O solo fornece suporte e atua como reservatório de água para as plantas, promovendo condições fundamentais ao crescimento de raízes e à dinâmica da água e nutrientes. O conhecimento de suas propriedades hidráulicas, como a curva retenção da água, é de grande importância na descrição e predição dos processos de transporte da água e solutos. O objetivo deste trabalho foi determinar a curva de retenção pelo método tradicional dos funis e câmaras de pressão de ar com placa porosa, pelo método de campo utilizando tensiômetros e pelo método da evaporação da água em amostra de solo no laboratório munida de tensiômetro. O solo utilizado para estudo foi classificado como Nitossolo Vermelho eutrófico de textura argilosa, e estava sendo cultivado com café há mais de 10 anos. A comparação entre as curvas obtidas pelos três métodos indicou que o método da evaporação diferiu estatisticamente do método do funil e câmara e foi estatisticamente idêntico ao método do tensiômetro a campo. Por sua facilidade de execução, baixo custo e rapidez na determinação da curva de retenção até a tensão de aproximadamente 100 kPa, o método da evaporação aqui apresentado é uma boa opção de utilização. Com relação ao método do tensiômetro no campo, embora mais realístico, é muito trabalhoso. / Soil provides support and acts as a water reservoir to plants, promoting essential conditions to root growth and to water and nutrient dynamics. The understanding of its hydraulic properties, like the water retention curve, is of great importance for the description and prediction of the processes of water and solute transport. The objective of this study was to determine soil water retention curve through the traditional method using porous plate funnel and pressure chamber, through the field method using tensiometers and through the water evaporation in soil sample with tensiometer in the laboratory. The studied soil was classified as clayey Rhodic Hapludox, which had been cultivated with coffee for more than 10 years. The comparison of curves obtained through the three methods indicated that the evaporation method was statistically different from the method using funnel and chamber, and statistically equal to the method of tensiometers at field. For its easy execution, low cost and quickness to determine soil water retention curve until the tension of about 100 kPa, the evaportation method presented here is a feasible option. As for the method of tensiometers at field, although it is more realistic, it is very laborious.

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

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosilene dos Santos.pdf: 3301508 bytes, checksum: 9f8d75d471a6d96f42a2fa59a3733772 (MD5) Previous issue date: 2008-01-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / It has been unquestionable the importance of the studies and researches that seek for the understanding of the physical and hydraulic properties of the soil and that these studies and researches try to correlate them with the soil physical attributes. This work presents the use of the methodology presented in Leeds-Harrison et al. (1994), developed for the determination of the saturated hydraulic conductivity at the level of aggregates of the soil and the use of Permeâmetro of Guelph for measures of that property in field.. In this work the aggregates of the soil were investigated submitted to systems conventional tillage and direct tillage. To correlate the hydraulic conductivity of the soil with its retention properties, the retention curves and distribution of pores of the aggregate near the saturation condition they were done through a system based on the idea of a funnel of porous plate or funnel of Haines. Measures of the bulk density, total porosity, macroporosity and microporosity of the investigated aggregates were also accomplished. The obtained results showed that the conventional tillage presented larger value of the saturated hydraulic conductivity on average compared with the direct tillage, so much in field conditions as in the form of aggregates. The direct tillage presented a capacity of larger retention compared to the conventional tillage. This can be due to the largest amount of microporous found in this tillage type. The pores distribution curves shows on average a larger amount of smaller pores in the aggregates of the direct tillage, what might have determined its smallest value of hydraulic conductivity in relation to the conventional tillage. The tillage type can propitiate the formation of pores with larger diameters, in which, firstly, allow larger values of saturated hydraulic conductivity. However, due to the no structures imposed to the soil samples, nothing can be affirmed in regard to the continuity of these types of pores. / É indiscutível a importância de estudos e pesquisas que visam o entendimento das propriedades físicas e hídricas do solo e de que tentem correlacioná-las com seus atributos físicos. Este trabalho apresenta a utilização da metodologia apresentada em Leeds-Harrison & Youngs (1997), desenvolvida para a determinação da condutividade hidráulica saturada ao nível de agregados de solo e o uso do Permeâmetro de Guelph para medidas dessa propriedade em campo. Nesta pesquisa foram investigados agregados de solo submetidos aos sistemas de plantio convencional e direto. Para correlacionar a condutividade hidráulica do solo com suas propriedades de retenção, as curvas de retenção e de distribuição de poros dos agregados próximos à condição de saturação foram feita através de um sistema baseado na idéia de um funil de placa porosa ou funil de Haines. Também foram realizadas medidas da densidade global, porosidade total, macroporosidade e microporosidade dos agregados investigados. Os resultados obtidos mostraram que o plantio convencional apresentou em média maior valor da condutividade hidráulica saturada comparada com o plantio direto, tanto em condições de campo como na forma de agregados. O plantio direto apresentou uma capacidade de retenção maior comparada com o plantio convencional. Isto pode ser devido ao maior número de microporos encontrados neste tipo de plantio. As curvas de distribuição de poros mostram em média um número maior de poros menores nos agregados do plantio direto, o que pode ter determinado seu menor valor de condutividade hidráulica em relação ao plantio convencional. O tipo de manejo pode propiciar a formação de poros com diâmetros maiores, os quais, em princípio, permitem maiores valores de condutividade hidráulica saturada. No entanto, devido às desestruturações impostas às amostras de solo, nada se pode afirmar a respeito da continuidade desses tipos de poros.

Submitted by Alfredo Lopes Saab null (alfredo.saab@hotmail.com) on 2017-02-01T17:00:09Z No. of bitstreams: 1 Alfredo Lopes Saab - Dissertacao.pdf: 12254886 bytes, checksum: 3adb2a1a44c1994fad82ff8230482cea (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-02-06T11:32:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 saab_al_me_bauru.pdf: 12254886 bytes, checksum: 3adb2a1a44c1994fad82ff8230482cea (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-06T11:32:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 saab_al_me_bauru.pdf: 12254886 bytes, checksum: 3adb2a1a44c1994fad82ff8230482cea (MD5) Previous issue date: 2016-12-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nos solos não saturados mudanças sazonais de umidade ocorrem devido a ciclos de umedecimento e secagem. Tais mudanças dependem das características do solo e das condições climáticas da região, o que afeta a sucção no solo. Por esta razão, as propriedades dos solos não saturados dependem não apenas da história geológica e do ambiente de formação, mas também da variabilidade sazonal, fato que muitas vezes é negligenciado na prática da engenharia. Esta dissertação apresenta um estudo da influência da sucção na compressibilidade de um perfil de solo não saturado por meio de ensaios edométricos realizados em câmaras comuns e em câmaras que permitem o controle de sucção pela técnica de translação de eixos. Os ensaios foram realizados submetendo as amostras a trajetórias de carregamento-descarregamento com sucção constante. Parâmetros constitutivos mecânicos são apresentados e correlacionados ao longo da profundidade de acordo com as condições de campo. Os resultados indicam que a colapsibilidade e a variabilidade dos parâmetros são maiores na superfície do terreno, onde o solo interage com a atmosfera e, tende a decrescer com a profundidade e com a redução da sucção inicial no solo. O estudo realizado permite uma avaliação mais detalhada da colapsibilidade do solo e auxilia a interpretação de perfis de solos colapsíveis similares e de suas propriedades e parâmetros constitutivos. / Seasonal moisture content changes take place in the unsaturated soils as a result of wetting and drying cycles. These changes depend of soil characteristics and climatic conditions of the region, which affects the soil suction. Therefore, the properties of unsaturated soils depend not only on geological history and environment formation, but also the seasonal variability, a fact that is oftentimes neglected in engineering practice. This research presents an study of the influence of suction on compressibility of a collapsible unsaturated soil profile using conventional and suction controlled oedometer tests by the axis translation technique. The tests were performed submitting the specimen to loading-unloading paths under constant suction. Mechanical constitutive parameters are presented and correlated with the depth according to the in situ conditions. The results indicate that the soil collapsibility and the variability of constitutive parameters are greather on the ground surface, where the soil interacts with the atmosphere, and tends to decrease with depth and with the reduction of the initial soil suction. The study allow a more detailed evaluation of soil collapsibility and assist the interpretation of collapsible soils profiles and their properties and constitutive parameters.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The continuous search for information that will assist agricultural practices is today relevant, being the primary use of methodologies to facilitate the determination of relevant parameters in the agricultural productivity. Alternative methods for determining the physical and hydro soils can auxiliary in the monitoring of agricultural activity. Among these, the use stands of pedotransfer functions (FPTs), among other properties, provide an indirect measure of water retention of soil, reducing cost, time and manpower. This study aims to use multiple linear regression models to determine the FPTs for the soils of southern Uruguay to the practical use at laboratories in soil physics, to obtain the curve of retention. For the realization of the work, used 251 samples of superficial, intermediate and inferior soils of southern Uruguay, available in the database of physical analysis of the INIA (Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria). This database consists of information of soil texture (percentage sand, silt and clay), bulk density, porosity of the soil, besides the information of water content at potentials of 0, -3, -30, -100, -500 and -1500 kPa. The organization of the database was organized randomly, which is subdivided into two banks, one with 60% of the data (development of FPTs) and the other with 40% of the data (validation of FPTs). The data used to develop the FPTs were included in the Statistical Analysis System (SAS), in its method of determining equations of multiple linear regression (stepwise). Being generated FPTs to estimate water retention at potentials of -30, -100, -500 and -1500 kPa for the superficial layers (0-20 cm), intermediate (20-40 cm) and bottom (40-60 cm ) of the soil profile. The equations presented in its constitution datas textural and structural soil and observed that the statistical indicators mean error and root mean square error squared values were near zero, indicating good accuracy in the determination of residual moisture through the FPTs. In general can say that the attribute structure, water content remaining in the soil after application potential of -3 kPa, was significant in all the FPTs developed. We conclude that the FPTs developed to estimate the water content remaining in the soil at potentials of -30, - 100, -500 and -1500 kPa were good, could be used as an alternative in the construction of water retention curve in soils that have characteristics that fall under the requirements of the FPTs developed for the soils of southern Uruguay. / A busca contínua por informações que venham a auxiliar nas práticas agrícolas é fato relevante nos dias atuais, sendo primordial a utilização de metodologias que facilitem a determinação de parâmetros determinantes na produtividade agrícola, primando pela facilidade e agilidade nas determinações. Métodos alternativos para determinação das características físicohidricas dos solos podem auxiliar no monitoramento da atividade agrícola. Dentre estes, salienta-se o uso de funções de pedotransferência (FPTs) que, entre outras propriedades, possibilitam a determinação indireta da curva de retenção de água do solo, reduzindo custos, tempo e mão-de-obra. O presente estudo objetiva utilizar de modelos de regressão linear múltipla para determinação de FPTs para os solos do Sul do Uruguai, visando a utilização prática destas em laboratórios de física do solo, para a obtenção da curva de retenção dos mesmos. Para a realização do trabalho foram utilizadas 251 amostras das camadas superficial, intermediária e inferior de solos do Sul do Uruguai, disponíveis no banco de dados de análises físicas do INIA (Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria). Esse banco de dados é composto por informações de textura do solo (percentuais de areia, silte e argila), densidade do solo, porosidade total do solo, além das informações do conteúdo de água nos potenciais de 0, -3, -30, -100, -500 e -1500 kPa. A organização do banco de dados foi realizada de forma aleatória, sendo este subdividindo em dois bancos, um com 60% dos dados (desenvolvimento das FPTs) e o outro com 40% dos dados (validação das FPTs). Os dados utilizados para o desenvolvimento das FPTs foram inseridos no programa Statistical Analysis System (SAS), em seu método de determinação de equações de regressão linear múltipla (Stepwise). Sendo geradas FPTs para estimar a retenção de água nos potenciais de -30, -100, - 500 e -1500 kPa, para as camadas superficial (0-20 cm), intermediária (20-40 cm) e inferior (40-60 cm) do perfil do solo. As equações obtidas apresentaram em sua constituição atributos texturais e estruturais do solo, sendo observado que, os indicadores estatísticos erro médio e raiz quadrada do erro médio ao quadrado apresentaram valores próximos a zero, indicando boa acurácia na determinação da umidade residual através das FPTs estimadas. De modo geral pode-se afirmar que, o atributo estrutural, conteúdo de água remanescente no solo após aplicação de potencial de -3 kPa, foi significativo em todas as FPTs desenvolvidas. Conclui-se que as FPTs desenvolvidas para estimar o conteúdo de água remanescente no solo nos potenciais de -30, -100, -500 e -1500 kPa apresentam-se satisfatórias, podendo ser utilizadas como alternativa na construção da curva de retenção de água em solos que apresentem características que o enquadrem nos requisitos das FPTs desenvolvidas para os solos do Sul do Uruguai.

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

A função condutividade hidráulica é um dos parâmetros essenciais para o estudo do fluxo em solos não saturados, permitindo abordar, dentre outros, o avanço da frente de umedecimento e questões como a irrigação e drenagem de solos. Para determinar a condutividade hidráulica não saturada de um solo típico da região Centro-Oeste do Estado de São Paulo, utilizou-se o infiltrômetro de disco. Este equipamento permite conduzir a infiltração de água, estando esta sujeita a um potencial negativo. Com os dados de infiltração acumulada e tempo acumulado obtidos em cada ensaio, foi possível determinar os valores da condutividade hidráulica não saturada e sortividade. Os cálculos foram feitos por diferentes métodos para cada ensaio realizado com o infiltrômetro de disco e comparadas com resultados de ensaios utilizando o permeâmetro Guelph. Observou-se que as condutividades hidráulica não saturadas obtidas com o infiltrômetro de disco tenderam a valores próximos das fornecidas indiretamente por meio do permeâmetro Guelph, com dispersão de aproximadamente uma ordem de grandeza para cada sucção. Também se observou que a condutividade hidráulica não saturada tende a diminuir conforme aumenta a sucção imposta ao solo, mesmo considerando a estreita faixa de sucções usadas nos ensaios. Notou-se ainda pequena variação nas condutividades hidráulicas saturadas calculadas por meio do infiltrômetro de disco, por meio de medidas diretas utilizando o permeâmetro Guelph e ensaios de permeabilidade realizados em laboratório. / The hydraulic conductivity function is essential to the study of water flow in unsaturated soils. From function there can be derived the advancement of the humidification (saturation) front, among other parameters, which is essential to projects of irrigation and drainage of soils. A disk infiltrometer was used to determine the unsaturated hydraulic conductivity of a sample of typical soil from central São Paulo, Brazil. The disk infiltrometer apparatus conducts the infiltration water, which is held at negative potential. Data for cumulative infiltration and elapsed time for each test was used to determine values of unsaturated hydraulic conductivity and sorptivity. Different methodology was applied in the calculations. Data for each experiment carried out utilizing the disk infiltrometer was compared to data obtained utilizing the permeameter of Guelph. It was observed that the unsaturated hydraulic conductivity obtained through the disk infiltrometer yielded values near those obtained indirectly by the permeameter of Guelph, which showed dispersion approximately within one order of magnitude for each suctioning performed. Furthermore, it was observed that the unsaturated hydraulic conductivity tends to diminish in magnitude in an inverse relation to the suction pressure subjected by the soil, even after considering the narrow band of suction pressures carried out in the tests. It was further observed a small variation in the saturated hydraulic conductivities computed from data obtained directly from the infiltrometer disk, the permeameter of Guelph, and other permeability tests done in laboratory.

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.

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 principal enfoque deste estudo é investigar alguns aspectos da resistência ao cisalhamento e as propriedades de retenção de água de um solo residual compactado no estado não saturado. Foi utilizado um solo residual de gnaisse retirado do campo experimental de geotecnia da Universidade de São Paulo. Com base na curva de compactação foram escolhidos três pontos de moldagem para o estudo, estando os mesmos associados à umidade ótima, ao ramo seco e ao ramo úmido. Foram realizadas algumas series de ensaios triaxiais sob condições saturadas (CAU e CD), e um grande número de ensaios triaxiais não saturados com teor de umidade constante (CW). Os ensaios triaxiais CW não saturados, foram feitos com medição de sucção utilizando um tensiômetro de alta capacidade (TAC) colocado na base do corpo de prova. Estudos específicos relacionados com a técnica de medição de sucção com o uso do TAC foram feitos. Com os resultados dos ensaios de resistência foram obtidas, para diferentes pressões confinantes, as variações dos valores da resistência ao cisalhamento (q) em função da sucção. Estas relações permitiram a definição das superfícies de ruptura para as três condições de moldagem. Foram investigados também aspectos relativos à forma de carregamento, a velocidade de carregamento, o tipo de compactação e a trajetória de umedecimento. São apresentados detalhes de como a resistência do solo é afetada por estas variáveis. O estudo define os procedimentos para obtenção das superfícies de resistência do solo no estado não saturado, com o uso de ensaios de compressão simples, feitos com medição de sucção durante o ensaio, e com a envoltória do solo saturado. As curvas de retenção do solo foram obtidas sob diversas condições de moldagem e umedecimento, e utilizado as técnicas de translação de eixos, placa de sucção, tensiômetro e papel filtro. Estas curvas foram utilizadas como ferramenta para se verificar a aplicabilidade dos modelos de previsão de resistência propostos por Vanapalli et al (1996) e Khalili e Khabbaz (1998), ao solo estudado. / The main focus of this study is to investigate some aspects of the shear strength and water retention properties of a compacted residual soil, under unsaturated condition. A residual of gneiss obtained from the geotechnical experimental site of the University of São Paulo was used. Based on the compaction curve three molding conditions were adopted for the study: one associated with the optimum water content, and two others located at the dry side and wet side of the compaction curve. A series of triaxial tests were performed under saturated conditions (CAU and CD), and a great number of triaxial tests under unsaturated conditions at constant water content (CW). The CW tests were performed with suction measurement using a high capacity tensiometer (HCT) placed at the base of the sample. Investigations were carried out associated with the use of the CHT. Based on the shear strength tests performed under different confining pressure the relation between shear strength and suction were determined. With this relation it was possible to define the shear surface for the three molding conditions. It were also investigated aspects related with type of loading, speed of the test, type of compaction and moisture path after compaction. It is presented details on how the shear strength is affected by these parameters. The study defines a procedure to obtain the shear surface of an unsaturated soil using unconfining tests, with suction measurement and using the shear envelope obtained at saturated condition. The retention curves were obtained at different molding conditions, following distinct moisture path. The retention curves were determined using axis translation technique, suction plate, filter paper and tensiometer. The retention curves were used as a tool to evaluate the applicability of the models presented by Vanapalli et al (1996) and Khalili and Khabbaz (1998) to infer the shear strength of the residual soil studied.