A pressão por aumento da produção agrícola, seja por abertura de novas áreas, seja por aumento de produtividade, tem um impacto direto no uso e conservação do solo. A cana-de-açúcar, por ser uma cultura híbrida- alimentar e energética, tem grande relevância estratégica e seu sistema de produção muito ligado à agroindústria. Seu sistema de produção, portanto, tem pressão direta para uma maior eficiência (indústria), mas também para mecanismos ambientalmente mais sustentáveis (sociedade). O primeiro artigo apresentado foi uma sistematização da regulamentação legal e da produção científica na área de conservação de solo no Brasil e uma análise comparativa de ambos elementos: regulamentação e ciência. O arcabouço legal brasileiro sobre a conservação de solo reconhece sua importância, mas apresenta poucas ferramentas práticas efetivas. Existem políticas de incentivos econômicos à produção em nível federal e são observadas regulamentações para a penalização de danos causados ao solo, apenas em nível estadual (4 estados). Outros 4 estados preveem sistemas de PSA. No geral, a decisão de se conservar o solo é privada, não sendo direcionada ou induzida por um regulamento (salvo exceções). A produção científica tem uma abordagem predominantemente privada, contribuindo com soluções e compreensão dos impactos internos ao sistema agrícola. Os estudos que abordam as externalidades do processo erosivo, ou que possuem o entendimento da conservação de solo como um serviço ambiental, estão em menor número quando comparados aos estudos de abordagem privada. O estabelecimento de normatização que contemple os princípios básicos do direito ambiental (precaução, responsabilidade e poluidor-pagador) e os diferentes instrumentos (comando e controle e incentivos econômicos) é um caminho promissor para a regular o uso do solo de forma sustentável. Uma produção científica oriunda de linhas de pesquisa que contemplem as externalidades do processo erosivo pode contribuir para o estabelecimento destas normas de forma mais clara, viável e efetiva. A importância de modelos para estudo da erosão vem da dificuldade de montar experimentos de mensuração de perda de solo em campo. O Fator C (RUSLE) congrega a cobertura e o manejo das culturas. Dada a variabilidade de manejo da cana-de-açúcar, buscou-se no segundo capítulo compilar e analisar trabalhos que geraram ou citaram o valor de C. Levantou-se 39 trabalhos científicos, com valores que variam de 0.0012 a 0.5800. Este intervalo resulta em uma variação de mais de 480 vezes nos valores finais de perda de solo. Uma grande lacuna de valores de Fator C para variadas condições de manejo é observada, bem como a falta de clareza e critérios no uso de valores por modeladores e pesquisadores. Neste sentido, o terceiro artigo é uma contribuição para sintetizar o conhecimento local da cultura, na forma de uma ferramenta de cálculo do Fator C para a cultura. A ferramenta permite mais de 100 milhões de combinações e está em ambiente acessível e com interface simplificada (Excel). Os valores obtidos pela ferramenta são comparáveis aos desenvolvidos em campo. A amplitude máxima e mínima (0.5922 a 0.0351) observada reafirma a importância do conhecimento completo das condições de manejo da área de estudo para sua modelagem. A ferramenta é gratuita e está disponível para pesquisadores. / The pressure for increased agricultural production, either by opening new areas or by increasing productivity, has a direct impact in the soil use and conservation. Sugarcane, because it is a hybrid food and energy crop, has great strategic relevance and its production system closely linked to agroindustry. Its production system, therefore, has direct pressure for greater efficiency (industry), but also for more environmentally sustainable mechanisms (society). The first article presented was a systematization of legal regulation and scientific production in the area of soil conservation in Brazil and a comparative analysis of both elements: regulation and science. The Brazilian legal framework on soil conservation recognizes its importance, but presents few effective practical tools. There are policies of economic incentives for production at the federal level and regulations are observed to penalize damages to the soil, only at the state level (4 states). Another 4 states provide PSA systems. In general, the decision to conserve the soil is private, not being directed or induced by a regulation (with exceptions). Scientific production has a predominantly private approach, contributing with solutions and understanding of the internal impacts to the agricultural system. Studies that address the erosion process externalities, or that have the understanding of soil conservation as an environmental service, are less numerous when compared to the private approach studies. The establishment of standardization that contemplates the basic principles of environmental law (precaution, responsibility and polluter-payer) and the different instruments (command and control and economic incentives) is a promising way to regulate the use of the soil in a sustainable way. A scientific production derived from lines of research that contemplate the externalities of the erosive process can contribute to the establishment of these norms in a clearer, viable and effective way. The importance of models for the study of erosion comes from the difficulty of assembling soil loss measurement experiments in the field. C-Factor (RUSLE) brings together the coverage and management of crops. Considering the variability of sugarcane management, the second chapter compiled and analyzed works that generated or quoted the value of C. 39 scientific works, with values ranging from 0.0012 to 0.5800 were survey. This interval results in a variation of more than 480 times in the final values of soil loss. A large gap of C-Factor values for various management conditions is observed, as well as the lack of clarity and criteria in the use of values by modelers and researchers. In this sense, the third article is a contribution to synthesize local knowledge of culture, in the form of a tool for calculating C-Factor for culture. The tool allows more than 100 million combinations and is in an accessible environment with a simplified interface (Excel). The values obtained by the tool are comparable to those developed in the field. The maximum and minimum amplitude (0.5922 to 0.0351) observed reaffirms the importance of the complete knowledge of the management conditions of the study area for its modeling. The tool is free and available to researchers.

Submitted by Ivone Costa (mivone@ufpa.br) on 2018-05-18T13:16:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_ModeloWeppEstimativa.pdf: 2460316 bytes, checksum: 58d92605f3dd0bc7532e5c16b1aa1e6a (MD5) / Approved for entry into archive by Ivone Costa (mivone@ufpa.br) on 2018-05-18T13:18:24Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_ModeloWeppEstimativa.pdf: 2460316 bytes, checksum: 58d92605f3dd0bc7532e5c16b1aa1e6a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-18T13:18:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_ModeloWeppEstimativa.pdf: 2460316 bytes, checksum: 58d92605f3dd0bc7532e5c16b1aa1e6a (MD5) Previous issue date: 2017-12-06 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os processos erosivos produzem diversos prejuízos econômicos e ambientais. O desenvolvimento de modelos matemáticos tem possibilitado quantificar esses processos, permitindo estimar a magnitude do problema, visando minimiza-lo. Nesse sentido, este trabalho utiliza o modelo WEPP (Water Erosion Prediction Project) para simular a produção de sedimentos, em uma pequena bacia hidrográfica da Amazônia, bacia do igarapé da Prata, localizada no Município de Capitão Poço-PA. Os parâmetros principais calibrados do modelo WEPP foram: saturação inicial do solo (Si), erosão pelo fluxo superficial (Ki), erosão pelo fluxo em canais ou em sulcos (Kr) e condutividade hidráulica saturada (Ke). Após a calibração, pôde-se verificar que a maior parte da produção de sedimento está nos planos próximos ao exutório da bacia. E como é de se esperar, essa produção é maior em áreas com predominância de agricultura e pecuária. Os resultados da estimativa de produção de sedimentos calculada pelo modelo foram comparados a dados observados do ano de 2012. O modelo apresentou um valor 131,99 t/km², valor próximo ao observado, que foi de 121,64 t/km2. Esse resultado leva a conclusão de que os valores calculados pelo modelo estão coerentes com a realidade da produção de sedimentos da pequena bacia hidrográfica em questão. / Erosive processes produce several economic and environmental damages. The development of mathematical models has made it possible to quantify these processes, allowing estimating the magnitude of the problem, in order to minimize it. In this sense, this work uses the WEPP (Water Erosion Prediction Project) model to simulate the sediment yield in an Amazon small catchment, igarapé da Prata catchment, located in the Municipality of Capitão Poço-PA. The calibrated main parameters of the WEPP model were: initial soil saturation (Si), erosion by runoff (Ki), erosion by channel or groove flow (Kr) and saturated hydraulic conductivity (Ke). After the calibration, it was verified that most of the sediment yield is in the plans. And as is to be expected, this production is higher in areas with predominance of agriculture and livestock. The results of the estimated sediment yield calculated by the model were compared to the observed data for the year 2012. The model presented a value of 131.99 t / km², close to the observed value, which was 121.64 t / km2. This result leads to the conclusion that the values calculated by the model are consistent with the reality of the sediment yield of the small catchment in question.

A pressão por aumento da produção agrícola, seja por abertura de novas áreas, seja por aumento de produtividade, tem um impacto direto no uso e conservação do solo. A cana-de-açúcar, por ser uma cultura híbrida- alimentar e energética, tem grande relevância estratégica e seu sistema de produção muito ligado à agroindústria. Seu sistema de produção, portanto, tem pressão direta para uma maior eficiência (indústria), mas também para mecanismos ambientalmente mais sustentáveis (sociedade). O primeiro artigo apresentado foi uma sistematização da regulamentação legal e da produção científica na área de conservação de solo no Brasil e uma análise comparativa de ambos elementos: regulamentação e ciência. O arcabouço legal brasileiro sobre a conservação de solo reconhece sua importância, mas apresenta poucas ferramentas práticas efetivas. Existem políticas de incentivos econômicos à produção em nível federal e são observadas regulamentações para a penalização de danos causados ao solo, apenas em nível estadual (4 estados). Outros 4 estados preveem sistemas de PSA. No geral, a decisão de se conservar o solo é privada, não sendo direcionada ou induzida por um regulamento (salvo exceções). A produção científica tem uma abordagem predominantemente privada, contribuindo com soluções e compreensão dos impactos internos ao sistema agrícola. Os estudos que abordam as externalidades do processo erosivo, ou que possuem o entendimento da conservação de solo como um serviço ambiental, estão em menor número quando comparados aos estudos de abordagem privada. O estabelecimento de normatização que contemple os princípios básicos do direito ambiental (precaução, responsabilidade e poluidor-pagador) e os diferentes instrumentos (comando e controle e incentivos econômicos) é um caminho promissor para a regular o uso do solo de forma sustentável. Uma produção científica oriunda de linhas de pesquisa que contemplem as externalidades do processo erosivo pode contribuir para o estabelecimento destas normas de forma mais clara, viável e efetiva. A importância de modelos para estudo da erosão vem da dificuldade de montar experimentos de mensuração de perda de solo em campo. O Fator C (RUSLE) congrega a cobertura e o manejo das culturas. Dada a variabilidade de manejo da cana-de-açúcar, buscou-se no segundo capítulo compilar e analisar trabalhos que geraram ou citaram o valor de C. Levantou-se 39 trabalhos científicos, com valores que variam de 0.0012 a 0.5800. Este intervalo resulta em uma variação de mais de 480 vezes nos valores finais de perda de solo. Uma grande lacuna de valores de Fator C para variadas condições de manejo é observada, bem como a falta de clareza e critérios no uso de valores por modeladores e pesquisadores. Neste sentido, o terceiro artigo é uma contribuição para sintetizar o conhecimento local da cultura, na forma de uma ferramenta de cálculo do Fator C para a cultura. A ferramenta permite mais de 100 milhões de combinações e está em ambiente acessível e com interface simplificada (Excel). Os valores obtidos pela ferramenta são comparáveis aos desenvolvidos em campo. A amplitude máxima e mínima (0.5922 a 0.0351) observada reafirma a importância do conhecimento completo das condições de manejo da área de estudo para sua modelagem. A ferramenta é gratuita e está disponível para pesquisadores. / The pressure for increased agricultural production, either by opening new areas or by increasing productivity, has a direct impact in the soil use and conservation. Sugarcane, because it is a hybrid food and energy crop, has great strategic relevance and its production system closely linked to agroindustry. Its production system, therefore, has direct pressure for greater efficiency (industry), but also for more environmentally sustainable mechanisms (society). The first article presented was a systematization of legal regulation and scientific production in the area of soil conservation in Brazil and a comparative analysis of both elements: regulation and science. The Brazilian legal framework on soil conservation recognizes its importance, but presents few effective practical tools. There are policies of economic incentives for production at the federal level and regulations are observed to penalize damages to the soil, only at the state level (4 states). Another 4 states provide PSA systems. In general, the decision to conserve the soil is private, not being directed or induced by a regulation (with exceptions). Scientific production has a predominantly private approach, contributing with solutions and understanding of the internal impacts to the agricultural system. Studies that address the erosion process externalities, or that have the understanding of soil conservation as an environmental service, are less numerous when compared to the private approach studies. The establishment of standardization that contemplates the basic principles of environmental law (precaution, responsibility and polluter-payer) and the different instruments (command and control and economic incentives) is a promising way to regulate the use of the soil in a sustainable way. A scientific production derived from lines of research that contemplate the externalities of the erosive process can contribute to the establishment of these norms in a clearer, viable and effective way. The importance of models for the study of erosion comes from the difficulty of assembling soil loss measurement experiments in the field. C-Factor (RUSLE) brings together the coverage and management of crops. Considering the variability of sugarcane management, the second chapter compiled and analyzed works that generated or quoted the value of C. 39 scientific works, with values ranging from 0.0012 to 0.5800 were survey. This interval results in a variation of more than 480 times in the final values of soil loss. A large gap of C-Factor values for various management conditions is observed, as well as the lack of clarity and criteria in the use of values by modelers and researchers. In this sense, the third article is a contribution to synthesize local knowledge of culture, in the form of a tool for calculating C-Factor for culture. The tool allows more than 100 million combinations and is in an accessible environment with a simplified interface (Excel). The values obtained by the tool are comparable to those developed in the field. The maximum and minimum amplitude (0.5922 to 0.0351) observed reaffirms the importance of the complete knowledge of the management conditions of the study area for its modeling. The tool is free and available to researchers.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Knowledge of the main diffuse sources of sediment can enhance efficiency in the use of public resources invested in soil conservation management strategies. Conventional fingerprinting methods based on geochemical composition are time-consuming and require critical preliminary sample preparation. In this context, spectroscopic methods can be less labor-intensive, cheap, and viable alternative for this purpose. The present study aimed to quantify the sediment sources supplied to rivers in agricultural catchments of Rio Grande do Sul State, Brazil, and to evaluate the potential use of spectroscopy measurements as a low cost and easy alternative to fingerprint sediment sources. Five study areas with increased size (Arvorezinha, Júlio de Castilhos 1, Júlio de Castilhos 2, Conceição, and Guaporé, with areas of 1.19, 0.80, 1.43, 804.3, and 2,027.2 km2, respectively) were evaluated. Sediment sources evaluated were crop fields, grasslands, unpaved roads, and stream channels. Sediment sampling strategies included time-integrated samplers, fine-bed sediments, and storm-event sediments. The total concentrations of several geochemical tracers were measured in both sediment and source samples. Spectral measurements were made for ultraviolet-visible, near-infrared, and mid-infrared ranges only for the Arvorezinha catchment. Source ascriptions obtained by alternative methods based on spectroscopy analysis were in agreement with ascriptions from classical fingerprinting method based on geochemical composition. Spectral information can provide as relevant information as the geochemical tracers. Furthermore, combining visible-based-colour with geochemical tracers was a rapid and cheap way to enhance discrimination between source types and to improve the precision of sediment sources apportionment. Results of sediment source apportionment demonstrate that other factors than proportion of land use, such as distribution of croplands, forests, and unpaved roads across the landscape play an important role in sediment production. Riparian forests seems to be a key factor to control stream channel erosion. The sediment yielded from unpaved roads seems to be strongly scale-related and it depends on the number of intersections between roads the stream network. Crop fields, even when cultivated with no-tillage, are still the main source of sediment to rivers in agricultural catchments in Southern Brazil. The amount of cropland specific sediment yield ranged from 0.06 to 3.95 ton ha 1 yr 1. These variations are partly attributed to the relief and slope, but land use and soil management are also important control factors. The cropland specific sediment yield remains too high for areas with low sensitivity to erosion where no-tillage is applied, as in Conceição catchment (1.30 ton ha 1 of cropland yr 1), indicating that additional efforts are necessary to further reduce soil erosion. Therefore, there is an urgent need to better plan land use and cover in these catchments, inasmuch as the soil management systems used by farmers proved to be inefficient to reduce runoff and erosion in cultivated areas of Southern Brazil. / Knowledge of the main diffuse sources of sediment can enhance efficiency in the use of public resources invested in soil conservation management strategies. Conventional fingerprinting methods based on geochemical composition are time-consuming and require critical preliminary sample preparation. In this context, spectroscopic methods can be less labor-intensive, cheap, and viable alternative for this purpose. The present study aimed to quantify the sediment sources supplied to rivers in agricultural catchments of Rio Grande do Sul State, Brazil, and to evaluate the potential use of spectroscopy measurements as a low cost and easy alternative to fingerprint sediment sources. Five study areas with increased size (Arvorezinha, Júlio de Castilhos 1, Júlio de Castilhos 2, Conceição, and Guaporé, with areas of 1.19, 0.80, 1.43, 804.3, and 2,027.2 km2, respectively) were evaluated. Sediment sources evaluated were crop fields, grasslands, unpaved roads, and stream channels. Sediment sampling strategies included time-integrated samplers, fine-bed sediments, and storm-event sediments. The total concentrations of several geochemical tracers were measured in both sediment and source samples. Spectral measurements were made for ultraviolet-visible, near-infrared, and mid-infrared ranges only for the Arvorezinha catchment. Source ascriptions obtained by alternative methods based on spectroscopy analysis were in agreement with ascriptions from classical fingerprinting method based on geochemical composition. Spectral information can provide as relevant information as the geochemical tracers. Furthermore, combining visible-based-colour with geochemical tracers was a rapid and cheap way to enhance discrimination between source types and to improve the precision of sediment sources apportionment. Results of sediment source apportionment demonstrate that other factors than proportion of land use, such as distribution of croplands, forests, and unpaved roads across the landscape play an important role in sediment production. Riparian forests seems to be a key factor to control stream channel erosion. The sediment yielded from unpaved roads seems to be strongly scale-related and it depends on the number of intersections between roads the stream network. Crop fields, even when cultivated with no-tillage, are still the main source of sediment to rivers in agricultural catchments in Southern Brazil. The amount of cropland specific sediment yield ranged from 0.06 to 3.95 ton ha 1 yr 1. These variations are partly attributed to the relief and slope, but land use and soil management are also important control factors. The cropland specific sediment yield remains too high for areas with low sensitivity to erosion where no-tillage is applied, as in Conceição catchment (1.30 ton ha 1 of cropland yr 1), indicating that additional efforts are necessary to further reduce soil erosion. Therefore, there is an urgent need to better plan land use and cover in these catchments, inasmuch as the soil management systems used by farmers proved to be inefficient to reduce runoff and erosion in cultivated areas of Southern Brazil.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseFEM.PDF: 28276390 bytes, checksum: 2133c82a875f2c984756d4bc5ecd49ce (MD5) Previous issue date: 2002-05-21 / Financiadora de Estudos e Projetos / The environmental analysis of the Pinheiros River watershed basin was performed by means of characterization and diagnosis of the landscape factors (altitude, slope, road net, land use and type of soil) and soil loss by sheet erosion, applying this approach to fourteen subunits of landscape managing delimited on the study area. The soil loss evaluated and based on the Universal Soil Loss Equation (USLE), the factors making part it and the landscape structural factors were generated by the Geographical Information System (GIS) IDRISI v.2.0. Soil losses lower than 10t/ha/year predominated over the landscape subunits, being that values of soil loss, corresponding to 242.3 and 39.1 t/ha/year, were evaluated for the subunits Pinheiros River B.E and Barreira , respectively. The Barreira subunit corresponded to that of lower environmental quality risky exposure in relation to the use and soil loss, once it shows a higher percentage of vegetation area, a lower percentage of cultivation area as well as a lower average value soil loss. Pinheiros Alto River B.E. and Boa Vista , were the most exposed subunits, and where the highest a average values take place; the latter one is also that with a higher cultivation area. The integrated analysis between the soil loss (high and very high classes), are associated with the cultivation areas. Around 23% of the Pinheiros River watershed basin total area reveal soil losses above the tolerance limit, signaling the need for review concerning the soil use types and soil handing in the hope of reducing the impact effects from the erosion. / Foi realizada a análise ambiental da bacia hidrográfica do Rio Pinheiros, SC. com base na caracterização e diagnóstico dos elementos da paisagem (altitude, declividade, tipos de solos, tipos de uso e ocupação do solo e malha viária) e da perda de solo por erosão laminar, aplicando esta abordagem para quatorze subunidades de gerenciamento da paisagem delimitadas na área de estudo. A perda de solos, estimulada com base na Equação Universal de Perda de Solo (EUPS), os fatores componentes da mesma e os elementos estruturais da paisagem foram gerados no Sistema de Informação Geográfica (SIG) - IDRISI v. 2.0. Nas subunidades da paisagem predominaram perdas de solo inferiores a 10 t/ha/ano, sendo que valores superiores a 50 t/ha/ano foram observados somente em áres de cultivo agrícola. Os maiores e menores valores médios de perda de solo, correspondentes a 242,3 e 39,1 t/ha/ano, foram estimados para as subunidades "Rio Pinheiros Alto-B.E" e "Barreira", respectivamente. A subunidade "Barreira" correspondeu a de menor comprometimento da qualidade ambiental com relação ao tipo de uso e perda de solo, pois apresenta a maior percentagem de cobertura vegetal, menor percentagem de cultivo agrícola e menor valor de perda de solo. As mais comprometidas foram às subunidades do "Rio Pinheiros Alto_B.E" e a "Boa Vista", onde ocorrem os maiores valores médios de perda de solo; última também a com maior percentagem de cultivo agrícola. A análise integrada entre os valores de perda de solo e os elementos estruturais da paisagem que as áreas críticas de perda de solo (classes alta e muito alta), estão associadas às áreas de cultivo agrícola. Cerca de 23% da área total da bacia hidrográfica do Rio Pinheiros apresenta perdas de solo acima do limite de tolerância, indicando a necessidade da revisão dos tipos de uso e manejo do solo na perspectiva de reduzir os efeitos dos impactos decorrentes da erosão.

A expansão agropecuária governa as mudanças no uso do solo no Brasil devido à alta demanda dos mercados interno e externo por alimento, fibra e energia. Entretanto, os efeitos e os processos decorrentes dessas alterações no ciclo hidrológico e na conservação do solo são pouco estudados de forma experimental em regiões de clima tropical e subtropical. No Estado de São Paulo, o uso do solo acontece de forma intensiva, as áreas de Cerrado nativo estão fragmentadas e pastagens vêm sendo substituídas por plantações de cana-de-açúcar devido à alta demanda por etanol e açúcar. Este trabalho tem como objetivo compreender as relações, trocas, variações e tendências das componentes do balanço hídrico e dos processos erosivos em potenciais mudanças no uso do solo que são encontradas no Sudeste do Brasil: de condições naturais (Cerrado sensu stricto) para pastagem, cana-de-açúcar e solo exposto. Para isso, foram monitorados, nos diferentes usos do solo, as condições meteorológicas, o escoamento superficial, a evapotranspiração, o conteúdo de água no solo, a erosão do solo e a flutuação do nível freático do aquífero. As alterações no uso do solo modificam significativamente o balanço hídrico, com aumento do escoamento superficial (pelo menos 14 mm ano-1) e diminuição da evapotranspiração (pelo menos 529 mm ano-1) quando o Cerrado sensu stricto é substituído por pastagem ou cana-de-açúcar. Entretanto, no Cerrado sensu stricto o volume de água disponível para percolação ao longo da zona não saturada e potencial recarga do aquífero tende a ser menor que em áreas agrícolas. As observações mostram que o solo exposto e a cana-de-açúcar possuem os maiores valores erosão do solo (16,00 ± 5,97 t ha-1 ano-1 e 0,64 ± 0,49 t ha-1 ano-1, respectivamente). Além disso, há semelhanças entre as taxas de perda de solo na pastagem (0,11 ± 0,04 t ha-1 ano-1) e no Cerrado sensu stricto (0,14 ± 0,06 t ha-1 ano-1). Devido às curtas séries de dados de escoamento superficial e erosão do solo, a adoção de modelos de base física como o WEPP (Water Erosion Prediction Project), é alternativa viável para simulações que considerem as variabilidades climáticas de regiões subtropicais. Projeções climáticas revelam que não ocorrerão alterações significativas nas respostas (escoamento superficial e erosão do solo) em relação ao clima base atual apesar do aumento significativo na precipitação nos cenários mais drásticos (entre 5% e 9%). Por fim, a manutenção do ciclo hidrológico e o controle da erosão do solo alcançados pelo Cerrado sensu stricto são benefícios que contrastam com a diminuição da recarga potencial do aquífero em áreas de vegetação densa. A cana-de-açúcar e a pastagem são usos do solo concorrentes e seus efeitos nos padrões hidrológicos e na erosão do solo se equilibram. / The agricultural expansion in Brazil drives land use changes due to the higher demand of internal and external markets for food, fiber and fuel. However, the effects and processes that result from these changes on hydrological cycle and soil conservation are not well explored in an experimental approach under tropical and subtropical climates. The land use is intense in the State of São Paulo, where the undisturbed woodlands in the Cerrado biome are fragmented and pasturelands are transformed in sugarcane plantations due to the higher sugar and ethanol demands. This thesis aims to comprehend the relations, trade-offs and variations of the water balance components and soil erosion processes under potential land use changes that can be found in southeastern Brazil: from natural landscapes (wooded Cerrado) to pastureland, sugarcane and bare soil. They were monitored in these different land uses: meteorological conditions, runoff, evapotranspiration, soil moisture content, soil erosion, and water table fluctuation. The land uses changes significantly influence the water balance, increasing the runoff (at least 14 mm yr-1) and decreasing evapotranspiration (at least 529 mm yr-1) when wooded Cerrado is substituted by pasture or sugarcane. Nevertheless, the soil water content available for deep percolation through the unsaturated zone and potential aquifer recharge in the wooded Cerrado tend to be smaller than in agricultural fields. Soil loss observations reveal that bare soil and sugarcane have the highest rates (16.00 ± 5.97 t ha-1 yr1 and 0.64 ± 0.49 t ha-1 yr-1, respectively). Additionally, there are similarities between the soil loss rates of pastureland (0.11 ± 0.04 t ha-1 yr-1) and wooded Cerrado (0.14 ± 0.06 t ha-1 yr-1). Due to the short-period observations of runoff and soil erosion, the use of a process-based model such as WEPP (Water Erosion Prediction Project) is a feasible alternative for simulations considering climatic variability under subtropical conditions. Projected climates reveal that in spite of significant increased rainfall (between 5% and 9%) in the most drastic scenarios, there are no significant changes on runoff and soil erosion rates in relation to the actual baseline climate. Finally, the hydrological stability and soil erosion control are benefits reached by the wooded Cerrado that contrast with the decrease in potential aquifer recharge in a dense vegetation area. Sugarcane and pasture are concurrent land uses and their effects on hydrological patterns and soil erosion are equivalent.

A conversão de vegetação nativa e o uso inadequado das terras convertidas resultam em prejuízos graves para as funções e processos dos ecossistemas, impactando diretamente a provisão de serviços ambientais e o bem-estar da sociedade. Em meio ao elevado nível de degradação e fragmentação de habitats naturais, pesquisadores têm buscado alternativas para promover a sustentabilidade de paisagens modificadas pelo homem, procurando conciliar ações conservacionistas com as necessidades de produção agropecuária e do uso consciente dos recursos naturais. Para contribuir com esse tema, este trabalho apresentou uma metodologia para a priorização de áreas para restauração florestal em paisagens agrícolas. Foram utilizados indicadores biofísicos (perda de solo, escoamento superficial e conectividade da paisagem) e técnicas de modelagem espacial para analisar o efeito de cenários alternativos de uso do solo sobre a conservação do solo, da água e da biodiversidade. Foram criados dois grupos de cenários, sendo que um grupo apresenta cenários com diferentes quantidades e arranjos espaciais da cobertura florestal na paisagem, e outro grupo se refere à cenários com diferentes tamanhos de faixas marginais florestadas no entorno da rede de drenagem. Os resultados do primeiro grupo de cenários demonstraram que o arranjo espacial da cobertura florestal influenciou significativamente a perda de solo e o escoamento superficial, mas não apresentou efeitos significativos para a conectividade da paisagem, que se mostrou dependente apenas da quantidade de cobertura florestal. As maiores sinergias entre os indicadores analisados foram expressas a partir da aplicação conjunta de boas práticas agrícolas e a restauração florestal de áreas críticas para conservação do solo e da água, demonstrando a complementariedade dessas ações no manejo de paisagens agrícolas. Quanto ao segundo grupo de cenários, os resultados demonstraram a influência positiva do tamanho da faixa florestada na capacidade de retenção de sedimentos das zonas ripárias e na conectividade da paisagem, de modo que os melhores resultados foram obtidos com o total recobrimento das Áreas de Preservação Permanente (APPs) por florestas. Observou-se que a quantidade de cobertura florestal influenciou positivamente a capacidade de retenção de sedimentos das APPs, sendo determinante no comportamento dessas áreas como fonte ou filtro de sedimentos para os canais de drenagem. De forma geral, os resultados apresentados neste trabalho demonstraram o potencial de estratégias conservacionistas e de restauração florestal em paisagens agrícolas, ao mesmo tempo que reforçaram as necessidades de planejamento e da inclusão de áreas de produção agropecuária no manejo de paisagens. Em um cenário atual de implementação da Lei de Proteção da Vegetação Nativa e de exigências mais brandas para recomposição de APPs e Reservas Legais em propriedades privadas, os resultados sugerem que apenas as ações de comando e controle podem não ser suficientes para promover a provisão de serviços ambientais e a conservação da biodiversidade em paisagens agrícolas. Desse modo, recomenda-se que haja uma desvinculação do que está previsto em lei com o conceito de paisagens sustentáveis, pois apenas a adequação legal de propriedades rurais pode não ser capaz de assegurar o fornecimento de bens e serviços à sociedade. / The conversion of native vegetation and the inappropriate use of converted land have resulted in severe damage to the natural ecosystem functions and processes, affecting the provision of environmental services and the welfare of society. Due to the high level of degradation and fragmentation of natural habitats, researchers have sought alternatives to promote the sustainability of human modified landscapes, aiming to reconcile conservation actions with the agricultural production needs and the conscious use of natural resources. To contribute to this theme, this thesis presented a methodology for prioritizing areas for forest restoration on agricultural landscapes. Biophysical indicators (soil loss, runoff and landscape connectivity) and spatial modeling techniques were used to analyze the effects of alternative scenarios of land use on the conservation of soil, water and biodiversity. These effects were analyzed on two groups of scenarios, wherein one group presents scenarios with different amounts and spatial arrangements of forest cover on the landscape, and another group refers to scenarios with different sizes of forested riparian buffer zones. The results of the first group of scenarios showed that the spatial arrangement of the forest cover significantly influenced the soil loss and runoff, but did not significantly affect the landscape connectivity, which proved to be dependent only by the amount of forest cover. The highest synergies between the analyzed indicators were expressed with the joint application of best management practices and forest restoration of critical areas for soil and water conservation, demonstrating the complementarity of these actions in the management of agricultural landscapes. Considering the second group of scenarios, the results demonstrated the positive influence of the size of forested riparian buffers on sediment retention capacity of riparian areas and landscape connectivity, and the best results were obtained with the total coverage of the Areas of Permanent Preservation (APPs) by forests. It was observed that the amount of forest cover positively influenced the sediment retention capacity of APPs and determined the behavior of these areas as sediment filter or source for stream channels. Overall, the results presented in this thesis demonstrated the potential of conservation and forest restoration strategies on agricultural landscapes, while it reinforced the needs for planning and for the inclusion of agricultural production areas in landscape management strategies. On current expectations for the implementation of the new Brazilian Forest Act and softer requirements for restoration of APPs and Legal Reserves on private properties, the results suggest that only the command and control actions may not be sufficient to promote the provision of environmental services and biodiversity conservation on agricultural landscapes. Therefore, we recommend the detachment from what is required by law to the concept of sustainable landscapes, because only the legal compliance of rural properties may not be able to ensure the supply of goods and services to society.

Este trabalho apresenta um estudo experimental sobre o efeito da ação das ondas nas margens de rios que estão a jusante de estruturas hidráulicas. O trabalho foi realizado em três etapas, sendo a primeira realizada em modelo físico reduzido parcial de um vertedouro em degraus com canal a jusante, instalado no Pavilhão de Obras Hidráulicas (IPH/UFRGS). Nesta primeira etapa, diferentes condições de vazão e submergência foram consideradas, com o objetivo de avaliar as características das ondas de superfície, geradas a jusante de um dissipador de energia por ressalto hidráulico. As características avaliadas foram: altura, período, comprimento e celeridade das ondas. Os resultados dessa primeira etapa indicaram que as características principais das ondas, altura e período, estão mais relacionadas com a vazão escoada do que com a submergência do ressalto hidráulico. Além disso, através da comparação entre os dados estimados e observados da celeridade da onda, foi possível identificar que o período significativo da onda representa melhor a caracterização de uma onda que o período de pico, para ondas geradas a jusante de ressalto hidráulico. Na segunda etapa dos ensaios, as características das ondas obtidas na primeira etapa do estudo foram reproduzidas em um canal de ondas bidimensional, instalado no Pavilhão Fluvial (IPH/UFRGS). Desta forma, foi possível avaliar o efeito da ação das ondas sobre taludes com diferentes inclinações e granulometrias de material de proteção. Os resultados desta etapa demonstraram que o talude construído com material de proteção, denominado de brita grande (G) e com inclinação 1(V):3(H), foi o que apresentou maior estabilidade após a ação das ondas, mesmo sendo este um material de diâmetro médio menor do que o recomendado pelos métodos tradicionais de dimensionamento. Na terceira e última etapa dos ensaios, as características das ondas obtidas na primeira etapa do estudo foram reproduzidas novamente, porém em um tanque de ondas tridimensional, instalado no Pavilhão Fluvial (IPH/UFRGS). Nesta etapa do estudo, foi avaliado o efeito da ação das ondas sobre diferentes ângulos de incidência das ondas sobre talude de proteção. Os resultados obtidos nesta etapa demonstraram que o aumento do ângulo de incidência das ondas sobre o talude de proteção, intensifica o processo erosivo do material de proteção das margens. / This work presents an experimental study about waves action effects on the banks of rivers that are downstream from hydraulic structures. The work was carried out in three stages, being that the first one was realized in a reduced partial physical model of a spillway with steps and a channel downstream from it, installed in the Hydraulic Works Laboratory (IPH / UFRGS). In this first stage, different flow and submergence conditions were considered, with the objective of evaluating the characteristics of surface waves, that were generated downstream from a energy dissipator by hydraulic jump. The evaluated characteristics were: height, period, length and celerity of the waves. The results of this first stage indicated that height and wave period, considered the two main characteristics of waves, are more related to the outflow than to the submergence of hydraulic jump. In addition, through the comparison between the estimated and observed data of wave celerity, it was possible to identify that the significant period of wave represents better the characterization of a wave than the peak period, for waves generated downstream from a hydraulic jump. In the second stage of the tests, the wave characteristics obtained in the first stage of the study were reproduced in a two-dimensional wave channel, installed in the Fluvial Laboratory (IPH / UFRGS). In this way, it was possible to evaluate the effect of wave action on embankments with different inclinations and composed by protection material of diverses granulometries. The results of this experiment demonstrated that the embankment constructed with protective material called large gravel (G) and slope 1 (V): 3 (H) was the one that presented greater stability after the waves action, even though this material to has an average diameter smaller than that recommended by traditional dimensional methods. In the third and last stage of tests, the wave characteristics obtained in the first stage of study were reproduced again, but now in a three-dimensional wave tank installed in the Fluvial Laboratory (IPH / UFRGS). At this stage of the study, the effect of wave action on different angles of incidence between waves and the protective embankment was evaluated. The results obtained from this step demonstrated that the increase of the angle of incidence between wave and protective slope intensifies the erosive process of material that compose the banks.

OLIVEIRA, Zacharias Bezerra de. Análise da desertificação nos sertões dos Inhamuns – Ceará, no contexto das políticas públicas e o papel da mídia. 2008. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Programa Regional de Pós-Graduação em Desenvolvimento e Meio Ambiente - PRODEMA, 2008 / Submitted by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-05-12T13:21:03Z No. of bitstreams: 1 2008_dis_zboliveira.pdf: 1122568 bytes, checksum: 6374c31da31c78543f072279bb379c06 (MD5) / Approved for entry into archive by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-05-12T13:21:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_dis_zboliveira.pdf: 1122568 bytes, checksum: 6374c31da31c78543f072279bb379c06 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-12T13:21:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_dis_zboliveira.pdf: 1122568 bytes, checksum: 6374c31da31c78543f072279bb379c06 (MD5) Previous issue date: 2008 / The desertification is a phenomenon that occurs in arid zones, semi-arid and subhumid droughts, caused by climatic effects and intensified by the action of the human kind, due to social, cultural and economic factors, and its consequences are ground losses and disappearance of biodiversity. The anthropic action is responsible for the intensification of the environmental degradation in as much as in developed countries as it is in developing ones. The impact of human activities on the natural environment, object of study of the natural sciences, which seek solutions to problems such as air and water pollution, deforestation, soil erosion, loss of biodiversity and desertification, affects the ecological balance of the Planet. The research “Analysis of desertification in the hinterlands of Inhamuns – Ceará, in the context of public policies and the role of the media” has its convergence area on Tauá, council approved by UNICEF for its actions in favor of the environment. The historic-geographical and scientific-cultural contextualization of the socio-environmental policies, the approach of the problem in history, music and literature and in the news of the daily papers O Povo and Diário do Nordeste, between 1992 and 2002, the evaluation of the level of information the population of Tauá, and the commitment and knowledge of journalists about the theme are some prospects proposed for this work. The desertification is an obstacle to a normal life in the hinterlands, where the casual public policies, promised by the politicians during the political campaigns and announced by the media, never arrive or accomplish, is also a menace to the socio-economical development of the State. Hence, a process of a systematic general education and of human ecology, at all levels, is the way to change this menace and the standard of poverty and distress of the semi-arid population. Moreover, it is necessary to improve the training of journalists for the coverage of environmental issues, and to change it from factual issues to monitoring of the process. It is also recommended that the State Government increments the public policies for the coexistence with the semi-arid, such as the use of the forces of the nature for the production of wind and solar energy, construction of a greater number of tanks to restore the water during the period of rain, the use of the seed oleífera for cleaning and conservation of water and construction of micro dumps with stones, systemic approach and new paradigm for agricultural production in the dry tropics, which helps conserve the soil and restore the environment. / A desertificação é um fenômeno que ocorre em zonas áridas, semi-áridas e subúmidas secas, desencadeado por efeitos climáticos e intensificado pela ação do homem, devido a fatores econômicos sociais e culturais e tem como conseqüências perda dos solos e desaparecimento da biodiversidade. A ação antrópica é responsável pela intensificação da degradação ambiental, tanto nos países desenvolvidos quanto em vias de desenvolvimento. O impacto das atividades humanas sobre o ambiente natural, objeto de estudo das ciências naturais, que buscam soluções para problemas como a poluição do ar e da água, desmatamento, erosão dos solos, perda da biodiversidade e a desertificação, afeta o equilíbrio ecológico do planeta. A pesquisa “Análise da desertificação nos sertões dos Inhamuns – Ceará, no contexto das políticas públicas e o papel da mídia” tem sua área de concentração em Tauá, município aprovado pelo Unicef por suas ações em favor do meio ambiente. A contextualização histórico-geográfica e científico-cultural das políticas socioambientais, o problema na história, na música e na literatura e nas notícias veiculadas nos jornais “O Povo” e “Diário do Nordeste”, entre 1992 e 2002, a avaliação do nível de informação da população de Tauá, o comprometimento e o conhecimento dos jornalistas sobre a temática ambiental são abordados neste trabalho. A desertificação é um obstáculo para o convívio no sertão, onde as políticas públicas emergenciais, prometidas em campanhas e anunciadas pela mídia, nunca chegam de forma efetiva, representando também ameaça ao desenvolvimento socioeconômico do Estado. Faz-se necessária, portanto, a adoção pelo Poder Público de processo de educação geral sistemática e de ecologia humana, em todos os níveis, para se poder reverter o quadro de ameaça e os níveis de pobreza e miséria da população sertaneja. Ademais, é necessário melhorar a formação do jornalista para que a cobertura dos temas ambientais saia do factual para o acompanhamento do processo. Recomenda-se, ainda, ao Governo do Estado o incremento de políticas públicas de convivência com o semi-árido, como o aproveitamento das forças da natureza para a produção de energia eólica e solar, a construção de maior número de cisternas de placas para armazenar a água no período de chuvas, a utilização da semente oleífera para limpeza e conservação da água e a construção de microbarramentos com pedras, abordagem sistêmica e novo paradigma para a produção agrícola nos trópicos secos, que ajuda a conservar os solos e a restaurar o meio ambiente.

Este trabalho apresenta um estudo experimental sobre o efeito da ação das ondas nas margens de rios que estão a jusante de estruturas hidráulicas. O trabalho foi realizado em três etapas, sendo a primeira realizada em modelo físico reduzido parcial de um vertedouro em degraus com canal a jusante, instalado no Pavilhão de Obras Hidráulicas (IPH/UFRGS). Nesta primeira etapa, diferentes condições de vazão e submergência foram consideradas, com o objetivo de avaliar as características das ondas de superfície, geradas a jusante de um dissipador de energia por ressalto hidráulico. As características avaliadas foram: altura, período, comprimento e celeridade das ondas. Os resultados dessa primeira etapa indicaram que as características principais das ondas, altura e período, estão mais relacionadas com a vazão escoada do que com a submergência do ressalto hidráulico. Além disso, através da comparação entre os dados estimados e observados da celeridade da onda, foi possível identificar que o período significativo da onda representa melhor a caracterização de uma onda que o período de pico, para ondas geradas a jusante de ressalto hidráulico. Na segunda etapa dos ensaios, as características das ondas obtidas na primeira etapa do estudo foram reproduzidas em um canal de ondas bidimensional, instalado no Pavilhão Fluvial (IPH/UFRGS). Desta forma, foi possível avaliar o efeito da ação das ondas sobre taludes com diferentes inclinações e granulometrias de material de proteção. Os resultados desta etapa demonstraram que o talude construído com material de proteção, denominado de brita grande (G) e com inclinação 1(V):3(H), foi o que apresentou maior estabilidade após a ação das ondas, mesmo sendo este um material de diâmetro médio menor do que o recomendado pelos métodos tradicionais de dimensionamento. Na terceira e última etapa dos ensaios, as características das ondas obtidas na primeira etapa do estudo foram reproduzidas novamente, porém em um tanque de ondas tridimensional, instalado no Pavilhão Fluvial (IPH/UFRGS). Nesta etapa do estudo, foi avaliado o efeito da ação das ondas sobre diferentes ângulos de incidência das ondas sobre talude de proteção. Os resultados obtidos nesta etapa demonstraram que o aumento do ângulo de incidência das ondas sobre o talude de proteção, intensifica o processo erosivo do material de proteção das margens. / This work presents an experimental study about waves action effects on the banks of rivers that are downstream from hydraulic structures. The work was carried out in three stages, being that the first one was realized in a reduced partial physical model of a spillway with steps and a channel downstream from it, installed in the Hydraulic Works Laboratory (IPH / UFRGS). In this first stage, different flow and submergence conditions were considered, with the objective of evaluating the characteristics of surface waves, that were generated downstream from a energy dissipator by hydraulic jump. The evaluated characteristics were: height, period, length and celerity of the waves. The results of this first stage indicated that height and wave period, considered the two main characteristics of waves, are more related to the outflow than to the submergence of hydraulic jump. In addition, through the comparison between the estimated and observed data of wave celerity, it was possible to identify that the significant period of wave represents better the characterization of a wave than the peak period, for waves generated downstream from a hydraulic jump. In the second stage of the tests, the wave characteristics obtained in the first stage of the study were reproduced in a two-dimensional wave channel, installed in the Fluvial Laboratory (IPH / UFRGS). In this way, it was possible to evaluate the effect of wave action on embankments with different inclinations and composed by protection material of diverses granulometries. The results of this experiment demonstrated that the embankment constructed with protective material called large gravel (G) and slope 1 (V): 3 (H) was the one that presented greater stability after the waves action, even though this material to has an average diameter smaller than that recommended by traditional dimensional methods. In the third and last stage of tests, the wave characteristics obtained in the first stage of study were reproduced again, but now in a three-dimensional wave tank installed in the Fluvial Laboratory (IPH / UFRGS). At this stage of the study, the effect of wave action on different angles of incidence between waves and the protective embankment was evaluated. The results obtained from this step demonstrated that the increase of the angle of incidence between wave and protective slope intensifies the erosive process of material that compose the banks.