The purpose of the present work was to establish and to test pedotransfer functions for water retention the Rio Grande do Sul s soils. Water retention data were obtained from Solano Peraza s dissertation, Irriga System database and in the literature. The first part of this work was the collect soil water retention data and pedotransfer functions for Rio Grande do Sul soils, forming the literature data base, in a total of 24 papers and 624 database of the water retention. The samples obtained from of Solano Peraza were collected soil profiles, in a total of 86 data of water retention, and the Irriga Project provided a database with a total of 253 data of water retention. With these database, multiple regression were done to obtain the pedotransfer functions for each database, using the option stepwise , to determine water retention in a determined potential ( -1, -6, -10, -33, -100, -500 e 1500 kPa) for different soils. To test the efficiency of the equations produced, observed vs. estimated water retention, for each water potencial, were graphed on 1:1 type retention. In almost all cases, total sand presented a high association with the water retention, followed by clay and silt content. With the reduction on in water tension (increase of the original potential), the correlation increased notably. The pedotransfer equations are efficient only when they are used to estimate moisture for soil similar to those used to obtain the equations. Besides, the database feature affects the prediction capacity of the equations produced. When some soils are predominant in the database, the equations produced show the features of those soils and, when they are used to soil moisture, the error will be larger. The contents of sand and clay together with the soil bulk density best described water retention in the linear multiple regressions. Sand content had a negative relation with water retention, while clay presented a positive relation. The soil bulk density showed a negative relation with water retention the potential of 6 to 500 kPa and a positive relation with water retained at 1500 kPa. The best estimation of water retention occurred at a potential of 1500 kPa. / O trabalho foi desenvolvido com o objetivo de estabelecer e testar funções de pedotransferência para retenção de água em solos do Rio Grande do Sul. As informações de retenção de água foram obtidas das seguintes fontes: amostras da dissertação de Solano Peraza (2003), amostras obtidas pelo Sistema Irriga e amostras obtidas na Literatura. A primeira etapa do trabalho consistiu na coleta de informações de retenção de água no solo e de funções de pedotransferência para solos do Rio Grande do Sul, constituindo o banco de dados Literatura, totalizando 24 trabalhos e 624 dados de retenção de água. As amostras obtidas do banco Solano Peraza (2003) foram coletadas em cortes de estradas com exposição do perfil do solo, totalizando um banco de dados com 86 dados de retenção de água, enquanto o Projeto Irriga nos repassou um banco de dados com um total de 253 dados de retenção de água. A partir desses bancos de dados, foram feitas análises de regressão múltipla para a obtenção das funções de pedotransferência para cada banco de dados, usando a opção stepwise (SAS, 1997), para determinar o teor de água em um determinado potencial (-1, -6, -10, -33, -100, -500 e -1500 kPa) para os diferentes solos. Para testar a eficiência das equações geradas, fez-se a comparação dos teores de umidade observados com os teores estimados para cada equação em determinado potencial e, assim, confrontaram-se os dados estimados com os observados numa relação gráfica 1:1. De modo geral, a areia total apresentou maior associação com a retenção de água, sendo seguida pelo teor de argila e silte. Com a diminuição na tensão de água (aumento do potencial matricial), a correlação aumenta consideravelmente. As equações de pedotransferência só são eficientes quando usadas para estimar a umidade para os solos a partir dos quais elas foram geradas. Além disso, a característica do banco de dados afeta a capacidade preditiva das equações geradas. Quando predominam determinadas classes de solos no banco de dados, as equações geradas refletem as características daqueles solos e, quando usadas para estimar a umidade de solos de classes diferentes, o erro será maior. Os teores de areia e argila juntamente com a densidade do solo foram os parâmetros que melhor descreveram a retenção de água através das regressões múltiplas geradas. O teor de areia apresenta uma relação negativa com a retenção de água enquanto a argila relaciona-se positivamente. A densidade do solo apresenta uma relação negativa com a retenção e água para os potenciais de -6 a -500 kPa e uma relação positiva com a água retida a -1500 kPa. A melhor estimativa da retenção de água ocorre para o potencial de -1500 kPa.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The present study aimed to contribute, in the methodological way, to the field of Soil Science and Irrigation, more specifically Micro-Irrigation (Targeted Irrigation), by in situ to obtain physical and hydric parameters, specially the hydrodynamic functions of a Paleudalf soil. A multi-drip system, whose application is linked to the Drip Method principles, was designed to obtain hydraulic conductivity K(h) and soil-water retention curve θ(h). The system applied flow rates of 2, 4 and 8 L h-1 and, their respective areas of wetting and saturation in the dynamic balance moment were measured and worked as basis for the adjustment of a regression function, so as the saturated flow was estimated in dynamic balance. With the pairs of values to the advances in wetting and time fronts, the declivity of the respective regression line was determined considering the three flow rates tested in the study. The average value of sorptivity calculated was 2.68 cm h-0,5, with values of η = 2.22, β = 0.44 e hw = −2.29 cm H2O. By using these values of soil parameters, the soil-water retention characteristic curve (SWRCC) and the hydraulic conductivity function as function of the water content in the soil were estimated and graphically represented. The retention curve obtained through field experimental data does not match to the one obtained in laboratory according to standard methodology, but it was possible to build an exponential function which allows the correction of the volumetric soil moisture values. / O presente estudo visou contribuir no âmbito metodológico, nas áreas da ciência do solo e da irrigação, notadamente a microirrigação (irrigação localizada), na obtenção in situ de parâmetros físicos e hídricos, em especial as funções hidrodinâmicas do Argissolo Vermelho Distrófico Arênico (PVd). Foi projetado um sistema multi-gotejador , cuja aplicação está vinculada aos princípios do Método do Gotejador , na obtenção da condutividade hidráulica e da curva de retenção de água no solo . Vazões aplicadas de 2, 4 e 8 L h-1 e suas respectivas áreas de molhamento e de saturação no momento do equilíbrio dinâmico serviram de base para o ajuste de uma função de regressão, estimou-se o fluxo saturado em equilíbrio dinâmico. Com os pares de valores do avanço da frente de molhamento e de tempo determinou-se a declividade da respectiva reta de regressão para as três vazões testadas no trabalho. O valor médio de sorptividade calculado foi de 2,68 cm h-0,5, sendo obtidos os valores de η = 2,22, β = 0,44 e hw = −2,29 cm de H2O. Usando estes valores dos parâmetros do solo, a curva característica de retenção de água no solo (CCRAS) e a função da condutividade hidráulica em função do conteúdo de água do solo foram estimados e representados graficamente. A curva característica obtida com dados experimentais de campo não foi igual àquela obtida em laboratório conforme metodologia padrão, mas foi possível obter uma função exponencial que permite corrigir os valores de umidade volumétrica do solo.

Hydraulic characteristics are the most important properties of soil, i.e. retention curve of soil moisture and hydraulic conductivity. Hydraulic conductivity of soil characterizes the ability of the soil to conduct water. Retention curve expresses the relationship between moisture and moisture potential of soil. The running of retention curve is influenced by many factors, eg. grain size and mineralogical composition, content of humus, reduce bulk density and structure of soil. Measurement of retention curves takes a lot of time and money in laboratory conditions therefore pedotransfer functions seem to be an alternative solution. The thesis aims to estimate moisture retention curves of soil in a selected area of interest in South Moravia using program Rosetta (Schaap, 2003). Data of granularity (% content of clay, sand and dust), bulk density of soil and hydrolimits field water capacity and wilting point were used as predictors in individual models of program Rosetta. Data of grain were matched by FAO / USDA system. Retention curves of soil moisture were measured on a sand tank and overpressure devices. The measured retention curves were parameterized by RETC program. Estimated retention curves were graphically compared with measured to determine the quality of the estimate. The accuracy of the estimate was assessed by correlation coefficient R of determination coefficient R2 and standard error SMRE. Usability own derivatives pedotransfer functions is hard to say due to the size of the input data file. I would recommend further verification of data at the other localities in south Moravia.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:36:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_ Alvaro_ Luiz_ Carvalho_ Nebel.pdf: 1615608 bytes, checksum: cf5d12660d9ae82ddc2e973b92c9812e (MD5) Previous issue date: 2009-04-24 / The understanding of the dynamics of the water in the soil-plant-atmosphere system, including the water availability to the crops, soil water infiltration, drainage and soil solute movement, depends on the knowledge of the relation between the soil water content and the matric potential, represented by the soil water retention curve (SWRC). However, the establishment of SWRCs is laborious and time consuming, besides being costly. A alternative is its estimate through statistical equations called Pedotransfer Functions (PTFs). The aim of this study was to evaluate the ability of some existing PTFs, in predicting the soil water retention and to capture its spatial variability structure, using geostatistical tools, when applied in a lowland soil of the south region of Brazil. For this, an experimental 10 x 10 m grid was established and soil disturbed and undisturbed samples were collected in the 0-0.20 m soil depth, totaling 100 experimental points. The following soil attributes were determined in each point: soil texture, soil organic carbon, pH, cation exchange capacity, soil bulk density, and the soil water retention curve. Eight developed PTFs for estimating gravimetric soil water content, eight for estimating volumetric water content and five for estimating the van Genuchten model parameters were evaluated using the statistical measures mean error (ME), and the root mean square error (RMSE). Results indicated that the Oliveira et al. (2002) PTF presented the best performance for estimating the gravimetric soil water content at the tension of 33kPa, with mean error (ME) value of 0.0136g.g-1, while for the gravimetric water content at tension of 1500kPa the Pidgeon (1972) FPT was the best, with ME value of -0,0054g.g-1. Concerning to the potential of describing the spatial variability structure the Bell & van Keulen (1995 and 1996) and of Urach (2007) PTFs presented the best performance based on the results from the cross validation technique. For estimating the soil water volumetric content at the tension of 10kPa the Tomasela et al. (2002) was the best (ME of 0.019cm3.cm-3), while Rawls et al. (1982) and van den Berg et al. (1997) PTFs were the best for estimating soil water content at the tension of 33kPa (ME of 0.001cm3.cm-3) and 1500kPa (ME of -0.008cm3.cm-3), respectively. The range and sill geostatistical parameters for the tension of 33kPa were reasonable estimated, while for the tension of 1500kPa they were underestimated by the evaluated PTFs. The Parametric Pedotransfer Function constructed by Vereecken et al.(1989) presented the lowest value of ME (0.0247cm3.cm-3), while the Hodnett and Tomasella (2002) PTF presented the lowest value of RMSE (0.0367 cm3.cm-3). Both PTFs well described the experimental semivariograms of the soil water content at the tensions of 10kPa and 33kPa, however their performance was not good for the tension of 1500kPa. / Estudos que envolvem a dinâmica da água no sistema solo-planta-atmosfera tais como disponibilidade de água no solo para as culturas, infiltração, drenagem e movimento de solutos no solo necessitam do conhecimento da relação entre o conteúdo de água no solo e o potencial matricial, representada pela curva de retenção de água no solo. No entanto, sua execução é laboriosa, demanda considerável tempo e custos. Uma alternativa é sua estimativa através de equações estatísticas denominadas Funções de Pedotransferência (FPTs). O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho de funções de pedotransferência em estimar a retenção de água no solo e capturar a sua estrutura de variabilidade espacial, usando ferramentas geoestatísticas, quando aplicadas em um solo de várzea da região sul do Brasil. Para isto, uma malha experimental de 10m x 10m foi estabelecido e amostras deformadas e indeformadas do solo foram coletadas representativas da camada de 0 0,20m, totalizando 100 pontos amostrais. Os seguintes atributos do solo foram determinados em cada ponto: textura, carbono orgânico, pH, capacidade de troca de cátions, densidade do solo e a curva de retenção de água no solo. Oito FPTs desenvolvidas para estimar o conteúdo gravimétrico de água no solo, oito para estimar o conteúdo volumétrico e cinco para estimar os parâmetros do modelo de van Genuchten foram avaliadas, usando as medidas estatísticas erro médio (ME) e raiz quadrada do erro médio ao quadrado (RMSE). Os resultados obtidos para a estimativa do conteúdo de água gravimétrico mostram que a FPT de Oliveira et al. (2002) apresentou o melhor desempenho para a tensão de 33kPa, com erro médio (ME) de 0,0136g.g-1, enquanto para a tensão de 1500kPa a FPT de Pidgeon (1972) foi melhor, com ME de -0,0054g.g-1. Com relação ao potencial de descrever a estrutura de variabilidade espacial do conjunto de dados medidos, as FPTs desenvolvidas por Bell & van Keulen (1995 e 1996) e Urach (2007) foram as que apresentaram melhor desempenho baseado nos resultados da validação cruzada. Para o conteúdo volumétrico de água retida no solo, os melhores desempenhos foram obtidos pela FPT de Tomasela et al.(2003) para a tensão de 10kPa, Rawls et al. (1982) para 33kPa e van den Berg et al.(1997) para 1500kPa, com ME iguais a 0,019cm3.cm-3, 0,001cm3.cm-3 e -0,008cm3.cm-3, respectivamente. Os parâmetros da estrutura de dependência espacial, alcance e patamar, para a tensão de 33kPa foram razoavelmente estimados, enquanto para a tensão de 1500kPa foram subestimados pelas FPTs avaliadas. A FPT paramétrica desenvolvida por Vereecken et al. (1989) apresentou o menor valor de ME (0,0247cm3.cm-3), enquanto a FPT de Hodnett e Tomasella (2002) apresentou o menor valor de RMSE (0,0367 cm3.cm-3). Ambas FPTs descreveram bem os semivariogramas experimentais do conteúdo de água retido no solo a 10kPa e 33kPa, entretanto para a tensão de 1500kPa nenhuma das FPTs testadas apresentou bom desempenho.

The diploma thesis is focused on issues of measurement and evaluation of hydraulic characteristics of soil. In the literary research, the definitions of hydraulic conductivity and retention curve of soil moisture, their measurements in laboratory and field conditions and the prediction of these characteristics by using of pedotransfer functions. In the practical part of the diploma thesis, an evaluation of the hydraulic conductivity of soil from the experimental areas near the village Bohaté Málkovice. Two-cylindrical and mini-disc infiltration meters were used for field measurements, and a constant-gradient permeameter was used in the laboratory. Physical and empirical equations were used to evaluate the hydraulic conductivity. The results were processed numerically, tabulated and then compared.