While contaminated food products are known to be a leading source of exposure to potentially toxic elements (PTEs), for the general population, few studies have been carried out to examine PTEs levels in soils and plants in wet tropical regions such as Brazil. While the most commonly used index for estimating PTEs accumulation in vegetables and the subsequent exposure to humans who eat them is the bioconcentration factor (BCF) - the ratio between the concentration of metals in the edible portions of produce and their total concentration in soils - the BCF does not provide an adequate description of soil-to-plant metal transfers. A better understanding of such transfers requires information about the soil attributes that influence the availability of PTEs to plants. The state of São Paulo (SP) is the largest consumer of vegetables in Brazil, as well as the largest and most diversified producer. Studies are therefore needed on PTEs concentrations in soils and vegetables, in order to assess their quality under guidelines established by Brazilian legislation. It is likewise crucial to establish critical limits of these elements in soils, via models that assess risks to human health, based on data that reflect current conditions in the soils of São Paulo. The objectives in this study were: (i) to characterize and to evaluate the relations between the concentrations of Cd, Cu, Ni, Pb and Zn in soils and in vegetables from the \"Green Belt\" of the state of São Paulo, Brazil, taking the limits established by legislation into account; (ii) to develop empiric models to derive appropriate soil screening values and to provide an accurate risk assessment for tropical regions; (iii) to develop proposals for improved human health-based screening values for Cd, Cu, Ni, Pb and Zn in São Paulo soils, using soil - vegetable relations. With the exception of Cd, there was a positive correlation between pseudototais and bioavailable contents of PTEs. Cd and Pb content in plants, moreover, not significantly correlated with any of the variables studied. All models of random forests and trees were good predictors of results generated from a regression model and provided useful information about which covariates were important to forecast only for the zinc concentration in the plant. The soil-plant transfer models proposed in this study had a good performance and are useful for eight of the ten combinations (five metals versus two species). SP data combined with NL data for Cd in lettuce and for Ni and Zn in lettuce and in carrot when pH, organic carbon - OC and clay contents were included in the model. Including such soil properties results in improved relations between PTEs concentrations in soils and in vegetables to derive appropriate screening values for SP State. The model in which pH, OC and clay contents were included gave the most useful results with SP and NL data set combined for Cu, Pb, Zn in lettuce and for Cd and Cu in carrot. Our setup did not work for Ni and for Pb in carrot because the data models gave an inconsistent result and the combination of datasets did not or insufficiently improve the results. / Uma das principais vias de exposição de elementos potencialmente tóxicos (EPT) para a maioria da população é por meio da ingestão de alimentos, mas poucos são os estudos relacionados às concentrações de EPTs em solos e em vegetais de regiões tropicais úmidas, sobretudo no Brasil. O índice mais comumente utilizado para estimar o acúmulo de EPTs em vegetais e a subsequente exposição humana pelo consumo de vegetais é o fator de bioconcentração (BCF), que é a razão entre a concentração de metais em partes comestíveis de hortaliças e da concentração total do metal no solo. Porém, o BCF não descreve adequadamente a transferência solo-planta de metais. Assim, a utilização de relações envolvendo os principais atributos dos solos que influenciam a disponibilidade dos EPTs às plantas pode explicar com mais detalhe as relações solo-planta. O estado de São Paulo é o maior mercado consumidor, além de ser o maior e mais diversificado produtor olerícola no Brasil. Assim, são necessárias pesquisas referentes às concentrações de metais pesados em solos e hortaliças, para avaliação da qualidade dos mesmos em relação aos limites estabelecidos pela legislação. Os objetivos neste trabalho foram: (i) caracterizar e avaliar as relações solo-planta entre as concentrações de Cd, Cu, Ni, Pb e Zn em solos e olerícolas de folhas e raiz no estado de São Paulo, tendo em vista os limites estabelecidos pela legislação; (ii) desenvolver modelos empíricos para poder derivar adequados limites críticos do solo e fornecer uma avaliação de risco precisa para regiões tropicais; (iii) desenvolver propostas para melhorar os limites críticos baseados na saúde humana para Cd, Cu, Ni, Pb e Zn em solos de São Paulo, utilizando relações solo-planta adequadas para as condições tropicais. Com exceção do Cd, houve correlação positiva entre os teores pseudototais e biodisponíveis dos EPTs. Os teores de Cd e de Pb nas plantas, por outro lado, não correlacionaram significativamente com nenhuma das variáveis estudadas. Os modelos de florestas aleatórias e árvores foram bons preditores de resultados gerados a partir de um modelo de regressão e forneceram informações úteis sobre quais covariáveis foram importantes para previsão apenas para o teor de Zn na planta. A aplicação de modelos de transferência solo-planta proposto neste estudo tiveram bom desempenho e foram úteis para oito das dez combinações (cinco metais contra duas espécies). O conjunto de resultados de SP pode ser combinado com o da Holanda usando o modelo em que se incluem pH, teor de carbono orgânico - CO e teor de argila para Cd em alface e para Ni e Zn na alface e na cenoura. O modelo foi mais eficiente com os conjunto de resultados combinados para Cu, Pb, Zn, em alface e para Cd e Cu na cenoura. A abordagem não foi eficiente para Ni e para Pb em cenoura, com resultados incoerentes para os conjuntos de resultados combindados ou separados, para os quatro modelos testados.

A necessidade de minimizar os impactos ambientais, sem reduções da produtividade, levou à busca por métodos alternativos de produção, visando à manutenção da qualidade do solo (QS) e a sustentabilidade dos ecossistemas. Para a avaliação e quantificação da QS, o estudo foi dividido em três capítulos, cada qual com um objetivo específico: avaliação dos atributos do solo para obter um conjunto mínimo de indicadores (MDS, minimum data set) e cálculo de índice aditivo (IQSa) e aditivo ponderado (IQSap); avaliação do desempenho ambiental de sistemas agrícolas na produção de biomassa pela ótica da emergia e; aplicação do modelo de árvore de decisão (AD) para identificar os principais atributos afetados com a mudança do uso da terra. O estudo foi conduzido em São Carlos e São Desidério, Estado de São Paulo e da Bahia, respectivamente. Em São Carlos, as amostras de solo foram coletadas de duas áreas nativas (cerradão e cerrado stricto sensu) e áreas de cana-de-açúcar e pastagem. Em São Desidério, foram avaliadas quatro áreas agrícolas com diferentes tempos de uso (5, 8, 12 e 18 anos) no sistema de rotação soja-milho-algodão e área de Cerrado nativo. No 1º capítulo, o MDS foi obtido por meio da análise de componentes principais, normalizado em escores e integrado em IQSa e IQSap. No 2º capítulo foi quantificada somente a alteração da qualidade do solo (?QS) entre as áreas agrícolas e Cerrado nativo e, aliado à adoção de protocolos de contabilidade ambiental, foram propostos os indicadores emergéticos Input Embodiment in Soil Quality Change (IESQ) e Input Embodiment in Additional Biomass (IEAB). No último capítulo, foi gerada AD com o uso do solo estabelecido como atributo meta, enquanto atributos químicos e físicos do solo foram utilizados como atributos preditores. No 1º capítulo, o MDS foi composto por: soma de bases, pH, matéria orgânica do solo, teor de alumínio (Al), teor de argila, densidade do solo, água na capacidade de campo e carbono da biomassa microbiana do solo. Os valores de IQSa e IQSap para cerradão, cerrado stricto sensu, cana-de-açúcar e pastagem foram de 3,88, 2,24, 4,72 e 3,76 e 0,62, 0,36, 0,57 e 0,54, respectivamente, onde os maiores valores foram observados para o cerradão. No 2º capítulo, a área com 12 anos apresentou o maior ?QS com valores de +29,3. O total de emergia incorporada à soja, milho e algodão foram de 4,68E+15, 5,38E+15 e 7,28E+15 sej ha-1 ano-1, respectivamente. A área de 12 anos foi a que apresentou maior eficiência no uso de recursos por acréscimo de QS (IESQ = 0,19E+15 sej unidade-1) e por unidade de biomassa (IEAB = 0,78E15 sej Mg-1), o que equivale a uma demanda de 73% a menos de insumos (em termos de emergia) para obter o mesmo acréscimo de biomassa que a área de 8 anos de cultivo. A AD gerada no 3º capítulo permitiu a identificação dos atributos do solo mais importantes na diferenciação de Cerrado nativo e de cultivos agrícolas. O teor de Al, pH, fósforo e carbono orgânico total foram os atributos selecionados pela AD / The need to minimize environmental impacts without productivity reductions led to the search for alternative methods of production, in order to maintain soil quality (SQ) and the sustainability of ecosystems. This study was divided into three chapters, each one with a specific goal: soil attributes were analyzed in an attempt to obtain a minimum data set (MDS). Then the additive and weighted additive index were calculated, aimed at quantifying the SQ; the environmental performance of agricultural systems in the production of biomass was evaluated from the perspective of emergy; decision tree model (DT) was applied to identify the soil attributes which are affected by the change use from native Cerrado to non-tillage systems. This study was carried out in São Carlos and São Desidério cities, São Paulo and Bahia States, respectively. At São Carlos, topsoil samples were collected from different land uses includes two natural (cerradão and stricto sensu cerrado) and two agricultural areas (sugarcane and pasture). At São Desidério, soil samples were collected from four agricultural areas with different usage periods (5, 8, 12 and 18 years) in the rotation soy-corn-cotton system and native Cerrado area. In chapter 1, MDS was identified through principal component analysis, normalized and integrated into additive and weight additive index. In chapter 2, only the soil quality change (?SQ) between agricultural areas and native Cerrado was quantified, and combined with the adoption of environmental accounting protocols, the emergy indicators Input Embodiment in Soil Quality Change (IESQ) and Input Embodiment in Additional Biomass (IEAB) were proposed. In chapter 3, the data set used was the same from the second chapter. The soil attributes were used as potential predictor in the generation of the DT and the target attribute was land use. In chapter 1, the MDS was composed by sum of bases, pH, soil organic matter, aluminum content (Al), clay, bulk density, water content at field capacity and microbial biomass carbon. The SQI additive and weight additive for cerradão, cerrado, sugarcane and pasture were 3.88, 2.24, 4.72 and 3.76, and 0.62, 0.36, 0.57 and 0.54, respectively, with the highest value for cerradão. In chapter 2, the 12 years area had the highest ?SQ with +29.3 values. The total emergy incorporated into the soybeans, corn and cotton crops were 4.68E+15, 5.38E+15 and 7.28E+15 sej ha-1 year-1, res pectively. The 12 year area was the most efficient on the use of resources (external inputs) by SQ increase (IESQ = 0.19E+15 sej unit-1) and per unit of biomass (IEAB = 0.78E+15 sej Mg-1). This is equivalent to 73% less inputs demand (in terms of emergy) for obtaining the same increase of biomass of area of 8 years of cultivation. The DT model in chapter 3 allowed us to better understand the main attributes responsible for the differentiation of native Cerrado and agricultural areas. The content of Al, pH, phosphorus and total organic carbon were the attributes selected for the DT

A Floresta Atlântica que originalmente formava uma área contínua com mais de 150 milhões de hectares sofre constante degradação. Atualmente somente cerca de 7-8% dessa cobertura vegetal ainda existe, em sua maioria, na forma de fragmentos florestais secundários. A Estação Ecológica de Caetetus possui um dos mais significativos remanescentes da Floresta Estacional Semidecidual que revestia quase todo o interior do estado de São Paulo, parte de Minas Gerais, Mato Grosso do Sul, Paraguai e Argentina. Para compreender as relações entre vegetação nativa e os solos são necessários estudos detalhados que inclui o funcionamento físico-hídrico do solo, assim, as propriedades físicas que possuem grande influência nas relações químicas e biológicas, desempenham papel central nos estudos da dinâmica dos processos do solo. O objetivo desse trabalho foi obter parâmetros quantitativos da estrutura do solo pela análise multifractal e comparar valores de qualidade física de áreas naturais com valores de referência de índices de qualidade física do solo encontrados na literatura, fornecendo dados que podem ser utilizados na avaliação da qualidade do solo em outros tipos de uso. Foi utilizado um banco de dados físico-hídrico e de imagens micromorfológicas de solos sob Floresta Estacional Semidecidual da parcela permanente da Estação Ecológica Caetetus, (Gália - SP, Brasil). Foram analisados três índices, índice S, capacidade de aeração relativa (ACt/Pt) e capacidade de campo relativa (CC/Pt). Os horizontes analisados apresentaram diferentes formas e simetrias pela análise multifractal indicando diferenças na distribuição de poros, com diferença significativa entre os parâmetros de forma f(?)razão, ?razão e ?? (p < 0.05). Os valores de S encontrados foram superiores ao limite proposto de qualidade física do solo (0,035). Os horizontes A e E apresentaram os valores mais altos, pois sua textura arenosa proporciona maiores valores de n. Os horizontes B apresentaram os valores mais baixos, pois seu adensamento natural reflete em valores menores de n. Os valores encontrados para os índices de qualidade do solo ACt/Pt e CC/Pt foram inferiores e superiores aos valores considerados ideais. Os resultados encontrados sugerem a reavaliação dos níveis limites considerados ideias da literatura para a avaliação da qualidade física do solo em regiões tropicais. Por meio da quantificação e integração das propriedades espaciais do sistema poroso do solo, a análise multifractal pode melhorar os sistemas de classificação da estrutura do solo e gerar parâmetros que, incorporados em funções de pedotransferência, agregam o parâmetro estrutura nas predições. / The Atlantic Forest originally covered around 150 million hectares undergoes constant degradation. Nowadays, only 7-8% of the original forest still remains, mostly as secondgrowth forests. The Caetetus Ecological Station has one of the most significant areas of Semideciduous Forest which covered almost all the interior of São Paulo State, part of Minas Gerais, Mato Grosso do Sul, Paraguay and Argentina. To understand the relationship between original vegetation and soil detailed studies are necessary which includes the hydro-physical soil function allowing to characterize the soil behavior. Thus, physical properties have strong influence in the chemical and biological relations and play a central role in studies of soils processes dynamics. The objective of this research was to obtain quantitative parameters of soil structure by multifractal analysis using hydro-physical database and soil micromorphology images of soils under Semi-deciduous Forest in a permanent plot of Caetetus Ecological Station (Gália - SP, Brazil) and compare soil physics quality values with of soil physical quality values founded in the literature, providing data to evaluate soil quality in areas with different soil uses. Three soil quality indexes were used, S index, relative air capacity (ACt/Pt) and relative field capacity (FC/Pt). The soils horizons showed different shapes and symmetries by multifractal analysis indicating differences of pores distribution, the parameters of multifractal shape f(?)ratio, ?ratio and ?? (p < 0.05) showed significant differences. The S values founded were higher and lower than the limit of soil physical quality proposed (0,035). The A and E horizon showed the highest values because its sandy texture allow high n values. The B horizons showed the lowest values, because its natural densificaition decreases the n values. The values founded for ACt/Pt and CC/Pt were higher and lower than the ideal limits. The results founded suggest a reevaluation of the ideal soil physical quality limits for tropical regions. Trough the quantification and integration of soil space properties, the multifractal analysis can improve structure classification systems and create a structure parameter that can be added in pedotransfer functions.

A necessidade de minimizar os impactos ambientais, sem reduções da produtividade, levou à busca por métodos alternativos de produção, visando à manutenção da qualidade do solo (QS) e a sustentabilidade dos ecossistemas. Para a avaliação e quantificação da QS, o estudo foi dividido em três capítulos, cada qual com um objetivo específico: avaliação dos atributos do solo para obter um conjunto mínimo de indicadores (MDS, minimum data set) e cálculo de índice aditivo (IQSa) e aditivo ponderado (IQSap); avaliação do desempenho ambiental de sistemas agrícolas na produção de biomassa pela ótica da emergia e; aplicação do modelo de árvore de decisão (AD) para identificar os principais atributos afetados com a mudança do uso da terra. O estudo foi conduzido em São Carlos e São Desidério, Estado de São Paulo e da Bahia, respectivamente. Em São Carlos, as amostras de solo foram coletadas de duas áreas nativas (cerradão e cerrado stricto sensu) e áreas de cana-de-açúcar e pastagem. Em São Desidério, foram avaliadas quatro áreas agrícolas com diferentes tempos de uso (5, 8, 12 e 18 anos) no sistema de rotação soja-milho-algodão e área de Cerrado nativo. No 1º capítulo, o MDS foi obtido por meio da análise de componentes principais, normalizado em escores e integrado em IQSa e IQSap. No 2º capítulo foi quantificada somente a alteração da qualidade do solo (?QS) entre as áreas agrícolas e Cerrado nativo e, aliado à adoção de protocolos de contabilidade ambiental, foram propostos os indicadores emergéticos Input Embodiment in Soil Quality Change (IESQ) e Input Embodiment in Additional Biomass (IEAB). No último capítulo, foi gerada AD com o uso do solo estabelecido como atributo meta, enquanto atributos químicos e físicos do solo foram utilizados como atributos preditores. No 1º capítulo, o MDS foi composto por: soma de bases, pH, matéria orgânica do solo, teor de alumínio (Al), teor de argila, densidade do solo, água na capacidade de campo e carbono da biomassa microbiana do solo. Os valores de IQSa e IQSap para cerradão, cerrado stricto sensu, cana-de-açúcar e pastagem foram de 3,88, 2,24, 4,72 e 3,76 e 0,62, 0,36, 0,57 e 0,54, respectivamente, onde os maiores valores foram observados para o cerradão. No 2º capítulo, a área com 12 anos apresentou o maior ?QS com valores de +29,3. O total de emergia incorporada à soja, milho e algodão foram de 4,68E+15, 5,38E+15 e 7,28E+15 sej ha-1 ano-1, respectivamente. A área de 12 anos foi a que apresentou maior eficiência no uso de recursos por acréscimo de QS (IESQ = 0,19E+15 sej unidade-1) e por unidade de biomassa (IEAB = 0,78E15 sej Mg-1), o que equivale a uma demanda de 73% a menos de insumos (em termos de emergia) para obter o mesmo acréscimo de biomassa que a área de 8 anos de cultivo. A AD gerada no 3º capítulo permitiu a identificação dos atributos do solo mais importantes na diferenciação de Cerrado nativo e de cultivos agrícolas. O teor de Al, pH, fósforo e carbono orgânico total foram os atributos selecionados pela AD / The need to minimize environmental impacts without productivity reductions led to the search for alternative methods of production, in order to maintain soil quality (SQ) and the sustainability of ecosystems. This study was divided into three chapters, each one with a specific goal: soil attributes were analyzed in an attempt to obtain a minimum data set (MDS). Then the additive and weighted additive index were calculated, aimed at quantifying the SQ; the environmental performance of agricultural systems in the production of biomass was evaluated from the perspective of emergy; decision tree model (DT) was applied to identify the soil attributes which are affected by the change use from native Cerrado to non-tillage systems. This study was carried out in São Carlos and São Desidério cities, São Paulo and Bahia States, respectively. At São Carlos, topsoil samples were collected from different land uses includes two natural (cerradão and stricto sensu cerrado) and two agricultural areas (sugarcane and pasture). At São Desidério, soil samples were collected from four agricultural areas with different usage periods (5, 8, 12 and 18 years) in the rotation soy-corn-cotton system and native Cerrado area. In chapter 1, MDS was identified through principal component analysis, normalized and integrated into additive and weight additive index. In chapter 2, only the soil quality change (?SQ) between agricultural areas and native Cerrado was quantified, and combined with the adoption of environmental accounting protocols, the emergy indicators Input Embodiment in Soil Quality Change (IESQ) and Input Embodiment in Additional Biomass (IEAB) were proposed. In chapter 3, the data set used was the same from the second chapter. The soil attributes were used as potential predictor in the generation of the DT and the target attribute was land use. In chapter 1, the MDS was composed by sum of bases, pH, soil organic matter, aluminum content (Al), clay, bulk density, water content at field capacity and microbial biomass carbon. The SQI additive and weight additive for cerradão, cerrado, sugarcane and pasture were 3.88, 2.24, 4.72 and 3.76, and 0.62, 0.36, 0.57 and 0.54, respectively, with the highest value for cerradão. In chapter 2, the 12 years area had the highest ?SQ with +29.3 values. The total emergy incorporated into the soybeans, corn and cotton crops were 4.68E+15, 5.38E+15 and 7.28E+15 sej ha-1 year-1, res pectively. The 12 year area was the most efficient on the use of resources (external inputs) by SQ increase (IESQ = 0.19E+15 sej unit-1) and per unit of biomass (IEAB = 0.78E+15 sej Mg-1). This is equivalent to 73% less inputs demand (in terms of emergy) for obtaining the same increase of biomass of area of 8 years of cultivation. The DT model in chapter 3 allowed us to better understand the main attributes responsible for the differentiation of native Cerrado and agricultural areas. The content of Al, pH, phosphorus and total organic carbon were the attributes selected for the DT

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Este trabalho se propÃs a avaliar as alteraÃÃes nas atividades microbiana, quÃmica e fÃsica em solo sob sistemas agrÃcolas anuais e perenes na regiÃo da Chapada do Apodi - CE. Procurou-se testar a hipÃtese de que o uso agrÃcola de Ãreas sob sistemas anuais e perenes causam alteraÃÃes ambientais que influenciam a biomassa e a atividade microbiana do solo, reduzindo-a em relaÃÃo a Ãreas sob vegetaÃÃo natural. Foram selecionadas duas Ãreas com respectivas testemunhas (vegetaÃÃo natural); a primeira sob cultivo de bananeiras (Fazenda Frutacor) e a outra sob cultivo de rotaÃÃo milho e soja (Fazenda Faedo). Coletaram-se amostras compostas de solo em trÃs profundidades (0-5, 5-15 e 15-25 cm) com quatro repetiÃÃes. Nas amostras coletadas foram realizadas anÃlises fÃsicas, quÃmicas e microbiolÃgicas. Fisicamente, observou-se uma elevaÃÃo no teor de argila, com o aumento da profundidade na Ãrea cultivada com banana e na mata natural pivot. Em relaÃÃo aos atributos quÃmicos do solo, os riscos potenciais de salinidade e de saturaÃÃo por sÃdio aparentemente sÃo desprezÃveis. As prÃticas de manejo reduziram o N e o carbono orgÃnico total nos solos das Ãreas sob cultivo. Quanto à microbiologia dos solos, o carbono da biomassa microbiana e a populaÃÃo de fungos micorrÃzicos arbusculares foram mais elevados na profundidade de 0-5cm do solo. A respiraÃÃo basal do solo mostrou que os solos das Ãreas avaliadas tÃm baixa atividade microbiana quando comparados a solos do Cerrado. A atividade e produÃÃo da arilsulfatase e da fosfatase Ãcida foram estimuladas possivelmente, pela competiÃÃo dos Ãnions H2PO4 - e SO4 - pelos mesmos sÃtios de adsorÃÃo nos colÃides do solo, nas Ãreas de banana e rotaÃÃo milho e soja. A maior atividade da enzima &#946;-glucosidase ocorreu nas Ãreas cultivadas, influenciada pela quantidade e qualidade do resÃduo vegetal retornado ao solo. / This work had the proposed to evaluate the alterations in the microbial activities, chemistry and physics in soil under annual and perennial agricultural systems in the area of the Chapada do Apodi - CE. It tried to test the hypothesis that the agricultural use of areas under annual and perennial systems causes environmental alterations that they influence the biomass and the microbial activity of the soil, reducing it in relation to areas under natural vegetation. Two areas were selected with respective witness (natural vegetation); the first under cultivation of banana trees (Fazenda Frutacor) and the other under cultivation of rotation corn and soy (Fazenda Faedo). Samples composed of soil were collected in three depths (0-5, 5-15 and 15-25 cm) with four repetitions. In the collected samples physical analyses, chemistries and microbiological were accomplished. Physically, an elevation was observed in the clay text, with the increase of the depth in the area cultivated with banana and in the forest natural pivot. In relation to the chemical attributes of the soil, the potential risks of salinity and of saturation for sodium seemingly are worthless. The handling practices reduced N and the total organic carbon in the soils of the areas under cultivation. With relationship to the microbiology of the soils, the carbon of the microbial biomass and the population of arbuscular mycorrhizal fungi were more elevated in the depth of 0-5cm of the soil. The basal breathing of the soil identified that the soils of the appraised areas have microbial when compared low activity the soils of the Cerrado. The activity and production of the arylsulphatase and of the acid phosphatase were stimulated possibly, for the competition of the anions H2PO4- and SO4- for the same ranches of adsorption in the coloides of the soil, in the banana areas and rotation corn and soy. The largest activity of the enzyme &#946;-glucosidase happened in the cultivated areas, influenced by the amount and quality of the vegetable residue come back to the soil.

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

A Floresta Atlântica que originalmente formava uma área contínua com mais de 150 milhões de hectares sofre constante degradação. Atualmente somente cerca de 7-8% dessa cobertura vegetal ainda existe, em sua maioria, na forma de fragmentos florestais secundários. A Estação Ecológica de Caetetus possui um dos mais significativos remanescentes da Floresta Estacional Semidecidual que revestia quase todo o interior do estado de São Paulo, parte de Minas Gerais, Mato Grosso do Sul, Paraguai e Argentina. Para compreender as relações entre vegetação nativa e os solos são necessários estudos detalhados que inclui o funcionamento físico-hídrico do solo, assim, as propriedades físicas que possuem grande influência nas relações químicas e biológicas, desempenham papel central nos estudos da dinâmica dos processos do solo. O objetivo desse trabalho foi obter parâmetros quantitativos da estrutura do solo pela análise multifractal e comparar valores de qualidade física de áreas naturais com valores de referência de índices de qualidade física do solo encontrados na literatura, fornecendo dados que podem ser utilizados na avaliação da qualidade do solo em outros tipos de uso. Foi utilizado um banco de dados físico-hídrico e de imagens micromorfológicas de solos sob Floresta Estacional Semidecidual da parcela permanente da Estação Ecológica Caetetus, (Gália - SP, Brasil). Foram analisados três índices, índice S, capacidade de aeração relativa (ACt/Pt) e capacidade de campo relativa (CC/Pt). Os horizontes analisados apresentaram diferentes formas e simetrias pela análise multifractal indicando diferenças na distribuição de poros, com diferença significativa entre os parâmetros de forma f(?)razão, ?razão e ?? (p < 0.05). Os valores de S encontrados foram superiores ao limite proposto de qualidade física do solo (0,035). Os horizontes A e E apresentaram os valores mais altos, pois sua textura arenosa proporciona maiores valores de n. Os horizontes B apresentaram os valores mais baixos, pois seu adensamento natural reflete em valores menores de n. Os valores encontrados para os índices de qualidade do solo ACt/Pt e CC/Pt foram inferiores e superiores aos valores considerados ideais. Os resultados encontrados sugerem a reavaliação dos níveis limites considerados ideias da literatura para a avaliação da qualidade física do solo em regiões tropicais. Por meio da quantificação e integração das propriedades espaciais do sistema poroso do solo, a análise multifractal pode melhorar os sistemas de classificação da estrutura do solo e gerar parâmetros que, incorporados em funções de pedotransferência, agregam o parâmetro estrutura nas predições. / The Atlantic Forest originally covered around 150 million hectares undergoes constant degradation. Nowadays, only 7-8% of the original forest still remains, mostly as secondgrowth forests. The Caetetus Ecological Station has one of the most significant areas of Semideciduous Forest which covered almost all the interior of São Paulo State, part of Minas Gerais, Mato Grosso do Sul, Paraguay and Argentina. To understand the relationship between original vegetation and soil detailed studies are necessary which includes the hydro-physical soil function allowing to characterize the soil behavior. Thus, physical properties have strong influence in the chemical and biological relations and play a central role in studies of soils processes dynamics. The objective of this research was to obtain quantitative parameters of soil structure by multifractal analysis using hydro-physical database and soil micromorphology images of soils under Semi-deciduous Forest in a permanent plot of Caetetus Ecological Station (Gália - SP, Brazil) and compare soil physics quality values with of soil physical quality values founded in the literature, providing data to evaluate soil quality in areas with different soil uses. Three soil quality indexes were used, S index, relative air capacity (ACt/Pt) and relative field capacity (FC/Pt). The soils horizons showed different shapes and symmetries by multifractal analysis indicating differences of pores distribution, the parameters of multifractal shape f(?)ratio, ?ratio and ?? (p < 0.05) showed significant differences. The S values founded were higher and lower than the limit of soil physical quality proposed (0,035). The A and E horizon showed the highest values because its sandy texture allow high n values. The B horizons showed the lowest values, because its natural densificaition decreases the n values. The values founded for ACt/Pt and CC/Pt were higher and lower than the ideal limits. The results founded suggest a reevaluation of the ideal soil physical quality limits for tropical regions. Trough the quantification and integration of soil space properties, the multifractal analysis can improve structure classification systems and create a structure parameter that can be added in pedotransfer functions.

Submitted by Socorro Pontes (socorrop@ufersa.edu.br) on 2017-10-27T13:00:16Z No. of bitstreams: 1 SamuelMMM_TESE.pdf: 595119 bytes, checksum: bab3072258fc4909ad7b6a964f7989a5 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-10-27T13:05:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 SamuelMMM_TESE.pdf: 595119 bytes, checksum: bab3072258fc4909ad7b6a964f7989a5 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-10-27T13:09:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 SamuelMMM_TESE.pdf: 595119 bytes, checksum: bab3072258fc4909ad7b6a964f7989a5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-27T13:09:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SamuelMMM_TESE.pdf: 595119 bytes, checksum: bab3072258fc4909ad7b6a964f7989a5 (MD5) Previous issue date: 2016-07-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The quality of agricultural soil is constantly influenced by natural causes and anthropic activity. Thereby, two studies were performed, the first with the objective of evaluating soil pH reaction with the use of sulfuric acid in irrigation water and the biological oxidation of sulfur. The second study aimed to evaluate dosages of phosphorus combined with use of acidifying products in the soil with cultivation of melon in a greenhouse to evaluate the growth and production variables. The study in the incubation condition occurred with three types of soils: Argissolo Vermelho "woods", Argissolo Vermelho "cultivated" and Cambissolo Háplico, five doses of sulfur (0, 25, 50, 100 and 200 kg ha-1) and three volumes of bacteria (1, 2 and 3 ml). Another soil incubation experiment, was carried out using five doses of sulfuric acid in the irrigation water (0, 30, 50, 70 and 90%) in the same soils of the sulfur incubation. Two soils were used in the greenhouse: Argissolo Vermelho "woods" and Cambissolo Háplico, four doses of phosphorus (0, 49.4, 77.9 and 106 kg ha-1 of P2O5) and three treatments for soil pH (no correction, sulfuric acid and sulfur plus A. thiooxidans). The incubation experiment showed that sulfur inoculated with the bacteria and the use of sulfuric acid were efficient in soil pH control. Among the evaluated soils, the Cambissolo Háplico presented lower variation in relation to Argissolo Vermelho. In both treatments there was increase in pH regarding to its initial value. The sulfur inoculated with the bacteria and the use of sulfuric acid are efficient in the control of the soil pH. The soil pH correction methods not affect the commercial production of the melon. In order to meet the commercial production of fruits it is recommended apply no control methods to correct soil pH, and the dose of 44.9 kg ha-1 of P2O5. Soils no recently cultivated and under the fertility conditions meet in this research, can be cultivated with melon irrigated without loss for growth and production, by a cycle. The soil pH control methods had no influence the biometric characteristics and production characteristics of both soils. The ideal phosphorus dose to meet growth and production conditions in the melon cultivation was 49.4 kg ha-1 of P2O5 jointly with no soil pH correction / A qualidade do solo agrícola é constantemente influenciada por causas naturais e pela atividade antrópica. Desse modo, foram realizados dois estudos, o primeiro com o objetivo de avaliar a reação de solos quanto ao pH com o uso de ácido sulfúrico na água de irrigação e a oxidação biológica do enxofre. O segundo estudo objetivou avaliar doses de fósforo combinado com o uso de produtos acidificantes no solo com o cultivo de meloeiro em casa de vegetação visando avaliar as variáveis de crescimento e de produção. O estudo na condição de incubação ocorreu com três tipos de solos: Argissolo Vermelho “mata”, Argissolo Vermelho “cultivado” e Cambissolo Háplico, cinco doses de enxofre (0, 25, 50, 100 e 200 kg ha-1) e três volumes de bactéria (1, 2 e 3 ml). Um outro experimento, também com incubação de solos, testou o uso de cinco doses de ácido sulfúrico na água de irrigação (0, 30, 50, 70 e 90%) nos mesmos solos da incubação com enxofre. Em casa de vegetação foram utilizados dois solos: Argissolo Vermelho “mata” e Cambissolo Háplico, quatro doses de fósforo (0, 49,4; 77,9 e 106 kg ha-1 de P2O5) e três manejos para o pH do solo (sem correção, ácido sulfúrico e enxofre mais A. thiooxidans). O enxofre inoculado com a bactéria e o uso de ácido sulfúrico foram eficientes para o controle do pH no solo incubado e ao final do cultivo. Os métodos de correção do pH do solo não afetam a produção comercial do meloeiro. Para atender a produção comercial dos frutos é recomendado o método sem correção do pH do solo e a dose de 44,9 kg ha-1de P2O5. Os solos não cultivados recentemente, e com as condições de fertilidade existentes nesta pesquisa, podem ser cultivados com meloeiro irrigado por um ciclo sem perdas para o crescimento e a produção dos frutos. Os métodos de controle do pH dos solos, com enxofre e com ácido, não diferem nos parâmetros de crescimento e produção, para ambos os solos. A combinação ideal para atender às condições de crescimento e produção no cultivo do meloeiro são 49,4 kg ha-1 de P2O5 juntamente com a não correção do pH do solo / 2017-10-19

The present work had as objective to determine the changes in soil carbon stocks and to evaluate soil organic matter dynamics in eucalyptus forests implanted from the sugarcane area in the state of Alagoas. The study was based on the hypothesis that the conversion of sugarcane with burning harvest system to eucalyptus crop in Alagoas conditions promotes the improvement of the soil quality through the increase of soil organic carbon stocks and the improvement of the soil organic matter dynamic. Therefore, four situations were selected: i) area cultivated with sugarcane (Cana) for approximately 20 years with the manual harvesting and burning system, which was used as reference area; (ii) area under eucalyptus with one year (E1); (iii) area under eucalyptus with three years (E3); iv) area under eucalyptus with six years (E6). Soil samples were collected and analyzed at six depths 0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-60 and 60-80 cm. Soil density, particle size, soil organic carbon, total nitrogen, microbial carbon, mineralizable carbon, and oxidizable carbon were determined. The results showed that the conversion of sugarcane with manual harvesting and burning for eucalyptus cultivation was efficient in promoting the soil carbon sequestration, as well as improving the soil quality by increasing the levels of soil organic matter and improve their dynamics. More specifically, eucalyptus cultivation with three and six years promoted a substantial increase in soil organic carbon stocks, there was also an increase in the light fraction of organic matter in the soil, and an improvement in the biological indicator qCO2 (metabolic quotient) which suggests that there is a more balanced and favorable environment for soil microbial activity. It is also worth mentioning the decrease in soil density in the treatments E3 and E6, which is another indication of the benefits of the increase in SOM. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho teve como objetivo determinar as mudanças nos estoques de carbono do solo e avaliar a dinâmica da matéria orgânica do solo em florestas de eucalipto implantadas a partir de área de cana-de-açúcar no estado de Alagoas. O estudo se baseou na hipótese de que a conversão do cultivo de cana-de-açúcar com queima para o cultivo de eucalipto nas condições de Alagoas, promove a melhoria da qualidade do solo por meio do aumento dos estoques de carbono orgânico no solo e da melhoria da dinâmica da matéria orgânica. Com este intuito, quatro situações foram selecionadas para o estudo, foram elas: i) área cultivada com cana-de-açúcar (Cana) por aproximadamente 20 anos com o sistema de colheita manual e queima, a qual foi usada como área de referência do estudo; ii) área cultivada com eucalipto a um ano (E1); iii) área cultivada com eucalipto a três anos (E3); iv) área cultivada com eucalipto a seis anos (E6). As amostras de solo foram coletadas e analisadas em seis profundidades 0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-60 e 60-80 cm. Foram realizadas as determinações da densidade do solo, granulometria, carbono orgânico do solo, nitrogênio total, carbono microbiano, carbono mineralizável, e carbono oxidável. Os resultados demonstraram que a conversão do cultivo de cana-de-açúcar com colheita manual e queima para o cultivo do eucalipto foi eficiente em promover o sequestro de carbono do solo, assim como, melhorar a qualidade do mesmo por meio do aumento dos teores e estoques de matéria orgânica do solo e melhorar sua dinâmica. Mais especificamente, o cultivo com eucalipto com três e seis anos promoveu substancial aumento nos estoques de carbono orgânico do solo, houve incremento também da fração mais leve da matéria orgânica do solo, e melhoria do indicador biológico qCO2 (quociente metabólico) o qual sugere que existe um ambiente mais equilibrado e favorável a atividade microbiana do solo. Vale ressaltar ainda, a diminuição da densidade do solo nos tratamentos E3 e E6, a qual é mais um indicativo dos benefícios do aumento da MOS.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Soil compaction is a problem in different production systems: agriculture, pasture and forest. In the agriculture soil compaction is well documented, while in the pasture and forest its study is scarce. The objective of this study was to evaluate the physical-hydric quality of an Alfisol under forest and pasture in South Brazil, and stabilish parameters and values indicatives of soil quality. The study was carried out in Butiá county, located in the physiographic region of Serra do Sudeste (Escudo Rio- Grandense) in the Rio Grande do Sul state. Four areas were studied: native forest; five-years old pasture, installed under conventional tillage and constituted of Brachiaria brizantha associated with Paspalum lourai and Trifolium sp.; 20-years old Eucalyptus saligna, installed under conventional tillage in 1986; 4.5-years old Eucalyptus saligna in second cycle, where the first cycle was cut 8.5 years after installed. manually and carried out with forwarder. Soil physical properties (bulk density, soil porosity, soil aggregation, air permeability and parameter S), hydrical properties (hydraulic conductivity and soil water retention curve) and mechanical properties (soil penetrations resistance, degree of compactness and compressibility) of soil were evaluated. The depth of soil compaction in the pasture is around 0.10 m, while in the mechanized harvest of eucalyptus may reach 0,40 m, which indicates the need for permanent controlled traffic to minimize soil compaction in forest areas. The critical values of soil physical properties to the growth and yield of annual crops looks effective for perennial and pasture crops. With the increment of soil compaction there is compression of soil aggregates, increase of bulk density and decrease of soil porosity, affecting negatively the fluxes of air and water of soil. Intermediate levels of soil compaction are favorable to the environment, and probably to the plant growth, due to the better soil structure (porosity and bulk density) and greater water availability, along with more efficient to the deformations and susceptibility to compaction. Using bulk density, soil penetration resistance and soil moisture, it is possible to estimate the soil load support ability and its susceptibility to compaction. Biological pores, formed by the action of soil organisms and root decomposition, are effective to increment air flux, fundamental to water infiltration and air flux under conditions of high bulk density. To obtain the reference bulk density to calculate the degree of compactness in forest and pasture, the soil with preserved structure must be sampled in the layer of 0.10 0.125 m, equilibrated under tension of 33 kPa and the reference bulk density must be that obtained from pressure of 1600 kPa. / A compactação é um problema que tem sido verificado nos diferentes sistemas de manejo do solo: agrícola, pecuária e florestal. Na área agrícola a compactação tem sido documentada, enquanto na pecuária e florestal os estudos ainda são incipientes. Com o objetivo de avaliar a qualidade físicohídrica de um Argissolo sob floresta e pastagem no Sul do Brasil, e estabelecer parâmetros e valores indicadores de qualidade do solo, realizou-se um estudo no município de Butiá, situado na região fisiográfica Serra do Sudeste (Escudo Rio-Grandense) do Estado do Rio Grande do Sul, sob um Argissolo Vermelho distrófico. Foram utilizadas quatro áreas: floresta antropizada constituída por espécies arbóreas e arbustivas; pastagem implantada há 5 anos sob preparo convencional e constituída do consórcio de braquiária brizanta (Brachiaria brizantha) com pensacola (Paspalum lourai) e trevo (Trifolium sp.); povoamento de Eucalyptus saligna com vinte anos de idade, sendo realizado o preparo convencional do solo para implantação do povoamento no ano de 1986; e plantio clonal de Eucalyptus saligna conduzido em 2ª rotação com 4,5 anos de idade, sendo a colheita do eucalipto no primeiro corte, aos 8,5 anos de idade, feita manualmente com motosserra e a extração da madeira realizada com Forwarder. Foram avaliadas propriedades físicas (densidade, porosidade, agregação do solo, permeabilidade ao ar e parâmetro S), hídricas (condutividade hidráulica do solo saturado e curva de retenção de água) e mecânicas (resistência à penetração, grau de compactação e compressibilidade) do solo. A profundidade de compactação em área de pastagem é até 0,10 m, enquanto em área de colheita mecanizada de eucalipto pode alcançar 0,40 m, sendo necessários canais permanentes de tráfego para minimizar a compactação em áreas florestais. Os valores críticos de propriedades físicas do solo para o crescimento e rendimento de culturas anuais também parece ser efetivo para culturas perenes e pastagem. Com aumento da compactação há compressão dos agregados do solo, incrementando a densidade e reduzindo a porosidade, afetando negativamente os fluxos de ar e água do solo. Níveis intermediários de compactação são favoráveis ao meio ambiente e, possivelmente, ao crescimento de plantas, devido à melhor estrutura do solo (porosidade e densidade) e ao maior armazenamento e disponibilidade de água, além de ser mais eficiente quanto à deformação e suscetibilidade do solo à compactação. Através de propriedades como a densidade do solo, resistência do solo à penetração e umidade é possível estimar a capacidade de suporte de carga do solo e sua suscetibilidade à compactação. Os poros biológicos, formados pela ação de organismos do solo e decomposição de raízes, são efetivos no incremento do fluxo de ar, sendo fundamentais na infiltração de água e fluxo de ar em condições de elevada densidade do solo. Para obtenção de uma densidade referência do solo para cálculo do grau de compactação em áreas de floresta e pastagem, a coleta de amostras com estrutura preservada deve ser feita na camada de 0,10 0,125 m, equilíbriadas na tensão de 33 kPa, e o valor de densidade referência deve ser aquele obtido na pressão de 1600 kPa.