Das várias proposições para a determinação da umidade do solo, a técnica da reflectometria no domínio do tempo (TDR) vem despertando bastante interesse, pois apresenta características desejáveis, como a mensuração em tempo real e a possibilidade de leituras automatizadas. Por outro lado, além do custo elevado dos equipamentos, este método ainda apresenta necessidade de calibração. O desempenho no campo também carece ser mais bem estudado. Com o objetivo de avaliar a performance de um equipamento de TDR com sondas segmentadas em condições de campo, utilizando como método de referência a tensiometria, foram conduzidos experimentos em dois períodos de anos consecutivos, com a coleta de valores da umidade do solo e da respectiva leitura do TDR, em 48 baterias compostas de uma haste de TDR de cinco segmentos e um tensiômetro para cada segmento, dispostas em uma transeção em um Latossolo Vermelho-amarelo no campus da ESALQ/USP em Piracicaba/SP. Embora trabalhosa, a tensiometria mostrou-se suficiente como método de referência para a umidade no campo, pois sua metodologia é bem estabelecida e seu funcionamento não influencia nem é influenciado pelo TDR. As umidades observadas, obtidas a partir do potencial matricial e das curvas de retenção, mostraram padrão de variação semelhante entre os dois períodos, ao contrário das leituras do TDR, que exibiram médias e amplitudes pouco correspondentes entre os pontos num período e noutro. A correlação entre a umidade e a leitura do TDR foi em geral bastante reduzida e quanto mais restrito o conjunto analisado, como por haste ou segmentos, melhores resultados foram obtidos. As curvas de calibração mostraram grande variabilidade entre segmentos, tanto para o coeficiente de determinação como para o padrão da resposta, expresso pelo coeficiente angular das retas. Ajustes efetuados com os dados agrupados por haste ou por camada exibiram aumento da dispersão e forte diminuição do coeficiente de determinação. As retas de calibração também exibiram padrões diferenciados entre os períodos e ajustes com os dados dos dois conjuntos mostraram-se em geral ruins. Não foi possível identificar nenhum padrão para as variações da calibração ao longo da transeção, para algumas camadas houve indícios de dependência espacial, mas nenhuma relação definida com os atributos físicos determinados foi encontrada. Os resultados deste trabalho vêm complementar outros estudos reportados na literatura, mostrando que a aplicabilidade deste modelo de TDR segmentado é praticamente inviável, pois as variações da resposta do TDR são muito grandes entre as várias hastes ou mesmo entre segmentos de uma mesma haste, ou ainda entre os dois períodos. O trabalho também mostra a importância de estudos no campo para a validação de novos métodos ou equipamentos de determinação da umidade do solo. / Among many methods to assess soil water content, time domain reflectometry (TDR) is of recent interest due to its many desirable features as real-time method allowing automation. On the other hand, the equipment is expensive and needs calibration. More studies about its field performance are also required. With the objective of evaluating a TDR device with multilevel probes at field conditions, using tensiometry as reference method for soil water content, two experiments were conducted in consecutives years, by collecting values of soil water content and the respective TDR response in 48 batteries, that were made up of a TDR probe with 5 segments and a tensiometer for each segment, installed in a Red-yellow Oxisol (Hapludox) at the ESALQ/USP campus in Piracicaba/SP - Brasil. Although laborious, tensiometry showed to be a good reference to assess soil water content, because its methodology is well established and its functioning does not influence nor is influenced by the TDR. Soil water content obtained by matric potential and retention curves showed similar patterns in both periods, contrasting with TDR response that did not exhibit correspondence for average or range of measures between periods. The correlation between soil water content and TDR response was in general very small, and smaller data sets, per probes or per segment, showed better correlations. The calibration curves showed much variability among segments, both for the determination indexes and the response pattern. Data fitting per probe or level showed increased dispersion and strong reduction for determination indexes. Calibration also showed different patterns between periods and fitting with data from both periods were in general bad. It was not possible to identify tendencies for variations of calibration along the transect, nor correlation with offer soil attributes. These results complement other studies reported in the literature, showing that this type of probe is hard to be used, due the high variations among probes or even among segments of one probe, besides of variations in time. The importance of field studies for validation of new methods or devices for soil water content measurements are also presented.

Foram desenvolvidas funções de pedotransferência (PTF) para estimar os parâmetros (\'alfa\', n \'teta\'r e \'teta\'s) do modelo de Van Genuchten (1980) utilizado para descrever curvas de retenção de água no solo. Os dados utilizados foram provenientes de diversas fontes, principalmente de estudos realizados na região Nordeste pelas Universidades, Embrapa e Codevasf, totalizando 786 curvas de retenção, as quais foram divididas em dois conjuntos de dados: 85% para desenvolvimento das PTF; e 15% para teste e validação, considerados como dados independentes. Além do desenvolvimento das PTF de caráter generalizado para todos os solos, foram desenvolvidas PTF específicas para as classes Argissolos, Latossolos, Neossolos e Planossolos. As PTF foram desenvolvidas utilizando técnicas de regressão múltipla, utilizando o procedimento stepwise (forward e backward) para selecionar os melhores preditores. Duas PTF foram desenvolvidas: a) incluindo todos os preditores, densidade do solo, teores de areia, silte e argila e de matéria orgânica e b) apenas com os teores de areia, silte e argila. A avaliação estatística das PTF foi feita de acordo o coeficiente de determinação (R2), o índice de Willmott (d) e o índice confiança (IC). Para avaliação da estimativa do teor de água em potenciais matriciais específicos foi utilizado a raiz do erro médio quadrado (RMSE). A avaliação funcional das PTF paramétricas foi realizada examinando o seu desempenho no contexto do modelo SWAP (Soil-Water-Atmosphere-Plant). Os parâmetros s, r, e n desenvolvidos por meio de PTF para o modelo de Van Genuchten foram introduzidos no modelo SWAP para verificar a viabilidade da utilização de funções de pedotransferência para descrever atributos físico-hídricos do solo e previsão do rendimento agrícola. Essa viabilidade foi avaliada pelo desempenho do modelo comparando suas estimativas da produtividade agrícola com valores observados. Para os parâmetros e n da equação de Van Genuchten, as PTF demonstraram baixa capacidade preditiva, no entanto, para o parâmetro r a predição foi melhor. Em potenciais matriciais específicos (-10, -33 e -1500 kPa), a capacidade preditiva das PTF foi maior, o que possibilita a utilização em modelos de simulação que requerem apenas aproximações da capacidade de campo, ponto de murcha permanente e água disponível. O desempenho das PTF específicas por classes de solo foi similar ao da PTF Geral, evidenciando que o agrupamento de solos para desenvolver as PTF por classe foi pouco vantajoso. O desempenho na estimativa do teor de água no solo foi melhor para as PTF desenvolvidas com teores granulométricos, matéria orgânica e densidade do solo. Os resultados das simulações de rendimento agrícola utilizando PTF não diferem muito daquelas que empregam outros métodos. Além disso, aplicados em séries de dados mais prolongadas, os erros são reduzidos devido à inerente variabilidade espaço-temporal da produtividade. Palavras-chaves: Pedotransferência; Modelo; Simulação; SWAP; Feijão caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.); Milho (Zea mays L.); Sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench) / Development of pedotransfer functions and their application in agrohydrological models Pedotransfer functions (PTF) were developed to estimate the parameters (,\'alfa\', n \'teta\'r and \'teta\'s) of the Van Genuchten (1980) soil water retention model. Data for 786 retention curves were obtained from several sources, mainly from studies from the Northeastern region of Brazil performed by universities, Embrapa and Codevasf. The data were divided in two groups: 85% of data for PTF development; and 15%, considered to be independent, for testing and validation. Besides development of general PTFs for all soils, for the classes Ultisols, Ferralsols, Entisols and Planosols specific PTFs were developed. Techniques of multiple regression, specifically the procedure stepwise (forward and backward) were used to select the best predictors. Two PTFs were developed: a) including all predictors (soil density and contents of sand, silt, clay and organic matter) and b) including only the contents of sand, silt and clay. The statistical performance of each PTF was evaluated from the coefficient of determination (R2), the Willmott index (d) and the confidence index (IC). To evaluate the prediction of soil water content at specific pressure heads, the root mean squared error (RMSE) was used. The functional evaluation of parametric PTFs was done examining performance of PTF estimated parameters in the context of the model SWAP (Soil-Water-Atmosphere-Plant). The parameters , n, r and s estimated through PTF were introduced in the model to evaluate, by comparison to observed yields, the performance of the PTF when its predictions were used to estimate agricultural productivity. The PTFs showed a low predictive capacity for parameters and n, however, for parameters r and s the fits were better. At specific pressure heads (-10, -33 and -1500 kPa), the predictive performance of the PTF was better, allowing the use in simulation models that require only values of field capacity, permanent wilting point and available water content. The performance of the specific PTF for soil classes was better than the general PTF, but the difference was small, showing that grouping of soils to develop PTF per class seems to be of little advantage. The results of the simulations of agricultural productivity, using PTF, are similar to those that use more traditional methods. Moreover, when applied in long data series the errors are reduced due to the inherent space-temporary variability of the productivity. Keywords: Pedotransfer; Model; Simulation; SWAP; Corn (Zea mays L.); Cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.); Sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench)

Parametrizações mecanísticas descrevem fisicamente a interação das plantas com o ambiente baseando-se em processos fundamentais, como assimilação de líquida de CO2 e extração da água do solo pelas raízes, influenciados pelas condições do ambiente. O objetivo principal dessas rotinas é aumentar o entendimento do sistema estudado pela integração quantitativa e qualitativa do conhecimento em um modelo de simulação dinâmica do sistema real. Definindo estresse hídrico como a condição em que uma planta aumenta a resistência estomática em conseqüência do aumento da demanda atmosférica e/ou da redução da disponibilidade hídrica no solo, tem-se como hipótese que o déficit hídrico em plantas é causado por fatores ambientais relacionados com as interfaces solo-raiz e folha-atmosfera. O objetivo geral desse estudo é identificar quais são as variáveis do solo e da atmosfera determinantes e que devem ser consideradas na modelagem da deficiência hídrica em plantas. Os teores de água no solo e na atmosfera foram monitorados em condições de campo durante o desenvolvimento da cultura de feijão (Phaseolus vulgaris L.) entre Junho e Setembro de 2010, e correlacionados ao estresse hídrico caracterizado por medições de temperatura do dossel. As variáveis de interesse, especificamente o potencial matricial da água do solo, a temperatura e a umidade do ar e a temperatura do dossel foram medidas regularmente em intervalos de 30 minutos. A taxa de transpiração e a condutância estomática foram medidas ocasionalmente. Uma parcela foi irrigada durante todo o ciclo da cultura (tratamento totalmente irrigada), enquanto a outra foi submetida ao estresse hídrico na fase reprodutiva (tratamento com déficit de irrigação). A metodologia utilizada neste estudo deu suporte à hipótese inicial. Os principais fatores relacionados à interface solo-raiz são as propriedades hidráulicas do solo, especialmente a condutividade hidráulica e da densidade de comprimento radicular; na interface atmosfera de folhas, os fatores mais importantes são o déficit de pressão de vapor do ar atmosférico VPD. Estes fatores devem ser considerados de alguma forma na modelagem estresse hídrico em plantas. A detecção da ocorrência de estresse hídrico nas plantas no tratamento com déficit de irrigação foi feito por comparações entre o VPD e diferença de temperatura entre o dossel e o ar tdossel-ar e entre tdossel e a temperatura do bulbo úmido twb dos dois tratamentos hídricos. O início do estresse hídrico nas plantas com déficit de irrigação ocorreu em 05 de Agosto. As simulações com os modelos mecanísticos de extração da água do solo pelas raízes proposto por Jong van Lier et al. (2008) e de assimilação de CO2 proposto por Jacobs (1994) foram feitos com os dados de ambos os tratamentos. O modelo de extração foi sensível aos parâmetros hidráulicos do solo, especialmente a condutividade hidráulica e o comprimento radicular. A taxa de transpiração estimada pelo modelo de Jacobs (1994) mostrou-se dependente da temperatura do dossel utilizada para calcular o déficit de umidade específica folha-ar Ds e a condutância do mesofilo, do próprio Ds (dependente também da temperatura do ar), e do índice de área foliar. / Mechanistic parameterizations describe physically the interactions between crop and environment based on primary processes such as CO2 net assimilation and root water uptake from soil and how they are influenced by environmental conditions. An important purpose of developing mechanistic routines is to improve the understanding of a system by qualitative and quantitative integration of knowledge in a dynamic simulation model of a real system. Defining water stress as the condition in which stomatal resistance of plant leaves increases as a consequence of enhanced atmospheric demand and/or reduced soil water availability, the investigated hypothesis was that plant water stress is caused by environmental factors related to both the soilroot and leave-atmosphere interfaces. The main objective of the research was to identify which atmosphere and soil parameters are determinant and must be considered in crop water stress modeling. Soil and atmosphere water content were monitored under field conditions during the growing season of a Common Bean (Phaseolus vulgaris L.) crop between June and September, 2010, and correlated to plant water stress characterized by measurements of canopy temperature. The variables of interest, specifically the soil water pressure head, air temperature and humidity and canopy temperature were measured regularly at short intervals. Transpiration rate and stomatal conductance were measured occasionally. One plot was irrigated during the whole crop cycle (fully irrigated treatment), while the other one was subject to water stress in the reproductive phase (deficit irrigated treatment). The methodology used in this study supported the initial hypothesis. The main soil-root interface related factors that determine water stress are the soil hydraulic properties, especially the hydraulic conductivity, and the root length density; at the leaf atmosphere interface, the most important factor is the vapor pressure deficit of atmospheric air VPD. These factors must be somehow considered in crop water stress modeling. The detection of water stress occurrence in the deficit irrigated plants was made by comparisons between VPD and temperature difference between canopy and air tcanopy-air and between tcanopy and wet bulb temperature twb of the two irrigation treatments. The onset of water stress in deficit irrigated plants occurred on August 5. The simulations with the mechanistic models of soil water root uptake proposed by Jong van Lier et al. (2008) and of CO2 assimilation by Jacobs (1994) were made with data from the two treatments. The soil water uptake model was sensitive to soil hydraulic parameters, especially hydraulic conductivity and root length density. The transpiration rate estimated by the Jacobs (1994) model showed to be dependent on the canopy temperature used to calculate the specific humidity deficit between leaves and air Ds and the mesophyll conductance, on Ds (on its turn also dependent on air temperature), and on the leaf area index

O conhecimento das propriedades hidráulicas do solo referentes ao movimento da água é essencial para a solução de problemas que envolvem a poluição de mananciais e aquíferos, a conservação da água e o controle da erosão. Neste contexto, as propriedades hidráulicas do solo de maior importância são a curva de retenção da água no solo, a condutividade hidráulica e a difusividade hidráulica em função do conteúdo de água no solo. O método do perfil instantâneo é um dos métodos mais utilizados na determinação da condutividade hidráulica do solo não saturado, no entanto, a suposição do gradiente de potencial total unitário, adotado nos modelos de simplificação do método do perfil instantâneo, é ainda muito questionada em perfis de solo que não sejam estritamente homogêneos e com conteúdo de água afastado da saturação. Nesse sentido, os objetivos do projeto são: (1) obter e comparar a função condutividade hidráulica do solo pelo modelo de Hillel et al. (1972) com o modelo propostos por Libardi et al. (1980) e por van Genuchten (1980); (2) verificar a influência da adoção do gradiente de potencial total unitário no modelo de Libardi et al. (1980). O método simplificado de Libardi et al. (1980) apresenta boa concordância com o método padrão de Hillel et al. (1972) em estimar a condutividade hidráulica do solo não saturado para tempos de observação superiores a 24 horas, mesmo quando o gradiente de potencial total fica relativamente distante da unidade. Para tempos de observação inferiores a 24 horas, onde o conteúdo de água é maior, o modelo de Libardi et al. (1980) superestima o valor de condutividade hidráulica. A aplicação do método de Libardi et al. (1980), também em tempos de redistribuição inferiores a 24 horas, permite obter valores mais precisos de condutividade hidráulica do solo, expressos assim por duas funções com relação ao tempo de redistribuição observado. A presença de horizontes pedológicos ocasionou o impedimento hidráulico ao movimento da água, ou seja, reduziram a condutividade hidráulica do solo não saturado. O impedimento foi proporcional à maior proximidade dos horizontes. O aumento do valor médio e da variação do gradiente de potencial total se correlacionou exponencialmente com a redução da concordância do modelo simplificado de Libardi et al. (1980) com o modelo padrão de determinação da condutividade hidráulica do solo não saturado (Hillel et al., 1972). / The knowledge of the soil hydraulic properties related to the water movement is essential for the solution of problems involving the pollution of water sources and aquifers, water conservation and erosion control. In this context, the most important hydraulic properties of the soil are the soil water retention curve, the hydraulic conductivity and the hydraulic diffusivity as a function of soil water content. The instantaneous profile method is one of the most used methods to determine the unsaturated soil hydraulic conductivity, however, the assumption of the total potential gradient, adopted in the simplification models of the instantaneous profile method, is still very questioned in soil profiles that are not strictly homogeneous and with water content far from saturation. In this sense, the objectives of the project are: (1) obtain and compare the hydraulic conductivity function of the soil by the model of Hillel et al. (1972) with the model proposed by Libardi et al. (1980) and van Genuchten (1980); (2) verify the influence of the adoption of the unit total potential gradient in the model of Libardi et al. (1980). The simplified method of Libardi et al. (1980) shows good agreement with the standard method of Hillel et al. (1972) to estimate the hydraulic conductivity of the unsaturated soil for observation times greater than 24 hours, even when the total potential gradient is relatively far from the unit. For observation times shorter than 24 hours, where the water content is higher, the method by Libardi et al. (1980) overestimates the value of hydraulic conductivity. The application of the method, also in redistribution times less than 24 hours, allows to obtain more precise values of hydraulic conductivity of the soil, thus expressed by two functions with respect to the redistribution time observed. The presence of pedological horizons caused the hydraulic impedance to the water movement, that is, has reduced the hydraulic conductivity. The impediment was proportional as greater proximity the horizons have from each other. The increase in the mean value and variation of the total potential gradient correlated exponentially with the reduction of the agreement index comparing the simplified model of Libardi et al. (1980) with the standard model for determining the hydraulic conductivity of the unsaturated soil (Hillel et al., 1972).

O bioma Cerrado está cada vez mais fragmentado devido à ocupação agrícola e antrópica. Para a manutenção da biodiversidade, corredores de vegetação devem ser criados com o auxílio da revegetação e recuperação de áreas degradadas. Isto é facilitado pelo conhecimento da distribuição e dinâmica natural dos solos. O objetivo deste trabalho foi caracterizar o funcionamento físico-hídrico dos solos distribuídos em uma toposseqüência sob vegetação nativa. A área de estudo foi localizada dentro de uma parcela permanente instalada na Estação Ecológica de Assis, SP, Brasil, com vegetação predominante de cerradão ou savana florestada. Para a caracterização do funcionamento físico-hídrico dos solos foram realizados inicialmente estudos morfológicos, a partir da técnica da análise estrutural e da descrição de perfis de solo dispostos em cinco posições-chave da encosta. Amostras deformadas de solo foram utilizadas em análises químicas, granulométricas e densidade de partículas. Amostras indeformadas coletadas em anéis cilíndricos definiram as curvas de retenção de água e a densidade do solo. Blocos de solo foram impregnados e polidos para análise de imagens, obtendo-se a distribuição de poros em número, forma e tamanho. Em poços perfurados em três setores da toposseqüência, foi determinada a condutividade hidráulica saturada de campo. O monitoramento da umidade do solo “in situ” foi obtido por sensores instalados nos principais horizontes das trincheiras, calibrados para cada horizonte, durante o período de novembro de 2003 a novembro de 2004. Foram também utilizados os dados de precipitação mais próximos. Fotografias digitais adquiridas nos perfis de solo determinaram a distribuição das raízes. Os solos foram classificados, de montante a jusante, em Latossolo Vermelho, Latossolo Vermelho-Amarelo, Latossolo Amarelo e Gleissolo Háplico, com transição homogênea de cor e predomínio de textura franco-arenosa. No horizonte de superfície da toposseqüência, pequeno número de poros complexos de diâmetro equivalente superior a 1000µm ocupou quase a área total da imagem, representando uma estrutura de empilhamento de grãos simples com porosidade maior que em profundidade. Este comportamento provocou uma menor retenção hídrica, apesar do maior teor de matéria orgânica, e oscilação da umidade do solo após cada evento chuvoso. Predominaram raízes aglomeradas ou ramificadas nesta camada. Em profundidade, as raízes são mais individuais. Nos Latossolos, maior número de poros complexos de diâmetro equivalente superior a 1000 µm ocupa menor área em Bw do que em superfície. Isto indica a presença de aglomerados de microagregados em Bw que conferem maior retenção de água, maior número de microporos e menor oscilação da umidade do solo do que em superfície. No Gleissolo, o horizonte Btg2, mais profundo e mais argiloso, apresentou estrutura mais densa representada por uma porosidade expressiva de forma arredondada ou cavitária de diâmetro de 30 a 1000 µm. Neste horizonte, foi obtida a maior retenção hídrica, drenagem imperfeita e menor condutividade hidráulica. Nos outros horizontes da toposseqüência a condutividade foi elevada. O relevo influenciou nas propriedades físicohídricas e morfológicas dos solos que, por sua vez, determinaram o conteúdo de água limitante na estação seca e em períodos de estiagem. Este comportamento pode definir o padrão florístico de cerradão na parcela permanente. / The “Cerrado” bioma is being fragmented due to the human and agricultural occupation. To maintain the biodiversity, ecological corridors must be created by the revegetation and the restoration of the degraded areas. It can only be ameliorated upon the knowledge of the soil’s natural dynamics and distribution. The aim of this work was to characterize the behavior of soil water flow and soil physical properties, distributed in a toposequence under native vegetation. The study area was in a permanent plot installed in the Assis Ecological Station, São Paulo, Brazil. The predominant vegetation is the closed “cerrado” or savanna woodland. The soil physical, hydraulic characterization depended on soil morphology. The morphological study was carried out by structural analysis and by description of soil profiles arranged in five key positions on the slope. Disturbed soil samples were taken for chemical, particle size and soil particle density analyses. Undisturbed samples collected in cylindrical cores were used to define the soil water retention and bulk density. Soil blocks were impregnated and polished for image analysis to obtain the distribution of pores in number, shape and size. In wells perforated in three sectors of the toposequence the field saturated hydraulic conductivity was determined. The soil moisture monitoring “in situ” was obtained by sensors installed in the main horizons of the pits and calibrated for each soil horizon, during the period of November 2003 to November 2004. The nearest rain volume data were collected too. Digital photos of the soil profiles were acquired for the determination of the root distribution. The soils were classified, from the top backslope down to the footslope, as Rhodic Haplustox, Typic Haplustox and Epiaquic Haplustult, with a homogeneous color transition and the predominance of a sandy loam texture. In the soil surface on the toposequence, a little number of complex pores with equivalent diameter over 1,000 µm occupied almost the total pore area, characterizing the predominance of a structure formed by the packing of single grains. The porosity was higher than in the other horizons. This behavior caused lower water retention even with the highest organic matter content. On the surface, the oscillation of the soil moisture is closely related to each rain event. The roots were distributed in ramified or grouped roots in the surface layer and individually in the deeper horizons. In Oxisols, the presence of microaggregates in the B-horizon was characterized by a number of complex pores with equivalent diameter over 1,000 µm larger than in the soil surface but in minor area than in the surface layer. This conferred higher water retention, larger number of micropores and lower oscillation of soil moisture than in soil surface. The structure of the deepest B-horizon of Epiaquic Haplustult was denser, featured by an expressive rounded or vugh porosity with diameters between 30 and 1,000 µm. This conferred the largest content of clay, with the highest water retention, imperfect drainage and lowest hydraulic conductivity. The other soil horizons in the toposequence presented greater hydraulic conductivity. The landscape influences the physical, hydraulic and morphological soil properties in the toposequence. So the water content is limited in the dry season and partially in the humid season too, which can define the floristic pattern of the closed “cerrado” in this permanent plot.

Este estudo avaliou a evolução dos atributos físico-hídricos do solo sob diferentes sistemas de manejo (orgânico, agroflorestal e convencional), caracterizou o funcionamento físico-hídrico e avaliou o modelo Hydrus 1D em três coberturas vegetais distintas (agricultura orgânica, sistema agroflorestal - SAF e capoeira) em áreas de agricultura familiar no município de Apiaí - SP. A avaliação da evolução ao longo do tempo dos atributos físico-hídricos do solo foi realizada através do monitoramento da densidade do solo, porosidade calculada, porosidade por análise de imagens, condutividade hidráulica e do conteúdo de matéria orgânica para cada propriedade com diferentes sistemas de manejo. A caracterização do funcionamento físico-hídrico dos solos, e a obtenção dos dados de entrada para o modelo Hydrus 1D foram realizadas por meio da coleta de amostras para análises químicas, granulométricas, densidade de partículas, densidade do solo, curva de retenção, condutividade hidráulica saturada e análise de imagens. O monitoramento da umidade do solo \"in situ\" foi obtido por sensores instalados nos principais horizontes das trincheiras e associados aos dados de precipitação coletados em estação meteorológica automática instalada na área. Os resultados da evolução ao longo do tempo dos três sistemas de manejo mostraram altos valores de matéria orgânica, principalmente na profundidade de 0,0 - 0,2 m, porém não demonstraram tendência de acúmulo. Altos valores de matéria orgânica proporcionam ao solo baixa densidade e altos valores de porosidade, resultando em maior condutividade de água no solo. Todos os sistemas apresentaram atributos físicos e hídricos com boas condições para o cultivo, não sendo o solo um impedimento para a manutenção destes sistemas nesta região; além disso, o uso de sistemas de manejo agroecológicos é uma alternativa interessante para a região como forma de prática agrícola conservacionista. Em relação à caracterização físico-hídrica, os três solos sob diferentes coberturas vegetais, apresentaram, principalmente nos horizontes superficiais, altos valores de matéria orgânica e porosidade, porosidade esta representada por poros complexos grandes, que são responsáveis pela alta condutividade hidráulica e são determinantes na presença de duas regiões com propriedades hidráulicas contrastantes que confere o comportamento bimodal das curvas de retenção. Na modelagem dos dados e suas comparações, o modelo Hydrus não foi eficiente para a predição dos valores de umidade nos solos estudados, pois, no geral, apresentou valores simulados de umidade mais baixos para todos os horizontes das trincheiras nas três áreas quando comparados com os dados observados. Entretanto, apresentou bons resultados na predição dos volumes de runoff, que neste trabalho não foram medidos, mas observados no campo. Estes resultados confirmam a necessidade de mais estudos com relação à predição de movimentos da água em condições heterogêneas de culturas, visto que os dados de entrada com relação à vegetação são de difícil escolha, principalmente no SAF por apresentar alta diversidade de espécies. / This study evaluated the evolution of hydro-physical attributes of the soil under different management systems (Organic, Conventional and Agroforestry), characterized the hydro-physical functioning and assessed the Hydrus 1D model in three different cover crops (Organic agriculture, Agroforestry Systems and \"Capoeira\") in family agriculture areas , municipality of Apiaí - SP. The evaluation of the evolution over time of the hydro-physical attributes of the soil was performed by monitoring the soil bulk density, calculated porosity, porosity by image analysis, hydraulic conductivity and organic matter content for each family agriculture property with different management systems. The characterization of the hydro-physical functioning of the soil, as well as the attainment of the input data for the Hydrus 1D model, were done by collecting samples for chemical analysis, particle size distribution, particle density, bulk density, soil water retention curve, hydraulic saturated conductivity and image analysis. The monitoring of soil moisture \"in situ\" was obtained by sensors installed in the main horizons of the pits and associated with rainfall data collected from an automatic weather station installed in the area. The results of the evolution over time of the three management systems showed high levels of organic matter, especially in depth from 0.0 to 0.2 m, but showed no tendency to accumulate. These high values of organic matter provide a low soil bulk density and high porosity, resulting in a increased water conductivity of the soil. Each system had hydro-physical attributes with good conditions for cultivation and the soil was not an impediment to the maintenance of these systems in this region, moreover, the use of agroecological management systems is an interesting alternative for the region as a form of conservationist agricultural practices. Regarding the hydro-physical characterization, the three soils under different crop cover, presented, mainly in the surface horizons, high values of organic matter and porosity, being this porosity represented by large complex pores, that are responsible for the high hydraulic conductivity and are crucial in the presence of two regions with contrasting hydraulic properties conferring bimodal behavior of the soil water retention curve. In the comparisons of the modeling data, the Hydrus model was not effective for predicting the moisture values in the studied soils. This data presented simulated moisture values lower for all horizons of the pits in the three areas, when compared with the observed data. However, good results were obtained in predicting runoff volumes, which were not measured in this work, but observed in the field. These results confirm the need for further studies with respect to the prediction of water movements under conditions of heterogenous cultures, since the input data with respect to vegetation, are difficult to chose, especially in AFS, due to its high diversity of species.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gilberto Comiran.pdf: 1846926 bytes, checksum: 1b96f9d3924516f3c3a1814a89cd0014 (MD5) Previous issue date: 2006-07-21 / In this work, it is shown an application of a model to obtain the hydraulic conductivity of soils no saturated using concepts Fractal Geometry and the laws of Laplace and of Poiseuille. For the obtaining of the soil water retention curve it was used the camera of pressure of Richards and the experimental data of hydraulic conductivity in function of the soil water content were obtained through the Method of Hillel with the tensiometry use, according to a potency model. The equation van Genuchten with their parameters was used for the obtaining of the hydraulic conductivity. The application of the models of the Geometric Average and of the Neutral Pore suggested by Fuentes was shown simple and capable of predicting the hydraulic conductivity satisfactorily. / Neste trabalho, apresenta-se a aplicação de um modelo para se estimar a condutividade hidráulica de solos não saturados, utilizando os conceitos da Geometria Fractal e das leis de Laplace e de Poiseuille. Para a obtenção da curva de retenção de água, foi utilizada a câmara de pressão de Richards e os dados experimentais de condutividade hidráulica, em função da umidade do solo, foram obtidos através do Método de Hillel com a utilização de tensiometria, conforme um modelo de potência. A equação de van Genuchten, com seus parâmetros, foi utilizada para a obtenção da condutividade hidráulica. A aplicação dos modelos da Média Geométrica e do Poro Neutro sugerido por Fuentes mostrou-se simples e capaz de predizer a condutividade hidráulica satisfatoriamente.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Joao Fernando _Apel Miguel.pdf: 2365694 bytes, checksum: 7d9d98b6d57859a97870ad98e9d6d788 (MD5) Previous issue date: 2014-08-15 / This trial aimed at determining the S index using a drip irrigated viticulture in a nitossol. Twenty soil samples were collected for chemical analyses at the same familiar farm in Salto do Lontra city, southwestern Paraná. Richards chamber methodology was applied to make the water retention curve. Statistical process control was chosen to check which elements were under statistical control. Only three elements of the chemical properties were within control chart limits: phosphorus, calcium and aluminum. The calculated values of S index were below the critical value of S = 0.035, which means good physical condition of the soil. / O objetivo deste trabalho foi determinar o índice S para um Nitossolo sob viticultura irrigada por gotejamento. Foram coletadas 20 amostras de solo para análises químicas na mesma propriedade agrícola, no município de Salto do Lontra, Sudoeste do Paraná. Foi utilizada a metodologia da câmara de Richards para a confecção da curva de retenção de água no solo. O controle estatístico de processo foi usado para verificar quais elementos químicos estavam sob controle estatístico. Os elementos das propriedades químicas que se apresentaram dentro dos limites dos gráficos de controle foram: fósforo, cálcio e alumínio. Os valores calculados do índice S ficaram abaixo do valor crítico de S = 0,035, o que significa boa condição física do solo.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gilberto Comiran.pdf: 1846926 bytes, checksum: 1b96f9d3924516f3c3a1814a89cd0014 (MD5) Previous issue date: 2006-07-21 / In this work, it is shown an application of a model to obtain the hydraulic conductivity of soils no saturated using concepts Fractal Geometry and the laws of Laplace and of Poiseuille. For the obtaining of the soil water retention curve it was used the camera of pressure of Richards and the experimental data of hydraulic conductivity in function of the soil water content were obtained through the Method of Hillel with the tensiometry use, according to a potency model. The equation van Genuchten with their parameters was used for the obtaining of the hydraulic conductivity. The application of the models of the Geometric Average and of the Neutral Pore suggested by Fuentes was shown simple and capable of predicting the hydraulic conductivity satisfactorily. / Neste trabalho, apresenta-se a aplicação de um modelo para se estimar a condutividade hidráulica de solos não saturados, utilizando os conceitos da Geometria Fractal e das leis de Laplace e de Poiseuille. Para a obtenção da curva de retenção de água, foi utilizada a câmara de pressão de Richards e os dados experimentais de condutividade hidráulica, em função da umidade do solo, foram obtidos através do Método de Hillel com a utilização de tensiometria, conforme um modelo de potência. A equação de van Genuchten, com seus parâmetros, foi utilizada para a obtenção da condutividade hidráulica. A aplicação dos modelos da Média Geométrica e do Poro Neutro sugerido por Fuentes mostrou-se simples e capaz de predizer a condutividade hidráulica satisfatoriamente.

Define-se infiltração da água no solo como a entrada da água através da superfície do solo. O processo de infiltração separa, assim, quanto da precipitação pluvial, por exemplo, flui sobre a superfície do solo e quanto flui abaixo da superfície do solo, esta última tanto vertical como horizontalmente. Diversos fatores interferem neste processo, podendo-se destacar aqueles relacionados ao tipo de solo e declividade do terreno e às características do solo e da cobertura vegetal, bem como aquelas relacionadas à precipitação. São conhecidas diversas equações de infiltração, propostas para expressar a lei da infiltração da água em solos, que é o gráfico da taxa de infiltração da água com o tempo. São equações desenvolvidas empiricamente ou a partir de considerações físicas e aplicam-se somente a solos homogêneos e que permanecem homogêneos durante o processo. Dados da literatura têm mostrado que para nossos solos o avanço da frente de molhamento no processo de infiltração vertical também é proporcional à raiz quadrada do tempo, como a solução da equação de Richards obtida por Philip para a infiltração horizontal, porém com uma velocidade maior. Dado este fato, levanta-se a hipótese de utilizar a equação proposta por Philip para a infiltração na direção horizontal também para a direção vertical, em colunas com amostra de solo indeformada e com amostra de solo homogeneamente remodelada. Este trabalho trata do processo da infiltração de água no solo, especificamente a vertical descendente. Pretendeu-se avaliar as equações clássicas da lei da infiltração em amostras homogêneas de três solos estruturalmente distintos com estrutura deformada e indeformada. O experimento foi conduzido em latoratório, em nove colunas com amostras de três solos com características distintas, sendo um Cambissolo Háplico, um Latossolo Vermelho Amarelo distrófico e um Nitossolo Vermelho eutroférrico. As curvas da taxa de infiltração foram determinadas em laboratório e o conteúdo de água foi determinado pela técnica da atenuação gama. A equação proposta por Kostiakov para a lei da infiltração ajustou-se muito bem (máximo R2 para todos os solos, com exceção da coluna indeformada do Nitossolo) por praticamente coincidir com a equação de ajuste estatistico dos dados. Já o mesmo não ocorreu com a equação proposta por Horton para a qual os coeficientes de determinação variaram de 0,528 a 0,898 (sem considerer a amostra do Nitossolo indeformada). Com relação ao modelo de Green & Ampt que, ao contrário das equações de Kostiakov e Horton que são modelos empíricos, pode-se dizer tratar-se de um modelo semi-analítico, os ajustes dos dados também não foram muito bons (R2 variando de 0,802 a 0,898, sem considerer a amostra do Nitossolo indeformada). O modelo quase todo analítico de Philip, baseado na solução da equação de Richards para a direção horizontal, ajustou-se muito bem aos dados desta pesquisa que foi desenvolvida para a direção vertical descendente, visto que o gráfico da posição de frente de molhamento em relação a fonte de água em função da raiz quadrada do tempo de infiltração resultou numa linha reta com alto coeficiente de determinação para todas as amostras (R2 maior que 0,99 para as deformadas e R2 maior que 0,95 para as deformadas). Todos os modelos apresentaram um ajuste ruim (R2 menor que 0,1) para a coluna indeformada do solo 3 (Nitossolo). Provavelmente devido à presença de bioporo no interior da coluna, com fluxo preferencial da água ou também ao processo de amostragem que é muito dificuldato devido a forte estruturação deste solo. / Soil water infiltration is defined as the entry of water through the soil surface. The infiltration process thus separates how much of the rainfall, for example, flows over the soil surface and how much it flows below the surface of the soil, the latter both vertically and horizontally. Several factors interfere in this process, being possible to highlight those related to the type of soil and slope of the terrain and to the characteristics of the soil and vegetation cover, as well as those related to precipitation. Several infiltration equations are known, proposed to express the law of water infiltration in soils, which is the graph of the infiltration rate of water as a function of time. They are equations developed empirically or from physical considerations and apply only to homogeneous soils that remain homogeneous during the process. Literature data have shown that for our soils the advance of the wetting front in the vertical infiltration process is also proportional to the square root of the time, as the solution of the Richards equation obtained by Philip for horizontal infiltration, but with a higher velocity. Given this fact, the hypothesis is proposed to use the equation proposed by Philip for the infiltration in the horizontal direction also for the vertical direction, in columns with undisturbed soil sample and with homogeneously remodeled soil sample. This work deals especifically with the process of vertical descending soil water infiltration. It was intended to evaluate the classical equations of the infiltration law in homogeneous samples of three structurally distinct soils with disturbed and undisturbed structure. The experiment was carried out in a laboratory, in nine columns with three soils distinct characteristics, being a Haplic Cambisol, a Dystrophic Yellow Red Latosol and an eutrophic Red Nitosol. The infiltration rate curves were determined in the laboratory and the water content was determined by the gamma ray attenuation technique. The equation proposed by Kostiakov for the infiltration law adjusted very well (maximum R2 for all soils, except for the undisturbed Nitosol column) since it practically coincide with the equation of statistical fit of the data. The same did not occur with the equation proposed by Horton for which the coefficients of determination ranged from 0,528 to 0.898 (not considering the undisturbed column of Nitosol. In relation to the Green & Ampt model, unlike the Kostiakov and Horton equations that are empirical models, it can be said that it is a semi-analytical model, the data adjustments were also not good changing from 0,802 to 0,848 also not considering the undisturbed Nitosol. Philip\'s almost all-analytical model, based on the solution of the Richards equation for the horizontal direction, fitted very well the data from this work that were conducted in the downward vertical direction, since the graph of the wet facing front position the water source as a function of the square root of the infiltration time resulted in a straight line with a high coefficient of determination for all samples (R2 greater than 0.99 for the deformed and R2 greater than 0.95 for the deformed ones). All models presented a poor fit (R2 less than 0.01) for the undisturbed soil 3 column (Nitosol). Probably due to the presence of biopore inside the column, with preferential flow of water or to the sampling process that is very difficult due to the strong structure of this soil.