aumento no tempo de processamento, já que há necessidade de um maior refinamento nos parâmetros que serão utilizados. Nas situações de \"calmaria\"o perfil da atmosfera se mostra mais simplificado, o que facilita a escolha de qual método utilizar, sendo que com exceção da Variância, todos os outros métodos forneceram resultados satisfatórios. Para o caso de \"presença de subcamadas de aerossóis e/ou nuvens\"a qualidade dos resultados apresentados pelos métodos decai sendo exceção da Variânci, uma vez que esta passa a apresentar resultados mais próximos do esperado devido ao aumento na complexidade do sinal lidar. Na situação caracterizada como \"turbulência\", todos os métodos passam a apresentar maiores dificuldades para detectar corretamente a CLP, sendo que o WCT se mostra o mais robusto, porém exige uma complexa escolha de parâmetros, demandando um alto tempo de processamento. Na medida de 12 horas contínuas todos os métodos conseguem representar satisfatoriamente a ascensão e o decaimento da CLP, ficando as maiores divergências para o meio do dia, principalmente quando há dispersão dos aerossóis gerando atenuação no sinal, com isso os métodos mais sensíveis (MG e Método das Imagens) passam a apresentar várias oscilações, dificultando a detecção do topo da CLP. As análises realizadas permitiram observar as vantagens e desvantagens de cada método, assim como descobrir qual possui o uso mais indicado para cada cenário meteorológico, sendo o algoritmo WCT o mais robusto em todas as situações apresentadas. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-07-29T14:52:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese glenio g santos part 1.pdf: 422298 bytes, checksum: f55f5a007ac66f4eca51eb0700509f2e (MD5) Previous issue date: 2010-02-26 / When the agricultural usage becomes more intensive, the soil-water physical attributes can undergo significant modifications which are generally adverse to plant growth. The changes can be rather easily detected when the cultivated systems are compared with the same soil still under natural Cerrado vegetation. The use of the system of crop-livestock integration can lead to marked changes in the physical, chemical, and biological soil attributes that can affect the development and hence the productivity of the crops that come after the pasture. This study aimed at analyzing quantitatively by means of attributes of soil-water relations, the main changes in soil quality, resulting from long-term soil usage under integrated crop-livestock, conducted in Cerrado area. The study was carried out by sampling soil trenches dug in the Capivara Farm of Embrapa Rice and Beans, as well as, in a private farm, located nearby Embrapa property. The trenches were sampled in the following depths: 2.5-7.5 cm, 12.5-17.5 cm, 22.5-27.5 cm, 42.5-47.5 cm, 72.5-77.5 cm and 142.5-147.5 cm. The evaluations were carried in six production systems, with an average of 13.5 ha in each area, being characterized by its current usage as: P1 system (Brachiaria brizantha grazing managed for four years); P2 system (Brachiaria brizantha grazing managed for two years); P3 system (Brachiaria brizantha grazing managed for three years); C1 system (soybean under no-tillage); C2 system (rice under conventional tillage) and C3 system (maize + Brachiaria brizantha under no-tillage). It was also used a seventh area, kept under continuous grazing with Brachiaria decumbens managed for 19 years, identified as CP, and an eighth area of the native cerrado vegetation, identified as CE. Generally, the soil-water physical attributes, and among them, the soilwater retention curves and the respective S-index values are altered when managed with agricultural implements and animal grazing in comparison to native cerrado area, considered in this study as a reference area. The use of S-index to evaluate the soil physical quality from the point of view of its structure quality by means of the soil-water retention curve can be a viable option, since it does not have some of the restrictions found by using other soil quality indicators. However, its use requires a greater number of regionalized investigations for different tillage systems and crops, soil types, climate, soil biological activity, among others, in order to relate the critical values with average productivity, so it can used safely to appraise the "effective" soil physical quality / Na medida em que se intensifica o uso agrícola, os atributos físico-hídricos do solo sofrem alterações, geralmente adversas ao crescimento vegetal e essas modificações ficam mais nítidas, quando os sistemas de uso do solo são comparados com o estado do solo ainda sob vegetação natural de cerrado. A utilização do sistema de integração lavourapecuária pode acarretar mudanças acentuadas nos atributos físicos, químicos e biológicos do solo e que podem afetar o desenvolvimento e, consequentemente, a produção das culturas que venham em sequência ao pastejo. Este estudo teve como objetivo geral analisar, quantitativamente, por meio de atributos físico-hídricos, as principais alterações na qualidade do solo, decorrentes da utilização de longo prazo em sistema de integração lavoura-pecuária, conduzidos em ambiente de Cerrado. O estudo foi realizado a partir da abertura de trincheiras na Fazenda Capivara, Embrapa Arroz e Feijão, e em área particular, ao lado da propriedade da Embrapa, onde amostras de solo foram coletadas nas profundidades: 2,5-7,5 cm, 12,5-17,5 cm, 22,5-27,5 cm, 42,5 47,5 cm, 72,5-77,5 cm e 142,5-147,5 cm. As avaliações foram realizadas em seis sistemas, com área média de 13,5 ha cada, sendo caracterizadas pelo seu uso atual como: sistema P1 (pastagem de Brachiaria brizantha com quatro anos de uso); sistema P2 (pastagem de Brachiaria brizantha com dois anos de uso); sistema P3 (pastagem de Brachiaria brizantha com três anos de uso); sistema C1 (Soja sob plantio direto); sistema C2 (arroz sob plantio convencional) e; sistema C3 (milho + Brachiaria brizantha sob plantio direto). Foi também usada uma sétima área de cinco ha, mantida sob pastagem contínua de Brachiaria decumbens, por 19 anos após implantação designada por CP e uma oitava área de cerrado nativo chamada de CE. De uma forma geral, os atributos físico-hídricos e dentre eles as curvas de retenção de água do solo e os respectivos valores do índice-S são alterados, quando submetidos ao manejo com implementos agrícolas e ao pastoreio animal, se comparados à área de cerrado nativo, considerada área de referência neste estudo. O uso do índice-S para avaliar a qualidade física do solo, do ponto de vista da sua estrutura de qualidade por meio da curva de retenção de água pode ser uma opção viável, uma vez que não têm algumas das limitações encontradas no uso de outros indicadores de qualidade do solo. Contudo, sua aplicação demanda um número maior de investigações regionalizadas para diferentes sistemas de manejo e plantas cultivadas, tipos de solo, clima, atividade biológica do solo, dentre outros, relacionando seus valores críticos a índices médios de produtividade agrícola, para que se possa utilizá-lo com segurança na determinação da qualidade física efetiva do solo

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:36:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Lizete_Stumpf.pdf: 2371879 bytes, checksum: 6016698f00243a4e4da56fcfcfb81d48 (MD5) Previous issue date: 2011-04-07 / The largest Brazilian coal mine is located in the municipality of Candiota, Rio Grande do Sul state. Carbon seams lie near the surface around 10 to 25 meters deep, it can be mined open-pit. This mining method uses a dragline, a large machine for removing carbon, it involves changes in topography, vegetation and hydrological regime of the area. Density, porosity and water retention are directly affected. The major change of constructed soil physical attributes comes from removal of layers of original soil and deposition on the regeneration areas. Excessive machinery traffic during soil construction causes compaction of the area, it makes difficult water infiltration into soil profile facilitating water erosion, and inhibiting the vegetation of the area. The use of soil uncompressed plants is an important strategy on recovering soil structural quality. The knowledge of physical parameters as density and aggregation of constructed soils in mining areas must be considered of great importance for evaluating physical attributes since it can indicates changes in porosity, degree of compaction, root penetration, and water and air permeability. Mechanical parameters as pre- consolidation pressure and compression index can indicate soil bearing capacity. The general objective of the work was analyze the potential of different cover crops on recovery of coal mining degraded areas, by determining physicmechanical parameters of the constructed soil over time. Treatments with single plants established in October-November, 2007 were analyzed T1- Capim vaquero (Cynodon dactilon), T2 - Braquiaria brizanta (Brachiaria brizantha), T3 - Tanzânia (Panicum maximun), T4 - Braquiaria humidícola (Brachiaria humidicola), T7 - Hemartria (Hemarthria altissima), T8 - Grama Tifton (Cynodon dactilon). Constructed soil without cover crops was used as a control SCSP in order to observe the action of plants on constructed soil attributes recovery. As general conclusions we can state that because of little time for establishing the experiment, the cover crop had incipient action on improvement of physical attributes, but when compared with control presented highest density and porosity, DPM, and percentage of macroaggregates, highlighting Brachiaria. / A maior jazida brasileira de carvão mineral localiza-se em Candiota-RS. Nesta localidade o carvão encontra-se próximo à superfície, em torno de 10 a 25m de profundidade, podendo ser minerado a céu aberto. Este método de lavra emprega a dragline , máquina de grande porte, para remoção do carvão, acarretando em modificações na topografia, na vegetação e no regime hidrológico da área. Logo, a principal alteração dos atributos físicos do solo construído advém da remoção das camadas do solo original e deposição nas áreas de regeneração. O excessivo tráfego de máquinas durante a construção do solo acarreta na compactação da área, dificultando a infiltração da água ao longo do perfil, facilitando a erosão hídrica e inibindo a revegetação da área. O uso de plantas que atuam como descompactadoras do solo constitui-se importante estratégia na recuperação da qualidade estrutural de solo. O conhecimento de parâmetros físicos como a densidade e a agregação de solos construídos em áreas de mineração deve ser considerado de grande importância na avaliação dos atributos físicos, já que poderá indicar as mudanças ocorridas na porosidade, grau de compactação, penetração das raízes e permeabilidade da água e do ar. Os parâmetros mecânicos como a pressão de pré-consolidação e o índice de compressão podem indicar a capacidade de suporte de carga do solo, podendo evitar a compactação adicional da área. Neste contexto, o objetivo geral do trabalho foi analisar o potencial de diferentes plantas de cobertura na recuperação de áreas degradadas pela mineração de carvão, através da determinação de parâmetros físico-mecânicos do solo construído, ao longo do tempo. Foram analisados os tratamentos com as plantas solteiras, implantadas em outubro/novembro de 2007: T1- Capim vaquero (Cynodon dactilon), T2 - Braquiaria brizanta (Brachiaria brizantha), T3 - Tanzânia (Panicum maximun), T4 - Braquiaria humidícola (Brachiaria humidicola), T7 - Hemartria (Hemarthria altissima), T8 - Grama Tifton (Cynodon dactilon). Como testemunha usou-se o solo construído sem plantas de cobertura SCSP, no intuito de observar a ação das plantas na recuperação dos atributos do solo construído. Como conclusões gerais pode-se dizer que devido ao pouco tempo de implantação do experimento, as plantas de cobertura tiveram ação incipiente na melhoria dos atributos físicos-mecânicos, mas ao serem comparadas com a testemunha, apresentaram melhores valores de densidade, porosidade total, DMP e porcentagem de macroagregados, destacando as braquiarias, até o presente momento.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / Soil compaction is closed related to agriculture as well as animal production management. Soil quality improvement has not been always achieved with use of soil conservation practice as no-tillage or use of animal production integrated to agriculture management. Agricultural traffic and soil management effects on soil compaction are not well known, specially associated to wet soils, and in many cases, has induced to compaction states which restrict crop growth and productivity, which in turn, has lead farmers to break the compaction using mechanical tools as plow or chisel. To better understand compaction effects and critical values of soil physical properties on black beans growth and productivity four studies were set up out in the field. Another field study were performed in five typical dairy farms in Rio Grande do Sul plateau which use systems with agriculture integrated with animal production, including forage management and time of grazing. The objective of this study was to study animal trampling effects on soil physical properties, bulk density, porosity and soil resistance. The first experiment cultivated black beansi in a clayey Oxisol with the following treatments: a) immediate compaction caused by traffic of 16.6 Mg front buck loader; b) chiseling and; c)residual compaction from six years no-tillage. The additional compaction affected mass-volume relations, soil moisture and resistance, a well as black beans growth and productivity. The other three experiments were carried out in an Alfisol from central depression of Rio Grande do Sul with objectives to compare effects of immediate and residual compaction and soil chiseled on soil physical properties and black beans growth and productivity. The immediate compaction was obtained by traffic of a 9 Mg buck loader on present soil condition and on soil compacted with 10 Mg one year ago. For studied Alfisol the bulk density which restricted crop growth and productivity had value higher than 1.7 Mg m-3. The state of compaction with bulk density higher than 1.8 Mg m-3 and macroporority lower than 0.1 m3 m-3 reduced black beans height, leaf area index and crop productivity in abou 50%. The negative effects of additional compaction were maintained after twelve months and succession of three crops (soybeans, oats and black beans), reducing the black benas productivity in 61.8 %. Breaking compaction of a Oxisol under six no-tillage or Alfisol under twelve years no-tillage by soil chiseling did not improve soil quality which induce significant black benas productivity. The bulk density expressed the increase of soil compaction caused by animal trampling, reaching values of 1.77 Mg m-3, measured immediately after animal trampling and, was more significant at superficial layers where the effects on macroporosity were greater. / A compactação dos solos está intimamente relacionada com o manejo da agricultura e da pecuária na propriedade rural. A adoção de práticas conservacionistas como o plantio direto e a integração pecuária e agricultura não tem refletido em segurança aos agricultores quanto à melhoria permanente de aspectos físicos, químicos e biológicos do solo. O desconhecimento de ideais condições de trafegabilidade e manejo dos solos, associado à umidade inadequada às práticas agrícolas, tem aumentado a compactação do solo, podendo comprometer a produtividade e o desenvolvimento de plantas exigindo a adoção de medidas extremas como a escarificação do solo para melhorar a condição presente. Foram realizados quatro experimentos a campo, onde os efeitos da compactação causada pelo tráfego de máquinas foram avaliados pelos atributos do solo e no crescimento e produtividade da cultura do feijão. Outro estudo, realizado a campo, em cinco propriedades típicas de produção leiteira do planalto riograndense, que adotavam como sistema de produção a integração lavoura e pecuária, com distintos manejos de forrageiras e tempo de permanência dos animais nas glebas, teve por objetivo estudar o impacto do pisoteio animal nos atributos físicos do solo como: densidade, porosidade e resistência do solo a penetração. No primeiro experimento foi cultivado feijão em Latossolo argiloso do Planalto Gaúcho e se estabeleceu comparação entre: a) compactação imediata aplicada por tráfego de máquina com 16,6 Mg, b) compactação residual de 6 anos de plantio direto, e c) escarificação. A compactação adicional afetou as relações massa-volume, a umidade e a resistência do solo à penetração, assim como, a produtividade e o crescimento do feijoeiro. Os outros experimentos foram desenvolvidos em Argissolo da Depressão Central do RS, com o objetivo de comparar estados de compactação imediata, compactação residual aplicada em ano anterior e residual de compactação de 12 anos de plantio direto com a escarificação nas propriedades físicas do solo, na umidade e no crescimento e produtividade do feijoeiro. A compactação imediata foi obtida pelo tráfego de máquina com 9 Mg sobre o solo na condição presente e sobre resíduo de compactação de tráfego de 10 Mg aplicada em ano anterior. No Latossolo a densidade restritiva a produtividade do feijão e do trigo foi de 1,4 a 1,5 Mg m-3. Para o Argissolo, a densidade do solo restritiva a produtividade do feijoeiro foi superior a 1,7 Mg m-3. Os estados de compactação com densidade do solo maior que 1,8 Mg m-3 e macroporosidade menor que 0,1 m3 m-3, reduziram a altura de planta, a área foliar e a produtividade do feijoeiro em torno de 50 %. Os efeitos negativos da compactação adicional mantiveram-se após doze meses e sucessão de três cultivos (soja, aveia e feijão), reduzindo a produtividade de feijão em 61,8 %. O valor da densidade crítica baseada no intervalo hídrico ótimo (IHO) foi de 1,75 Mg m-3. A escarificação não representou ganho em qualidade do solo para áreas com seis anos de plantio direto em Latossolo e doze anos de plantio direto em Argissolo que implicasse em aumento de produtividade. A densidade do solo expressou o aumento da compactação do solo provocada pelo pisoteio animal, atingindo o valor de 1,77 Mg m-3 medida imediatamente após o pisoteio animal e mostrando-se mais significativa nas camadas superficiais do solo e, nessas, os efeitos na macroporosidade foram mais evidentes.

Long-term use of management systems result in alteration in physical and chemical soil properties and its intensity is related to time, soil and climate conditions. Physical properties are more susceptible to changes by the tillage system, while chemical properties by the residue management and nutrient application, resulting in different responses of crops growth and yield. This study was performed in order to evaluate long-term effect of applying soil tillage systems (NT = no-till; CP = chisel plow + 1 secondary disking; CT = primary + 2 secondary disking; CTb = CT with crop residues burned; and CTr = CT with crop residues removed from the field) and nutrient sources (C = control, without nutrient application; MF = mineral fertilizers according official recommendation for each crop; PL = 5 Mg ha-1 of wet matter of poultry litter; CM = 60 m3 ha-1 of liquid cattle manure; and SM = 40 m3 ha-1 of liquid swine manure) on soil properties and crop production. Soil physical and hydraulic properties and aggregate stability were evaluated at the end of ninth year of the experiment and in five sampling times throughout the tenth year; soil mechanical properties related to soil strength and penetration resistance were determined for some treatments combinations in the tenth year; soil cover, temperature and moisture were determined throughout corn cycle in 2003/2004 crop season, when corn growth and yield were also measured. No-till showed greater bulk density and lower macroporosity and total porosity after tillage and seeding operations, but the differences reduced over time. All tillage systems showed higher compaction degree at depth around 15 cm. Greater mean diameter of air-dry aggregates were found in tillage treatments and layers with higher bulk density, showing close relation between these two parameters. Wet-aggregate stability, on the other hand, was affected by aggregate moisture previous to wet-sieving determination, and greater values were found in tillage treatments where residues were kept in the field. At superficial layer of no-till was observed higher soil strength, as determined by the precompression stress, and to penetration resistance in untrafficked interrow. In seeding row and recent trafficked interrow the differences in penetration resistance among tillage systems were smaller. Higher soil temperature and daily amplitude were found in tilled treatments, mainly at the beginning of corn cycle. After rainfall events, soil moisture reduced faster in chisel plow system, followed by conventional tillage. Higher moisture content and lower water tension was found in no-till system even in long period with hydric deficits, resulting in higher water storage and availability to crops. Higher water availability seems to be the main factor in determining higher crop growth and yield in no-till treatment. Nutrient sources treatments had small effect on physical soil properties, but high effect on chemical properties and crop growth and yield. Greater growth and yield were observed with poultry litter and swine manure application, because of residual and immediate effect of nutrient application through these materials. / A utilização continuada de diferentes sistemas de manejo determina alterações nas propriedades físicas e químicas do solo, cuja intensidade depende do tempo de uso e das condições edafoclimáticas. As propriedades físicas são mais afetadas pelos sistemas de preparo enquanto que as propriedades químicas pelo manejo dos resíduos das culturas e pela aplicação de nutrientes, resultando em respostas diferenciadas em termos de crescimento e produção das culturas. O efeito de sistemas de manejo sobre as propriedades do solo e produção de culturas foi estudado em um experimento conduzido desde 1994 na Estação Experimental da Epagri de Campos Novos, em um Nitossolo Vermelho. Os tratamentos de manejo do solo foram constituídos de uma combinação de cinco sistemas de preparo (PD = plantio direto; PE = preparo com escarificador + 1 gradagem; PC = lavração + 2 gradagens; PCq = PC com resíduos queimados e; PCr = PC com resíduos retirados) e cinco fontes de nutrientes (TT = testemunha, sem aplicação de nutrientes; AM = adubação mineral de acordo com a recomendação para cada cultura de verão; EA = 5 Mg ha-1 ano-1 de matéria úmida de cama de aviário; EB = 60 m3 ha-1 ano-1 de esterco líquido de bovinos e; ES = 40 m3 ha-1 ano-1 de esterco líquido de suínos). Foram avaliadas algumas propriedades físicas do solo associadas à forma da estrutura e a estabilidade de agregados após nove anos de condução do experimento e em cinco épocas durante o décimo ano; propriedades mecânicas e resistência à penetração foram determinadas em algumas combinações de tratamentos no décimo ano; temperatura e umidade do solo foram determinadas durante o ciclo da cultura do milho na safra 2003/2004, quando também foram avaliados o crescimento da parte aérea e sistema radicular do milho, bem como a produção de massa seca das culturas de cobertura de inverno e de grãos de milho. O PD apresentou maior densidade e menor macroporosidade e porosidade total logo após as operações de preparo e semeadura, mas estas diferenças reduziram com o passar do tempo. Todos os sistemas de preparo apresentaram maior estado de compactação na camada de 5 a 20 cm de profundidade após seis meses da última operação de preparo. Maior diâmetro médio de agregados secos ar foram observados nos tratamentos e profundidades com maior densidade do solo, indicando estreita associação entre estas duas variáveis. A estabilidade dos agregados, por sua vez, foi afetada por pequenas variações na umidade das amostras por ocasião da análise e maiores valores de estabilidade foram encontrados nos tratamentos de preparo com manutenção da palha na lavoura. Nas camadas superficiais do PD foi observada maior resistência mecânica à deformação, estimada pela tensão de pré-consolidação, e à penetração de raízes nas entrelinhas de semeadura sem tráfego recente. Na linha de semeadura e na entrelinha com tráfego recente as diferenças da resistência à penetração entre os sistemas de preparo foram menores. Maior temperatura do solo e maior amplitude diária foram observadas nos sistemas com maior revolvimento do solo, principalmente no início do ciclo da cultura do milho. Na camada superficial, após a ocorrência de chuvas, a umidade do solo reduziu mais rapidamente no PE, seguido do PC. No PD foi observado maior teor de umidade nesta camada mesmo em período prolongado de déficit hídrico, indicando ma ior armazenamento e disponibilidade de água para as plantas. Os tratamentos de aplicação de fontes de nutrientes tiveram pouco efeito sobre as propriedades físicas, hídricas e mecânicas do solo e sobre a temperatura e armazenamento de água, mas foram determinantes para o crescimento vegetativo e produção das culturas. Maiores crescimento e produção foram observados nos tratamentos com aplicação de cama de aviário e de esterco de suínos, resultado do efeito residual e imediato da aplicação destes materiais ao longo de nove anos. Entre os sistemas de preparo, a produção foi maior no PD, provavelmente em função do maior armazenamento e disponibilidade de água, já que a fertilidade do solo neste tratamento era inferior ao PE e PC ao final do nono ano.

Les risques de dégradation physique des sols forestiers sous l'effet de contraintes mécaniques externes liées à la mécanisation des opérations forestières, augmentent considérablement. Les mécanismes et le temps nécessaires à la restauration non assistée de la qualité des sols forestiers tassés restent encore peu étudiés, et leur identification nécessite de coupler les approches physiques, chimiques et biologiques. L'objectif de ce travail était d'étudier l'impact de la circulation d'un porteur forestier sur les conditions de l'enracinement (aération, régime hydrique et pénétrabilité) ainsi que son évolution à court terme. Ce travail s'appuie sur l'observation de deux sites expérimentaux mis en place dans le Nord Est de la France, concernant des sols de morphologie similaire (couche limono-argileuse de 50 cm d'épaisseur reposant sur un substrat argileux) et ayant subi des contraintes identiques. Des paramètres physiques (température et humidité du sol, densité apparente et résistance à la pénétration) et chimiques (composition de l'atmosphère du sol) ont été suivis pendant trois à quatre ans, à des fréquences allant d'un pas de temps quotidien à annuel. Le suivi du climat du sol et de la composition de son atmosphère a mis en évidence une diminution forte des conditions aérobies pendant un à un an et demi après le passage du porteur. Cet effet initial sur l'aération du sol a diminué subitement dès l'apparition de la première période de sécheresse édaphique, probablement grâce à la formation de fissures dans l'horizon de surface du sol tassé. Cependant un effet significatif du traitement sur la composition de l'atmosphère du sol pouvait toujours être observé trois à quatre ans après tassement. Pour suivre l'évolution des propriétés physiques du sol après circulation du porteur, il a été nécessaire d'opérer une normalisation par rapport à l'humidité au moment du prélèvement. Trois ou quatre ans après la circulation du porteur, une différence toujours significative existe entre les propriétés physiques des sols témoins et celles des sols tassés. Cependant une évolution de l'impact du porteur peut être mise en évidence dans la couche de surface (0–10 cm) des deux sites. Ce début de restauration se traduit, sur un des deux sites, par une différence entre traitement qui n'est plus significative quand les sols sont humides mais qui l'est encore quand les sols sont secs. Sur le deuxième site, cette différence a diminué quelle que ce soit l'humidité du sol. Ainsi, le début de régénération de la structure du sol perturbé ne s'accompagne pas d'une disparition de son comportement de prise en masse lors de son desséchement sur un des deux sites. Ce travail a permis de mettre en évidence une évolution des conséquences du porteur en surface du sol tassé qui serait liée à des processus physiques (gonflement –retrait, gel – dégel). Cependant, l'impact sur les conditions de l'enracinement (forte résistance à la pénétration quand les sols sont secs, faible aération quand ils sont humides) reste élevé de même que sur la résilience à long terme du peuplement. / Soil compaction belongs to the major treats to soil quality with no exceptions of forest ecosystems where the frequency and intensity of loads application increase since several decades. The mechanisms and the duration of soil quality recovery following heavy traffic in forests remain poorly documented and their study requires multidisciplinary approaches.The aim of this work was to evaluate the impact of forwarder traffic on the potential constraints to roots growth (aeration, water content, and penetrability) growing in two forest soils sensitive to compaction, and the evolution of these consequences in the short-term. This work is based on two experimental sites, set up in the northeast of France, with soils displaying similar morphologies (50 cm thick silt loam layer laying on a clayey layer) and having being loaded with the same forwarder under similar (wet) soil conditions. Soil climate (temperature and moisture), soil air composition, and soil bulk density and resistance to penetration were investigated continuously, monthly and yearly, respectively. Soil climate and air composition monitoring showed a strong initial decrease in aerobic conditions lasting one to one and a half year. The strong initial impact on soil aeration decreased concurrently with the first soil drought experimented at both sites, probably because of soil cracks formation in the disturbed soil. Yet heavy traffic still affected significantly soil air composition 3 to 4 years after compaction at both sites. To monitor changes in soil physical parameters, we had to standardize measures with regards to soil climatic conditions at the time of sampling. Three to four years after soil compaction, the difference in soil physical properties between treatments was still significant. However, changes in the impact of the forwarder traffic on soil physical characteristics could be stated in the surface layer (0–10 cm) of both sites. This beginning of soil restoration results at one of both sites in a difference between treatments that is no longer significant when soils are wet but that is still significant when the soils are dry. At the second site, the difference is still significant whatever soil moisture conditions but it has decreased since the start of the experiment. Consequently, this beginning of soil structure recovery is not accompanied by a disappearance of the hardsetting behaviour (decrease in hydrostructural stability) of the compacted soil at one site. In this study changes in the consequences of the forwarder traffic were stated in the surface soil layers of both sites, these changes may be due to physical processes (wetting – drying, freezing – thawing). Nevertheless, the impact remains strong on roots growth (high resistance to penetration when dry, poor gas transfer when wet) and on stand resilience to external stresses (drought, storm).

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Hydraulic characteristics are the most important properties of soil, i.e. retention curve of soil moisture and hydraulic conductivity. Hydraulic conductivity of soil characterizes the ability of the soil to conduct water. Retention curve expresses the relationship between moisture and moisture potential of soil. The running of retention curve is influenced by many factors, eg. grain size and mineralogical composition, content of humus, reduce bulk density and structure of soil. Measurement of retention curves takes a lot of time and money in laboratory conditions therefore pedotransfer functions seem to be an alternative solution. The thesis aims to estimate moisture retention curves of soil in a selected area of interest in South Moravia using program Rosetta (Schaap, 2003). Data of granularity (% content of clay, sand and dust), bulk density of soil and hydrolimits field water capacity and wilting point were used as predictors in individual models of program Rosetta. Data of grain were matched by FAO / USDA system. Retention curves of soil moisture were measured on a sand tank and overpressure devices. The measured retention curves were parameterized by RETC program. Estimated retention curves were graphically compared with measured to determine the quality of the estimate. The accuracy of the estimate was assessed by correlation coefficient R of determination coefficient R2 and standard error SMRE. Usability own derivatives pedotransfer functions is hard to say due to the size of the input data file. I would recommend further verification of data at the other localities in south Moravia.

Trees provide numerous benefits crucial to urban environments, yet poor growing conditions often prevent trees from reaching their genetic potential for growth, longevity, and ecosystem function. To overcome these limitations, greater understanding of tree growth in the urban environment is needed. The goal of this research project was therefore to characterize a broad suite of soil characteristics associated with urban tree plantings and evaluate their suitability for modeling physical dimensions and growth rates of urban trees. A series of observational studies and experiments was conducted on urban soils inhabited by two tree species (Zelkova serrata (Thunb.) Mikano and Quercus phellos L.) in Washington, DC and one tree species (Quercus virginiana Mill.) in Jacksonville, FL – two major metropolitan areas of the eastern United States with contrasting climate and soils. Characterization of urban soil attributes within cities revealed low variability for some properties (soil texture, pH, and certain plant nutrients with coefficients of variation (CV) below 0.5), but high variability (CV>1.0) for others (nitrate, ammonium, copper, and zinc). This is dependent on the location. These findings suggest that tree planting site evaluations may not require measurements for all soil properties and that representative sampling may be sufficient to accurately characterize most soil properties within a city. Field assessment of urban tree soils also revealed that conventional measures of soil compaction are difficult to obtain due to obstructions by roots and other foreign objects. To address the critical need for efficient and reliable assessment of soil compaction around urban trees, an experiment was conducted to develop bulk density estimation models for four common soil texture classes using soil strength and soil moisture as predictor variables. These models provided medium (0.42) to high (0.85) coefficients of determination when volumetric water content (VWC) was log transformed, demonstrating that measurements of soil texture, strength, and moisture can provide rapid, reliable assessment of soil compaction. Tree growth modeling focused on three response variables: canopy projection (CP), canopy volume (CV), and peak-increment-area age (PIA). To calculate PIA, tree-ring analysis was used to determine the age at which maximal trunk diameter growth occurred between transplanting and time of sampling. Because Q. virginiana has difficult-to-distinguish growth rings, an intensive tree-ring analysis of cores collected from these trees was conducted. The analysis revealed interseries correlation coefficients of up to 0.66, demonstrating that Q. virginiana can be aged with fairly high confidence in an urban setting. Empirical models developed for all three tree species using the suite of soil and site variables explained 25% – 83% of the observed variability in tree physical dimensions and growth rates. Soil pH was found to be a significant predictor variable for the majority of growth models along with nutrients such as Fe, B, Mn, and Zn, which are also associated with soil alkalinity. Models for PIA possessed the highest coefficient of determination, suggesting that measurements of soil conditions can be used confidently to predict the age at which growth rate subsides in these species. CV and CP were not predicted as well by soil-related variables, presumably because above-ground constraints such as pruning and building encroachment can affect canopy size without necessarily affecting growth rate. Certain prediction models for all three species included predictor variables with counterintuitive influences on tree growth (e.g., negative influences of soil depth on Q. phellos and soil volume on Q. virginiana), suggesting that either these urban trees are responding to these variables in a novel manner or that variables unaccounted for in these models (perhaps related to urbanization or high vehicular traffic) are concomitantly influencing tree growth. / Ph. D.