Tradicionalmente o manejo das plantas daninhas é realizado levando-se em consideração a infestação média destas plantas nas áreas agrícolas; sendo então adotadas estratégias de manejo de forma homogênea em toda a área. Porém, as plantas daninhas não se distribuem uniformemente, sendo comum o comportamento contagioso, formando manchas ou "reboleiras". No entanto, a localização e mapeamento de diferentes infestações são tarefas difíceis de serem executadas em larga escala e requerem metodologias adequadas. Desta forma, métodos de determinação dessa variabilidade espacial necessitam de melhores esclarecimentos e estudos científicos. Com o objetivo de estudar o comportamento da variabilidade espacial das plantas daninhas e seu respectivo banco de sementes com a utilização de ferramentas da agricultura de precisão, foram realizados quatro experimentos para avaliar esta variabilidade espacial e temporal e analisar a potencialidade que a mesma pode proporcionar para o manejo racional das plantas daninhas, principalmente a possibilidade da aplicação localizada de herbicidas. O primeiro experimento consistiu do mapeamento do banco de sementes ao longo de dois anos consecutivos no intuito de comparar sua variabilidade espacial com a flora emergente. Concluiu-se que existe uma correlação entre o banco de sementes e a flora emergente e entre bancos de sementes de anos consecutivos, principalmente para as plantas daninhas Ageratum conyzoides L. e Commelina benghalensis L.. Analisando a dependência espacial, foi detectada uma dependência entre 7 e 15 m para o banco de sementes e a flora emergente. Os mapas gerados mostraram uma grande variabilidade espacial das plantas daninhas, sendo observadas algumas tendências de estabilidade ao longo do tempo. No segundo experimento foram feitos dois mapeamentos da infestação da planta Panicum maximum Jacq., um durante a colheita da cultura de milho e outro após a colheita, para fins de aferição do método de mapeamento realizado durante a colheita. Foi constatada uma subestimação de 6% da área infestada pelo método de mapeamento durante a colheita, quando este foi comparado com o caminhamento numa grade regular após a colheita. Os dois métodos foram coincidentes em 45% das áreas marcadas. O terceiro experimento consistiu de uma avaliação da eficácia da aplicação localizada de herbicidas pós-emergentes na cultura da soja, baseada em mapas de infestação das plantas daninhas. Para isto foi feito uma amostragem numa grade de 6 x 6 m e, baseado na infestação em cada célula, foi pulverizado duas doses de herbicidas pós-emergentes dependendo da infestação de cada local. Foi obtida uma economia de produto da ordem de 18 e 44%, sendo a eficácia similar à aplicação convencional utilizando dose única e pulverização uniforme em área total. No quarto experimento foi realizada uma pulverização localizada de herbicida pré-emergente baseada no mapeamento prévio do banco de sementes das plantas daninhas; sendo verificado uma eficácia igual à convencional e uma economia de 22% de produto herbicida. Portanto, técnicas de mapeamento da variabilidade espacial das plantas daninhas são importantes ferramentas para que melhores decisões sejam tomadas dentro dos sistemas de produção agrícola, sendo de extrema urgência um maior conhecimento e embasamento técnico-científico de técnicas agronômicas que considerem esta variabilidade espacial. / Traditionally the weed management has been done considering the overall weed infestation in the whole field and then herbicides are sprayed according to a single weed control recommendation for the field. But weeds are not uniformly distributed and normally have clumped populations showing weed patches presenting high spatial variability. This nature of the weed populations can be mapped, and so it can help the decisions associated with weed management on agricultural systems. However, localization and mapping of the weed clusters are very difficult tasks in large areas, and require adequate methodology. Therefore, determination method of this weed infestation variability in space must be scientifically studied. With the objective of studying the weed spatial variability and temporal behavior of weed seedlings infestations and their respective seed banks, four experiments were conducted to evaluate the spatial temporal behavior of the weeds and the potential of weed mapping technology could bring to the rational weed management. The aim of the first experiment was to evaluate the spatial temporal behavior of the weed seedlings and their respective seed banks using the mapping technology. A grid sampling was used to understand the seedling and seed bank behavior in the space and time. Correlations using "Spearman rank" test were observed, mainly in Ageratum conyzoides L. and Commelina benghalensis L. The spatial dependence was noted between 7 and 15 m for the weed seedlings and seed banks. The weed maps showed that the weeds have a high spatial variability making patches with some temporal stability. In the second experiment two weed surveys were done with the objective of mapping Panicum maximum Jacq. during and after corn harvest. The grid sampling method after harvest corn was used to evaluate the harvest mapping method. It was underestimated about 6% of the weed infestation using the harvest mapping method when it was compared with the grid sampling method after corn harvest. In this experiment the harvest mapping method had just 45% of efficiency in recording weed infestation areas. The third experiment was done in order to analyzed the post emergence herbicide efficacy in soybeans based on weed maps constructed with grid sampling mapping. The weed seedling was counted in a 6 by 6 m grid and, based on weed infestation of each grid, it was sprayed two post emergence herbicide rates according to the weed infestation. It was saved 18 to 44% of herbicides compared to broadcast application with the same herbicide efficacy. In the fourth experiment a pre emergence herbicide application was carried out in soybeans crop based on weed seed bank map and, it was observed that the site-specific application had similar efficacy saving 22% of herbicides. So, the weed mapping technology is an important tool to bear on decisions associated with crop production, and it is a priority for the implementation of this technology multiple sources of scientific knowledge in weed biology and management regarding to the weed spatial variability.

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

O objetivo deste trabalho foi avaliar a incorporação de funções geoestatísticas na matriz de variâncias e covariâncias residual no estudo de modelos lineares mistos a partir de um grupo de quatro experimentos de cana-de-açúcar, conduzidos na Guatemala nos seguintes locais: fazenda Limones - usina açucareira Pantaleón (LP), fazenda Bálsamo - usina açucareira Pantaleón (BP), área 1 da fazenda Limones - usina Madre Tierra (MT1) e área 2 da fazenda Limones - usina Madre Tierra (MT2). A variável resposta de interesse foi a produção de cana-de-açúcar por hectare, o delineamento utilizado nos quatro locais foi o casualizado em blocos, com cinco repetições e os mesmos seis tratamentos referentes a diferentes dosagens de um biorregulador (estimulante de crescimento). Em princípio, foram ajustados e comparados diversos modelos alternando-se o efeito de blocos, ora considerado fixo, ora aleatório, e a estrutura da matriz de variâncias e covariâncias (R), segundo os modelos exponencial, gaussiano e esférico. Estes modelos foram comparados, e os que admitem estruturas de dependência espacial se destacaram estatisticamente como os melhores, a partir do critério de Akaike (AIC), sendo então selecionados os modelos BFExp (blocos de efeito fixo e função exponencial na matriz R) e BAExpH (blocos de efeito aleatório, função exponencial para R e variâncias diferentes entre os locais). A seguir, foi realizada a estimação dos efeitos fixos e a predição dos efeitos aleatórios por meio do método da máxima verossimilhança restrita (REML) pois esta metodologia proporciona um menor viés para suas estimativas. As análises conjuntas nos dois modelos selecionados não apresentaram interação tratamentos versus locais, nem mesmo efeito de tratamentos significativos, não sendo aconselhado o desdobramento desta interação. O efeito de locais por sua vez, foi significativo apenas no modelo BAExpH, e detectou-se neste caso a superioridade do local BP em relação aos demais. Adicionalmente, os locais foram analisados individualmente, focando a comparação dos modelos e as análises de variâncias, contudo, assim como na análise conjunta, nos modelos escolhidos para cada local, os efeitos de tratamentos também não foram significativos. Gráficos de resíduos foram construídos e representaram bons ajustes para os modelos BFExp e BAExpH para descrever os dados deste grupo de experimentos. Por fim, foi realizado um estudo de simulação cujos resultados deram mais credibilidade e suporte para a importância e relevância de se verificar, por meio de comparações, a necessidade de uso de um modelo mais elaborado, que considere a possível existência de dependência espacial entre as observações. / The aim of this research was to evaluate the incorporation of geostatistical functions in the residual variances and covariances matrix in linear mixed models in a group of four experiments cane sugar conducted in four sites of Guatemala: farm Limones - Pantaleon sugar mill (LP), farm Bálsamo - Pantaleon sugar mill (BP), area 1 of the farm Limones - sugar mill Madre Tierra (MT1) and area 2 of the farm Limones - sugar mill Madre Tierra (MT2). Production of sugar cane was the interest variable analyzed at all locations, using the randomized block design with five replications and the same six treatments related to different doses of a plant growth regulator. Initially the models were adjusted and compared with alternating the blocks effect, sometimes considered fixed, sometimes random, and the structure of the variance and covariance matrix (R) according to the exponential, gaussian and spherical models. The models were compared, and, among them, those with spatial dependence structures stood out as the best statistically from the Akaike information criterion (AIC), and the selected modelos were the BFExp model (block as fixed effect and exponential function to R) and the BAExpH model (block as random effect, exponential function to R and different variances among the sites). After that, the estimation of fixed effects and prediction of random effects using the restricted maximum likelihood method (REML) were done, since this methodology provides a lower bias to their estimates. The joint analysis of both selected models showed no interaction between treatments and locals, even significant effect of treatments, not being advised the unfolding of this interaction. The effect of local was significant only in the BAExpH model, and detected in this case the superiority of the local BP in relation to the others. Additionally, individual sites were examined similarly to the previous case, through comparison of models and analysis of variance, however, treatment effects weren\'t significant too. Residual plots were constructed and represented satisfactory fit of the models to describe the data in all cases studied. Finally, a simulation study showed results with more credibility and support for the importance and relevance of verifying, through comparisons, the need to use a more structured model that considers the possible existence of spatial dependence among observations.

Este estudo teve como objetivo determinar a variabilidade espacial dos teores de óleo e proteína de grãos de soja e correlacioná-los com atributos do solo. Em uma área aproximada de 9,01ha, foram realizadas 170 coletas de dados em pontos correspondentes aos nós de uma malha regular de 25m. Em um raio de 1m ao redor do ponto central georreferenciado, foram colhidos todos os grãos de soja e coletadas 7 subamostras de solo, totalizando uma amostra composta. A correlação entre dados, visando a explicar a variabilidade espacial da produtividade de culturas agrícolas, é uma das fases mais importantes e sensíveis da Agricultura de Precisão. Muitos são os atributos que podem estar influenciando os teores de óleo (Porcentagem de Extrato Etéreo na Matéria Seca - %E.E.M.S.) e proteína (Porcentagem de Proteína Bruta na Matéria Seca - %P.B.M.S.) do grão de soja como, por exemplo, os do solo (compactação, estrutura, nutrientes, textura, umidade), os da planta (nutrientes absorvidos, enraizamento, disponibilidade de água nas folhas, ataque de pragas) e os do clima (radiação solar, vento, temperatura e umidade). Com os atributos utilizados neste estudo não houve correlação satisfatória entre a variabilidade espacial dos atributos da fertilidade e textura do solo com teores de óleo (Porcentagem de Extrato Etéreo na Matéria Seca - %E.E.M.S.) e proteína (Porcentagem de Proteína Bruta na Matéria Seca - %P.B.M.S.) da soja da área experimental e também um baixo coeficiente de determinação na análise de regressão linear múltipla para as variáveis óleo e proteína. Quanto à análise geoestatística, as variáveis, óleo (Porcentagem de Extrato Etéreo na Matéria Seca - %E.E.M.S.), proteína (Porcentagem de Proteína Bruta na Matéria Seca - %P.B.M.S.), argila e boro não apresentaram dependência espacial. Na área experimental encontrou-se um ótimo coeficiente de determinação entre as variáveis de atributos do solo (silte, H+Al, M.O., Ca, Mg, K, SB, CTC, V%, Mn eCu) todos maior que 85%, apenas a variável K teve um ajustamento que pode ser considerado bom, ficando entre 75% e 85%. / The purpose of the present study was to determine the spatial variability of oil and protein contents in soybean grains and to correlate these characteristics with soil attributes. In a 9.01ha field, 170 samples were taken at the nodes of a 25m regular grid. Within a 1-m radius around the georeferenced node, all soybean grains were collected, as well as 7 soil subsamples, constituting one compound sample. One of the most important and delicate aspects of Precision Agriculture is correlating data to explain the spatial yield variability of agricultural crops. There are several attributes that can influence oil (percentage of ethereal extract in dry matter - %E.E.D.M.) and protein (percentage of gross protein in dry matter - %G.P.D.M.) amounts in soybean grains, such as, those related to the soil (compaction, structure, nutrients, texture, moisture), plants (nutrients absorbed, rooting, water availability in the leaves, pest attacks) and climate (solar radiation, wind, temperature and humidity). Considering the attributes studied, poor correlation was verified between the spatial variability of soil fertility and texture with oil (percentage of ethereal extract in dry matter - %E.E.D.M.) and protein (percentage of gross protein in dry matter - %G.P.D.M.) amounts in soybean grains from the experimental area. A low coefficient of determination for the multiple linear regression analysis was obtained for the attributes oil and protein contents. Using geostatistical analysis, no spatial dependence was verified for the variables oil (ethereal extract in dry matter - %E.E.D.M.), protein (gross protein in dry matter - %G.P.D.M.), clay and boron amounts. The soil attributes (silt, H+Al, D.M., Ca, Mg, K, SB, CEC, V%, Mn and Cu) showed excellent coefficients of determination in the experimental area, with all coefficients above 85%, except for K, which showed coefficients between 75% and 85%, which are considered good.

Les couches de sol présentent fréquemment des hétérogénéités spatiales qui proviennent des processus d’érosion, de sédimentation et de l’effet de l’activité humaine. A ces hétérogénéités géologiques de premier ordre viennent s’ajouter des hétérogénéités de petite échelle au sein d’une même couche géologique. Sous sollicitation sismique faible ou forte, ces hétérogénéités spatiales des propriétés du sous-sol sont susceptibles de conduire à une variabilité spatiale importante des propriétés du mouvement sismique en surface (amplitude, durée, contenu fréquentiel, …). Dans cette thèse, une analyse probabiliste est réalisée pour évaluer l’effet de la variabilité spatiale de la vitesse des ondes de cisaillement (V_s) sur la variabilité du mouvement sismique en surface. Pour simplifier, une simple structure de sol 2D (une couche sédimentaire sur un demi-espace) est considérée. La structure 2D de V_s est modélisé comme un champ aléatoire en utilisant la méthode EOLE (Expansion Optimal Linear Estimation) et 9 modèles probabilistes sont considérés en faisant varier les trois paramètres de fluctuation du sol: le coefficient de variation (COV) sur V_s, les distances d'autocorrélation horizontale (θ_x) et verticale (θ_z). Les mouvements sismiques du sol en surface sont simulés à l’aide du logiciel de différences finies FLAC2D pour une excitation d'onde plane avec une polarisation SV.Une première partie porte sur l’étude de la variabilité en surface de différents indicateurs du mouvement sismique (fréquence de résonance, amplification, Intensité d’Arias, durée, corrélation spatiale). Nos simulations purement linéaires soulignent l’importance des ondes de surface diffractées localement au niveau des hétérogénéités du sol sur ces différents indicateurs et le contrôle de COV sur leur variabilité. Elles mettent également en évidence que, bien que les approches probabilistes 1D reproduisent correctement en moyenne les fréquences de résonance fondamentales et les amplifications associées, elles sous-estiment l’amplification à haute fréquence, l’Intensité d’Arias et la durée du mouvement sismique ainsi que leur variabilité. La deuxième partie porte sur la cohérence spatiale, calculée sur la phase forte et sur la coda des vitesses simulées en surface. Les résultats montrent que la perte de cohérence avec la fréquence ou la distance est principalement contrôlée par COV. A cette perte de cohérence globale s’ajoute la présence de fortes cohérences dans certaines bandes de fréquences étroites causées par les caractéristiques de propagation d’ondes de volume et de surface (résonance des ondes SV, phases d’Airy des ondes de Rayleigh). Ces observations sont cohérentes avec les observations sur les données réelles du site d’Argostoli en Grèce. La troisième partie s’intéresse à la prise en compte du comportement non-linéaire des sols. Le comportement non-linéaire du sol est basé sur des tests triaxiaux effectués sur la plaine alluviale de Nahr Beyrouth. L’effet du comportement non-linéaire et de sa variabilité est étudié pour les différents indicateurs du mouvement sismique (Intensité d’Arias, durée, corrélation spatiale, cohérence décalée). / Soil layers frequently exhibit spatial heterogeneities that arise from the erosion, sedimentation processes and from the effects of human activity. To these first order geological heterogeneities are added small-scale heterogeneities within the same geological layer. Under weak or strong seismic loading, these spatial heterogeneities of the subsurface properties are likely to lead to a significant variability in the ground motion properties within short distance on surface (amplitude, duration, frequency content, ...). In this thesis, a probabilistic analysis is carried out to evaluate the effect of the spatial variability of shear wave velocity (V_s) on the variability of surface seismic response. For sake of simplicity, a simple 2D soil structure (a sedimentary layer over a half-space) is considered. The 2D structure of V_s is modeled as a random field using the EOLE (Expansion Optimal Linear Estimation) method and nine probabilistic models are considered by varying the three soil fluctuation parameters: the coefficient of variation (COV) on V_s, the horizontal and vertical autocorrelation distances (θ_x and θ_z, respectively). The surface ground seismic motion is simulated using the FLAC2D finite difference code using a SV plane-wave plane excitation.The first part deals with the study of the surface variability of different ground motion indicators (resonance frequency, amplification, Arias intensity, duration, spatial correlation). Our purely linear simulations emphasize the importance of the locally diffracted surface waves due to soil heterogeneities on these different indicators and the control of COV on their variability. They also show that, although 1D probabilistic approaches correctly estimate the average of the fundamental resonant frequencies and the associated amplifications, they underestimate the high frequency amplification, the Arias intensity and the duration of the ground motion on surface, as well as their variability. The second part deals with another estimator the ground motion spatial variability: the coherency and it is calculated on the strong phase and on the coda of simulated seismograms on surface. The results show that the variation of the coherency as a function of frequency or distance is mainly controlled by COV. To this overall behavior of the average coherency on surface is superimposed the presence of strong loss or increase of coherency in certain narrow frequency bands caused by the propagation characteristics of body and surface waves (resonance of SV waves, Airy phases of Rayleigh waves). These observations are consistent with the observations on real data from the Argostoli site in Greece. The third part focuses on taking into account the non-linear behavior of soils. The definition of non-linear properties of the soil is based on triaxial tests carried out on the alluvial plain of Nahr Beirut. The effect of non-linear behavior and its variability is studied for the different ground motion indicators, mainly in the time domain (Arias intensity, duration, spatial correlation, Lagged coherency).

La liquéfaction des sols qui est déclenchée par des mouvements sismiques forts peut modifier la réponse d’un site. Ceci occasionne des dégâts importants dans les structures comme a été mis en évidence lors des tremblements de terre récents tels que celui de Christchurch, Nouvelle-Zélande et du Tohoku, Japon. L’évaluation du risque sismique des structures nécessite une modélisation robuste du comportement non linéaire de sols et de la prise en compte de l’interaction sol-structure (ISS). En général, le risque sismique est décrit comme la convolution entre l’aléa et la vulnérabilité du système. Cette thèse se pose comme une contribution à l’étude, via une modélisation numérique, de l’apparition de la liquéfaction et à l’utilisation des méthodes pour réduire les dommages induits.A cet effet, la méthode des éléments finis(FEM) dans le domaine temporel est utilisée comme outil numérique. Le modèle principal est composé d’un bâtiment fondé sur un sable liquéfiable. Comme la première étape de l’analyse du risque sismique, la première partie de cette thèse est consacrée à la caractérisation du comportement du sol et à sa modélisation.Une attention particulière est donnée à la sensibilité du modèle à des paramètres numériques. En suite, le modèle est validé pour le cas d’une propagation des ondes 1D avec les mesures issus du benchmark international PRENOLIN sur un site japonais. D’après la comparaison, le modèle arrive à prédire les enregistrements dans un test en aveugle.La deuxième partie, concerne la prise en compte dans la modélisation numérique du couplage de la surpression interstitielle (Δpw)et de la déformation du sol. Les effets favorables ou défavorables de ce type de modélisation ont été évalués sur le mouvement en surface du sol lors de la propagation des ondes et aussi sur le tassement et la performance sismique de deux structures.Cette partie contient des éléments d’un article publié dans Acta Geotechnica (Montoya-Noguera and Lopez-Caballero, 2016). Il a été trouvé que l’applicabilité du modèle dépend à la fois du niveau de liquéfaction et des effets d’ISS.Dans la dernière partie, une méthode est proposée pour modéliser la variabilité spatiale ajoutée au dépôt de sol dû à l’utilisation des techniques pour diminuer le degré de liquéfaction. Cette variabilité ajoutée peut différer considérablement de la variabilité inhérente ou naturelle. Dans cette thèse, elle sera modélisée par un champ aléatoire binaire.Pour évaluer l’efficience du mélange, la performance du système a été étudiée pour différents niveaux d’efficacité, c’est-à-dire,différentes fractions spatiales en allant de non traitées jusqu’à entièrement traitées. Tout d’abord le modèle binaire a été testé sur un cas simple, tel que la capacité portante d’une fondation superficielle sur un sol cohérent.Après, il a été utilisé dans le modèle de la structure sur le sol liquéfiable. Ce dernier cas,en partie, a été publié dans la revue GeoRisk (Montoya-Noguera and Lopez-Caballero,2015). En raison de l’interaction entre les deux types de sols du mélange, une importante variabilité est mise en évidence dans la réponse de la structure. En outre, des théories classiques et avancées d’homogénéisation ont été utilisées pour prédire la relation entre l’efficience moyenne et l’efficacité. En raison du comportement non linéaire du sol, les théories traditionnelles ne parviennent pas à prédire la réponse alors que certaines théories avancées qui comprennent la théorie de la percolation peuvent fournir une bonne estimation. En ce qui concerne l’effet de la variabilité spatiale ajoutée sur la diminution du tassement de la structure, différents séismes ont été testés et la réponse globale semble dépendre de leur rapport de PHV et PHA. / Strong ground motions can trigger soil liquefaction that will alter the propagating signal and induce ground failure. Important damage in structures and lifelines has been evidenced after recent earthquakes such as Christchurch, New Zealand and Tohoku, Japanin 2011. Accurate prediction of the structures’ seismic risk requires a careful modeling of the nonlinear behavior of soil-structure interaction (SSI) systems. In general, seismic risk analysisis described as the convolution between the natural hazard and the vulnerability of the system. This thesis arises as a contribution to the numerical modeling of liquefaction evaluation and mitigation.For this purpose, the finite element method (FEM) in time domain is used as numerical tool. The main numerical model consists of are inforced concrete building with a shallow rigid foundation standing on saturated cohesionless soil. As the initial step on the seismic risk analysis, the first part of the thesis is consecrated to the characterization of the soil behavior and its constitutive modeling. Later on, some results of the model’s validation witha real site for the 1D wave propagation in dry conditions are presented. These are issued from the participation in the international benchmark PRENOLIN and concern the PARI site Sendaiin Japan. Even though very few laboratory and in-situ data were available, the model responses well with the recordings for the blind prediction. The second part, concerns the numerical modeling of coupling excess pore pressure (Δpw) and soil deformation. The effects were evaluated on the ground motion and on the structure’s settlement and performance. This part contains material from an article published in Acta Geotechnica (Montoya-Noguera andLopez-Caballero, 2015). The applicability of the models was found to depend on both the liquefaction level and the SSI effects.In the last part, an innovative method is proposed to model spatial variability added to the deposit due to soil improvement techniques used to strengthen soft soils and mitigate liquefaction. Innovative treatment processes such as bentonite permeations and biogrouting,among others have recently emerged.However, there remains some uncertainties concerning the degree of spatial variability introduced in the design and its effect of the system’s performance.This added variability can differ significantly from the inherent or natural variability thus, in this thesis, it is modeled by coupling FEM with a binary random field. The efficiency in improving the soil behavior related to the effectiveness of the method measured by the amount of soil changed was analyzed. Two cases were studied: the bearing capacity of a shallow foundation under cohesive soil and the liquefaction-induced settlement of a structure under cohesionless loose soil. The latter, in part, contains material published in GeoRisk journal (Montoya-Noguera and Lopez-Caballero, 2015). Due to the interaction between the two soils, an important variability is evidenced in the response. Additionally, traditional and advanced homogenization theories were used to predict the relation between the average efficiency and effectiveness. Because of the nonlinear soil behavior, the traditional theories fail to predict the response while some advanced theories which include the percolation theory may provide a good estimate. Concerning the effect of added spatial variability on soil liquefaction, different input motions were tested and the response of the whole was found to depend on the ratio of PHV and PHA of the input motion.

Orientador: Rafael Montanari / Resumo: No cerrado brasileiro o Sistema Plantio Direto tem sido adotado expressivamente por agricultores. Contudo, o tráfego de máquinas e implementos em condições de alto teor de água no solo e as sucessivas adubações superficiais, tem provocado problemas de compactação e acúmulo de nutrientes na superfície, o que pode levar ao aumento da variabilidade espacial de nutrientes e na baixa expressão do potencial produtivo das culturas. Com a escarificação do solo, como prática para aliviar a compactação do solo, pode haver alterações na variabilidade horizontal de nutrientes devido à mobilização parcial do solo. Desta forma, a pesquisa teve como objetivo avaliar a variabilidade espacial dos atributos químicos do solo proporcionada pela escarificação do solo em Sistema Plantio Direto, e identificar por técnicas multivariadas, os principais atributos químicos do solo que melhor se relacionam com os componentes de produção e produtividade da soja. O experimento foi realizado num LATOSSOLO VERMELHO Distrófico, no ano agrícola 2015/16, na Fazenda de Ensino, Pesquisa e Extensão da Faculdade de Engenharia - UNESP, Câmpus de Ilha Solteira, localizada no município de Selvíria - MS. O experimento consistiu-se em duas áreas de cultivo, uma sob Sistema Plantio Direto (SPD) implantado há 13 anos e outra em Cultivo Mínimo escarificado (CM). Para coleta dos dados, foram alocadas duas malhas geoestatísticas, uma em cada área de cultivo. Cada malha foi constituída de 51 pontos equidistantes com uma dist... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the Brazilian cerrado the no-tillage system has been adopted expressively by farmers. However, the traffic of machines and implements in conditions of high water content in the soil and successive superficial fertilizations has caused problems of compaction and accumulation of nutrients on the surface, which can lead to increased spatial variability of nutrients and low expression potential of crops. With soil scarification, as a practice to alleviate soil compaction, there may be changes in the horizontal variability of nutrients due to partial soil mobilization. The objective of this research was to evaluate the spatial variability of soil chemical attributes provided by soil scarification in no - tillage system, and to identify by multivariate techniques, the main soil chemical attributes that best relate to soybean yield and productivity components. The experiment was carried out in a dystrophic Oxisol, in the agricultural year 2015/16, in the Experimental Farm belonging to the Faculty of Engineering - UNESP (Ilha Solteira), located in Selvíria - MS. The experiment consisted of two cultivation areas, one under no-tillage system (NT) implanted 13 years ago and another in minimal cultivation scarified (MCS). To collect the data, two geostatistical meshes were allocated, one in each cultivation area. Each mesh was made up of 51 equidistant points with a distance between points of 10 m. The final population of plants, the height of insertion of the first pod, the height of... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O presente trabalho teve como objetivo principal a aplicação de uma metodologia, empregando técnicas de estatística clássica, geoestatística e geoprocessamento, para o mapeamento da variabilidade espacial do potencial produtivo em um talhão com clones de Eucalypt us grandis, aos 6,3 anos de idade, e analisar sua relação com atributos do solo e do relevo, dentro de uma abordagem denominada Silvicultura de Precisão. A investigação foi conduzida numa área de 8,4 ha, com relevo acidentado, pertencente à Suzano Bahia Sul Celulose, em Paraibuna, SP. Foi instalada, na área experimental, uma grade irregular totalizando 41 pontos amostrais, nos quais foram coletados dados referentes às suas coordenadas planas, para georreferenciamento da área de estudo; cotas altimétricas; atributos da planta, mais especificamente DAP e altura total; e amostras de solo na profundidade de 0-20cm, para análises químicas, físicas e de umidade. Inicialmente foram realizados o resumo estatístico e a análise exploratória do conjunto de dados de cada variável, utilizando-se os pacotes estatísticos Excel, SAS e Statistica. Posteriormente foram ajustados, no GS+ e no Geoeas, semivariogramas para as variáveis, definindo-se os parâmetros necessários para a krigagem. Após isso, foi avaliado o número ideal de vizinhos para a krigagem e o erro da estimativa por meio da validação cruzada, utilizando-se as funções disponíveis no Geoeas. Por fim, foram gerados, no Surfer, os mapas de contorno e de superfície contínua (MDT e MDE) das variáveis em estudo. De posse dos modelos digitais das variáveis, foram determinadas estatisticamente, no SIG Idrisi, por meio de análise de correlação e regressão espacial entre mapas (regressão pixel-a-pixel), as correlações e relações entre potencial produtivo (IS) e atributos do solo e do relevo, assim como o ajuste de modelos estatísticos capazes de predizer o valor do índice de sítio por meio dos valores dos atributos do solo e do relevo. Os resultados mostraram que o melhor modelo de regressão linear múltipla espacial ajustado explicou 79% das variações do IS. Todas as variáveis apresentaram dependência espacial, exceto B e MO, sendo que o modelo esférico apresentou o melhor ajuste para os semivariogramas. Também foram determinadas estatisticamente, no Statistica e SAS, por meio de análise de correlação e regressão linear simples, que não leva em consideração a posição espacial dos dados, as correlações e relações entre IS e atributos do solo e do relevo. A partir da análise de regressão linear múltipla (métodos "todas as regressões possíveis" e "passo-a-passo") foram ajustados modelos estatísticos capazes de predizer o valor de IS por meio dos valores dos atributos do solo e relevo. O melhor modelo de regressão linear múltipla ajustado explicou 65% das variações do IS. Os resultados obtidos permitiram identificar os atributos que influenciam no potencial produtivo do talhão, com destaque para: cotas e alumínio, de forma indireta; e umidade, argila total, areia total, areia muito grossa, manganês e soma de bases, de forma direta. Foram identificadas relações entre a variabilidade dos atributos estudados na área experimental, com destaque para a relação entre a distribuição de cotas, areia total, argila total e alumínio com a do Índice de Sítio; e entre a de cotas, areia total, argila total, areia muito grossa e umidade. No geral as áreas de maior potencial produtivo apresentaram menores teores de alumínio, argila total e umidade; maiores teores de manganês, soma de bases, areia total e areia muito grossa; além de ocuparem posição menos elevada no relevo, ou seja, cotas mais baixas. Este cenário determina maior porosidade e permeabilidade ao solo, beneficiando a aeração, penetração e crescimento do sistema radicular, favorecendo a absorção de nutrientes e água pelas raízes, assim como a exploração de reservas hídricas e de nutrientes das camadas subsuperfíciais do solo. / The main purpose of this work was the application of a methodology, using classic statistics, geostatistics and geoprocessing techniques, to the mapping of the spatial variability of productive potential in a stand with clones of 6.3 year-old Eucalyptus grandis, and to analyze its relationship with attributes of soil and relief, by an approach denominated Precision Forestry. The investigation was carried out in an area of 8.4 ha, with hilly topography, belonging to the Suzano Bahia Sul Celulose, in Paraibuna, SP. It was installed, in the experimental area, an irregular grid totaling 41 sampling points, where data were collected related to their plane coordinates, for georreferencing of the study area; as well as altimetric data; attributes of plant, more specifically DBH and total height; and soil samples at the depht of 0-20cm, for chemical, physical and moisture analysis. Initially the statistical summary and the exploratory analysis of the data of each variable were accomplished, being used the statistical packages Excel, SAS and Statistica. Afterwards, the semivariograms for the variables were adjusted, in GS+ and in Geoeas, being defined the parameters needed for the kriging. After that, the ideal number of neighbors was evaluated for the kriging and the error of estimate by cross validation, being used the available functions in Geoeas. Finally, the contour maps and the continuous surfaces (DTM and DEM) of the studied variables were generated, in the software Surfer. With the digital models of the variables, were determined, in the GIS Idrisi, by correlation analysis and spatial regression among maps (regression pixel-by-pixel), the correlations and relationships among productive potential (SI) and attributes of soil and relief, as well as the adjustment of statistical models capable to predict the value of the site index by values of the attributes of soil and relief. The results showed that the best model of adjusted spatial multiple linear regression explained 79% of the variations in the SI. All the variables presented spatial dependence, except B and OM, and the spherical model presented the best adjustment for the semivariograms. Also, the correlations and relationships between SI and attributes of soil and relief were statistically determined, in Statistica and SAS, by correlation analysis and simple linear regression, that do not take into consideration the spatial location of the data. Starting from the analysis of multiple linear regression (methods "all possible regressions" and "stepwise"), statistical models were adjusted, being capable to predict the value of SI by values of the attributes of soil and relief. The best model of adjusted multiple linear regression explained 65% of the variations in the SI. The obtained results allowed identifying the attributes that influence the productive potential of the stand, mainly: altimetric levels and aluminum, in an indirect way; and moisture, total clay, total sand, very coarse sand, manganese and sum of bases, in a direct way. Relationships were identified among the variability of the studied attributes in the experimental area, mainly the relationship among the distribution of altimetric levels, total sand, total clay and aluminum with the Site Index; and among the altimetric levels, total sand, total clay, very coarse sand and moisture. In general, areas with a higher productive potential presented lower contents of aluminum, total clay and moisture; higher contents of manganese, sum of bases, total sand and very coarse sand. They are at the lowest locations in the relief, in other words, lower altimetric levels. This scenery determines higher porosity and permeability to the soil, allowing better aeration, penetration and growth of the root system, favoring the absorption of nutrients and water by the roots, as well as the exploration of water and nutrients reserves in the subsuperficial soil layer.

Parmi les îles de l’Indianocéanie, La Réunion présente une topographie complexe soumise à un climat tropical fortement variable. Sa localisation dans le sud-ouest de l’océan Indien lui octroie un potentiel solaire important. Concomitamment, son isolement géographique dirige le territoire vers l’autonomie énergétique, par la meilleure intégration des énergies renouvelables dans son mix énergétique. Le verrou de l’exploitation du gisement solaire local réside dans la forte intermittence de cette ressource qui est grandement tributaire de la couverture nuageuse. Ainsi, il est de première nécessité d’approfondir les connaissances du potentiel solaire local, autant en ce qui concerne sa variabilité temporelle que sa répartition spatiale. Les travaux de recherches ici menés s’axent autour de cet approfondissement nécessaire du gisement solaire local. La mesure in situ du rayonnement solaire global n’est pas équitablement répartie sur le département et ne permet donc pas d’établir une cartographie aussi équilibrée que celle offerte par les résolutions de l’imagerie satellitaire. Dans le cadre des travaux de recherches, nous exploitons le produit satellitaire SARAH-E (Solar surfAce RAdiation Heliosat – East) prodigué par le SAF Climat (CM SAF) d’Eumetsat. Les résolutions spatiales et temporelles de SARAH-E permettent d’étudier l’irradiance à la surface de La Réunion sur un total de 89 pixels et de 16 ans de données horaires (0,05°×0.05°, 1999-2015, excluant 2006). Grâce à ces données, nous articulons l’approfondissement de la connaissance du gisement solaire autour de deux méthodologies complémentaires. Dans une première étude, une cartographie du potentiel solaire moyen est établie en combinant ses deux composantes orbitales, soit : les cycles diurne et saisonnier. La complémentarité de cette considération nous permet d’extraire des zones cohérentes tant au niveau spatial que temporel, à l’image de la dynamique atmosphérique locale. En seconde partie, il sera ensuite question de quantifier et qualifier les perturbations possibles pouvant moduler le potentiel solaire moyen dans la journée. Cinq journées-types sont retenues et caractérisées selon leurs structures spatiales et temporalité associée. Par la suite, nous proposons un premier lien entre les perturbations solaires locales et certains processus atmosphériques de plus large échelle. Ainsi, nous estimons des modulations relatives selon l’oscillation de Madden-Julian, les talwegs tropicaux-tempérés et les cyclones. Finalement, nous décomposons la ressource solaire réunionnaise en (1) un potentiel moyen cyclique, selon une combinaison de la variabilité saisonnière à l’évolution diurne, et (2) des perturbations journalières types, présentant des liens avec les dynamiques atmosphériques à plus large échelle. / In the South-West Indian Ocean, La Réunion Island is located in a strong solar potential. However, its complex topography and tropical climate are obstacles to the best exploitation of renewable energies. Thus, the knowledge of the local solar potential has to be deepen, both on its temporal and spatial variabilities. The research here focuses on this deepening of the local solar deposit. Thus, the use of SARAH-E satellite product (Solar surfAce RAdiation Heliosat - East) allows us to study the irradiance of Reunion Island on 89 pixels and 16 years of hourly data. In a first study, the mean solar potential is mapped by combining its two orbital components: the diurnal and seasonal cycles. Their complementarity permits the extraction of coherent zones with the local atmospheric dynamic. In the second part, the daily perturbations modulating the mean solar potential are detailed in five typical days with specific spatial structures and temporality. We then propose a first link between local solar perturbations and the larger-scale atmospheric processes, namely the Madden-Julian oscillation, the Tropical-Temperate Troughs and Tropical Cyclones. Finally, La Réunion island solar resource is decomposed into (1) an mean cyclic potential, combining seasonal and diurnal evolutions, and (2) typical daily perturbations, with links to larger-scale atmospheric dynamics.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2017-02-17T14:05:52Z No. of bitstreams: 1 Carmem Virginia Mendonca Aguiar Rodrigues.pdf: 555946 bytes, checksum: 93b32ec18f4be9cd0f43b30bfcb7408b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-17T14:05:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carmem Virginia Mendonca Aguiar Rodrigues.pdf: 555946 bytes, checksum: 93b32ec18f4be9cd0f43b30bfcb7408b (MD5) Previous issue date: 2010-02-23 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Knowledge of nematode trophic community in soil cultivated with sugarcane is fundamental for understanding variations on population dynamics of these organisms and effects on crop productivity. The objective of the present study was to evaluate the vertical fluctuation of nematode community and two physical variables of soil: humidity and particle density in a swamp area cultivated intensively with sugarcane in Pernambuco, Brazil; characterize nematode community and describe relationships among variables evaluated. Horizontally it was collected samples in 40 points designed in a 36 × 12 m-net. Vertically, soil and root samples were collected at 0-10, 10-20, 20-40, 40-60 cm-deep, and 0-10, 10-20 cm-deep, respectively. The total of nematodes present was 369,392 per 300 cm³, being 278,505 plantfeeding nematodes per 300 cm³ of soil. The genus Helicotylenchus (29.66%) and Pratylenchus (28.34%) were dominants within plant-feeding nematodes and the taxon Dorylaimidae (21.23%) within free-living nematodes. The ratio hyphal/bacterial-feeding was 0.16. The ratio (Omnivores + Animal Predators)/(Bacterial-feeding + Hyphal-feeding + Plant-feeding) was low (0.29), characteristic of annual crop. In general, the free-living and plant-feeding nematodes frequencies decreased as soil deep increased. Helicotylenchus sp. was the nematode which more correlated with the other taxa. In soil, Pratylenchus sp. was more frequent at 0-40 cm-deep and the taxon more affected by humidity. Soil humidity affected Pratylenchus, Criconemella, Dorylaimidae and Mononchidae frequencies negatively. Particle density of soil did not offer potential for use as indicator of nematode diversity in the area. / O conhecimento sobre a comunidade trófica de nematóides presentes no solo cultivado com cana-de-açúcar é fundamental para compreensão das variações na dinâmica populacional desses organismos e os efeitos que podem ocasionar na produtividade agrícola. O objetivo do presente estudo foi avaliar a flutuação vertical da comunidade de nematóides e das variáveis físicas do solo: umidade e densidade de partículas, em área de várzea cultivada intensamente com cana-de-açúcar nas condições da Mata Norte de Pernambuco, caracterizando a nematofauna e descrevendo relações entre as variáveis estudadas. Horizontalmente foram coletadas amostras em 40 pontos, formando malha de 36 × 12 m. Verticalmente, amostras de solo foram coletadas nas profundidades de 0-10, 10-20, 20-40 e 40-60 cm e, amostras de raiz, nas profundidades de 0-10 e 10-20 cm. O total de nematóides presentes por 300 cm³ de solo foi de 369.392, sendo 278.505 fitoparasitos. Os gêneros Helicotylenchus (29,66%) e Pratylenchus (28,34%) foram dominantes entre os fitoparasitos e o taxon Dorylaimidae (21,23%) entre os nematóides de vida livre. O valor da razão micófago/bacteriófago foi 0,16. A relação (onívoros + predadores)/(bacteriófagos + micófagos + parasitos de plantas) apresentou baixos valores (0,29), característico de cultivo anual. De maneira geral, as freqüências dos nematóides de vida livre e fitoparasitos diminuíram com a profundidade. Helicotylenchus sp. foi o nematóide que mais se correlacionou com os outros taxa. No solo, Pratylenchus sp. foi mais freqüente na camada de 0-40 cm e o taxon mais afetado pela umidade. A umidade do solo afetou negativamente os níveis populacionais dos gêneros Pratylenchus e Criconemella e das famílias Dorylaimidae e Mononchidae. A densidade de partícula do solo não se mostrou adequada para uso como parâmetro indicador da nematofauna na área estudada.