A estrutura do solo está relacionada com o arranjo das partículas, agregados e poros que constituem este meio poroso. As influências estruturais do solo atuam em diversas escalas tanto macroscópicas como microscópicas. Mudanças estruturais em escala microscópica são importantes porque causam alterações no arranjo das partículas do solo e, conseqüentemente, mudanças na distribuição de poros. A qualidade das amostras de solo está diretamente relacionada a sua estrutura, a qual é extremamente importante devido à influência que exerce no desenvolvimento das raízes, fauna do solo, movimento e retenção de água e gases, etc. As alterações que ocorrem na estrutura do solo podem ser induzidas tanto por forças naturais quanto pela ação humana. Ciclos de umedecimento e secamento (U-S) causam grandes modificações na estrutura do solo, especialmente na distribuição do tamanho de poros, a qual reflete a distribuição espacial e temporal da umidade do solo. Conseqüentemente, estes processos podem afetar a retenção e o movimento de água e nutrientes no solo, tendo importantes conseqüências práticas em determinações de armazenamento e potencial mátrico da água no solo, amplamente usados em irrigação. O objetivo principal deste estudo foi aplicar as técnicas de tomografia computadorizada, atenuação de raios gama e análise micromorfológica como ferramentas na compreensão de como a estrutura do solo pode ser afetada por procedimentos de amostragem e ciclos de umedecimento e secamento. Foi feita uma análise crítica sobre o comportamento da estrutura do solo quando submetido a sucessivos ciclos de U-S e qual o impacto que possíveis alterações estruturais podem ocasionar na retenção de água pelo solo. Foram usadas amostras de três diferentes solos coletadas em anéis volumétricos. Cada amostra foi submetida à aplicação de três e nove ciclos de U-S. As amostras controle não foram submetidas a nenhum ciclo de U-S. O tomógrafo usado é de primeira geração equipado com uma fonte radioativa de 241Am e permitiu a obtenção de perfis de unidades tomográficas e imagens em 2-D das amostras de solo. O sistema de atenuação de raios gama é equipado com a mesma fonte radioativa do tomógrafo e possibilitou medidas de densidade e umidade do solo. A análise micromorfológica tornou possível quantificar a distribuição do formato, tamanho e arranjo dos poros dos solos. As análises realizadas através da técnica não invasiva de atenuação de raios gama permitiram determinar curvas de retenção usando um único umedecimento da amostra. Obteve-se também uma maior exatidão na definição do tempo de equilíbrio e redução do tempo requerido para obtenção da curva no intervalo de potencial mátrico de 0 a ?100 kPa. As análises usando-se a técnica de tomografia computadorizada tornaram possível mostrar o impacto de diferentes procedimentos de amostragem na estrutura do solo, alterações ocorridas nesta estrutura oriundas dos ciclos de U-S e investigar a qualidade de amostras de solo usadas em medidas de densidade. A partir da análise das imagens tomográficas ficou evidenciado que procedimentos de amostragem causam compactações próximo às bordas em amostras coletadas com anéis volumétricos e que quanto menor a dimensão do anel, maior é a deformação sofrida pela amostra. Com relação aos ciclos de U-S, a tomografia tornou possível acompanhar as modificações na estrutura com a evolução dos ciclos e permitiu identificar aumentos na porosidade do solo e desenvolvimento de grandes macroporos. A análise micromorfológica permitiu uma investigação da estrutura do solo em escala micrométrica. Através desta técnica foi possível a realização de um exame minucioso das modificações no arranjo, formato e distribuição dos poros das amostras de solos submetidas aos ciclos de U-S e procedimentos de amostragem. Os resultados mostraram que a estrutura do solo sofre mudanças importantes tanto no formato como na distribuição de tamanho dos poros, corroborando os resultados obtidos pela técnica tomográfica. Finalmente, foram realizadas ainda análises do impacto das mudanças na estrutura do solo na retenção de água. Os resultados permitiram mostrar que todos os solos apresentam variações na curva de retenção à medida que sofrem a aplicação de sucessivos ciclos de U-S. Esta informação é importante pelo fato de que os dados da curva são usados em simulações do transporte de água e produtos químicos ao longo do solo, em estimativas da quantidade de água a ser usada para irrigação e na predição de taxas de infiltração / Soil structure is related to the arrangement of soil particles, aggregates, and pores, which makes part of this porous media. The influence of structure on soil physical phenomena ranges from macro to microscope scale. Structure changes in microscope scale are important because affect the soil particle arrangement and, consequently, the pores distribution. Soil sample quality is directly related to soil structure, which is one of the most important properties that influences root development, water and gas movement and retention, soil fauna, etc. Natural forces and human action are the main factors that affect soil structure. Wetting and drying (W-D) cycles cause strong modifications on soil structure, especially in the pore size distribution, which reflects the temporal and spatial distribution of soil water and, consequently, these processes can affect soil water and nutrient retention and movement; having important practical consequences when calculating soil water storages and matric potentials, widely used in irrigation management. The main objective of this work was to use computed tomography (CT), gamma-ray attenuation, and micromorphologic analysis techniques as tools to investigate how soil structure can be affected by soil sampling procedures and wetting and drying cycles. A critical analysis about the behavior of soil structure when submitted to W-D cycles and the impact of possible structure changes on water retention was made. Core samples were collected from profiles of three soils with volumetric rings. Each soil sample was submitted to the application of three and nine W-D cycles. For the soil samples called control, none W-D cycle was applied. The CT scanner used is a first-generation system with a fixed source-detector arrangement and translation/rotational movements of the samples, equipped with a radioactive gamma-ray source of 241Am. The CT system permitted to obtain 2-D soil sample images and tomographic unit profiles. The gamma-ray attenuation system is equipped with the same radioactive source of the tomograph and it was used to evaluate soil density and water content. The pore size distribution, arrangement, and size of pores were analyzed through the micromorphologic analysis technique. By the analyses carried out through the non-invasive gamma-ray attenuation technique it was possible to evaluate soil water retention curves using a unique wetting cycle. The results allow to conclude that the nuclear method presents some advantages in relation to the traditional method (Richards method), like the higher accuracy in the determination of time of equilibrium, and reduction in the time required for the retention curve determination at the matric potential range of 0 to -100 kPa. The analyses using the CT technique allowed to confirm that soil compaction near the volumetric ring wall occur and that the effects of sampling procedures on soil structure need to be taken into account. It was showed that the size of the volumetric rings is very important and that small ones cause strong modifications on soil structure. Regarding the wetting and drying cycles, on the one hand, the technique allowed following the modifications on soil structure induced by these cycles, on the other, it makes possible to identify increases in soil porosity and development of some large macropores with the cycles. The micromorphologic analysis allowed an investigation of soil structure in a micrometric scale. This technique was particularly valuable because it was possible to analyze the changes in soil particle arrangement, shape, and pore distribution of samples submitted to W-D cycles and different sampling procedures. The results showed that soil structure is a dynamic property, suffering important changes on shape and pore size distributions, confirming the results obtained by the CT technique. Finally, analyses of soil structure changes during water retention curve determinations were made. By the results it was possible to conclude that the soil water retention curve is affected by sequences of W-D cycles. This sort of information is valuable because the water retention curve data are used in simulations of water and chemical products transport through the soil, and evaluations of soil water storages and matric potentials, widely used in irrigation management

A demanda alimentar vem aumentando de acordo com o crescimento populacional e com isso há uma necessidade de que as práticas agrícolas tornem-se cada vez mais intensas e tecnificadas, mediante o incremento, entre outros, da utilização de insumos químicos. Porém, uma vez aplicados de maneira desorganizada, sem a devida preocupação com os possíveis impactos aos recursos naturais, tais produtos podem vir a provocar danos ao solo, contaminação de águas subterrâneas (mediante sua lixiviação) e em alguns casos, podem ser responsáveis pelo aumento da salinidade em alguns solos da região do semiárido do nordeste brasileiro. Nesse sentido, devido ao fato de envolverem processos físicos na natureza, o estudo da dinâmica desses produtos químicos têm motivado diversos pesquisadores a aplicarem ferramentas matemáticas (modelos matemáticos) na área de engenharia de água e solo, buscando entender a correlação entre a dinâmica da água e o movimento de solutos no perfil do solo. Portanto, a presente pesquisa tem como objetivo a aplicação do modelo matemático HYDRUS-1D para a simulação do movimento da água e do íon potássio, em condições de laboratório, utilizando-se colunas preenchidas com dois tipos de material de solos salinos e não saturados: Argissolo Amarelo (S1) e Latossolo Vermelho Amarelo (S2). Além disso, buscou-se também avaliar tanto o desempenho do referido modelo, em condições salinas, quanto proceder a uma análise de sensibilidade. Para alcançar tais objetivos, foram conduzidas as seguintes etapas: 1) elaboração de curvas de distribuição de efluentes (Breakthrough Curves - BTC) para obtenção dos parâmetros de transporte do íon potássio, com a aplicação de soluções de 1000 ppm, 2000 ppm e 3000 ppm de concentração de potássio, nos dois tipos de solos salinos, 2) Aplicação dessas soluções de potássio na coluna preenchida com o mesmo material de solo salino não saturado, 3) Simulação dos perfis de água e potássio para os diferentes materiais de solo salino pelo modelo HYDRUS-1D e 4) Avaliação de desempenho e análise de sensibilidade do modelo HYDRUS-1D. A avaliação de desempenho foi feita levando-se em conta os seguintes índices estatísticos: erro máximo, erro absoluto médio, raiz quadrada do erro médio normalizado, coeficiente de massa residual, coeficiente de determinação, eficiência e índice de concordância de Willmott e a análise de sensibilidade foi feita mediante a determinação do erro padrão, por meio de variações positivas (+ 10%, + 20%, + 30%, + 40%, + 50%) e negativas (- 10%, - 20%, - 10%, - 40%, - 50%), dos valores de: umidade volumétrica do solo saturado, condutividade hidráulica e os parâmetros n e ? do modelo de van Genuchten (1980). Diante dos resultados obtidos, pôde-se perceber que os procedimentos experimentais (BTC\'s) para a estimativa dos parâmetros de transporte do íon potássio em condições de solo salino, foram suficientes para descrever a movimentação do íon potássio no solo, gerando informações de entrada precisas para os modelos de simulação. Em termos do modelo HYDRUS-1D, observou-se que o deslocamento do íon potássio acompanhou a frente de molhamento e que o modelo foi eficiente nas simulações de deslocamento do íon potássio e da água para ambos os solos, em condições salinas. A análise de sensibilidade evidenciou que o modelo apresentou-se sensível, às variações negativas dos dados de entrada: umidade volumétrica do solo saturado, condutividade hidráulica do solo saturado e parâmetros \"n\" e \"?\" do modelo de van Genuchten (1980). / The increased demand for food due to population growth requires that agricultural practices become increasingly intensive and very technical, including the increased use of agricultural chemicals (fertilizers). If improperly applied without considering possible impacts on natural resources, agricultural chemicals may lead to soil and groundwater contamination through their leaching from the soil root zone. They may be responsible also for increased salinity in some soils of semiarid regions in northeastern Brazil. Since many transient physical and chemical processes affect their transport in the subsurface, mathematical models have become popular tools in soil and water engineering and management in order to understand the correlation between water dynamics and solute movement in soils. Thus, this research aimed at using the HYDRUS-1D software package to simulate water and potassium movement, under laboratory conditions, in unsaturated saline soil columns filled with two soil types: an Ultisol (S1) and an Oxisol (S2). Comparisons were made with experimental data while also a sensitivity analysis was carried out to evaluate the effect of various parameters on solute transport under saline conditions. For this purpose the following studies were performed: 1) Measurement of solute breakthrough curves (BTCs) to estimate the transport parameters of the potassium ion by applying potassium solutions of 1,000 ppm, 2,000 ppm and 3,000 ppm to both soil types, 2) Application of similar potassium solutions to columns containing the same saline unsaturated soils, 3) Simulation of water and potassium distributions for different saline soil materials using HYDRUS-1D, and 4) Performance evaluation and sensitivity analyses of the HYDRUS-1D numerical model. The performance evaluation was conducted using the following statistical indices: maximum error, mean absolute error, normalized root mean square error, coefficient of residual mass, coefficient of determination, efficiency and Willmott\'s concordance index. The sensitivity analyses considered standard deviations resulting from positive and negative changes (+ 10% + 20% + 30% + 40% + 50%) (-10%, -20%, -10%, -40%, -50%) in the values of the saturated volumetric soil moisture content, the saturated hydraulic conductivity, and the parameters n and ? of van Genuchten\'s (1980) model for the unsaturated soil hydraulic functions. Results indicate that the experimental procedures (BTCs) for estimating the transport parameters of potassium for saline soil conditions were sufficient to describe potassium ion transport in the soils by generating the required input information for the simulation models. Relative to HYDRUS-1D model, the displacement of potassium was found to follow closely the wetting front, with the model providing a very efficient means for simulating the movement of both water and potassium in the two soils during saline conditions. The sensitivity analysis showed that the model was relatively sensitive to negative variations of the input data, notably the saturated water content, the saturated hydraulic conductivity, and the n and ? soil hydraulic parameters.

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A condutividade hidráulica do solo K é uma propriedade que expressa a facilidade com que a água se movimenta no solo. É de extrema importância ao manejo agrícola e consequentemente, à produção das culturas agrícolas e à preservação do solo e do ambiente. A determinação da condutividade hidráulica pode ser feita por métodos de laboratório e de campo. Um com maior controle das condições experimentais e o outro com menor grau de perturbação no solo. Dentre os métodos de campo o mais utilizado é o do perfil instantâneo que foi simplificado por Libardi et al (1980) que obteve teoricamente uma relação entre o conteúdo de água e o tempo de redistribuição t, supondo, gradiente de potencial total unitário. No intuito de uma análise mais profunda do método, pretendeu-se, nesse estudo verificar a possibilidade de obter uma equação do conteúdo de água no solo em função do tempo de redistribuição de modo similar ao modelo de Libardi et al (1980), mas sem a suposição de gradiente de potencial total unitário. O estudo foi desenvolvido com dados da literatura de quatro solos (17 profundidades) e a validação da equação foi realizada por comparação da função K( ) obtida a partir dela com a obtida tradicionalmente. Com base na análise dos resultados, pode-se concluir que a equação proposta entre e t para o método do perfil instantâneo mostrou-se válida e que por ela o gradiente de potencial total pode influir tanto o parâmetro como o parâmetro K0 da função K( ) dada pela equação K = K0 exp [ ( - 0)]. No caso específico dos solos avaliados neste trabalho, a influência do gradiente no parâmetro foi irrelevante comparativamente a tal influência no parâmetro K0, levando à possibilidade de utilização de um gradiente de potencial total médio para a obtenção da função K( ). Além disso, pode-se concluir também que o procedimento para o cálculo da densidade de fluxo a partir da curva da armazenagem em função do tempo de redistribuição da água é muito mais simples que o procedimento proposto por Hillel et al (1972) para esse fim, no método do perfil instantâneo. / The soil water hydraulic conductivity K is a property that expresses the ability of the soil in conducting water. It is of extreme importance to the agricultural management and, consequently, to the soil and environment preservation. The soil water hydraulic conductivity can be determined by means of laboratory and field methods, one better experimentally controlled and the other with less degree of soil disturbing. Among the field methods, the instantaneous profile one is the most used. It was simplified by Libardi et al (1980) that obtained theoretically a relation between the soil water content and the soil water redistribution time assuming unit soil water total potential gradient. In order to analyse in more detail the method, the objective of this work was to obtain an equation similar of the Libardi et al (1980) model but without assuming unit gradient. The study was developed with data of four soils (17 soil depths) from literature and the validation of the equation was carried out by comparing the K( ) function obtained from it and the K( ) function tradicionally obtained. From the results, it could be conclude that the as a function of t proposed equation showed to be valid and according to it the potential gradient may affect both and K0 parameters of the K = K0 exp [ ( - 0)] equation. However, for studied soils the influence of the gradient on the parameter was irrelevant in comparison with the influence of the gradient on the K0 parameter, which leads to the possibility of utilization of a mean gradient to obtain K( ) function. Besides, it could also be conclude that the procedure to calculate the flux density from the equation of soil water storage as a function of redistribution time is much more simple than the procedure proposed by Hillel et al (1972) for this purpose, in the instantaneous profile method.

As características hidráulicas do solo têm uma importância fundamental relacionada à disponibilidade de água para as plantas e ao transporte de solutos no solo. O modelo bifásico ou "móvel-imóvel" presume que o teor de água no solo (θ) pode ser dividido em duas frações: uma fração móvel (θm) e uma outra imóvel (θim). Define-se mobilidade μ da água no solo como a razão θm/θ. Correlações entre as funções θ(h), K(h) e μ(h) são esperadas, uma vez que essas três propriedades são relacionadas com a mesma estrutura do sistema poroso do solo. O objetivo do presente trabalho foi apresentar uma hipótese correlacionando a função mobilidade com a de condutividade, e testá-la através de dados obtidos segundo uma metodologia de laboratório desenvolvida. O experimento foi realizado em Piracicaba, SP e em Braunschweig, Alemanha. Amostras indeformadas de cinco solos (Latossolo Vermelho-Amarelo, no Brasil e Orthic Luvisol, Stagno-gleyic Luvisol, Dystric Podzoluvisol e Gleyic Podzoluvisol, na Alemanha) foram coletadas para a determinação das propriedades hidráulicas de retenção e mobilidade da água no solo. O método utilizado para a determinação da mobilidade da água consistiu na aplicação de um volume de água contendo o íon Cl- como traçador (um "pulso hidráulico") à amostra de solo sob sucção com o objetivo de simular eventos de chuva ou irrigação, que promovem uma alteração hidráulica rápida no solo. A difusão do íon entre as frações móvel e imóvel foi considerada desprezível, uma vez que o pulso hidráulico foi aplicado em uma única parcela e diretamente no solo, tornando o processo relativamente rápido. Resultados obtidos nos cinco solos avaliados indicam a existência de uma correlação linear entre μ e o valor de K/(dK/dθ), conforme hipotetizado. Utilizando o sistema de equações de Van Genuchten – Mualem, μ(h) pode portanto ser estimado por parâmetros da curva de retenção. A metodologia proposta permitiu a determinação da mobilidade da água em amostras de solo sob condições laboratoriais. A mobilidade da água mostrou ser uma função do volume relativo (v) aplicado podendo a relação μ – v ser parametrizada pelo ajuste de uma equação simples, com apenas um parâmetro. Não foi possível averiguar a existência de uma relação empírica entre esse parâmetro e os parâmetros da equação de Van Genuchten, possivelmente em função do número pequeno de dados disponíveis. / Soil hydraulic properties are essential for the determination of plant water availability and solute transport into the soil. The biphasic or mobile-immobile model concept assumes the soil water content (θ) to be divided in two fractions: a mobile fraction (θm) and an immobile fraction (θim). Soil water mobility, μ is defined as the ratio θm/&#952. Relationships between θ (h), K(h) e μ (h) are probable since these properties are related to the same soil pore structure. The objective of this study was to test a hypothesis regarding a correlation between the mobility function and the hydraulic conductivity function, using a new developed laboratory method to determine soil water mobility. The experiments were conducted in Piracicaba, Brazil and in Braunschweig, Germany. Undisturbed soil samples were collected in five soils (Oxisol, in Brazil, Orthic Luvisol, Stagno-gleyic Luvisol, Dystric Podzoluvisol e Gleyic Podzoluvisol, in Germany) to determine hydraulic properties and soil water mobility. The method used to determine water mobility consists in a water volume with Cl- ion as a tracer ("hydraulic pulse") applied to a soil sample under suction, simulating a rainfall or irrigation event leading to abrupt hydraulic changes. The ion diffusion between the mobile and immobile water fractions was negligible as the hydraulic pulse was applied directly to the soil in a relatively short process. Results of five evaluated soils indicate the existence of a linear correlation between μ and K/(dK/d θ), confirming the hypothesis. Using the Van Genuchten – Mualem equation system, μ(h) can therefore be estimated by retention curve parameters. The proposed laboratory method allowed determining soil water mobility in soil samples under laboratory. Soil water mobility showed to be a function of the applied relative volume (v), while the relationship μ – v could be modeled by a simple, one-parameter equation, however, it was not possible to verify the existence of an empirical relation between this parameter and parameters from the Van Genuchten equation, possibly due to small number of available data.

A facilidade com que uma raiz pode extrair água do solo é determinada pela condutividade hidráulica do solo e gradiente do potencial energético da água, ambos função do teor de água no solo. Nessa dissertação descreve-se o teste experimental de um modelo de extração e de partição da água do solo pelo sistema radicular de uma planta cujo sistema radicular se divide entre camadas de solo com propriedades hidráulicas contrastantes. O estudo foi conduzido em ambiente protegido com plantas de sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench) cultivadas em lisímetros com dois compartimentos separados fisicamente (splitpot). Quatro desses lisímetros foram construídos, preenchidos com material de dois tipos de solo de diferentes classes texturais (um solo de textura média - AR e outro de textura argilosa - AG). Durante um mês e meio foi aplicado um regime hídrico alternando a irrigação entre os compartimentos. O teor de água nos compartimentos dos lisímetros foi monitorado com TDR e tensiômetros. O material dos dois solos foi analisado conforme metodologia padrão quanto às suas propriedades de retenção e condução da água. A densidade radicular foi determinada por pesagem no fim do experimento, tendo ficado em torno de duas vezes maior no solo AR do que no AG. Foi possível observar que a extração de água ocorreu preferencialmente do compartimento do lisímetro com maior potencial de fluxo matricial. Em certas ocasiões houve transferência de água do lado de maior ao lado de menor potencial de fluxo matricial, com a liberação da água ao solo pelo sistema radicular (hydraulic lift). Em relação ao modelo, para compensar pelo efeito da heterogeneidade da distribuição radicular, da atividade radicular e do contato solo-raiz, incluiu-se um fator empírico f de correção no modelo. O valor de f foi determinado por ajuste numérico procurando-se uma correlação máxima entre modelo e observação nos quatro lisímetros. Para os solos AR e AG, os valores de f assim determinados foram 0,01506 e 0,003713, respectivamente. O modelo testado descreveu razoavelmente bem as observações com a utilização desses valores de f. / Root water extraction is determined by soil hydraulic conductivity and water potential gradients, both dependent on soil water content. In this dissertation the experimental test of a root water extraction and partition model is described for a plant whose root system is divided over soil layers with distinct hydraulic properties. An experiment was conducted in a greenhouse with Sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) plants growing in split-pot lysimeters containing two physically divided compartments. Four of these lysimenters were built, filled with material from two soils with different texture (a médium textured soil - AR and a clayey soil - AG). During a month and a half a water regime was applied alternating the irrigation among the compartments. The soil water content in the compartments was measured with TDR and tensiometer equipment. Soil hydraulic properties retention and conductivity were analyzed by standard methods. Root density was determined by weighing at the end of the experiment, resulting in values twice as high in soil AR compared to soil AG. It could be observed that water extraction occurred preferentially from the lysimeter compartments with the highest matric flux potential. At certain occasions, water transfer from the compartment with higher matric flux potential to the lower one was observed, transferring water from root to soil (hydraulic lift). Referring to the model, in order to compensate for root distribution heterogeneity, root activity and soil-root contact, an empirical factor f was added to the model. Its value was determined by a numerical fitting procedure aiming the highest correlation between model and observation in the four lysimeters. For soils AR and AG, the values of f determined were 0.01506 and 0.003713, respectively. The tested model described the observations reasonably well using these values of f.

Esse estudo tem como hipótese que a variação sazonal da fotossíntese de laranjeira ‘Valência’ está relacionada a fatores ambientais e endógenos. A menor atividade fotossintética durante os meses frios e secos está possivelmente associada à baixa temperatura e ao acúmulo de reservas, podendo ocorrer mesmo em condições de boa disponibilidade hídrica. A alta atividade fotossintética durante os meses quentes e chuvosos é possivelmente induzida pela maior disponibilidade de recursos naturais (água, energia solar e temperatura) e maior demanda por carboidratos, haja vista que nessa ocasião ocorre fluxo vegetativo intenso. O objetivo foi testar a hipótese acima, avaliando a variação anual de algumas características fisiológicas relacionadas à fotossíntese (trocas gasosas, fluorescência da clorofila, potencial de água no ramo e conteúdo foliar de carboidratos) de laranjeiras ‘Valência’ em condições de campo, em Cordeirópolis (SP). A influência da baixa disponibilidade hídrica sazonal foi verificada comparando-se plantas em condições naturais com plantas sob irrigação. A produção e algumas características biométricas foram avaliadas. A maior atividade fotossintética de laranjeiras ‘Valência’ ocorre durante a primavera, sendo induzida pelo aumento da temperatura e disponibilidade hídrica, enquanto que a menor fotossíntese ocorre durante o inverno, quando há baixa temperatura e deficiência hídrica. Durante o inverno, a menor fotossíntese não é associada ao conteúdo total de reservas foliares. Os valores máximos de assimilação de CO2 são observados na primavera, quando as condições ambientais são intermediárias entre o verão e o inverno e há fluxos vegetativo e reprodutivo nas laranjeiras. A alta demanda de carboidratos por esses drenos causa decréscimos no conteúdo de reservas foliares entre outubro e novembro, possivelmente estimulando a fotossíntese na primavera. Embora a fotossíntese das plantas no verão seja maior que no inverno, a atividade fotossintética não alcança valores próximos aos da primavera por limitações de origem bioquímica e estomática. A menor atividade bioquímica é induzida pela maior temperatura do ar em relação à primavera, em especial durante o período vespertino, enquanto que a limitação de origem estomática é causada pela alta demanda evaporativa do ar no verão. Durante o período quente e chuvoso, a atividade fotoquímica se ajusta às condições ambientais e não limita a fixação de carbono. A menor atividade fotossintética durante o inverno é ocasionada pela menor condutância estomática, devida à baixa temperatura do ar e solo. A ocorrência de deficiência hídrica no inverno causa redução do potencial de água nos ramos, diminuindo ainda mais a condutância estomática. No inverno, há limitação bioquímica da fotossíntese devida à baixa temperatura do ar, indicada pela redução da eficiência instantânea de carboxilação. Em relação ao metabolismo fotoquímico, não há indícios de limitação da fotossíntese. / This study has as hypothesis that the seasonal variation of photosynthesis in ‘Valencia’ sweet orange plant is related to environmental and endogenous factors. The lower photosynthetic activity during cold and dry months is possibly associated to low temperature and accumulation of leaf reserves, occurring even in well-watered plants.The higher photosynthetic activity during warm and rainy months is probably induced by higher availability of natural resources (water, sunlight and temperature) and by carbohydrate demand, since there is intense vegetative flush during this period. The objective was to test the above hyphotesis, evaluating the annual variation of some physiological characteristics related to photosynthesis (gas exchange, chlorophyll fluorescence, stem water potential and leaf carbohydrate content) of ‘Valencia’ sweet orange plants under field conditions, in Cordeirópolis (SP). The influence of low seasonal water availability was verified by comparing plants under natural with irrigated plants. Fruit production and some biometric characteristics were evaluated. The highest photosynthetic activity in ‘Valencia’ sweet orange plants occurred in spring, being induced by increase of temperature and water availability, while the lowest photosynthesis occurred in winter, when there is low temperature and water deficiency. During the winter, the lowest photosynthesis is not associated to the total reserve content in leaves. The maximum CO2 assimilation values are observed in spring, when environmental conditions are intermediate between summer and winter and there are vegetative and reproductive flushes in sweet orange plants. The high demand for carbohydrates in those sinks causes reduction in leaf reserve contents between october and november, probably estimulating the photosynthesis in spring. Although the photosynthesis in summer is higher than in winter, the photosynthetic activity does not reach values close to ones observed in spring due to biochemical and stomatal limitations. The low biochemical activity is induced by higher air temperature when compared to spring, mainly during afternoon, while the stomatal limitation is caused by the high air evaporative demand in summer. During the warm and wet period, the photochemical activity adjusts itself to environmental conditions and does not limit the carbon fixation. The low photosynthetic activity during winter is caused by low stomatal conductance as a consequence of low air and soil temperature. The occurrence of water deficiency in winter causes reduction of stem water potential, which is an additional factor leading to reduced stomatal conductance. In winter, there is biochemical limitation of photosynthesis due to low air temperature, as indicated by reduced instantaneous carboxylation efficiency. Regarding the photochemical metabolism, there are not signs of limitation to photosynthesis.

O presente trabalho teve por objetivo: a) avaliar os processos do balanço de água no solo com culturas de milho sob sistema plantio direto e, adubada com diferentes doses de nitrogênio, em sucessão a plantas de cobertura do solo, e b) verificar possíveis alterações de algumas propriedades físico-hídricas do solo neste tipo de prática de manejo. O experimento foi conduzido em uma área experimental da ESALQ-USP, município de Piracicaba-SP. Segundo a classificação internacional de Köppen, o clima da região é do tipo Cwa, denominado "tropical de altitude". O solo do local é do tipo Latossolo Vermelho Amarelo. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados com 4 repetições. Os tratamentos constaram de uma testemunha e de três doses de nitrogênio (60, 120 e 180 kg ha-1) na forma de sulfato de amônio, sendo que 30 kg ha-1 de N foram aplicados na semeadura e o restante em cobertura. A área da parcela experimental foi de 36 m2 (5,0 x 7,2 m), observando-se a declividade do terreno. A aveia preta foi semeada manualmente em julho de 2004 e o tremoço branco em junho de 2005, o milho em dezembro de 2004 e novembro de 2005, após manejo das plantas de cobertura do solo. No que diz respeito ao balanço de água o solo foram medidos a precipitação pluvial (P), o deflúvio superficial (R), a drenagem interna (D) (ou ascensão capilar) na profundidade de 0,8 m e a variação da armazenagem (Δh) na camada de solo de 0,0-0,80 m; a evapotranspiração real (ET) foi estimada como a incógnita na equação do balanço. Ainda foi avaliada a eficiência do uso da água (EUA) pela cultura do milho, bem como suas características agronômicas e produção de matéria seca (MS) das plantas de cobertura do solo. As propriedades físico-hídricas do solo avaliadas para atender o segundo objetivo do trabalho foram: porosidade total, macro e microporosidade do solo e densidade do solo. Os resultados obtidos mostraram que: quanto aos parâmetros do balanço de água, de forma geral, verificou-se que as doses de N os alteraram, uma vez que nos tratamentos com aplicação de N, o solo se encontrou com uma Δh relativamente menor que o tratamento sem N, refletindo em menor valor de D nesses tratamentos, sendo traduzido em maior absorção de água pelas plantas, bem como maior EUA e maior rendimento de grãos. Quanto às propriedades físico-hídricas do solo, percebeu-se tendências de mudança, principalmente no que se refere à macro e microporosidade do solo, condicionadas pela alteração estrutural do solo. Entretanto, estas mudanças ocorrem paulatinamente, com o tempo e com a aplicação de N, sendo interessante um estudo em longo prazo no SPD, para se obter resultados mais significativos e conclusivos quanto a essa prática de manejo na região. / The objective of this work was: a) to evaluate the processes of the water balance in the soil with maize plants, under no tillage system (NTS) and different nitrogen levels, in succession to cover crops; b) to verify possible alterations of some soil physico-hydric properties due to the no tillage system practice. The experiment was carried out in Piracicaba, SP, Brazil on a Typic Hapludox, locally called Yellow Red Latosol. According to Köppen's classification, the region climate is of Cwa type, tropical highland. The experimental design was of randomized blocks with four replicates. The treatments consisted of one control and three nitrogen levels (60, 120 and 180 kg ha-1 of N) as ammonium sulphate, 30 kg ha-1 of N being applied in the sowing and the remain in covering. The area of experimental plot was 36 m2 (5.0 x 7.2 m), observing the land slope. Avena strigosa was sown manually in July 2004 and Luppinus albus in June 2005, the maize in November 2004 and 2005, after handling of the cover crops. In relation to the soil water balance, it was evaluated the precipitation (P), the runoff (R), the internal drainage (D) (or capillary rise) at the 0.80 m of depth, soil water storage variation (Δh) at the 0.0-0.80 m layer and the evapotranspiration (ET). The latter, was considered as unknown in the water balance equation. The maize WUE was also calculated, as well as yield components and dry matter cover crops. The soil physico-hydric properties evaluated were: total porosity, macroporosity, microporosity and dry bulk density. The results showed that: for the soil water balance, generally, the N levels changed the equation parameters. As a result, the treatments with N application had lower Δh than the treatment without N, implying in a lower D in these treatments and leading to a higherwater absortion by plants, as well as WUE and yield grain. The soil physico-hydric properties have showed trends of changing, mainly for macro and microporosity, due to the soil structural change. However, these alterations, occur slowly, with the time and the N application. Therefore, it is necessary to study the long-term NTS to have significant and conclusive results for this soil management in this region.

O objetivo do presente trabalho foi estudar a variabilidade espacial dos parâmetros da equação da condutividade hidráulica determinada no campo em função do conteúdo de água no solo, pelo método do perfil instantâneo, e avaliar a estabilidade temporal da armazenagem da água no solo, com vistas a identificação de um local de amostragem ótimo para a determinação da densidade de fluxo da água pela equação de Darcy-Buckingham. O estudo foi desenvolvido num Latossolo Vermelho Amarelo, textura areno-argiloso, em área experimental do Campus "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo, município de Piracicaba, Estado de São Paulo, Brasil. Suas coordenadas geográficas são: 22° 42’ 43,3’’ de latitude sul, 47° 37’ 10,4’’ de longitude oeste e 456 m de altitude. A parcela experimental apresentava um comprimento de 45 m e uma largura de 15 m, na qual foram instalados 40 tubos de alumínio para acesso de uma sonda de nêutrons para medida do conteúdo da água no solo nas profundidades 0,20 m; 0,40 m; 0,60 m; 0,80 m e 1,00 m e cálculo da armazenagem da água no perfil 0- 1,0 m. A distribuição desses tubos foi feita na forma de uma grade de quatro colunas por dez linhas, com cada tubo distando de seu vizinho de 5 m. As funções K(θ) nos 40 pontos foram determinadas a partir das análises de regressão de θ em função de lnt e hz em função de lnt, durante o processo de redistribuição da água no solo. De posse das 40 funções K(θ) nas cinco profundidades estudadas, foram aplicadas as técnicas geoestatitisticas para o estudo da variabilidade espacial dos parâmetros θ0, K0 e γ da função. Foi realizada também a análise da estabilidade temporal da armazenagem da água no solo, ao longo do período de redistribuição da água no solo para verificar quais e quantos são os locais adequados para o monitoramento da água precisão aceitável e reduzido esforço amostral. Pelos resultados obtidos, pôde-se concluir que: a) os métodos geoestatísticos utilizados foram adequados para descrever a estrutura de dependência espacial dos parâmetros da relação da condutividade hidráulica em função da umidade do solo: θ0 , K0 e γ; b) para as três variáveis estudadas ( θ0 , K0 e γ) houve estrutura de dependência espacial dos parâmetros na escala utilizada com alcances máximos de 8,33, 19,09 e 10,35 m; c) a técnica da estabilidade temporal que possibilita identificar, no campo, o ponto, ou os pontos, que representam a média e os pontos que superestimam ou subestimam a média real de determinada variável, identificou, para os valores de armazenagem da água no solo do presente estudo, os pontos 19, 20 e 21 como os mais representativos da média geral do campo; d) a metodologia com base nos coeficientes de correlação de Spearman também permitiu concluir que os valores de armazenagem da água no solo, foram estáveis no tempo, para os 40 pontos amostrados. Palavras-chave: perfil instantâneo, estabilidade temporal, sonda de nêutrons, armazenagem / The objective of this work was to study the spatial variability of the parameters of the hydraulic conductivity equation determined in the field as a function of soil water content, by the instantaneous profile method, and to evaluate the soil water storage time stability, in order to identify a sampling location for the determination of soil water flux by means of Darcy-Buckingham equation. The study was carried out in a clay sandy Oxisol in the country of Piracicaba, State of São Paulo, Brazil (22º42’ 43,3’’ S, 47° 37’ 10,4’’ W, 546 m). The dimensions of the experimental plot were 45 m x 15 m in wich 40 aluminium tubes were installed to acess a neutron probe to measure the soil water content at the depths of 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 and 1.0 m and, then, calculate the soil water storage of the 0 - 1.0 m soil layer. The distribution of these tubes were made in grid of four columns by ten lines in spacing of 5m x 5m. The Kθ functions were determined in the 40 points from regression analyses of θ as function lnt and hz as a function of lnt, being K the hydraulic conductivity, θ the volumetric soil water content, z h the soil water storage in the 0 - Z m layer and t the soil water redistribution time. With the 40 Kθ functions in the five studied soil depths, geostatistical techniques were used to evaluate the spatial variability of the parameters 0 θ , 0 K and γ of the function ( ) [ ] 0 0 exp θ θ γ − = K K , where the subindex o means lnt = 0. Soil water storage time stability analysis were also carried out along the soil water redistribution period in order to verify which and how many are the adequate locations for water monitoring with acceptable precisi on and reduced sample effort. From the results, the follwing could conclude: (i) the used geostatistical methods were adequate to described the spatial dependence structure of the parameters θ0 , Kθ0 and γ; (ii) there were a spatial dependence structure of the parameters in the used scale with maximum ranges of 8.33, 19.09 and 10.35 m; (iii) from the time stability technique, it was possible to identify the points 19,20 and 21 as the more representative of the field overall mean; (iv) the rank Spearmam coefficients also showed that the soil water storage of the 40 sampled points were in the time.

O conhecimento dos processos que constituem a equação do balanço hídrico do solo, ou simplesmente os componentes do balanço de água no solo em campo cultivado é importante, por exemplo, para detectar corretamente períodos de déficits hídricos durante o ciclo das culturas, para indicar a necessidade de irrigação e indicar perdas de nutrientes por lixiviação. Uma vez que estes componentes podem variar no espaço e no tempo, o estudo da estabilidade temporal da variabilidade espacial deles é essencial para determinar adequadamente os pontos de observação no campo (locais) para monitorar a água do solo com precisão e esforço amostral reduzido. Assim, o objetivo deste trabalho é avaliar os componentes do balanço da água (especificamente a variação de armazenamento de água do solo, drenagem interna e evapotranspiração real) em um Latossolo Vermelho-Amarelo cultivado com milho e analisar a variabilidade espacial e temporal por meio da técnica de estabilidade temporal. O estudo foi realizado em uma área do campus da ESALQ/USP, município de Piracicaba, Estado de São Paulo, Brasil (22 º 42 \'43,3 \"S; 47 º 37\' 10,4\" W, 546 m). O relevo da área experimental, que tem 1.500 m², é plano com 60 tubos de alumínio instalados para acesso há uma sonda de nêutrons e 120 tensiômetros com manômetro de mercúrio (60 na profundidade de 0,75 m e 60 na profundidade de 0,85 m). Isso nos permitiu estimar a densidade de fluxo do solo na profundidade do solo 0,80 m por meio da equação de Darcy-Buckingham e o armazenamento de água no solo na camada de 0,0-0,80 m ao longo do ciclo da cultura. A precipitação foi medida por meio de um pluviômetro instalado no centro da área experimental e a evaporação real foi considerada como desconhecida da equação do balanço hídrico. O estudo foi realizado dividindo o ciclo de cultivo em 13 períodos (P1 a P13). O uso da estatística descritiva foi útil para mostrar a variação do comportamento dos dados após a remoção dos pontos discrepantes em alguns períodos. Pelo uso da técnica da estabilidade temporal, foi possível concluir os locais amostrais (pontos) que melhor representaram a drenagem interna no campo foram os pontos 60 e 22 e para armazenamento da água do solo foram os pontos 52 e 49, de modo que em futuras determinações, os equipamentos devem ser instalados nestes locais. Os coeficientes de correlação de Spearman entre os períodos indicam estabilidade temporal para o armazenamento de água no solo, independentemente do teor de água do solo. Para drenagem interna e evapotranspiração real, os valores desses coeficientes foram geralmente baixos, indicando que não há estabilidade temporal. / The knowledge of the process that constitute the soil water balance equation or simply the soil water balance components in field cropping is important, for instance, to correctly detected water deficits periods during the crops cycle, to indicate the need for irrigation and to present nutrient losses by leaching. Since these components can vary in space and time, the study of temporal stability of spatial variability of them is essential to adequality determine the observation points (locations) in the field to monitor soil water with precision and reduced sampling effort. Thus, the objective of this work is to access soil water balance components (specifically soil water storage variation, internal drainage and actual evapotranspiration) in an Oxisol cropped with maize and to analyze spatial and temporal variability technique. The study was carried out in an area of ESALQ/USP campus, county of Piracicaba, State of Sao Paulo, Brazil (22º 42 43,3 S; 47º 37 10,4 W, 546 m). The relief of the experimental area, that has 1,500 m², is plane and is instrumental with 60 aluminium tubes to access a neutron probe and 120 mercury manometer tensiometers (60 at the soil depth of 0.75 m and 60 at the depth of 0.85 m). This enabled us to estimate the soil flux density at the 0.80 m soil depth by Darcy-Buckingham equation and the soil water storage in the 0.0-0.80 m layer along the crop cycle. Rainfall was measured by means of a rain gauge installed in the center of the experimental area and actual evaporation was evaluated as the unknown of the soil water balance equation. The study was carried out diving the crop cycle in 13 periods (P1 to P13). The use of descriptive statistics was useful to show the date behavior variation after outliers removal in some periods. By using the temporal stability technique, it was possible to include that represented locations (points) that better represented the internal drainage in the field were points 60 and 22 those for soil water storage were points 52 and 49, so that in future determinations, equipments should be installed in these locations. Spearman correlation coefficients between periods indicated temporal stability for soil water storage independently of the soil water content. For internal drainage and actual evapotranspiration, values of these coefficients were generally low, indicating no temporal stability.