Thesis (Ph. D.)--University of Missouri-Columbia, 2008. / The entire dissertation/thesis text is included in the research.pdf file; the official abstract appears in the short.pdf file (which also appears in the research.pdf); a non-technical general description, or public abstract, appears in the public.pdf file. Title from title screen of research.pdf file (viewed on July 28, 2009) Includes bibliographical references.

Thesis (Ph.D.)--University of Wyoming, 2008. / Title from PDF title page (viewed on August 9, 2009). Includes bibliographical references (p. 111-118).

Thesis (M.S.)--Mississippi State University. Department of Geosciences. / Title from title screen. Includes bibliographical references.

Orientador: Mara de Andrade Marinho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-25T02:42:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_MichenderWerisonMotta_M.pdf: 3520004 bytes, checksum: 31b0e903984b3eeb45883fb3ceb2b6a9 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A aquisição de informação quantitativa acerca da variação espacial e temporal de atributos do solo é fundamental para fins de mapeamento digital e modelagem ambiental. Os relatórios técnicos dos levantamentos pedológicos contêm inúmeros dados, mas referidos a profundidades não coincidentes, uma vez que a diferenciação dos perfis em horizontes segue critérios genético-morfológicos, diferindo entre perfis. Assim, um modelo que permita ajustar uma função descrevendo a variação contínua de atributos edáficos a partir de um pequeno número de dados, caso dos perfis pedológicos, é de grande interesse em mapeamento digital, por permitir estimar valores em qualquer profundidade. Por outro lado, é conhecido que o manejo agrícola é um importante fator de variação da qualidade do solo, esperando-se que um sistema que promova a manutenção dos restos culturais sobre o solo tenha efeito positivo na qualidade, em especial na conservação do carbono orgânico do solo (COS). O objetivo central do trabalho foi desenvolver e testar uma aplicação da função Spline quadrática de igual área na modelagem do COS a partir de um pequeno número de observações. Um objetivo específico foi avaliar o efeito do tempo de adoção da colheita mecanizada da cana sem queima (cana crua) nos teores de COS. Foram avaliados perfis de LATOSSOLO VERMELHO textura argilosa em duas áreas com cana-de-açúcar, após 5 e 10 anos de adoção da colheita da cana crua. Em cada área foi aberta uma trincheira, sendo descritos e amostrados lado a lado até 1 m de profundidade dois perfis denominados perfil experimental (Pe, referência), amostrado a cada 2 cm (n=50), e perfil pedológico (Pp), amostrado por horizonte (n=5). Foi utilizado o programa MATLAB para implementar a função. Determinados os teores de COS foi aplicada a função spline quadrática de igual área aos dados e ajustadas as curvas de variação contínua do COS em profundidade. A validação das estimativas deu-se por comparação entre a curva ajustada aos dados do perfil pedológico (n=5) e a curva do perfil experimental (n=50; referência) e entre valores medidos em amostras independentes e valores estimados, por meio de análises de regressão e correlação linear e cálculo do erro padrão. A função Spline quadrática de igual área permitiu não somente descrever com precisão e acurácia a curva de variação do COS em profundidade a partir de um pequeno número de dados, como também estimar o teor de COS em diferentes profundidades, abrindo uma imensa possibilidade de utilização dos dados de levantamento de solos em mapeamento digital e modelagem ambiental. Não foi possível neste caso comprovar efeito positivo do tempo de adoção da colheita da cana crua na conservação do COS. Outros dois fatores limitantes associados ao manejo da área 2, aplicação de vinhaça diluída e estrutura do solo muito degradada, podem ter mascarado o efeito do maior tempo de adoção da colheita mecanizada (10 anos). Trabalhos futuros com modelagem do COS e de outros atributos em condições diversas de solos, usos e manejos permitirá consolidar a recomendação da função spline quadrática de igual área como ferramenta no mapeamento digital do solo / Abstract: The acquisition of quantitative information about spatial and temporal variations of soil attributes is fundamental to digital soil mapping and environmental modeling. Soil survey reports contain numerous data referred to distinct depths according the differentiation of the soil profiles in horizons. Once this differentiation follows morphogenetic criteria, these depths differ among distinct profiles. Though, a model that allows adjusting a function to describe the continuous variation of soil attributes from a small number of data, like in soil profiles, is of great interest in digital soil mapping, because it make possible to estimate values at any depth. On the other hand, it is well known that agricultural management is an important factor of soil quality variation, being expected that a system promoting the permanence of crop residues above the soil has a positive effect on soil organic carbon (SOC) conservation. The central goal of this work was to develop and test an application of the spline of equal area function to model the in-depth variation of the SOC from a small number of data. A specific purpose was to evaluate the effect of the time of adoption of mechanized harvest of sugarcane without burning (raw cane) on the contents of SOC. Profiles of a clayed Rhodic Hapludox in two areas with sugarcane, after 5 and 10 years of mechanized harvest of raw cane were evaluated. In each area, it was dig a trench being described side by side until 1 meter depth two profiles named experimental profile (Pe, Reference), sampled each 2 cm (n=50), and pedological profile (Pp), sampled according morphogenetic horizons (n=5). For algorithm implementation the Mat Lab software was used. After determining the SOC contents, the spline of equal area function was applied and adjusted the continuous variation in-depth curves of SOC. Validation procedures have included comparisons between adjusted curves from Pp (n=5) and from Pe (n=50, Reference) and also comparisons between estimated values and measured values from independent samples employing regression and correlation analyzes and calculating the standard error. The spline of equal area function allowed not only to describe with precision and accuracy the continuous in-depth SOC variation employing a limited number of values, but also to estimate the SOC contents in different depths, opening great possibilities of using legacy data from soil survey reports in digital soil mapping and environmental modeling. It was not possible to demonstrate the positive effect of the time of adoption of mechanized harvest of raw cane on SOC conservation. Other two limiting factors associated with the management of area 2, application of diluted vinasse and soil structure severely degraded, should have masked the effect of the greater time of adoption of mechanized harvest of raw cane in this area (10 years). Future work with modeling of SOC and other soil attributes will allow consolidating and recommending the spline of equal area function as a tool for digital soil mapping / Mestrado / Agua e Solo / Mestre em Engenharia Agrícola

Thesis (M.Eng.)--University of Wollongong, 2006. / Typescript. Includes bibliographical references: leaf 174-183.

A agricultura de precisão é um ramo de pesquisa relativamente recente na área agrícola e que apresenta perspectivas promissoras na geração de novas técnicas de gerenciamento da lavoura otimizadoras de insumos e que permitam diminuição nos custos de produção. Técnicas como aplicação localizada de fertilizantes, defensivos agrícolas e melhor monitoramento de características dos solos e outros fatores de produção, fornecem informações que permitem um melhor gerenciamento da área a ser cultivada e em última instância resultam num maior rendimento econômico por área cultivada. Para que seja possível otimizar a produção agrícola utilizando essas técnicas algumas informações iniciais são necessárias. Entre essas uma das mais divulgadas é a utilização dos mapas de produtividade na avaliação da variabilidade espacial das lavouras. Pesquisas recentes tem relatado que conjugado a esse mapa outras camadas de informações podem e devem ser incorporadas, possibilitando desvendar os motivos da variabilidade espacial da produtividade em uma lavoura. Entre essas camadas existem os mapas de características físico-químicas do solo. Um conceito de mapeamento de fatores do solo é o monitoramento da condutividade elétrica do mesmo que permite inferir sobre elementos como textura, salinidade, teor de água, entre outros fatores. O presente trabalho estudou a técnica da mensuração desta característica e sua avaliação em solos brasileiros, verificando a correlação das leituras de condutividade elétrica do solo com parâmetros obtidos por análise laboratorial de amostras do mesmo e com a produtividade de culturas instaladas em três áreas experimentais. Além disso verificou-se a possibilidade de definição de unidades de gerenciamento do solo, que consigam com sucesso representar regiões homogêneas quanto a atributos que influenciam o desenvolvimento das culturas, utilizando a condutividade elétrica. Para realização desses objetivos técnicas diversas de análises foram utilizadas. Após a análise estatística descritiva dos conjuntos de dados procedeu-se com a análise geoestatística dos mesmos para avaliação do grau de dependência espacial das variáveis e obtenção dos mapas das distribuições espaciais das mesmas. De posse desses mapas foi possível efetuar a análise de correlação linear de Pearson entre as variáveis e em seguida a análise de componentes principais para verificar quais seriam as de maior influência sobre a variação do solo em cada uma das áreas monitoradas. Na última etapa a lógica fuzzy definiu as unidades de gerenciamento do solo e uma análise de variância avaliou a relevância dessas divisões. Os resultados indicaram a utilidade da condutividade elétrica, além de comprovarem a eficácia do procedimento realizado, devido a correlação da mesma com alguns atributos físico-químicos do solo, notadamente a elevada correlação com o conteúdo de argila em uma das áreas experimentais. / Precision Agriculture is a line of research relatively recent in the agricultural area and one that presents promising perspectives on the generation of new field management techniques that allow for cost reduction and input optimization. Techniques as variable rate application of fertilizers, agrochemical and better sensing of soil characteristics, and other production factors, give information that enables better management of fields being cultivated and result in greater economic revenue. For it to be possible to optimize agricultural production using these techniques some initial information are necessary. For one, there is the utilization of yield maps to evaluate the spatial variability of fields. Some researches demonstrated that, conjugated to those maps, other levels of information should be incorporated, permitting to reveal factors that explain spatial variability of yield in a field. Among these information there are physical-chemical soil characteristics maps. One of the concepts for mapping soil factors is sensing its electrical conductivity, which is related to soil characteristics such as texture, moisture, salinity and other. This research studied the measurement of the electrical conductivity of some types of Brazilian soils. Then, correlation of the electrical conductivity readings with soil parameters, obtained by laboratory analysis of soil samples, and with crop yields, cultivated on three experimental areas, was obtained. Besides that, it was verified the possibility of definition of soil management zones, using soil electrical conductivity, which can successfully represent homogeneous regions with regards to attributes that influence the development of crops. For accomplishing these objectives, several analysis techniques were used. After the descriptive statistics analysis of the data set, the geostatistical analysis was made for the evaluation of the variables’ degree of spatial dependence and then obtaining the maps with the spatial distribution of these same variables. In the possession of these maps, it was possible to verify Pearson’s linear correlation among all variables, followed by the principal components analysis to infer which of them had greater influence on soil variability in each of the experimental areas. Thenceforth, fuzzy logic was used to define the soil management zones and an analysis of variance evaluated the importance of the zone divisions made. Results showed the usefulness of electrical conductivity, besides corroborating the efficiency of the proceedings used, because of its correlation with some physical-chemical properties of the soil, especially high correlation with clay content in one of the experimental areas.

A agricultura de precisão é um ramo de pesquisa relativamente recente na área agrícola e que apresenta perspectivas promissoras na geração de novas técnicas de gerenciamento da lavoura otimizadoras de insumos e que permitam diminuição nos custos de produção. Técnicas como aplicação localizada de fertilizantes, defensivos agrícolas e melhor monitoramento de características dos solos e outros fatores de produção, fornecem informações que permitem um melhor gerenciamento da área a ser cultivada e em última instância resultam num maior rendimento econômico por área cultivada. Para que seja possível otimizar a produção agrícola utilizando essas técnicas algumas informações iniciais são necessárias. Entre essas uma das mais divulgadas é a utilização dos mapas de produtividade na avaliação da variabilidade espacial das lavouras. Pesquisas recentes tem relatado que conjugado a esse mapa outras camadas de informações podem e devem ser incorporadas, possibilitando desvendar os motivos da variabilidade espacial da produtividade em uma lavoura. Entre essas camadas existem os mapas de características físico-químicas do solo. Um conceito de mapeamento de fatores do solo é o monitoramento da condutividade elétrica do mesmo que permite inferir sobre elementos como textura, salinidade, teor de água, entre outros fatores. O presente trabalho estudou a técnica da mensuração desta característica e sua avaliação em solos brasileiros, verificando a correlação das leituras de condutividade elétrica do solo com parâmetros obtidos por análise laboratorial de amostras do mesmo e com a produtividade de culturas instaladas em três áreas experimentais. Além disso verificou-se a possibilidade de definição de unidades de gerenciamento do solo, que consigam com sucesso representar regiões homogêneas quanto a atributos que influenciam o desenvolvimento das culturas, utilizando a condutividade elétrica. Para realização desses objetivos técnicas diversas de análises foram utilizadas. Após a análise estatística descritiva dos conjuntos de dados procedeu-se com a análise geoestatística dos mesmos para avaliação do grau de dependência espacial das variáveis e obtenção dos mapas das distribuições espaciais das mesmas. De posse desses mapas foi possível efetuar a análise de correlação linear de Pearson entre as variáveis e em seguida a análise de componentes principais para verificar quais seriam as de maior influência sobre a variação do solo em cada uma das áreas monitoradas. Na última etapa a lógica fuzzy definiu as unidades de gerenciamento do solo e uma análise de variância avaliou a relevância dessas divisões. Os resultados indicaram a utilidade da condutividade elétrica, além de comprovarem a eficácia do procedimento realizado, devido a correlação da mesma com alguns atributos físico-químicos do solo, notadamente a elevada correlação com o conteúdo de argila em uma das áreas experimentais. / Precision Agriculture is a line of research relatively recent in the agricultural area and one that presents promising perspectives on the generation of new field management techniques that allow for cost reduction and input optimization. Techniques as variable rate application of fertilizers, agrochemical and better sensing of soil characteristics, and other production factors, give information that enables better management of fields being cultivated and result in greater economic revenue. For it to be possible to optimize agricultural production using these techniques some initial information are necessary. For one, there is the utilization of yield maps to evaluate the spatial variability of fields. Some researches demonstrated that, conjugated to those maps, other levels of information should be incorporated, permitting to reveal factors that explain spatial variability of yield in a field. Among these information there are physical-chemical soil characteristics maps. One of the concepts for mapping soil factors is sensing its electrical conductivity, which is related to soil characteristics such as texture, moisture, salinity and other. This research studied the measurement of the electrical conductivity of some types of Brazilian soils. Then, correlation of the electrical conductivity readings with soil parameters, obtained by laboratory analysis of soil samples, and with crop yields, cultivated on three experimental areas, was obtained. Besides that, it was verified the possibility of definition of soil management zones, using soil electrical conductivity, which can successfully represent homogeneous regions with regards to attributes that influence the development of crops. For accomplishing these objectives, several analysis techniques were used. After the descriptive statistics analysis of the data set, the geostatistical analysis was made for the evaluation of the variables’ degree of spatial dependence and then obtaining the maps with the spatial distribution of these same variables. In the possession of these maps, it was possible to verify Pearson’s linear correlation among all variables, followed by the principal components analysis to infer which of them had greater influence on soil variability in each of the experimental areas. Thenceforth, fuzzy logic was used to define the soil management zones and an analysis of variance evaluated the importance of the zone divisions made. Results showed the usefulness of electrical conductivity, besides corroborating the efficiency of the proceedings used, because of its correlation with some physical-chemical properties of the soil, especially high correlation with clay content in one of the experimental areas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The requirement for quantitative soil information has increased as a consequence of the global scenarios. The digital soil mapping (DSM) seeks to produce consistent data with the current needs through the generation of functional soil maps in multi-scales. The aim of this study was to evaluate the altimetry quality and limitations of digital elevation model (DEM) in order to assist in choosing the most suitable DEM to derive terrain attributes (TA) to develop spatial prediction functions to be applied to digital mapping of soil organic carbon (SOC) of farm scale in the Plateau of the state of Rio Grande do Sul (RS). The study was conducted on a 937 ha area located in the municipality of Giruá, RS, Brazil. They collected 243 sampling points in the 0-5 cm layer and an accomplished planialtimetric survey (PS) considered in this study the truth of the ground of altitude values. DEM evaluated were: DEM-PS (generated from the PS), DEM-LETTER (generated by interpolating the level of topographic map curves), DEM-ASTER, DEM- SRTM and DEM-TOPODATA. The DEM were evaluated for precision altimetry through statistical test value of the square root of the mean square error (RMSE) and application of the Brazilian Cartographic Standard for defining the scale of each DEM based on the accuracy of the altitude. TA derived from each DEM were faced with the AT derived from the DEM-PS. The results showed that the DEM-PS presented the best quality of elevation data (RMSE = 1.93 m), followed by DEM-SRTM (RMSE = 5.95 m), DEM- (RMSE = 8.28 m), DEM-TOPODATA (RMSE = 9.78 m) and DEM-ASTER (RMSE = 15.57 m). The size of the area and gently rolling relief were the main factors that influenced the results. The DEM-PS is suited in scale 1: 10,000 Class D, while DEM-LETTER and DEM-SRTM are suited in scale 1: 50,000 class B, the DEM-TOPODATA the scale 1: 50,000 class D and the DEM-ASTER scale 1: 100,000 Class B. With regard to TA, the DEM-SRTM and DEM-TOPODATA present results closer to the DEM-PS and smaller RMSE values for each TA assessed. The prediction function constructed from the DEM-PS derived from the TA and vegetation index Landasat-7 obtained images explained only 16% of the variance in SOC area. The small spatial resolution of DEM-PS and images associated with the use only of these predictors were the main factors that influenced the results. Based on these results, the DEM-SRTM and DEM-TOPODATA can be used in DSM semi-detailed soil classes. In the case of the SOC DSM suggest the use of these DEM associated with field control points to verify the precision altimetry and the inclusion of variables related to soil management practices. / A demanda por informações quantitativas de solos em nível detalhado de bacias hidrográficas vêm aumentado em decorrência dos cenários globais. O mapeamento digital de solos (MDS) visa gerar dados compatíveis com essas necessidades por meio da geração de mapas funcionais de solos em multi-escalas. O objetivo desse trabalho foi avaliar a qualidade altimétrica e limitações de MDE com a finalidade de auxiliar na escolha do MDE mais adequados para derivar atributos do terreno (AT) para desenvolver funções de predição espacial para serem aplicadas ao mapeamento digital do carbono orgânico do solo em escala de propriedade rural no Planalto do Estado do Rio Grande do Sul (RS). O estudo foi realizado em uma área de 937 ha localizada no município de Giruá, RS, Brasil. Foram coletados 243 pontos amostrais na camada de 0-5 cm e realizado um levantamento planialtimétrico (LP) considerado neste estudo a verdade do terreno dos valores de altitude. Os MDE avaliados foram: MDE-LP (gerado a partir do LP), MDE-CARTA (gerado pela interpolação das curvas de nível da carta topográfica), MDE-ASTER, MDE-SRTM e MDE-TOPODATA. Os MDE foram avaliados quanto à precisão altimétrica por meio de teste estatísticos, valor da raiz quadrada do erro médio quadrático (RMSE) e aplicação da Norma Brasileira de Cartografia para definição da escala de cada MDE com base na precisão da altitude. Os AT derivados de cada MDE foram confrontados com os AT derivados do MDE-LP. Os resultados mostraram que o MDE-LP apresentou a melhor qualidade dos dados de altitude (RMSE = 1,93 m), seguido dos MDE-SRTM (RMSE = 5,95 m), MDE-CARTA (RMSE = 8,28 m), MDE-TOPODATA (RMSE = 9,78 m) e MDE-ASTER (RMSE = 15,57 m). O tamanho da área e relevo suave ondulado foram os principais fatores que influenciaram nos resultados. O MDE-LP se adequou na escala 1:10.000 classe D, enquanto os MDE-CARTA e MDE-SRTM se adequaram na escala 1:50.000 classe B, o MDE-TOPODATA a escala 1:50.000 classe D e o MDE-ASTER escala 1:100.000 classe B. Em relação aos AT, os MDE- SRTM e MDE-TOPODATA apresentam resultados mais próximos do MDE-LP e os menores valores de RMSE para cada AT avaliado. A função de predição construída a partir dos AT derivados do MDE-LP e índice de vegetação obtido de imagens Landasat-7 explicou apenas 16% da variância do COS na área. A resolução espacial pequena do MDE-LP e das imagens associado ao uso apenas dessas variáveis preditoras foram os principais fatores que influenciaram nos resultados. Com base nesses resultados, os MDE- SRTM e MDE-TOPODATA podem ser utilizados no MDS semidetalhado de classes de solos. No caso do MDS do COS sugere-se o uso desses MDE associado com pontos de controle de campo para verificação da precisão altimétrica e a inclusão de variáveis relacionadas a práticas de manejo do solo.