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Vegetação espontânea e atividade microbiológica como indicadores da recuperação de uma área degradada no cerrado /Boni, Thaís Soto. January 2017 (has links)
Orientador: Kátia Luciene Maltoni / Resumo: Para recuperação de áreas de solo degradado, com exposição do subsolo, tem-se adotado a revegetação, para introdução de matéria orgânica, formação de serapilheira e recuperação da comunidade microbiana do solo. Esta, por meio das relações complexas que estabelece com o solo e as raízes das plantas contribuirão melhorando as condições edáficas, comprometidas pela degradação. As comunidades microbianas são influenciadas por variações na temperatura, umidade e atmosfera do solo, bem como pelas reduções da cobertura vegetal, disponibilidade de nutrientes, estabilidade estrutural do solo, entre outros fatores, que podem ser modificados pelo uso e degradação do mesmo. Este trabalho objetivou avaliar a recuperação do subsolo exposto, em área degradada no Cerrado, por meio do recobrimento da superfície, do levantamento da vegetação espontânea, das condições de fertilidade do solo e da atividade microbiológica. A técnica de revegetação adotada para recuperação constou de mecanização/escarificação da área (0,40 m de profundidade), incorporação de resíduos orgânico - RO (macrófitas aquáticas) nas doses 0, 16, e 32 Mg ha-1 e agroindustrial - RA (cinza), nas doses 0, 15, 30 e 45 Mg ha-1, como condicionantes do subsolo, e reintrodução da vegetação, com plantio de mudas de 10 diferentes espécies arbóreas nativas do Cerrado (espaçamento 4,0 x 5,0 m). Transcorridos 4 e 5 anos da intervenção, avaliou-se o desempenho da técnica proposta. A avaliação do recobrimento da superfície foi realizada p... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre
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Vegetação espontânea e atividade microbiológica como indicadores da recuperação de uma área degradada no cerrado / Spontaneous vegetation and microbiological activity as indicators of a degraded area recovery in cerradoBoni, Thaís Soto [UNESP] 17 March 2017 (has links)
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Previous issue date: 2017-03-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Para recuperação de áreas de solo degradado, com exposição do subsolo, tem-se adotado a revegetação, para introdução de matéria orgânica, formação de serapilheira e recuperação da comunidade microbiana do solo. Esta, por meio das relações complexas que estabelece com o solo e as raízes das plantas contribuirão melhorando as condições edáficas, comprometidas pela degradação. As comunidades microbianas são influenciadas por variações na temperatura, umidade e atmosfera do solo, bem como pelas reduções da cobertura vegetal, disponibilidade de nutrientes, estabilidade estrutural do solo, entre outros fatores, que podem ser modificados pelo uso e degradação do mesmo. Este trabalho objetivou avaliar a recuperação do subsolo exposto, em área degradada no Cerrado, por meio do recobrimento da superfície, do levantamento da vegetação espontânea, das condições de fertilidade do solo e da atividade microbiológica. A técnica de revegetação adotada para recuperação constou de mecanização/escarificação da área (0,40 m de profundidade), incorporação de resíduos orgânico - RO (macrófitas aquáticas) nas doses 0, 16, e 32 Mg ha-1 e agroindustrial - RA (cinza), nas doses 0, 15, 30 e 45 Mg ha-1, como condicionantes do subsolo, e reintrodução da vegetação, com plantio de mudas de 10 diferentes espécies arbóreas nativas do Cerrado (espaçamento 4,0 x 5,0 m). Transcorridos 4 e 5 anos da intervenção, avaliou-se o desempenho da técnica proposta. A avaliação do recobrimento da superfície foi realizada por análise de imagens obtidas com câmera fixada paralelamente à superfície e sempre à mesma altura (1,6 m). O levantamento da vegetação espontânea, em março de 2013, foi realizado na forma de censo, identificação completa (100 %) dos indivíduos presentes na área experimental - AE. Em março de 2015 as avaliações da vegetação espontânea, e do solo, foram realizadas em todas as 36 parcelas (20 x 30 m) da AE, e a identificação das espécies foi realizada em sub-parcelas de 5 x 5 m (estrato herbáceo - gramíneas, ervas e trepadeiras), e o estrato arbustivo-arbóreo foi avaliado na parcela toda (20 x 30 m). Análises de fertilidade e microbiológicas (respiração basal (C-CO2 liberado); carbono da biomassa microbiana (CBM); determinação dos quocientes metabólico (qCO2) e microbiano (qMic) e da estrutura das comunidades de fungos e bactérias) foram conduzidas. O processo de recuperação estabelecido aumentou a biomassa das gramíneas e o recobrimento vegetal da área, na presença dos resíduos e diminuiu a variação na temperatura do solo. O modelo de recuperação adotado propiciou o estabelecimento de 72 espécies regenerantes (65 nativas e 7 exóticas), na área degradada, tendo a maior diversidade de espécies sido observada nos tratamentos onde o solo degradado foi condicionado. A fertilidade da AE ainda está comprometida, no entanto o pH aumentou e o Al diminuiu, sinalizando positivamente. As variáveis microbiológicas mostraram tendência de incremento em sua atividade na área em recuperação, em relação à área degradada sem intervenção. A extração de DNA não foi eficaz para o solo do Cerrado e nem para os solos degradados, devido à baixa concentração de microrganismos, o que poderá ser abordado em novos estudos. / For reclamation of degraded soil area's with subsoil exposure, the revegetation has been adopted, to introduce organic matter enhance, litter formation and recovery of soil microbial community. This, through the complex relationships that microbes establish with the soil material and the plant roots, will contribute to improve the soil conditions, compromised by degradation. Microbial communities are influenced by variations of soil temperature, moisture and atmosphere, as well as by reductions in soil plant cover, nutrient availability, soil structural stability, among other factors, that can be modified by soil use and degradation. The main aim of this work was to evaluate the recovery process of an exposed subsoil in a Cerrado degraded area, through the evaluation of surface cover, spontaneous vegetation survey, soil fertility conditions and microbiological activity. The re-vegetation technique adopted for recovery consisted of area mechanization/scarification (0.40 m depth), incorporation of organic residues - RO (aquatic macrophytes) at 0, 16, and 32 Mg ha-1 and agroindustrial - RA (ash) at 0, 15, 30 and 45 Mg ha-1, as subsoil conditioners, and reintroduction of vegetation, with seedling of 10 different tree species native from Cerrado (4.0 x 5.0 m spacing). After, elapsed 4 and 5 years of the intervention, the performance of the proposed technique was evaluated. The surface covering evaluation was performed by analyzing images obtained with a camera fixed parallel to the surface and always at the same height (1.6 m). The survey of spontaneous vegetation, in March 2013, was carried out as a census, complete identification (100%) of the individuals present in the experimental area - AE. In March of 2015, the evaluations of spontaneous vegetation and soil were performed in all 36 plots (20 x 30 m) of the AE, and the species identification was carried out in subplots of 5 x 5 m (herbaceous stratum - grasses, weeds and climbers), and the shrub-tree stratum was evaluated in the whole plot (20 x 30 m). Fertility and microbiological analyzes (basal respiration (C-CO2 released), microbial biomass carbon (MBC), determination of metabolic (qCO2) and microbial (qMic) quotients and of structure of fungal and bacterial communities) were conducted. The established recovery process increased the grasses biomass and plant vegetal cover in the area upon the addition of residues, and decreased the variation in soil temperature. The recovery model adopted allowed the establishment of 72 regenerating species (65 natives and 7 exotics) in the degraded area, with the greatest diversity of species being observed in the treatments where the degraded soil was conditioned. The fertility of the EA is still committed, however the pH increased and Al decreased, signaling positively. Microbiological variables showed a tendency to increase their activity in the recovering area, in relation to degraded area without intervention. The DNA extraction was not effective to Cerrado soil or degraded soils, due to the low concentration of microorganisms, which could be approached in new studies.
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Imagens multitemporais do Landsat TM como estratégia no apoio ao levantamento pedológico / Landsat TM multi-temporal images as strategy for pedological surveyGallo, Bruna Cristina 10 December 2015 (has links)
A espacialização de atributos dos solos é necessária com vistas ao planejamento e monitoramento do solo. As imagens do satélite Landsat 5 Thematic Mapper (TM) são utilizadas em estudos relacionados aos recursos naturais por fornecerem informações da superfície das terras em áreas amplas e de difícil acesso. Nesse trabalho objetivou-se gerar uma imagem multitemporal de solo exposto através de imagens de satélite e, com ela, mapear atributos da superfície do solo. A área de estudo é a região de Piracicaba, SP, onde foram selecionadas treze imagens do Landsat TM. Amostras da camada mais superficial dos solos foram coletadas em 740 pontos, e nelas analisados vários atributos do solo. Por meio da reflectância espectral dos objetos das imagens de satélite foram obtidas informações de solo exposto e eliminados outros alvos. As imagens foram adquiridas em série histórica e sobrepostas, gerando uma composta final com solo exposto. Os atributos do solo que obtiveram boa correlação com as bandas dessa imagem foram quantificados por meio da técnica de regressão multivariada e espacializados. Mapas pré-existentes de geologia e pedologia auxiliaram no entendimento da variabilidade espacial da textura e cor dos solos na paisagem. A taxa de variação do solo exposto em uma imagem individual variou de 7 a 20 %, enquanto a unificada atingiu 53 % da área total. Valores de reflectância entre as bandas TM3 e TM4 contrapostos representando a linha do solo e curva espectral média de espectros de amostras de solos obtidas em laboratório apresentaram semelhança com as de satélite. Entre os atributos estudados, a argila obteve a melhor correlação com R2 de 0,75, erro baixo e RPD acima de 2. Outros atributos relacionados com a argila também obtiveram boa correlação, como matéria orgânica (MO) e capacidade de troca de cátions (CTC) com R2 de 0,4 e 0,34 respectivamente. / The knowledge of spatial distribution of soil attributes is necessary for soil planning and monitoring. Landsat 5 Thematic Mapper (TM) images are used in studies related to natural resources for providing the land surface information in large areas and in areas of difficult access. This work aimed to create a multi-temporal image of bare soil through satellite scenes and map soil attributes from the surface. The study area is located in Piracicaba region, SP, where thirteen Landsat TM scenes were selected. Samples of the soil superficial layer were collected at 740 points, and several soil properties were analyzed. Spectral reflectance of different objects from satellite images was obtained and only exposed soil information was selected. Images were acquired in historical series and overlapped, generating a final composed image with bare soil. Soil attributes that presented good correlation with the bands were quantified by multivariate regression and mapped. Pre-existing maps of geology and soil helped in understanding soil texture spatial variability and color in the landscape. The soil variation rate in an individual exposed image ranged from 7 to 20%, while the unified reached 53% of the total area. Obtained values of reflectance between TM3 and TM4 bands representing the soil line and average spectral curve of laboratory soil samples were similar to the satellite ones. Among the soil attributes studied, clay presented the best correlation with R2 value of 0.75, low error and RPD value above 2.0. Other attributes related to clay also presented good correlation, such as organic matter (OM) and cation exchange capacity (CEC) with R2 values of 0.4 and 0.34 respectively.
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Imagens multitemporais do Landsat TM como estratégia no apoio ao levantamento pedológico / Landsat TM multi-temporal images as strategy for pedological surveyBruna Cristina Gallo 10 December 2015 (has links)
A espacialização de atributos dos solos é necessária com vistas ao planejamento e monitoramento do solo. As imagens do satélite Landsat 5 Thematic Mapper (TM) são utilizadas em estudos relacionados aos recursos naturais por fornecerem informações da superfície das terras em áreas amplas e de difícil acesso. Nesse trabalho objetivou-se gerar uma imagem multitemporal de solo exposto através de imagens de satélite e, com ela, mapear atributos da superfície do solo. A área de estudo é a região de Piracicaba, SP, onde foram selecionadas treze imagens do Landsat TM. Amostras da camada mais superficial dos solos foram coletadas em 740 pontos, e nelas analisados vários atributos do solo. Por meio da reflectância espectral dos objetos das imagens de satélite foram obtidas informações de solo exposto e eliminados outros alvos. As imagens foram adquiridas em série histórica e sobrepostas, gerando uma composta final com solo exposto. Os atributos do solo que obtiveram boa correlação com as bandas dessa imagem foram quantificados por meio da técnica de regressão multivariada e espacializados. Mapas pré-existentes de geologia e pedologia auxiliaram no entendimento da variabilidade espacial da textura e cor dos solos na paisagem. A taxa de variação do solo exposto em uma imagem individual variou de 7 a 20 %, enquanto a unificada atingiu 53 % da área total. Valores de reflectância entre as bandas TM3 e TM4 contrapostos representando a linha do solo e curva espectral média de espectros de amostras de solos obtidas em laboratório apresentaram semelhança com as de satélite. Entre os atributos estudados, a argila obteve a melhor correlação com R2 de 0,75, erro baixo e RPD acima de 2. Outros atributos relacionados com a argila também obtiveram boa correlação, como matéria orgânica (MO) e capacidade de troca de cátions (CTC) com R2 de 0,4 e 0,34 respectivamente. / The knowledge of spatial distribution of soil attributes is necessary for soil planning and monitoring. Landsat 5 Thematic Mapper (TM) images are used in studies related to natural resources for providing the land surface information in large areas and in areas of difficult access. This work aimed to create a multi-temporal image of bare soil through satellite scenes and map soil attributes from the surface. The study area is located in Piracicaba region, SP, where thirteen Landsat TM scenes were selected. Samples of the soil superficial layer were collected at 740 points, and several soil properties were analyzed. Spectral reflectance of different objects from satellite images was obtained and only exposed soil information was selected. Images were acquired in historical series and overlapped, generating a final composed image with bare soil. Soil attributes that presented good correlation with the bands were quantified by multivariate regression and mapped. Pre-existing maps of geology and soil helped in understanding soil texture spatial variability and color in the landscape. The soil variation rate in an individual exposed image ranged from 7 to 20%, while the unified reached 53% of the total area. Obtained values of reflectance between TM3 and TM4 bands representing the soil line and average spectral curve of laboratory soil samples were similar to the satellite ones. Among the soil attributes studied, clay presented the best correlation with R2 value of 0.75, low error and RPD value above 2.0. Other attributes related to clay also presented good correlation, such as organic matter (OM) and cation exchange capacity (CEC) with R2 values of 0.4 and 0.34 respectively.
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Alterações no ciclo hidrológico e na perda de solo devido aos diferentes usos do solo e variações climáticas em área de Cerrado / Water cycle and soil loss variations due to different land uses and climate variability in a Brazilian Cerrado areaAnache, Jamil Alexandre Ayach 23 November 2017 (has links)
A expansão agropecuária governa as mudanças no uso do solo no Brasil devido à alta demanda dos mercados interno e externo por alimento, fibra e energia. Entretanto, os efeitos e os processos decorrentes dessas alterações no ciclo hidrológico e na conservação do solo são pouco estudados de forma experimental em regiões de clima tropical e subtropical. No Estado de São Paulo, o uso do solo acontece de forma intensiva, as áreas de Cerrado nativo estão fragmentadas e pastagens vêm sendo substituídas por plantações de cana-de-açúcar devido à alta demanda por etanol e açúcar. Este trabalho tem como objetivo compreender as relações, trocas, variações e tendências das componentes do balanço hídrico e dos processos erosivos em potenciais mudanças no uso do solo que são encontradas no Sudeste do Brasil: de condições naturais (Cerrado sensu stricto) para pastagem, cana-de-açúcar e solo exposto. Para isso, foram monitorados, nos diferentes usos do solo, as condições meteorológicas, o escoamento superficial, a evapotranspiração, o conteúdo de água no solo, a erosão do solo e a flutuação do nível freático do aquífero. As alterações no uso do solo modificam significativamente o balanço hídrico, com aumento do escoamento superficial (pelo menos 14 mm ano-1) e diminuição da evapotranspiração (pelo menos 529 mm ano-1) quando o Cerrado sensu stricto é substituído por pastagem ou cana-de-açúcar. Entretanto, no Cerrado sensu stricto o volume de água disponível para percolação ao longo da zona não saturada e potencial recarga do aquífero tende a ser menor que em áreas agrícolas. As observações mostram que o solo exposto e a cana-de-açúcar possuem os maiores valores erosão do solo (16,00 ± 5,97 t ha-1 ano-1 e 0,64 ± 0,49 t ha-1 ano-1, respectivamente). Além disso, há semelhanças entre as taxas de perda de solo na pastagem (0,11 ± 0,04 t ha-1 ano-1) e no Cerrado sensu stricto (0,14 ± 0,06 t ha-1 ano-1). Devido às curtas séries de dados de escoamento superficial e erosão do solo, a adoção de modelos de base física como o WEPP (Water Erosion Prediction Project), é alternativa viável para simulações que considerem as variabilidades climáticas de regiões subtropicais. Projeções climáticas revelam que não ocorrerão alterações significativas nas respostas (escoamento superficial e erosão do solo) em relação ao clima base atual apesar do aumento significativo na precipitação nos cenários mais drásticos (entre 5% e 9%). Por fim, a manutenção do ciclo hidrológico e o controle da erosão do solo alcançados pelo Cerrado sensu stricto são benefícios que contrastam com a diminuição da recarga potencial do aquífero em áreas de vegetação densa. A cana-de-açúcar e a pastagem são usos do solo concorrentes e seus efeitos nos padrões hidrológicos e na erosão do solo se equilibram. / The agricultural expansion in Brazil drives land use changes due to the higher demand of internal and external markets for food, fiber and fuel. However, the effects and processes that result from these changes on hydrological cycle and soil conservation are not well explored in an experimental approach under tropical and subtropical climates. The land use is intense in the State of São Paulo, where the undisturbed woodlands in the Cerrado biome are fragmented and pasturelands are transformed in sugarcane plantations due to the higher sugar and ethanol demands. This thesis aims to comprehend the relations, trade-offs and variations of the water balance components and soil erosion processes under potential land use changes that can be found in southeastern Brazil: from natural landscapes (wooded Cerrado) to pastureland, sugarcane and bare soil. They were monitored in these different land uses: meteorological conditions, runoff, evapotranspiration, soil moisture content, soil erosion, and water table fluctuation. The land uses changes significantly influence the water balance, increasing the runoff (at least 14 mm yr-1) and decreasing evapotranspiration (at least 529 mm yr-1) when wooded Cerrado is substituted by pasture or sugarcane. Nevertheless, the soil water content available for deep percolation through the unsaturated zone and potential aquifer recharge in the wooded Cerrado tend to be smaller than in agricultural fields. Soil loss observations reveal that bare soil and sugarcane have the highest rates (16.00 ± 5.97 t ha-1 yr1 and 0.64 ± 0.49 t ha-1 yr-1, respectively). Additionally, there are similarities between the soil loss rates of pastureland (0.11 ± 0.04 t ha-1 yr-1) and wooded Cerrado (0.14 ± 0.06 t ha-1 yr-1). Due to the short-period observations of runoff and soil erosion, the use of a process-based model such as WEPP (Water Erosion Prediction Project) is a feasible alternative for simulations considering climatic variability under subtropical conditions. Projected climates reveal that in spite of significant increased rainfall (between 5% and 9%) in the most drastic scenarios, there are no significant changes on runoff and soil erosion rates in relation to the actual baseline climate. Finally, the hydrological stability and soil erosion control are benefits reached by the wooded Cerrado that contrast with the decrease in potential aquifer recharge in a dense vegetation area. Sugarcane and pasture are concurrent land uses and their effects on hydrological patterns and soil erosion are equivalent.
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Mapeamento pedológico digital via regressão geograficamente ponderada e lógica booleana: uma estratégia integrada entre dados espectrais terrestres e de satélite / Digital pedological mapping by geographically weighted regression and boolean logic: an integrated strategy between terrestrial and satellite spectral dataMedeiros Neto, Luiz Gonzaga 10 February 2017 (has links)
Mapas pedológicos são importantes fontes de informação necessárias à agricultura, mas praticamente inexistentes em escalas adequadas para o Brasil, e seu levantamento pelo método convencional para a demanda brasileira é inviável. Como alternativa ao problema, mapeamento pedológico digital apresenta-se como uma área do conhecimento que envolve as relações das informações de campo, laboratório e pontuais de solos com métodos quantitativos via imagens de satélite e atributos do relevo para inferir atributos e classes. A literatura destaca, portanto, a importância do estudo da posição espacial de pontos amostrais na estimativa de atributos do solo a partir dos valores espectrais de imagens de satélite, aliado a isso, faz-se importante o cruzamento dos atributos do solo estimados e espacializados para chegar a classes de solo. Face ao exposto, o objetiva-se o desenvolvimento de uma técnica via imagem de satélite, dados espectrais e atributos do relevo, integrados por lógica booleana, para determinar mapas pedológicos. O trabalho foi realizado no município de Rio das Pedras, SP e entornos, numa área total de 47.882 ha. Onde, realizou-se processamento de imagens de satélites multitemporais, para obtenção da informação espectral da superfície de solo exposto. Esta informação foi correlacionada com espectro de laboratório de pontos amostrais em subsuperfície (profundidade 80-100 cm) e estimou-se os espectros simulando bandas de satélite para locais desconhecidos. Elaborou-se uma chave de classificação de solos por cruzamento de mapas de atributos via lógica booleana, onde definiu os seguintes atributos a serem mapeados: argila, V% e matéria orgânica (M.O) na profundidade 0-20 cm e argila, CTC, V%, m%, Al, ferro total, matiz, valor e croma na profundidade 80-100 cm. As estimativas de espectros em subsuperfície e dos atributos dos solos nas duas profundidades foram realizadas pela técnica multivariada regressão geograficamente ponderada (GWR), que teve seu desempenho preditivo avaliado pela comparação com desempenho preditivo da técnica de regressão linear múltipla (MRL). Os resultados mostraram correlação entre os espectros das duas profundidades, com R2 de validação acima 0.6. Argila (0-20 e 80-100 cm), matiz, valor e croma foram os atributos do solo que obtiveram as melhores estimativas com R2 acima 0.6. A técnica multivariada GWR obteve-se desempenho superior ao MRL. O mapa pedológico digital comparado aos mapas de solos detalhados de levantamentos convencionais obteve índice kappa de 34.65% e acurácia global de 54,46%. Tal resultado representa um nível regular de classificação. Por outro lado, deve se considerar que se trata de uma região de alta complexidade geológica e compreendendo heterogeneidade de solos. A técnica desenvolvida mostra-se com potencial de evolução no mapeamento digital de solos à medida que forem evoluindo as estimativas de atributos de solos e ajustes nos critérios da chave de classificação. / Soil maps are important sources of information necessary for agriculture, but practically absent in appropriate scales for Brazil, and its mapping by the conventional method for the brazilian demand is impracticable. How an alternative to the problem, digital pedological mapping appears as an area of knowledge that involves the relationship of field information, laboratory and point of soils with quantitative methods by satellite images and relief attributes to predict attributes and classes. The literature highlights therefore the importance of studying the spatial position of sampling points in the estimation of soil attributes from spectral values of satellite images, combined to this, is an important the crossing of the estimated and spatialized soil attributes to get the soil classes. In view of exposed, the objective is the development of a technique satellite image, spectral data and attributes of relief, integrated by boolean logic to determine soil maps. The work was carried out in Rio das Pedras county, SP, and surroundings, in a total area of 47,882 ha. Which was held processing multitemporal satellite images, to obtain spectral information of exposed soil surface. This information was correlated with laboratory spectra of sample points in the subsurface (depth 80-100 cm) and was estimated spectra simulating satellite bands to unknown locations. Produced is a soil classification key for cross attribute maps by boolean logic, which defines the following attributes to be mapped: clay, cation saturation and organic matter (OM) in the 0-20 cm depth and clay, CEC, cation saturation, aluminiu saturation, Al, total iron, hue, value and chroma in depth 80-100 cm. The estimates spectra subsurface and soil attributes in two depths were performed by multivariate technique geographically weighted regression (GWR), which had its predictive performance is evaluated by comparison with predictive performance of multiple linear regression (MRL). The results showed a correlation between the spectra of the two depths, with validation R2 above 0.6. Clay (0-20 and 80-100 cm), hue, value and chroma were the soil attributes obtained the best estimates R2 above 0.6. The GWR multivariate technique yielded better performance than MRL. The digital soil map compared to the detailed soil maps of conventional surveys obtained kappa index of 34.65% and overall accuracy of 54.46%. This result is a regular level of classification. On the other hand, it must be considered that it is a highly complex geological region and comprising heterogeneity of soils. The technique developed shows with potential developments in digital soil mapping as they evolve estimates of soil attributes and adjustments to the classification key criteria.
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Alterações no ciclo hidrológico e na perda de solo devido aos diferentes usos do solo e variações climáticas em área de Cerrado / Water cycle and soil loss variations due to different land uses and climate variability in a Brazilian Cerrado areaJamil Alexandre Ayach Anache 23 November 2017 (has links)
A expansão agropecuária governa as mudanças no uso do solo no Brasil devido à alta demanda dos mercados interno e externo por alimento, fibra e energia. Entretanto, os efeitos e os processos decorrentes dessas alterações no ciclo hidrológico e na conservação do solo são pouco estudados de forma experimental em regiões de clima tropical e subtropical. No Estado de São Paulo, o uso do solo acontece de forma intensiva, as áreas de Cerrado nativo estão fragmentadas e pastagens vêm sendo substituídas por plantações de cana-de-açúcar devido à alta demanda por etanol e açúcar. Este trabalho tem como objetivo compreender as relações, trocas, variações e tendências das componentes do balanço hídrico e dos processos erosivos em potenciais mudanças no uso do solo que são encontradas no Sudeste do Brasil: de condições naturais (Cerrado sensu stricto) para pastagem, cana-de-açúcar e solo exposto. Para isso, foram monitorados, nos diferentes usos do solo, as condições meteorológicas, o escoamento superficial, a evapotranspiração, o conteúdo de água no solo, a erosão do solo e a flutuação do nível freático do aquífero. As alterações no uso do solo modificam significativamente o balanço hídrico, com aumento do escoamento superficial (pelo menos 14 mm ano-1) e diminuição da evapotranspiração (pelo menos 529 mm ano-1) quando o Cerrado sensu stricto é substituído por pastagem ou cana-de-açúcar. Entretanto, no Cerrado sensu stricto o volume de água disponível para percolação ao longo da zona não saturada e potencial recarga do aquífero tende a ser menor que em áreas agrícolas. As observações mostram que o solo exposto e a cana-de-açúcar possuem os maiores valores erosão do solo (16,00 ± 5,97 t ha-1 ano-1 e 0,64 ± 0,49 t ha-1 ano-1, respectivamente). Além disso, há semelhanças entre as taxas de perda de solo na pastagem (0,11 ± 0,04 t ha-1 ano-1) e no Cerrado sensu stricto (0,14 ± 0,06 t ha-1 ano-1). Devido às curtas séries de dados de escoamento superficial e erosão do solo, a adoção de modelos de base física como o WEPP (Water Erosion Prediction Project), é alternativa viável para simulações que considerem as variabilidades climáticas de regiões subtropicais. Projeções climáticas revelam que não ocorrerão alterações significativas nas respostas (escoamento superficial e erosão do solo) em relação ao clima base atual apesar do aumento significativo na precipitação nos cenários mais drásticos (entre 5% e 9%). Por fim, a manutenção do ciclo hidrológico e o controle da erosão do solo alcançados pelo Cerrado sensu stricto são benefícios que contrastam com a diminuição da recarga potencial do aquífero em áreas de vegetação densa. A cana-de-açúcar e a pastagem são usos do solo concorrentes e seus efeitos nos padrões hidrológicos e na erosão do solo se equilibram. / The agricultural expansion in Brazil drives land use changes due to the higher demand of internal and external markets for food, fiber and fuel. However, the effects and processes that result from these changes on hydrological cycle and soil conservation are not well explored in an experimental approach under tropical and subtropical climates. The land use is intense in the State of São Paulo, where the undisturbed woodlands in the Cerrado biome are fragmented and pasturelands are transformed in sugarcane plantations due to the higher sugar and ethanol demands. This thesis aims to comprehend the relations, trade-offs and variations of the water balance components and soil erosion processes under potential land use changes that can be found in southeastern Brazil: from natural landscapes (wooded Cerrado) to pastureland, sugarcane and bare soil. They were monitored in these different land uses: meteorological conditions, runoff, evapotranspiration, soil moisture content, soil erosion, and water table fluctuation. The land uses changes significantly influence the water balance, increasing the runoff (at least 14 mm yr-1) and decreasing evapotranspiration (at least 529 mm yr-1) when wooded Cerrado is substituted by pasture or sugarcane. Nevertheless, the soil water content available for deep percolation through the unsaturated zone and potential aquifer recharge in the wooded Cerrado tend to be smaller than in agricultural fields. Soil loss observations reveal that bare soil and sugarcane have the highest rates (16.00 ± 5.97 t ha-1 yr1 and 0.64 ± 0.49 t ha-1 yr-1, respectively). Additionally, there are similarities between the soil loss rates of pastureland (0.11 ± 0.04 t ha-1 yr-1) and wooded Cerrado (0.14 ± 0.06 t ha-1 yr-1). Due to the short-period observations of runoff and soil erosion, the use of a process-based model such as WEPP (Water Erosion Prediction Project) is a feasible alternative for simulations considering climatic variability under subtropical conditions. Projected climates reveal that in spite of significant increased rainfall (between 5% and 9%) in the most drastic scenarios, there are no significant changes on runoff and soil erosion rates in relation to the actual baseline climate. Finally, the hydrological stability and soil erosion control are benefits reached by the wooded Cerrado that contrast with the decrease in potential aquifer recharge in a dense vegetation area. Sugarcane and pasture are concurrent land uses and their effects on hydrological patterns and soil erosion are equivalent.
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Mapeamento pedológico digital via regressão geograficamente ponderada e lógica booleana: uma estratégia integrada entre dados espectrais terrestres e de satélite / Digital pedological mapping by geographically weighted regression and boolean logic: an integrated strategy between terrestrial and satellite spectral dataLuiz Gonzaga Medeiros Neto 10 February 2017 (has links)
Mapas pedológicos são importantes fontes de informação necessárias à agricultura, mas praticamente inexistentes em escalas adequadas para o Brasil, e seu levantamento pelo método convencional para a demanda brasileira é inviável. Como alternativa ao problema, mapeamento pedológico digital apresenta-se como uma área do conhecimento que envolve as relações das informações de campo, laboratório e pontuais de solos com métodos quantitativos via imagens de satélite e atributos do relevo para inferir atributos e classes. A literatura destaca, portanto, a importância do estudo da posição espacial de pontos amostrais na estimativa de atributos do solo a partir dos valores espectrais de imagens de satélite, aliado a isso, faz-se importante o cruzamento dos atributos do solo estimados e espacializados para chegar a classes de solo. Face ao exposto, o objetiva-se o desenvolvimento de uma técnica via imagem de satélite, dados espectrais e atributos do relevo, integrados por lógica booleana, para determinar mapas pedológicos. O trabalho foi realizado no município de Rio das Pedras, SP e entornos, numa área total de 47.882 ha. Onde, realizou-se processamento de imagens de satélites multitemporais, para obtenção da informação espectral da superfície de solo exposto. Esta informação foi correlacionada com espectro de laboratório de pontos amostrais em subsuperfície (profundidade 80-100 cm) e estimou-se os espectros simulando bandas de satélite para locais desconhecidos. Elaborou-se uma chave de classificação de solos por cruzamento de mapas de atributos via lógica booleana, onde definiu os seguintes atributos a serem mapeados: argila, V% e matéria orgânica (M.O) na profundidade 0-20 cm e argila, CTC, V%, m%, Al, ferro total, matiz, valor e croma na profundidade 80-100 cm. As estimativas de espectros em subsuperfície e dos atributos dos solos nas duas profundidades foram realizadas pela técnica multivariada regressão geograficamente ponderada (GWR), que teve seu desempenho preditivo avaliado pela comparação com desempenho preditivo da técnica de regressão linear múltipla (MRL). Os resultados mostraram correlação entre os espectros das duas profundidades, com R2 de validação acima 0.6. Argila (0-20 e 80-100 cm), matiz, valor e croma foram os atributos do solo que obtiveram as melhores estimativas com R2 acima 0.6. A técnica multivariada GWR obteve-se desempenho superior ao MRL. O mapa pedológico digital comparado aos mapas de solos detalhados de levantamentos convencionais obteve índice kappa de 34.65% e acurácia global de 54,46%. Tal resultado representa um nível regular de classificação. Por outro lado, deve se considerar que se trata de uma região de alta complexidade geológica e compreendendo heterogeneidade de solos. A técnica desenvolvida mostra-se com potencial de evolução no mapeamento digital de solos à medida que forem evoluindo as estimativas de atributos de solos e ajustes nos critérios da chave de classificação. / Soil maps are important sources of information necessary for agriculture, but practically absent in appropriate scales for Brazil, and its mapping by the conventional method for the brazilian demand is impracticable. How an alternative to the problem, digital pedological mapping appears as an area of knowledge that involves the relationship of field information, laboratory and point of soils with quantitative methods by satellite images and relief attributes to predict attributes and classes. The literature highlights therefore the importance of studying the spatial position of sampling points in the estimation of soil attributes from spectral values of satellite images, combined to this, is an important the crossing of the estimated and spatialized soil attributes to get the soil classes. In view of exposed, the objective is the development of a technique satellite image, spectral data and attributes of relief, integrated by boolean logic to determine soil maps. The work was carried out in Rio das Pedras county, SP, and surroundings, in a total area of 47,882 ha. Which was held processing multitemporal satellite images, to obtain spectral information of exposed soil surface. This information was correlated with laboratory spectra of sample points in the subsurface (depth 80-100 cm) and was estimated spectra simulating satellite bands to unknown locations. Produced is a soil classification key for cross attribute maps by boolean logic, which defines the following attributes to be mapped: clay, cation saturation and organic matter (OM) in the 0-20 cm depth and clay, CEC, cation saturation, aluminiu saturation, Al, total iron, hue, value and chroma in depth 80-100 cm. The estimates spectra subsurface and soil attributes in two depths were performed by multivariate technique geographically weighted regression (GWR), which had its predictive performance is evaluated by comparison with predictive performance of multiple linear regression (MRL). The results showed a correlation between the spectra of the two depths, with validation R2 above 0.6. Clay (0-20 and 80-100 cm), hue, value and chroma were the soil attributes obtained the best estimates R2 above 0.6. The GWR multivariate technique yielded better performance than MRL. The digital soil map compared to the detailed soil maps of conventional surveys obtained kappa index of 34.65% and overall accuracy of 54.46%. This result is a regular level of classification. On the other hand, it must be considered that it is a highly complex geological region and comprising heterogeneity of soils. The technique developed shows with potential developments in digital soil mapping as they evolve estimates of soil attributes and adjustments to the classification key criteria.
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