Orientador: José Marques Júnior / Coorientador: Livia Arantes Camargo / Banca: Luis Reynaldo Ferracciú Alleoni / Alan Rodrigo Panosso / Resumo: A contaminação dos solos causada pela ação antrópica representa uma preocupação mundial no escopo da segurança alimentar. Dessa forma, torna-se necessário mapear de maneira rápida e não poluente os teores dos elementos potencialmente tóxicos (EPTs) dos solos, como Ba, Co, Cr, Cu, Ni, Pb e Cd, a fim de mitigar a ação danosa destes elementos no ambiente. A falta de informações sobre estes EPTs e a necessidade de um grande número de amostras dificultam as avaliações de risco em áreas contaminadas e sua espacialização em grandes áreas agrícolas. Nesse sentido, a Suscetibilidade magnética (SM) e a Espectroscopia de reflectância difusa (ERD) podem ser técnicas indiretas promissoras para a predição dos teores dos EPTs por estar relacionada com atributos pedoindicadores do solo, tais como a mineralogia. Por isso, os objetivos com este trabalho foram: (a) avaliar os teores de EPTs em solos sob cultivo de cana-de-açúcar e compreender a influência antrópica na presença destes elementos nos solos, e (b) estimar os teores dos EPTs (Ba, Co, Cr, Cu, Ni, Pb e Cd) nos solos com o auxílio das medidas de SM e ERD. As amostras de solo foram coletadas em uma área de transição de solos originários de basalto, arenito Botucatu e Depósito Colúvio Eluvionar. Foram realizadas análises granulométricas, químicas, mineralógicas, espectrais e medidas de SM. Os dados foram analisados por estatística descritiva, correlação de Pearson, regressão linear múltipla (RLM), geoestatísica e funções de pedotranferên... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Contamination of soil caused by anthropic action is a worldwide concern for food safety. Thus, it is necessary to map the potentially toxic elements (PTEs) as Ba, Co, Cr, Cu, Ni, Pb and Cd, in a quick and non-polluting way in order to mitigate the damaging action of these elements in the environment. In addition, the lack of information on these elements prevents risk assessments in contaminated areas and its spatialization in large agricultural areas requires many samples. In this sense, magnetic susceptibility (MS) and the diffuse reflectance spectroscopy (DRS) may be promising indirect techniques for the prediction of PTEs because it is related to soil pedoindicator attributes such as mineralogy. Therefore, the objectives with this work were: (a) to evaluate the levels of PTEs in soils under sugar cane cultivation and to understand the anthropic influence on these elements in the soils and (b) to estimate the content of PTEs (Ba, Co, Cr, Cu, Ni, Pb and Cd) in soils through MS and DRS. Soil samples were collected in a transition area of soils originating from Basalt, Botucatu sandstone and Eluvionar Collution Deposit. Sieve analysis, chemical, mineralogical, spectral and MS measurements were performed. Data were analyzed by descriptive statistics, Pearson's correlation, linear multiple regression (LMR), geostatistics and pedotransfer functions were used in the estimation the content PTEs using MS and DRS. The prediction models of the PTEs were calibrated using MS and clay f... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Resumo: O sucesso da produtividade da cana–de–açúcar requer adequadas recomendações para a correção e adubação do solo. A acidez do solo deixa indisponíveis inúmeros nutrientes essenciais à planta, enquanto a adubação inadequada retarda a longevidade do canavial. Desse modo, objetivou-se, neste estudo, verificar o potencial da suscetibilidade magnética do solo para auxiliar nas recomendações e no mapeamento de áreas específicas de manejo para as aplicações de calagem, gessagem e fosfatagem corretiva do solo. Foram coletadas 89 amostras de solo em uma área de 443 hectares, nas quais foram determinados os atributos químicos, os teores de argila e a suscetibilidade magnética do solo. Foram calculadas as recomendações de calagem, gessagem e fosfatagem para cada amostra. Os dados foram submetidos à análise estatística e aos componentes principais. Foram desenvolvidas, nos pontos estratificados, funções de pedotransferência utilizando modelos de regressão entre a suscetibilidade magnética do solo e os atributos estudados. A modelagem da dependência espacial foi feita com o uso da geoestatística e construídos os mapas de krigagem e variogramas cruzados para observar a correlação espacial entre a suscetibilidade magnética do solo e os atributos estudados. A suscetibilidade magnética do solo acompanhou, em mesmo sentido, o grupo discriminado pela fosfatagem e pela gessagem e apresentou correlação espacial linear negativa com a recomendação de calagem (R= -0,84), e positiva com gessagem (R=0,8... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The success of sugarcane productivity requires adequate recommendations for soil correction and fertilization. The acidity of the soil leaves many essential plant nutrients unavailable, while undesirable fertilizer doses delays the longevity of the sugarcane field. Thus, the objective of this study was to verify the potential of the magnetic susceptibility of the soil to aid in the recommendations and mapping of specific management areas for liming, gypsum, and corrective soil phosphate applications. Eighty nine soil samples were collected in an area of 443 hectares, on which soil chemical properties, clay content, and magnetic susceptibility of the soil were determined. Recommendations for agricultural liming, gypsum, and corrective soil phosphating were calculated for each sample. Data were subject to descriptive statistical analysis, and main components. Pedotransfer functions were developed at the stratified points using regression models between the magnetic susceptibility of the soil and the attributes studied. The spatial dependence modeling was done with the use of Geostatistics, and the Kriging maps and cross variograms were constructed to observe the spatial correlation between the magnetic susceptibility of the soil and the attributes studied. The magnetic susceptibility of the soil followed in the same direction the group discriminated by the gypsum and corrective soil phosphating and presented negative linear spatial correlation with the liming recommendation (R=... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Resumo: O relevo condiciona o movimento da água e a variabilidade dos atributos do solo, por isso é importante mapear os compartimentos do relevo para compreender os processos pedológicos e os fatores da erosão. O objetivo deste trabalho foi estudar a variabilidade espacial dos atributos do solo, erosão e suscetibilidade magnética de uma vertente do município de Gilbués-PI, considerado o município brasileiro de maior área contínua de desertificação. Amostras de solo foram coletadas em uma transeção de 2.750 metros na vertente e, em três malhas, a intervalos regulares de 25 e 10 metros, respectivamente. No total, foram coletadas 451 amostras na profundidade de 0,00 - 0,20 m. As amostras foram submetidas a análises granulométricas e químicas e suscetibilidade magnética (SM). Para estimar a erosão, utilizou-se da Equação Universal de Perda de Solo (EUPS). Os resultados foram submetidos às análises estatística e geoestatística, e sugerem que a suscetibilidade magnética seja um atributo eficiente no entendimento das relações de causa e efeito da variabilidade espacial dos atributos do solo e dos fatores da erosão, no contexto da relação solo-relevo / Abstract: The movement of water in the landscape affects the variability of soil attributes, so it is important to map the compartments of relief to understand the processes and the factors of soil erosion. The objective was to study the spatial variability of soil properties, erosion and magnetic susceptibility of a slope in Gilbués, PI, Brazilian town, considered the most continuous area of desertification. Soil samples were collected in a transect of 2750 meters on the slope, and three stitches at regular intervals of 25 and 10 meters respectively. In total 451 samples were collected at a depth from 0.00 to 0.20 m. The samples were subjected to mechanical and chemical analysis. The magnetic susceptibility (MS). To estimate the erosion, we used Equation Universal Soil Loss (USLE). The results were subjected to statistical analysis and geostatistics. The results suggest that magnetic susceptibility is an attribute efficient in understanding the relationship between cause and effect of spatial variability of soil properties and erosion factors in the context of a soil-relief / Orientador: José Marques Júnior / Coorientador: Gener Tadeu Pereira / Banca: Adeodato Arí Cavalcante Salviano / Banca: Zigomar Menezes de Souza / Banca: Teresa Cristina Tarlé Pissarra / Banca: Marcos Omir Marques / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-08-06Bitstream added on 2014-06-13T20:25:32Z : No. of bitstreams: 1 santos_hl_dr_jabo.pdf: 1073359 bytes, checksum: f9e5565fdd5bb9bdd49f43f7a067da22 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O relevo condiciona o movimento da água e a variabilidade dos atributos do solo, por isso é importante mapear os compartimentos do relevo para compreender os processos pedológicos e os fatores da erosão. O objetivo deste trabalho foi estudar a variabilidade espacial dos atributos do solo, erosão e suscetibilidade magnética de uma vertente do município de Gilbués-PI, considerado o município brasileiro de maior área contínua de desertificação. Amostras de solo foram coletadas em uma transeção de 2.750 metros na vertente e, em três malhas, a intervalos regulares de 25 e 10 metros, respectivamente. No total, foram coletadas 451 amostras na profundidade de 0,00 - 0,20 m. As amostras foram submetidas a análises granulométricas e químicas e suscetibilidade magnética (SM). Para estimar a erosão, utilizou-se da Equação Universal de Perda de Solo (EUPS). Os resultados foram submetidos às análises estatística e geoestatística, e sugerem que a suscetibilidade magnética seja um atributo eficiente no entendimento das relações de causa e efeito da variabilidade espacial dos atributos do solo e dos fatores da erosão, no contexto da relação solo-relevo / The movement of water in the landscape affects the variability of soil attributes, so it is important to map the compartments of relief to understand the processes and the factors of soil erosion. The objective was to study the spatial variability of soil properties, erosion and magnetic susceptibility of a slope in Gilbués, PI, Brazilian town, considered the most continuous area of desertification. Soil samples were collected in a transect of 2750 meters on the slope, and three stitches at regular intervals of 25 and 10 meters respectively. In total 451 samples were collected at a depth from 0.00 to 0.20 m. The samples were subjected to mechanical and chemical analysis. The magnetic susceptibility (MS). To estimate the erosion, we used Equation Universal Soil Loss (USLE). The results were subjected to statistical analysis and geostatistics. The results suggest that magnetic susceptibility is an attribute efficient in understanding the relationship between cause and effect of spatial variability of soil properties and erosion factors in the context of a soil-relief

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The variability of soil attributes is related to environmental factors affecting soil formation processes. Different techniques have been employed to map this variability, among these techniques, the reading of the magnetic susceptibility (MS) has been shown as an alternative due to its close relationship to the soil other attributes. This study aims to determine the magnetic susceptibility of Oxisol samples in a Rio Grande do Sul experimental area, related to different soil properties to understand the spatial distribution, as well to define different compartments of the landscape. The 350 ha study area is located in Santo Augusto city, three transects where were marked from the higher quota until the lower quota area, totaling 1450 m. In these transects we scored 29 points georeferenced, 50 m distance each one. Samples were collected at 0.00-0.05, 0.05-0.15, 0.15-0.30 and 0.30-0.60 meters depth where we determined the particle size distribution, soil organic carbon and the MS. Also we opened five trenches along the transects distributed over different locations in the relief along the topossequence, where the morphological description, chemical, physical, and mineralogical analysis and MS in the samples of each horizon. In study 1, the profiles data from the attributes were submitted to Pearson linear correlation test to determine the correlation of MS with the other attributes of the soil. With transects data we carried out linear regressions for each depth in order to assess how the MS contributes to the clay, sand, and soil organic carbon prediction. To verify spatial dependence of the attributes in the sample we used points geostatistics with variograms settings. The values were interpolated using the ordinary kriging and subsequently we generated maps of soil attributes on topossequência for the four depths. In the study 2 the data from transects were submitted to descriptive statistics and analysis of the "Split Moving Window" (SMW), to investigate the behavior of the MS in determining the limits of landscape compartments. According to two studies we can infer that the MS has potential for application in the mapping of certain soil attributes, as well potential for determination of landscape compartments limits. / A variabilidade dos atributos do solo está relacionada aos fatores ambientais que condicionam os processos de formação do solo. Diante disso, diferentes técnicas têm sido empregadas para mapear essa variabilidade, dentre estas técnicas, a leitura da suscetibilidade magnética (SM) tem se mostrado como alternativa por sua estreita relação com os demais atributos do solo. O presente estudo tem por objetivo determinar a suscetibilidade magnética de amostras em Latossolos de uma área experimental no Rio Grande do Sul, relacionando com diferentes atributos do solo para compreender a distribuição espacial e delimitar diferentes compartimentos da paisagem. A área de estudo de 350 ha está localizada no município de Santo Augusto, onde foram marcadas três transeções desde a cota mais elevada até a cota mais baixa da área, totalizando 1450 m. Nestas transeções foram marcados 29 pontos georreferenciados, em distância regular de 50 m entre os pontos e entre as transeções. Foram coletadas amostras das profundidades 0,00-0,05, 0,05-0,15, 0,15-0,30 e 0,30-0,60 m onde se determinou a granulometria, carbono orgânico do solo e a SM. Também foram abertas cinco trincheiras ao longo das transeções distribuídas em locais diferenciados no relevo ao longo da topossequência, onde foi realizada a descrição morfológica e análises químicas, físicas, mineralógicas e de SM nas amostras de cada horizonte. No estudo 1, os dados provenientes dos atributos nos perfis foram submetidos ao teste de correlação linear de Pearson para averiguar a correlação da SM com os outros atributos do solo. Com os dados das transeções foram realizadas regressões lineares para cada profundidade a fim de avaliar o quanto a SM contribui para a predição do teor de argila, areia e carbono orgânico do solo. Para verificar a dependência espacial dos atributos nos pontos amostrais, foi utilizada a geoestatística com ajustes de variogramas. Os valores foram interpolados por meio da krigagem ordinária e posteriormente foram gerados mapas dos atributos do solo na topossequência para as quatro profundidades. No estudo 2 os dados provenientes das amostras das transeções foram submetidos à estatística descritiva e análise da ferramenta ―Split Moving Window‖ (SMW), para averiguar o comportamento da SM na determinação dos limites de compartimentos da paisagem. De acordo com os dois estudos pode-se inferir que a SM tem potencial para aplicação no mapeamento de determinados atributos do solo, bem como potencial para determinação de limites dos compartimentos da paisagem.

Submitted by RAFAEL GONÇALVES PELUCO null (rgpeluco@hotmail.com) on 2016-12-14T23:42:11Z No. of bitstreams: 1 TESE_RAFAEL_GONÇALVES_PELUCO.pdf: 2157765 bytes, checksum: 38f74aa61e4af5bcb9fff34384c87688 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-12-20T15:48:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 peluco_rg_dr_jabo.pdf: 2157765 bytes, checksum: 38f74aa61e4af5bcb9fff34384c87688 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-20T15:48:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 peluco_rg_dr_jabo.pdf: 2157765 bytes, checksum: 38f74aa61e4af5bcb9fff34384c87688 (MD5) Previous issue date: 2016-11-24 / O conhecimento da variabilidade dos atributos do solo é importante para recomendação racional de herbicidas, contribuindo para prática da agricultura de maneira mais sustentável. Objetivou-se com este estudo avaliar a utilização da suscetibilidade magnética e da cor do solo, obtida por espectroscopia de reflectância difusa, para identificação de solos com diferentes potenciais de sorção de herbicida. Para medição da espectroscopia de reflectância difusa, foram coletadas 86 amostras de solo a cada 30 m, em uma transeção de 2600 m, seguindo o espigão da paisagem ao longo da área, e mais 155 pontos em uma malha de densidade amostral de 1 ponto a cada 2,5 ha, na profundidade de 0,00 - 0,25 m totalizando 241 amostras de solo em uma área experimental de 380 ha. A partir dos componentes de cor do solo (matiz, valor e croma) foi calculado um índice de avermelhamento. Foram selecionados 12 pontos da transeção para realização das análises mineralógicas do solo. Para medição da suscetibilidade magnética e determinação dos teores de ferro ditionito (Ferro livre, pedogenético) e oxalato (Ferro amorfo, de baixa cristalinidade), foram coletadas 374 amostras de solo na profundidade de 0,00 - 0,25 m, numa malha com densidade amostral de 1 ponto a cada 2,4 ha, em outra área experimental, desta vez com dimensão de 908 ha. Em todos os pontos amostrais, de ambas as áreas, foram determinados o pH, os teores de matéria orgânica e os teores de argila do solo. O coeficiente de Freundlich para sorção do herbicida imazaquim foi determinado indiretamente a partir do teor de argila, por meio da metodologia da meta-análise. Foram construídos modelos de regressão da suscetibilidade magnética e dos componentes de cor com os demais atributos estudados. Os dados foram submetidos à análise estatística descritiva, e também foram calculadas as médias de cada atributo conforme as classes de solo e compartimentos geológicos e foi aplicado o teste de Tukey a 5%. A análise da dependência espacial dos dados foi feita por meio da geoestatística, utilizando-se o variograma. Também foram construídos mapas de padrão espacial. Os resultados indicam que o uso da suscetibilidade magnética possibilita a quantificação indireta da sorção do herbicida imazaquim. Solos com maior expressão magnética apresentam características de maior sorção do herbicida imazaquim. A assinatura magnética dos solos pode auxiliar no mapeamento e na identificação de áreas com diferentes potenciais de aplicação de herbicidas. Dentre os componentes da cor, obtidos por espectroscopia de reflectância difusa, o mais eficiente na estimativa do coeficiente de sorção do herbicida imazaquim foi o croma (98% de precisão), seguido pelo matiz (85%) e valor (54%). A cor obtida pela espectroscopia de reflectância difusa foi eficaz na identificação de áreas com diferentes potenciais de sorção do herbicida imazaquim. Estes resultados podem balizar futuros estudos para planejamento estratégico de manejo de herbicidas pré-emergentes em grandes áreas. / The knowledge of the soil attributes variability is important for the herbicides rational recommendation, contributing to the practice of a more sustainable agriculture.The aim of this study was to evaluate the use of magnetic susceptibility and soil color, obtained by diffuse reflectance spectroscopy, to identify areas with different herbicide sorption potential. For measuring the diffuse reflectance spectroscopy, 86 soil samples were collected every 30m on a transect of 2600m, following the crest of landscape along the area, and more 155 points were collected into a grid of sample density of 1 point per 2.5ha, in the depth 0.00 to 0.25m, totaling 241 soil samples on an experimental area of 380ha. From the soil color components (hue, value and chroma) it was calculated a redness index. We selected 12 points from the transect for carrying out soil mineralogical analysis. For measuring the magnetic susceptibility and the determination of dithionite (Free iron, pedogenic) and oxalate (Amorphous iron, of low crystallinity) iron content, 374 soil samples were collected in the depth 0.00 to 0.25m, into a grid of sample density of 1 point per 2.4ha in another experimental area, which dimension is 908ha. The pH, soil organic matter and soil clay content were determined in all soil sampling points. The Freundlich coefficient for imazaquim herbicide sorption was determined indirectly from the clay content, using the methodology of meta-analysis. Regression models of the magnetic susceptibility and color components with the other soil studied attributes were built. Data were analyzed using descriptive statistics, and the attributes average values were also calculated for each soil class and geological compartments and the Tukey test at 5 % was applied. The spatial dependence analysis of data was performed using geostatistics by the variograms. Spatial pattern maps were also constructed. The results indicate that use of magnetic susceptibility enables the indirect quantification of imazaquim herbicide sorption. Soils with higher magnetic expression have characteristics of increased imazaquim herbicide sorption. The soil magnetic signature can assist in mapping and identifying areas with different potential of herbicides application. Among the components of the color obtained by diffuse reflectance spectroscopy, the more efficient estimate of the herbicide imazaquim sorption coefficient, was chroma (98% accuracy), followed by hue (85%) and by value (54%). The color obtained by diffuse reflectance spectroscopy was effective in identifying areas with different imazaquim herbicide sorption potential. These results can beacon future studies for strategic planning management of pre-emergent herbicides over large areas.

Submitted by LUÍS GUSTAVO TEIXEIRA null (lgteixeira@ymail.com) on 2017-09-27T12:31:35Z No. of bitstreams: 1 Tese_Luís_Gustavo_Teixeira.pdf: 2683754 bytes, checksum: 5355d7d190dab34ba8e5413a97822c43 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-09-28T14:03:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 teixeira_lg_dr_jabo.pdf: 2683754 bytes, checksum: 5355d7d190dab34ba8e5413a97822c43 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-28T14:03:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 teixeira_lg_dr_jabo.pdf: 2683754 bytes, checksum: 5355d7d190dab34ba8e5413a97822c43 (MD5) Previous issue date: 2017-08-30 / A busca por ferramentas que estimem a erosão usando técnicas mais rápidas e menos onerosas e não impactantes ao ambiente são assuntos em ascensão. O objetivo deste trabalho foi estimar a predisposição à erosão em Latossolos por meio da cor obtida por Espectroscopia de Reflectância Difusa (ERD). Este proposito melhora as estratégias de manejo e conservação do solo e da água em áreas de expansão e reforma de cana-de-açúcar, evitando os impactos ambientais negativos. A área de estudo localiza-se no município de Guatapará (SP), com os solos: Latossolo Vermelho distrófico, Latossolo Vermelho distroférrico, Latossolo Vermelho eutroférrico e Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico. Foram coletadas 9 amostras de solo representativas da área em transeção de 2600 m (1 ponto a cada 289 m) e mais 129 pontos em malha de densidade amostral de 1 ponto a cada 3 ha, na profundidade de 0,00 a 0,20 m. Para as 138 amostras coletadas, foram determinados os atributos mineralógicos, físicos, químicos e da cor. Os valores da Ki, Kr e c foram estimados por meio de equações propostas por Flanagan e Linvingston (1995). A variabilidade dos atributos do solo foi descrita por meio da construção dos gráficos boxplot em função de 3 compartimentos previamente observados. Foi possível identificar os limites entre os compartimentos com diferentes potenciais erosivos, não identificados pela carta de Munsell. Regressões lineares simples foram estabelecidas entre Ki, Kr e c e os atributos mineralógicos e aqueles relativos à cor do solo. Os componentes da cor mais eficientes para estimar a Ki foi Matiz (88% de precisão); Kr, Valor (62%), e c, Croma (86%). As análises de dependência espacial mostram que a Matiz pode estimar a Ki, Kr e c com 68% de precisão até à distância média de 215 m. A aplicação da lógica fuzzy foi uma ferramenta eficiente para a avaliação das áreas com predisposição à erosão, posto que acrescentou maiores possibilidades de limites no zoneamento de áreas para fins de manejo específico. A cor do solo obtida pela ERD mostrou-se um método interessante para detectar a predisposição do solo à erosão, partindo do princípio de ser uma técnica não invasiva, de não utilizar produtos para análises químicas e de ser sensível em estimar a erodibilidade e a tensão cisalhante crítica do solo para áreas maiores, auxiliando no planejamento estratégico da conservação do solo em ambiente tropical. / The tools to estimate the erosion using faster techniques, which are also less expensive and inoffensive to the environment, are issues on the rise. The aim of this work was to estimate erosion predisposition in Latosoils using the color obtained by Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS). This purpose improves the strategies to soil and water conservation and management in areas of sugarcane expansion and reform, as well as avoids negative environmental impacts. The study was carried out in the municipality of Guatapará (SP), with the following soil types: Dystrophic Red Latosol, oxisol, eutrudox red latosol, and Brazilian Oxisol. 9 representative soil samples were collected in a transect with 2600 m (1 point in each 289 m), and another 129 soil samples into a grid of sample density of 1 point per 3 ha, in the depth of 0.00 to 0.20m. For the total 138 soil samples collected, mineralogical, physical, chemical and color attributes of the soil were determined. Interrill and Rill erodibility and critical soil shear stress were estimated using equations proposed by Flanagan and Linvingston (1995). The variability of the soil attributes was described using boxplot graphs in function of three compartments previously studied in the area. It was possible to identify the limits between compartments and different erosive potential not identified by the Munsell Soil Color Charts. Simple linear regressions were established to Interrill and Rill erodibility, and critical soil shear stress with soil mineralogical attributes, and those related to soil color. The most efficient color components to estimate Interrill erodibility were Hue (88% of precision), Rill erodibility, Value (62% of precision) and critical soil shear stress, Chroma (86%). Spatial dependence analyzes show that the hue can estimate those erosion factors with 68% of precision until an average distance of 215m. The application of fuzzy logic was an efficient tool for evaluating areas with erosion predisposition, leading to better possibilities of limits in specific agricultural zones. The soil color obtained by Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS) showed to be a good alternative tool to detect the erosion predisposition of soil, considering that it is a non-invasive technique, it does not use products for chemical analysis and it is sensitive to estimate soil erodibility and critical soil shear stress within greater areas, assisting in the strategic planning of soil conservation in a tropical environment.

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2016-10-21T17:28:48Z No. of bitstreams: 1 2016 - Alessandro Samuel-Rosa.pdf: 15092171 bytes, checksum: bbe06c922805d4196e0a50c4f2aee7a5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-21T17:28:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016 - Alessandro Samuel-Rosa.pdf: 15092171 bytes, checksum: bbe06c922805d4196e0a50c4f2aee7a5 (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / CNPq / Modern soil spatial modelling is based on statistical models to explore the empirical relation-ship among environmental conditions and soil properties. These models are a simplification of reality, and their outcome (soil map) will always be in error. What a soil map conveys is what we expect the soil to be, acknowledging that we are uncertain about it. The objective of this thesis is to evaluate important sources of uncertainty in spatial soil modelling, with emphasis on soil and covariate data. Case studies were developed using data from a catchment located in Southern Brazil. The soil spatial distribution in the study area is highly variable, being deter-mined by the geology and geomorphology (coarse spatial scales), and by agricultural practices (fine spatial scales). Four topsoil properties were explored: clay content, organic carbon con-tent, effective cation exchange capacity and bulk density. Five covariates, each with two levels of spatial detail, were used: area-class soil maps, digital elevation models, geologic maps, land use maps, and satellite images. These soil and covariate data constitute the Santa Maria dataset. Two packages for R were created in support to the case studies, the first (pedometrics) con-taining various functions for spatial exploratory data analysis and model calibration, the second (spsann) designed for the optimization of spatial samples using simulated annealing. The case studies illustrated that existing covariates are suitable for calibrating soil spatial models, and that using more detailed covariates results in only a modest increase in the prediction ac-curacy that may not outweigh the extra costs. More efficient means of increasing prediction accuracy should be explored, such as obtaining more soil observations. For this end, one should use objective means for selecting observation locations to minimize the effects of psycholog-ical responses of soil modellers to conceptual and operational factors on the sampling design. This because conceptual and operational difficulties encountered in the field determine how the motivation of soil modellers shifts between learning/verifying soil-landscape relationships and maximizing the number of observations and geographic coverage. For the sole purpose of spa-tial trend estimation, it should suffice to optimize spatial samples aiming only at reproducing the marginal distribution of the covariates. For the joint purpose of optimizing sample configu-rations for spatial trend and variogram estimation, and spatial interpolation, one can formulate a sound multi-objective optimization problem using robust versions of existing sampling algo-rithms. Overall, we have learned that a single, universal recipe for reducing our uncertainty in soil spatial modelling cannot be formulated. Deciding upon efficient ways of reducing our uncertainty requires, first, that we explore the full potential of existing soil and covariate data using sound spatial modelling techniques. / A modelagem espacial do solo moderna usa modelos estat?sticos para explorar a rela??o em-p?rica entre as condi??es ambientais e as propriedades do solo. Esses modelos s?o uma sim-plifica??o da realidade, e seu resultado (mapa do solo) estar? sempre errado. O que um mapa do solo transmite ? o que esperamos que o solo seja, reconhecendo que somos incertos sobre ele. O objetivo dessa tese ? avaliar importantes fontes de incerteza na modelagem espacial do solo, com ?nfase nos dados do solo e covari?veis. Estudos de caso foram desenvolvidos usando dados de uma bacia hidrogr?fica do sul do Brasil. A distribui??o espacial do solo na ?rea de estudo ? vari?vel, sendo determinada pela geologia e geomorfologia (escalas espaciais maiores) e pr?ticas agr?colas (escalas espaciais menores). Quatro propriedades do solo foram explora-das: teor de argila, teor de carbono org?nico, capacidade de troca cati?nica efetiva e densidade. Cinco covari?veis, cada um com dois n?veis de detalhe espacial, foram utilizadas: mapas areais de classes de solo, modelos digitais de eleva??o, mapas geol?gicos, mapas de uso da terra, e imagens de sat?lite. Esses dados constituem o conjunto de dados de Santa Maria. Dois paco-tes para R foram criados, o primeiro (pedometrics) contendo v?rias fun??es para a an?lise explorat?ria espacial de dados e calibra??o de modelos, o segundo (spann) projetado para a optimiza??o de amostras espaciais usando recozimento simulado. Os estudos de caso ilustraram que as covari?veis existentes s?o apropriadas para calibrar modelos espaciais do solo, e que o uso de covari?veis mais detalhadas resulta em modesto aumento na acur?cia de predi??o que pode n?o compensar os custos adicionais. Meios mais eficientes de aumentar a acur?cia de pre-di??o devem ser explorados, como obter mais observa??es do solo. Para esse fim, deve-se usar meios objetivos para a sele??o dos locais de observa??o a fim de minimizar os efeitos das res-postas psicol?gicas dos modeladores do solo a fatores conceituais e operacionais sobre o plano de amostragem. Isso porque as dificuldades conceituais e operacionais encontradas no campo determinam mudan?as na motiva??o dos modeladores do solo entre aprendizagem/verifica??o das rela??es solo-paisagem e maximiza??o do n?mero de observa??es e cobertura geogr?fica. Para estimar a tend?ncia espacial, deve ser suficiente otimizar as amostras espaciais visando so-mente reproduzir a distribui??o marginal das covari?veis. Para otimizar configura??es amostrais para estimar a tend?ncia espacial e o variograma, e interpola??o espacial, pode-se formular um problema de otimiza??o multi-objetivo s?lido usando vers?es robustas de algoritmos de amos-tragem existentes. No geral, aprendemos que uma receita ?nica, universal para a redu??o da incerteza na modelagem espacial do solo n?o pode ser formulada. Decidir sobre formas efi-cazes de redu??o da incerteza requer, em primeiro lugar, que exploremos todo o potencial dos dados existentes usando t?cnicas de modelagem espacial s?lidas.

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-07-18T18:30:23Z No. of bitstreams: 1 2015 - Helena Saraiva Koenow Pinheiro.pdf: 14533188 bytes, checksum: 58cff5581549af698fe42ba33bd8aa71 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-18T18:30:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015 - Helena Saraiva Koenow Pinheiro.pdf: 14533188 bytes, checksum: 58cff5581549af698fe42ba33bd8aa71 (MD5) Previous issue date: 2015-07-30 / CAPES / CNPq / FAPERJ / Quantitative soil-landscape models represent a new trend in soil surveys. In this regard, the various digital mapping techniques are applied to predict the natural patterns of occurrence of soil types. The objective of this study was to apply digital mapping techniques to predict soil classes and attributes in a watershed, with wide range of landscape conditions, in Rio de Janeiro State, in Brazil. The approach was based on tacit soil knowledge, regarding the choice of landscape attributes that represent the variability of soil-forming factors in the region. In regard to construct the predictive models, terrain variables were generate from the digital elevation model, geology map and remote sensing data. Ten terrain attributes were created on softwareArcGIS Desktop v. 10, such as altimetry, slope, curvature, parental material map, topographic compound index and euclidean distance of hydrography. In the software ERDAS Imagine v.9 were generated three indices derived from remote sensing data (Landsat 5 TM). They are: clay minerals, iron oxide and vegetation index normalized difference - NDVI. To represent the landscape forms was generated map the "geomorphons" maps, the GRASS-GIS program. To provide enough datato predict soil properties, additional terrain variables were derived from a digital elevation model (DEM) generated in the software SAGA-GIS. The work development was organized into three steps, presented as chapters. The first chapter comprised bibliography review and presents the context of the study. The detailed analysis of soil-landscape relationships, considering the variability of environmental attributes and characteristics of pedo-enviroments are performed on the second chapter. The predominant soils in the area were Ferralsols, Acrisols, Gleysols, Cambissolos, Fluvisols and Regosols. The third chapter presented the application of the landform maps (?geomorphons?) as a covariate to pretic soil classes by neural network approach. The fourth chapter targets the application of trees-based models (decision trees and random forest) to predict soil classes. The evaluation of the inferred products to represent the soil classes was performed based on statistical indices (kappa, overall), generalization of soil classes and validation with control samples. The best performance was observed for the random forest model that showed better values to statistical indices and better generalization of mapping units. The fifth chapter comprised the prediction of soil texture components on topsoil layer by using multiple linear regressions and regression trees. The analyses indicated better performance by using regression trees algorithm to all soil attributes (sand, silt, and clay), independent of the database (harmonized or original). All predictive models were implemented in R software. Additional research is needed to select an appropriated set of predictive covariates; as so, collect more soil samples to use as input to models and also validate of the final products. Soil survey research is important in the actual context once can enhance the information generated by the soil surveys, as well as to obtain useful information to the final users, as example of the maps that represent the spatial variability of soil texture components. / Modelos solo-paisagem quantitativos representam uma nova tend?ncia nos levantamentos de solos. Neste sentido, as diferentes t?cnicas de mapeamento digital s?o aplicadas para prever os padr?es naturais de ocorr?ncia de classes de solo. O objetivo deste trabalho foi a aplica??o de geotecnologias no mapeamento de classes e atributos dos solos em uma bacia hidrogr?fica, que apresenta grande varia??o de condi??es de paisagem, no Estado do Rio de Janeiro, Brasil. A abordagem foi baseada em conhecimento pedol?gico t?cito, culminando na escolha de atributos da paisagem que representem a variabilidade dos fatores de forma??o de solos na regi?o. Na constru??o do modelo solo-paisagem foram gerados no programa de computa??o ArcGIS Desktop v. 10, atributos relacionados a pedog?nese na ?rea em estudo, como geologia altimetria, declividade, curvatura, ?ndice topogr?fico composto e dist?ncia euclidiana de hidrografia. No programa ERDAS Imagine v.9 foram gerados tr?s ?ndices derivados de dados de sensoriamento remoto (Landsat 5 TM). S?o eles: clay minerals, iron oxide e ?ndice de vegeta??o por diferen?a normalizada ? NDVI. Para representar as formas do relevo foi gerado mapa com as dez formas mais comuns do relevo (?geomorphons?), no programa GRASS-GIS. Adicionalmente, a predi??o de atributos do solo contou com co-vari?veis derivadas do modelo digital de eleva??o (MDE) geradas no programa SAGA-GIS. O trabalho de tese foi dividido em etapas, apresentadas na forma de cap?tulos. O primeiro cap?tulo apresenta a revis?o de literatura espec?fica de contextualiza??o do trabalho. O estudo das rela??es solo-paisagem e da variabilidade dos atributos do terreno, a caracteriza??o das unidades de mapeamento com base no levantamento de campo, constituem o segundo cap?tulo. Os solos predominantes na ?rea foram: Latossolos, Argissolos, Gleissolos, Cambissolos, Neossolos Fl?vicos e Lit?licos. O terceiro cap?tulo tratou do uso do mapa de formas da paisagem (?geomorphons?) como vari?vel preditora para o mapeamento de classes de solos, por abordagem de redes neurais artificiais. O quarto cap?tulo teve como objetivo a aplica??o de modelos baseados em ?rvores (?rvores de decis?o e random forest) para a predi??o de classes de solos. A avalia??o dos produtos inferidos para classes de solos foi baseada em ?ndices estat?sticos (kappa, exatid?o global), generaliza??o das classes de solos e valida??o com amostras de controle. O melhor desempenho foi observado para o modelo random forest que apresentou valor superior para os ?ndices estat?sticos e melhor generaliza??o das unidades de mapeamento. O quinto cap?tulo compreendeu a predi??o da composi??o da textura na camada superficial do solo atrav?s de regress?es lineares m?ltiplas e ?rvores de regress?o. As an?lises indicaram desempenho superior do algoritmo de ?rvores de regress?o, para todos os atributos testados (areia, silte, argila), utilizando dados harmonizados ou originais. Todos os modelos preditivos foram aplicados no programa R. An?lises adicionais s?o necess?rias para ajudar a definir conjunto de co-vari?veis preditoras adequado, assim como a coleta de mais amostras de solo, tanto para o processo de modelagem como para valida??o dos produtos. Trabalhos dessa natureza s?o importantes no contexto global de melhor aproveitamento das informa??es geradas em levantamento de solos, assim como para obten??o de mapas de car?ter pr?tico, como ? o caso da distribui??o espacial de atributos dos solos.

Submitted by ANGÉLICA DOS SANTOS RABELO DE SOUZA BAHIA null (angelicasantosrabelo@yahoo.com.br) on 2016-11-29T19:00:16Z No. of bitstreams: 1 Tese_Dr_Angélica Bahia.pdf: 3753969 bytes, checksum: 81f8cabc2bcb5658833e4742d2169d1b (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-12-02T15:03:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 bahia_asrs_dr_jabo.pdf: 3753969 bytes, checksum: 81f8cabc2bcb5658833e4742d2169d1b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-02T15:03:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bahia_asrs_dr_jabo.pdf: 3753969 bytes, checksum: 81f8cabc2bcb5658833e4742d2169d1b (MD5) Previous issue date: 2016-10-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O presente trabalho tem como objetivos: i) caracterizar a mineralogia da fração argila e estudar a variabilidade espacial dos atributos granulométricos, químicos e mineralógicos do solo com base em informações geológicas, pedológicas e geomorfológicas; ii) avaliar o potencial de utilização da espectroscopia de reflectância difusa (ERD) e suscetibilidade magnética (SM) na estimação dos óxidos de ferro hematita (Hm) e goethita (Gt), atributos granulométricos e químicos do solo nos compartimentos da paisagem; iii) utilizar a ERD e a SM no estudo da quantificação e variabilidade espacial da emissão de CO2 do solo (FCO2) e iv) investigar a eficiência da utilização da SM e dos óxidos de ferro em funções de pedotransferência (FPTs) que sejam capazes de estimar a FCO2. A área de estudo, de 870 ha, está localizada no município de Guatapará – São Paulo, e é cultivada com cana-de-açúcar manejada com palha. A área está inserida na província geomorfológica do Planalto Ocidental Paulista, apresentando três materiais de origem relacionados à transição entre Basaltos Serra Geral, Depósito Colúvio Eluvionar e Depósito Aluvionar, quatro tipos de Latossolos e um Neossolo, além de geomorfologia caracterizada por áreas côncavas e convexas. Foram coletadas 372 amostras na profundidade de 0,00-0,25 m para a avaliação dos atributos do solo. Para o estudo da FCO2 foi delimitada uma área de 90 ha. Para avaliar os métodos indiretos ERD e SM, os dados foram comparados com os resultados de análises químicas, granulométricas e mineralógicas. Todos os dados foram submetidos à análise estatística clássica e geoestatística para avaliar a dependência e variabilidade espacial. A variabilidade de alguns atributos do solo foi estratificada por compartimentos (geologia, pedologia e geomorfologia), com o intuito de entender a influência de cada compartimento na variabilidade dos atributos estudados. A estratificação dos atributos do solo por compartimento geológico, pedológico e geomorfológico é eficaz para o estudo da variação dos atributos estudados. A ERD é uma ferramenta eficaz na caracterização de óxidos de ferro e na identificação das diferentes classes de solos. A SM é útil tanto para melhor detalhamento e readequação das classes de solo, quanto ao conteúdo de ferro e aos intervalos de classe textural, auxiliando na identificação de zonas de manejo. Todos os atributos estudados têm dependência espacial. Os mapas interpolados com base na predição dos atributos por SM e ERD apresentam padrão de variabilidade semelhante aos mapas baseados nos dados observados. No entanto, para solos com altos teores de óxidos de ferro, como os Latossolos férricos, a SM mostrou-se mais indicada para predizer os atributos estudados. Dentre os atributos estudados, os óxidos de ferro e a SM foram os principais preditores da FCO2, provando a eficiência destes como pedoindicadores dos fatores e processos de formação do solo. / This study aims: i) to characterize the clay mineralogy and study the spatial variability of the granulometric, chemical and mineralogical attributes of the soil based on geological, pedological and geomorphological information; ii) to evaluate the potential of diffuse reflectance spectroscopy (DRS) and magnetic susceptibility (MS) in the estimation of hematite (Hm) and goethite (Gt) iron oxides, granulometric and chemical attributes in the landscape compartments; iii) to use DRS and MS in the study of the quantification and spatial variability of soil CO2 emission (FCO2); and iv) to investigate the efficiency of the use of MS and iron oxides in pedotransfer functions (PTFs) for estimate the FCO2. The study area, 870 ha, is located in the municipality of Guatapará-São Paulo, and is cultivated with sugar cane managed with straw. The area is located in the geomorphological province of Plateau Western Paulista, presenting three materials of origin related to the transition between Serra Geral Basalts, Eluvial-Colluvial Deposit and Alluvial Deposit, four types of Oxisols and one Entisols, besides geomorphology characterized by concave and convex areas. A total of 372 samples were collected at a depth of 0.00-0.25 m for soil attributes. For the FCO2 study, an area of 90 ha was delimited. In order to evaluate the indirect methods DRS and MS, the data were compared with the results of chemical, granulometric and mineralogical analyzes. All data were submitted to classical and geostatistical statistical analysis to evaluate spatial dependence and variability. The variability of some soil attributes was stratified by compartments (geology, pedology and geomorphology), in order to understand the influence of each compartment on the variability of the attributes studied. The stratification of soil attributes for geological, pedological and geomorphological compartment is effective to study the variation of the attributes. DRS is an effective tool in the characterization of iron oxides and in the identification of different soil classes. MS is useful both for better detailing and re-adjustment of soil classes, iron content and textural class intervals, helping to identify management zones. All attributes studied have spatial dependence. The interpolated maps based on attribute prediction by MS and DRS show pattern of variability similar to maps based on observed data. However, for soils with high levels of iron oxides, such as ferric Oxisols, the MS was more indicated to predict the attributes studied. Among the attributes studied, iron oxides and MS were the main predictors of FCO2, proving their efficiency as pedoenvironmental of soil formation factors and processes. / FAPESP: 2013/17552-6