Um dos principais desafios para o século XXI é o uso sustentável dos recursos hídricos. A agricultura é a maior usuária desse recurso, sendo responsável por aproximadamente 70% dos gastos globais de água. Para o uso racional da água é necessário o conhecimento das propriedades hidráulicas do solo na condição de não-saturação. A simulação do movimento da água no solo através da modelagem é uma ferramenta importante no entendimento do sistema solo-água-planta, pois permite a previsão e estudo do comportamento da redistribuição da água no solo de maneira eficiente. Porém a forte dependência entre os parâmetros hidráulicos do solo (teor de água, potencial matricial e condutividade hidráulica) fazem da modelagem um assunto complicado, necessitando de modelos numéricos que utilizem intervalos discretos de tempo e espaço. Esses intervalos devem ser suficientemente pequenos para que dentro de um intervalo as variações dos parâmetros hidráulicos sejam insignificantes. Nesta tese é proposto um algoritmo para a descrição do movimento vertical da água no solo, definindo o intervalo de tempo como função de uma variação máxima admissível do teor de água. O algoritmo foi testado para alguns conjuntos de dados hidráulicos de solos, utilizando as condições de contorno de um experimento de perfil instantâneo. A eficiência do algoritmo foi verificada em situações práticas, como na previsão do teor de água na Capacidade de Campo e na predição do tempo para ser atingida determinada condição de umidade no solo. Utilizando o algoritmo, também foram estudados o comportamento da retenção e dos parâmetros de condutividade em relação aos parâmetros de drenagem. Concluiu-se que o algoritmo descreve adequadamente o processo de redistribuição de água no solo utilizando intervalos suficientemente pequenos de tempo e espaço; a forma de discretização do tempo não comprometeu a acurácia das medidas; a previsão do teor de água na Capacidade de Campo e do tempo para ser atingida determinada condição de umidade no solo foram satisfatórias; e o algoritmo permite o estudo das relações entre os parâmetros hidráulicos do solo.

Um dos principais desafios para o século XXI é o uso sustentável dos recursos hídricos. A agricultura é a maior usuária desse recurso, sendo responsável por aproximadamente 70% dos gastos globais de água. Para o uso racional da água é necessário o conhecimento das propriedades hidráulicas do solo na condição de não-saturação. A simulação do movimento da água no solo através da modelagem é uma ferramenta importante no entendimento do sistema solo-água-planta, pois permite a previsão e estudo do comportamento da redistribuição da água no solo de maneira eficiente. Porém a forte dependência entre os parâmetros hidráulicos do solo (teor de água, potencial matricial e condutividade hidráulica) fazem da modelagem um assunto complicado, necessitando de modelos numéricos que utilizem intervalos discretos de tempo e espaço. Esses intervalos devem ser suficientemente pequenos para que dentro de um intervalo as variações dos parâmetros hidráulicos sejam insignificantes. Nesta tese é proposto um algoritmo para a descrição do movimento vertical da água no solo, definindo o intervalo de tempo como função de uma variação máxima admissível do teor de água. O algoritmo foi testado para alguns conjuntos de dados hidráulicos de solos, utilizando as condições de contorno de um experimento de perfil instantâneo. A eficiência do algoritmo foi verificada em situações práticas, como na previsão do teor de água na Capacidade de Campo e na predição do tempo para ser atingida determinada condição de umidade no solo. Utilizando o algoritmo, também foram estudados o comportamento da retenção e dos parâmetros de condutividade em relação aos parâmetros de drenagem. Concluiu-se que o algoritmo descreve adequadamente o processo de redistribuição de água no solo utilizando intervalos suficientemente pequenos de tempo e espaço; a forma de discretização do tempo não comprometeu a acurácia das medidas; a previsão do teor de água na Capacidade de Campo e do tempo para ser atingida determinada condição de umidade no solo foram satisfatórias; e o algoritmo permite o estudo das relações entre os parâmetros hidráulicos do solo.

Um dos principais desafios para o século XXI é o uso sustentável dos recursos hídricos. A agricultura é a maior usuária desse recurso, sendo responsável por aproximadamente 70% dos gastos globais de água. Para o uso racional da água é necessário o conhecimento das propriedades hidráulicas do solo na condição de não-saturação. A simulação do movimento da água no solo através da modelagem é uma ferramenta importante no entendimento do sistema solo-água-planta, pois permite a previsão e estudo do comportamento da redistribuição da água no solo de maneira eficiente. Porém a forte dependência entre os parâmetros hidráulicos do solo (teor de água, potencial matricial e condutividade hidráulica) fazem da modelagem um assunto complicado, necessitando de modelos numéricos que utilizem intervalos discretos de tempo e espaço. Esses intervalos devem ser suficientemente pequenos para que dentro de um intervalo as variações dos parâmetros hidráulicos sejam insignificantes. Nesta tese é proposto um algoritmo para a descrição do movimento vertical da água no solo, definindo o intervalo de tempo como função de uma variação máxima admissível do teor de água. O algoritmo foi testado para alguns conjuntos de dados hidráulicos de solos, utilizando as condições de contorno de um experimento de perfil instantâneo. A eficiência do algoritmo foi verificada em situações práticas, como na previsão do teor de água na Capacidade de Campo e na predição do tempo para ser atingida determinada condição de umidade no solo. Utilizando o algoritmo, também foram estudados o comportamento da retenção e dos parâmetros de condutividade em relação aos parâmetros de drenagem. Concluiu-se que o algoritmo descreve adequadamente o processo de redistribuição de água no solo utilizando intervalos suficientemente pequenos de tempo e espaço; a forma de discretização do tempo não comprometeu a acurácia das medidas; a previsão do teor de água na Capacidade de Campo e do tempo para ser atingida determinada condição de umidade no solo foram satisfatórias; e o algoritmo permite o estudo das relações entre os parâmetros hidráulicos do solo.

Parametrizações mecanísticas descrevem fisicamente a interação das plantas com o ambiente baseando-se em processos fundamentais, como assimilação de líquida de CO2 e extração da água do solo pelas raízes, influenciados pelas condições do ambiente. O objetivo principal dessas rotinas é aumentar o entendimento do sistema estudado pela integração quantitativa e qualitativa do conhecimento em um modelo de simulação dinâmica do sistema real. Definindo estresse hídrico como a condição em que uma planta aumenta a resistência estomática em conseqüência do aumento da demanda atmosférica e/ou da redução da disponibilidade hídrica no solo, tem-se como hipótese que o déficit hídrico em plantas é causado por fatores ambientais relacionados com as interfaces solo-raiz e folha-atmosfera. O objetivo geral desse estudo é identificar quais são as variáveis do solo e da atmosfera determinantes e que devem ser consideradas na modelagem da deficiência hídrica em plantas. Os teores de água no solo e na atmosfera foram monitorados em condições de campo durante o desenvolvimento da cultura de feijão (Phaseolus vulgaris L.) entre Junho e Setembro de 2010, e correlacionados ao estresse hídrico caracterizado por medições de temperatura do dossel. As variáveis de interesse, especificamente o potencial matricial da água do solo, a temperatura e a umidade do ar e a temperatura do dossel foram medidas regularmente em intervalos de 30 minutos. A taxa de transpiração e a condutância estomática foram medidas ocasionalmente. Uma parcela foi irrigada durante todo o ciclo da cultura (tratamento totalmente irrigada), enquanto a outra foi submetida ao estresse hídrico na fase reprodutiva (tratamento com déficit de irrigação). A metodologia utilizada neste estudo deu suporte à hipótese inicial. Os principais fatores relacionados à interface solo-raiz são as propriedades hidráulicas do solo, especialmente a condutividade hidráulica e da densidade de comprimento radicular; na interface atmosfera de folhas, os fatores mais importantes são o déficit de pressão de vapor do ar atmosférico VPD. Estes fatores devem ser considerados de alguma forma na modelagem estresse hídrico em plantas. A detecção da ocorrência de estresse hídrico nas plantas no tratamento com déficit de irrigação foi feito por comparações entre o VPD e diferença de temperatura entre o dossel e o ar tdossel-ar e entre tdossel e a temperatura do bulbo úmido twb dos dois tratamentos hídricos. O início do estresse hídrico nas plantas com déficit de irrigação ocorreu em 05 de Agosto. As simulações com os modelos mecanísticos de extração da água do solo pelas raízes proposto por Jong van Lier et al. (2008) e de assimilação de CO2 proposto por Jacobs (1994) foram feitos com os dados de ambos os tratamentos. O modelo de extração foi sensível aos parâmetros hidráulicos do solo, especialmente a condutividade hidráulica e o comprimento radicular. A taxa de transpiração estimada pelo modelo de Jacobs (1994) mostrou-se dependente da temperatura do dossel utilizada para calcular o déficit de umidade específica folha-ar Ds e a condutância do mesofilo, do próprio Ds (dependente também da temperatura do ar), e do índice de área foliar. / Mechanistic parameterizations describe physically the interactions between crop and environment based on primary processes such as CO2 net assimilation and root water uptake from soil and how they are influenced by environmental conditions. An important purpose of developing mechanistic routines is to improve the understanding of a system by qualitative and quantitative integration of knowledge in a dynamic simulation model of a real system. Defining water stress as the condition in which stomatal resistance of plant leaves increases as a consequence of enhanced atmospheric demand and/or reduced soil water availability, the investigated hypothesis was that plant water stress is caused by environmental factors related to both the soilroot and leave-atmosphere interfaces. The main objective of the research was to identify which atmosphere and soil parameters are determinant and must be considered in crop water stress modeling. Soil and atmosphere water content were monitored under field conditions during the growing season of a Common Bean (Phaseolus vulgaris L.) crop between June and September, 2010, and correlated to plant water stress characterized by measurements of canopy temperature. The variables of interest, specifically the soil water pressure head, air temperature and humidity and canopy temperature were measured regularly at short intervals. Transpiration rate and stomatal conductance were measured occasionally. One plot was irrigated during the whole crop cycle (fully irrigated treatment), while the other one was subject to water stress in the reproductive phase (deficit irrigated treatment). The methodology used in this study supported the initial hypothesis. The main soil-root interface related factors that determine water stress are the soil hydraulic properties, especially the hydraulic conductivity, and the root length density; at the leaf atmosphere interface, the most important factor is the vapor pressure deficit of atmospheric air VPD. These factors must be somehow considered in crop water stress modeling. The detection of water stress occurrence in the deficit irrigated plants was made by comparisons between VPD and temperature difference between canopy and air tcanopy-air and between tcanopy and wet bulb temperature twb of the two irrigation treatments. The onset of water stress in deficit irrigated plants occurred on August 5. The simulations with the mechanistic models of soil water root uptake proposed by Jong van Lier et al. (2008) and of CO2 assimilation by Jacobs (1994) were made with data from the two treatments. The soil water uptake model was sensitive to soil hydraulic parameters, especially hydraulic conductivity and root length density. The transpiration rate estimated by the Jacobs (1994) model showed to be dependent on the canopy temperature used to calculate the specific humidity deficit between leaves and air Ds and the mesophyll conductance, on Ds (on its turn also dependent on air temperature), and on the leaf area index

Sendo a condutividade hidráulica do solo um parâmetro que traduz a facilidade com que a água se movimenta ao longo do perfil de solo, sua determinação, principalmente no campo, torna-se imprescindível, visto que o movimento da água no solo está diretamente relacionado à produção das culturas agrícolas. Com isso, a aplicação de um método confiável que quantifique a condutividade hidráulica versus umidade, a função ( ) q K , certamente contribuirá muito para uma correta avaliação dos resultados, principalmente tendo em conta a grande variabilidade dessa função devido à variabilidade natural das características do solo. Neste trabalho, testou-se o método do perfil instantâneo com o objetivo de avaliar a função ( ) q K com e sem a suposição de gradiente unitário e também o seu comportamento com relação aos os horizontes pedológicos do solo. A determinação da função foi feita usando tensiômetros com manômetros de mercúrio instalados às profundidades de 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1 e 1,2 m e curvas de retenção determinadas para as mesmas profundidades, num Latossolo Vermelho Distrófico argissólico A moderado textura média, localizado no campo experimental da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo. A análise dos resultados foi feita pelo teste F de análise de variância, a fim de testar o paralelismo, a igualdade dos interceptos e a coincidência entre as retas lnK versus q, considerando e não considerando a suposição do gradiente unitário. Além disso, foram feitos também testes de similaridade da função ( ) q K de cada profundidade do solo pelo índice de concordância de Willmott (1981). Com base na análise dos resultados pode-se dizer que, com os procedimentos utilizados de delimitação da área para inundação e redistribuição da água, podem ser empregados modelos simples que consideram unitário o gradiente de potencial total e que, pela comparação feita entre as profundidades, a separação do perfil do solo em horizontes pedológicos parece seguir a separação em camadas com funções ( ) q K semelhantes, apenas a partir da profundidade 0,6 m. / The soil hydraulic conductivity is a parameter that quantifies the ability of the soil to conduct water along the soil profile. Hence its field determination is indispensable, since soil water movement is directly related to the field crop productions. Thus, the use of an adequate method that assesses the hydraulic conductivity as a function of soil-water content, the ( ) q K function, certainly will very contribute to a proper evaluation of results, mainly if it is considered the great variability of this function as a result of the natural variability of the soil characteristics. In this work, the instantaneous profile method was tested with the objective to evaluate a) the ( ) q K function taking and not taking into consideration the assumption of unit gradient and b) the behaviour of the ( ) q K function with respect to the pedological horizons of the soil. The determination of the function was made using mercury manometer tensiometers installed at the depths of 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9; 1.0; 1.1 and 1.2 m and soil water retention curves determined for the same depths, in an Oxisol, located at experimental fields of Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, University de São Paulo, in Piracicaba (SP), Brasil (22 o 42’ 43,3’’ W and 47 o 37’ 10,4’’ S). The result analysis was made using an F-test in order to verify the paralelism, the intercept equality and the coincidence of the lnK versus q straight lines, taking and not taking account of the assumption of unit hydraulic gradient. Basides, similarity tests of the ( ) q K function were also made by the Willmott (1981) index. From the analysis of results, it could be concluded that, with the procedures used to delimit the experimental plots in this experiment to water the soil profile and to follow the water redistribuition, the unit gradient approches seem to be adequate to assess the field ( ) q K function and also that the pedological horizons seem to follow the layers of similar ( ) q K function, for depths greater than 0.6 m.

Tendo em vista a distribuição irregular de chuvas no nordeste, a irrigação se torna de grande importância, uma vez que passa a ser a principal alternativa racional de exploração das culturas agrícolas. Num projeto de irrigação, a evapotranspiração da cultura (ETc) é a variável mais importante, pois determina qual a quantidade de água a ser reposta, de forma a manter a produtividade a níveis rentáveis. Sendo a ETc função da evapotranspiração de referência (ETo), a determinação desta passa a ser fundamental em projetos, no planejamento e no manejo de irrigação. Dentro deste contexto o presente estudo teve por objetivo avaliar a estimativa da ETo, utilizando, para tanto, medidas lisimétricas e métodos de estimativa que foram comparados com valores de ETo obtidos com a equação de Penman-Monteith (Allen et al., 1998). Os métodos de estimativa de ETo empregados foram: Thornthwaite (1948), Thornthwaite modificado por Camargo et al. (1999), Tanque de Evaporação Classe A (Allen et al., 1998), Hargreaves & Samani (1985) e Priestley & Taylor (1972). A análise foi realizada em relação ao período de março a junho dos anos de 1997 e 1998, com dados coletados em uma estação meteorológica automática instalada na Estação Experimental do Vale do Curu, no Centro Nacional de Pesquisa em Agroindústria Tropical, pertencente à EMBRAPA, Paraipaba, CE, onde também se encontrava instalado um lisímetro de pesagem (área = 2,205m2), com células de carga. A análise foi baseada em dados diários, qüinqüidiais e decendiais, utilizando-se a análise de regressão, os índices de concordância de Willmott (1985) e de desempenho de Camargo e Sentelhas (1997), além dos seguintes erros: erro médio absoluto (EMA), erro máximo (EM), erro sistemático (Es) e erro aleatório (Ea). Os resultados obtidos mostraram que os dados medidos em lisímetro, se ajustaram de forma regular aos valores de ETo estimados pelo método de Penman-Monteith, nas três escalas de tempo avaliadas, o que indica a possibilidade de problemas na operação e manutenção desse dispositivo. Com relação aos métodos de estimativa de ETo, os que melhor se ajustaram aos valores obtidos por Penman-Monteith foram: Priestley & Taylor (1972) nas escalas diária e decendial e Thornthwaite modificado por Camargo et al. (1999) na escala qüinqüidial, porém, com erros sisitemáticos. Devido a isso, foram propostos ajustes com base nesses métodos. O ajuste constou de modificações no coeficiente ( f ) do método de Thornthwaite modificado por Camargo et al. (1999) e no parâmetro α da equação de Priestley-Taylor (1972), que foram modificados respectivamente para 0,379 e 1,19. Observou-se um desempenho considerado bom para o método de Priestley-Taylor (α = 1,19) e muito bom para Thornthwaite modificado por Camargo et al. (1999) (f = 0,379), indicando a potencialidade de seus usos em condições climáticas semelhantes às desse estudo, quando há limitação de dados meteorológicos. / The irregular distribuition of rain in the Brazil’s northeast region become irrigation very important, being the main rational alternative to produce food. In an irrigation project the crop evapotranspiration (ETc) is the most important variable, which determine how much water is necessary to be applied to maintain the yield at high levels. Being ETc funcion of reference evapotranspiration (ETo), the determination of this variabel is fundamental in irrigation projects and schedule. In this context, this study aimed to evaluate ETo estimates from lysimetric measures and other methods, which were compaired with the ETo values obtained by Penman-Monteith equation (Allen et al., 1998). The methods used were: Thornthwaite (1948), Thornthwaite modified by Camargo et al. (1999), Class A pan (Allen et al., 1998), Hargreaves & Samani (1985) and Priestley-Taylor (1972). The data were analysed during the period from march to june, in 1997 and 1998. The meteorological data were collected in an automatic weather station located at Vale do Curu Experimental Station, in the Tropical Agroindustry National Research Center, belonged to EMBRAPA, in Paraipaba, State of Ceará, Brazil, where a weighing lysimeter using strain gauge was installed (area = 2,205m2). The data analysis were based on daily, quinquidial and decendial time scale, and were done utilizing regression analysis, agreement (Willmott, 1981) and performance (Camargo & Sentelhas, 1997) indexes, and the following errors: absolute mean error (EMA), maximum error (EM), sistematic error (Es) and random error (Ea). The results obtained showed that ETo lysimeric measures did not fit well with ETo estimated by Penman-Monteith equation in all time scales evaluated, what problably is related to the problems in the operation and maintenance of this equipament. In relation to the other methods to estimate ETo, the best fits were obtained with Priestley-Taylor (1972), for daily and decendial data, and with Thornthwaite modified by Camargo et al. (1999), for quinquidial data. Howerer, these methods presented sistematic errors, being proposed adjusts in the parameters f for the Thornthwaite modified by Camargo et al. (1999) and α for the Priestley-Taylor methods, which were modified, recpectively, to 0.379 and 1.19. With these modifications these methods improved the ETo estimation, increasing the accuracy and decreasing the errors, being classified by the performance index as good and very good, indicating their potenciality for be used in similar climatic conditions of this study, where complete set of weather data are not available.

O bioma Cerrado está cada vez mais fragmentado devido à ocupação agrícola e antrópica. Para a manutenção da biodiversidade, corredores de vegetação devem ser criados com o auxílio da revegetação e recuperação de áreas degradadas. Isto é facilitado pelo conhecimento da distribuição e dinâmica natural dos solos. O objetivo deste trabalho foi caracterizar o funcionamento físico-hídrico dos solos distribuídos em uma toposseqüência sob vegetação nativa. A área de estudo foi localizada dentro de uma parcela permanente instalada na Estação Ecológica de Assis, SP, Brasil, com vegetação predominante de cerradão ou savana florestada. Para a caracterização do funcionamento físico-hídrico dos solos foram realizados inicialmente estudos morfológicos, a partir da técnica da análise estrutural e da descrição de perfis de solo dispostos em cinco posições-chave da encosta. Amostras deformadas de solo foram utilizadas em análises químicas, granulométricas e densidade de partículas. Amostras indeformadas coletadas em anéis cilíndricos definiram as curvas de retenção de água e a densidade do solo. Blocos de solo foram impregnados e polidos para análise de imagens, obtendo-se a distribuição de poros em número, forma e tamanho. Em poços perfurados em três setores da toposseqüência, foi determinada a condutividade hidráulica saturada de campo. O monitoramento da umidade do solo "in situ" foi obtido por sensores instalados nos principais horizontes das trincheiras, calibrados para cada horizonte, durante o período de novembro de 2003 a novembro de 2004. Foram também utilizados os dados de precipitação mais próximos. Fotografias digitais adquiridas nos perfis de solo determinaram a distribuição das raízes. Os solos foram classificados, de montante a jusante, em Latossolo Vermelho, Latossolo Vermelho-Amarelo, Latossolo Amarelo e Gleissolo Háplico, com transição homogênea de cor e predomínio de textura franco-arenosa. No horizonte de superfície da toposseqüência, pequeno número de poros complexos de diâmetro equivalente superior a 1000µm ocupou quase a área total da imagem, representando uma estrutura de empilhamento de grãos simples com porosidade maior que em profundidade. Este comportamento provocou uma menor retenção hídrica, apesar do maior teor de matéria orgânica, e oscilação da umidade do solo após cada evento chuvoso. Predominaram raízes aglomeradas ou ramificadas nesta camada. Em profundidade, as raízes são mais individuais. Nos Latossolos, maior número de poros complexos de diâmetro equivalente superior a 1000 µm ocupa menor área em Bw do que em superfície. Isto indica a presença de aglomerados de microagregados em Bw que conferem maior retenção de água, maior número de microporos e menor oscilação da umidade do solo do que em superfície. No Gleissolo, o horizonte Btg2, mais profundo e mais argiloso, apresentou estrutura mais densa representada por uma porosidade expressiva de forma arredondada ou cavitária de diâmetro de 30 a 1000 µm. Neste horizonte, foi obtida a maior retenção hídrica, drenagem imperfeita e menor condutividade hidráulica. Nos outros horizontes da toposseqüência a condutividade foi elevada. O relevo influenciou nas propriedades físicohídricas e morfológicas dos solos que, por sua vez, determinaram o conteúdo de água limitante na estação seca e em períodos de estiagem. Este comportamento pode definir o padrão florístico de cerradão na parcela permanente. / The "Cerrado" bioma is being fragmented due to the human and agricultural occupation. To maintain the biodiversity, ecological corridors must be created by the revegetation and the restoration of the degraded areas. It can only be ameliorated upon the knowledge of the soil’s natural dynamics and distribution. The aim of this work was to characterize the behavior of soil water flow and soil physical properties, distributed in a toposequence under native vegetation. The study area was in a permanent plot installed in the Assis Ecological Station, São Paulo, Brazil. The predominant vegetation is the closed "cerrado" or savanna woodland. The soil physical, hydraulic characterization depended on soil morphology. The morphological study was carried out by structural analysis and by description of soil profiles arranged in five key positions on the slope. Disturbed soil samples were taken for chemical, particle size and soil particle density analyses. Undisturbed samples collected in cylindrical cores were used to define the soil water retention and bulk density. Soil blocks were impregnated and polished for image analysis to obtain the distribution of pores in number, shape and size. In wells perforated in three sectors of the toposequence the field saturated hydraulic conductivity was determined. The soil moisture monitoring "in situ" was obtained by sensors installed in the main horizons of the pits and calibrated for each soil horizon, during the period of November 2003 to November 2004. The nearest rain volume data were collected too. Digital photos of the soil profiles were acquired for the determination of the root distribution. The soils were classified, from the top backslope down to the footslope, as Rhodic Haplustox, Typic Haplustox and Epiaquic Haplustult, with a homogeneous color transition and the predominance of a sandy loam texture. In the soil surface on the toposequence, a little number of complex pores with equivalent diameter over 1,000 µm occupied almost the total pore area, characterizing the predominance of a structure formed by the packing of single grains. The porosity was higher than in the other horizons. This behavior caused lower water retention even with the highest organic matter content. On the surface, the oscillation of the soil moisture is closely related to each rain event. The roots were distributed in ramified or grouped roots in the surface layer and individually in the deeper horizons. In Oxisols, the presence of microaggregates in the B-horizon was characterized by a number of complex pores with equivalent diameter over 1,000 µm larger than in the soil surface but in minor area than in the surface layer. This conferred higher water retention, larger number of micropores and lower oscillation of soil moisture than in soil surface. The structure of the deepest B-horizon of Epiaquic Haplustult was denser, featured by an expressive rounded or vugh porosity with diameters between 30 and 1,000 µm. This conferred the largest content of clay, with the highest water retention, imperfect drainage and lowest hydraulic conductivity. The other soil horizons in the toposequence presented greater hydraulic conductivity. The landscape influences the physical, hydraulic and morphological soil properties in the toposequence. So the water content is limited in the dry season and partially in the humid season too, which can define the floristic pattern of the closed "cerrado" in this permanent plot.

Parametrizações mecanísticas descrevem fisicamente a interação das plantas com o ambiente baseando-se em processos fundamentais, como assimilação de líquida de CO2 e extração da água do solo pelas raízes, influenciados pelas condições do ambiente. O objetivo principal dessas rotinas é aumentar o entendimento do sistema estudado pela integração quantitativa e qualitativa do conhecimento em um modelo de simulação dinâmica do sistema real. Definindo estresse hídrico como a condição em que uma planta aumenta a resistência estomática em conseqüência do aumento da demanda atmosférica e/ou da redução da disponibilidade hídrica no solo, tem-se como hipótese que o déficit hídrico em plantas é causado por fatores ambientais relacionados com as interfaces solo-raiz e folha-atmosfera. O objetivo geral desse estudo é identificar quais são as variáveis do solo e da atmosfera determinantes e que devem ser consideradas na modelagem da deficiência hídrica em plantas. Os teores de água no solo e na atmosfera foram monitorados em condições de campo durante o desenvolvimento da cultura de feijão (Phaseolus vulgaris L.) entre Junho e Setembro de 2010, e correlacionados ao estresse hídrico caracterizado por medições de temperatura do dossel. As variáveis de interesse, especificamente o potencial matricial da água do solo, a temperatura e a umidade do ar e a temperatura do dossel foram medidas regularmente em intervalos de 30 minutos. A taxa de transpiração e a condutância estomática foram medidas ocasionalmente. Uma parcela foi irrigada durante todo o ciclo da cultura (tratamento totalmente irrigada), enquanto a outra foi submetida ao estresse hídrico na fase reprodutiva (tratamento com déficit de irrigação). A metodologia utilizada neste estudo deu suporte à hipótese inicial. Os principais fatores relacionados à interface solo-raiz são as propriedades hidráulicas do solo, especialmente a condutividade hidráulica e da densidade de comprimento radicular; na interface atmosfera de folhas, os fatores mais importantes são o déficit de pressão de vapor do ar atmosférico VPD. Estes fatores devem ser considerados de alguma forma na modelagem estresse hídrico em plantas. A detecção da ocorrência de estresse hídrico nas plantas no tratamento com déficit de irrigação foi feito por comparações entre o VPD e diferença de temperatura entre o dossel e o ar tdossel-ar e entre tdossel e a temperatura do bulbo úmido twb dos dois tratamentos hídricos. O início do estresse hídrico nas plantas com déficit de irrigação ocorreu em 05 de Agosto. As simulações com os modelos mecanísticos de extração da água do solo pelas raízes proposto por Jong van Lier et al. (2008) e de assimilação de CO2 proposto por Jacobs (1994) foram feitos com os dados de ambos os tratamentos. O modelo de extração foi sensível aos parâmetros hidráulicos do solo, especialmente a condutividade hidráulica e o comprimento radicular. A taxa de transpiração estimada pelo modelo de Jacobs (1994) mostrou-se dependente da temperatura do dossel utilizada para calcular o déficit de umidade específica folha-ar Ds e a condutância do mesofilo, do próprio Ds (dependente também da temperatura do ar), e do índice de área foliar. / Mechanistic parameterizations describe physically the interactions between crop and environment based on primary processes such as CO2 net assimilation and root water uptake from soil and how they are influenced by environmental conditions. An important purpose of developing mechanistic routines is to improve the understanding of a system by qualitative and quantitative integration of knowledge in a dynamic simulation model of a real system. Defining water stress as the condition in which stomatal resistance of plant leaves increases as a consequence of enhanced atmospheric demand and/or reduced soil water availability, the investigated hypothesis was that plant water stress is caused by environmental factors related to both the soilroot and leave-atmosphere interfaces. The main objective of the research was to identify which atmosphere and soil parameters are determinant and must be considered in crop water stress modeling. Soil and atmosphere water content were monitored under field conditions during the growing season of a Common Bean (Phaseolus vulgaris L.) crop between June and September, 2010, and correlated to plant water stress characterized by measurements of canopy temperature. The variables of interest, specifically the soil water pressure head, air temperature and humidity and canopy temperature were measured regularly at short intervals. Transpiration rate and stomatal conductance were measured occasionally. One plot was irrigated during the whole crop cycle (fully irrigated treatment), while the other one was subject to water stress in the reproductive phase (deficit irrigated treatment). The methodology used in this study supported the initial hypothesis. The main soil-root interface related factors that determine water stress are the soil hydraulic properties, especially the hydraulic conductivity, and the root length density; at the leaf atmosphere interface, the most important factor is the vapor pressure deficit of atmospheric air VPD. These factors must be somehow considered in crop water stress modeling. The detection of water stress occurrence in the deficit irrigated plants was made by comparisons between VPD and temperature difference between canopy and air tcanopy-air and between tcanopy and wet bulb temperature twb of the two irrigation treatments. The onset of water stress in deficit irrigated plants occurred on August 5. The simulations with the mechanistic models of soil water root uptake proposed by Jong van Lier et al. (2008) and of CO2 assimilation by Jacobs (1994) were made with data from the two treatments. The soil water uptake model was sensitive to soil hydraulic parameters, especially hydraulic conductivity and root length density. The transpiration rate estimated by the Jacobs (1994) model showed to be dependent on the canopy temperature used to calculate the specific humidity deficit between leaves and air Ds and the mesophyll conductance, on Ds (on its turn also dependent on air temperature), and on the leaf area index

O bioma Cerrado está cada vez mais fragmentado devido à ocupação agrícola e antrópica. Para a manutenção da biodiversidade, corredores de vegetação devem ser criados com o auxílio da revegetação e recuperação de áreas degradadas. Isto é facilitado pelo conhecimento da distribuição e dinâmica natural dos solos. O objetivo deste trabalho foi caracterizar o funcionamento físico-hídrico dos solos distribuídos em uma toposseqüência sob vegetação nativa. A área de estudo foi localizada dentro de uma parcela permanente instalada na Estação Ecológica de Assis, SP, Brasil, com vegetação predominante de cerradão ou savana florestada. Para a caracterização do funcionamento físico-hídrico dos solos foram realizados inicialmente estudos morfológicos, a partir da técnica da análise estrutural e da descrição de perfis de solo dispostos em cinco posições-chave da encosta. Amostras deformadas de solo foram utilizadas em análises químicas, granulométricas e densidade de partículas. Amostras indeformadas coletadas em anéis cilíndricos definiram as curvas de retenção de água e a densidade do solo. Blocos de solo foram impregnados e polidos para análise de imagens, obtendo-se a distribuição de poros em número, forma e tamanho. Em poços perfurados em três setores da toposseqüência, foi determinada a condutividade hidráulica saturada de campo. O monitoramento da umidade do solo “in situ” foi obtido por sensores instalados nos principais horizontes das trincheiras, calibrados para cada horizonte, durante o período de novembro de 2003 a novembro de 2004. Foram também utilizados os dados de precipitação mais próximos. Fotografias digitais adquiridas nos perfis de solo determinaram a distribuição das raízes. Os solos foram classificados, de montante a jusante, em Latossolo Vermelho, Latossolo Vermelho-Amarelo, Latossolo Amarelo e Gleissolo Háplico, com transição homogênea de cor e predomínio de textura franco-arenosa. No horizonte de superfície da toposseqüência, pequeno número de poros complexos de diâmetro equivalente superior a 1000µm ocupou quase a área total da imagem, representando uma estrutura de empilhamento de grãos simples com porosidade maior que em profundidade. Este comportamento provocou uma menor retenção hídrica, apesar do maior teor de matéria orgânica, e oscilação da umidade do solo após cada evento chuvoso. Predominaram raízes aglomeradas ou ramificadas nesta camada. Em profundidade, as raízes são mais individuais. Nos Latossolos, maior número de poros complexos de diâmetro equivalente superior a 1000 µm ocupa menor área em Bw do que em superfície. Isto indica a presença de aglomerados de microagregados em Bw que conferem maior retenção de água, maior número de microporos e menor oscilação da umidade do solo do que em superfície. No Gleissolo, o horizonte Btg2, mais profundo e mais argiloso, apresentou estrutura mais densa representada por uma porosidade expressiva de forma arredondada ou cavitária de diâmetro de 30 a 1000 µm. Neste horizonte, foi obtida a maior retenção hídrica, drenagem imperfeita e menor condutividade hidráulica. Nos outros horizontes da toposseqüência a condutividade foi elevada. O relevo influenciou nas propriedades físicohídricas e morfológicas dos solos que, por sua vez, determinaram o conteúdo de água limitante na estação seca e em períodos de estiagem. Este comportamento pode definir o padrão florístico de cerradão na parcela permanente. / The “Cerrado” bioma is being fragmented due to the human and agricultural occupation. To maintain the biodiversity, ecological corridors must be created by the revegetation and the restoration of the degraded areas. It can only be ameliorated upon the knowledge of the soil’s natural dynamics and distribution. The aim of this work was to characterize the behavior of soil water flow and soil physical properties, distributed in a toposequence under native vegetation. The study area was in a permanent plot installed in the Assis Ecological Station, São Paulo, Brazil. The predominant vegetation is the closed “cerrado” or savanna woodland. The soil physical, hydraulic characterization depended on soil morphology. The morphological study was carried out by structural analysis and by description of soil profiles arranged in five key positions on the slope. Disturbed soil samples were taken for chemical, particle size and soil particle density analyses. Undisturbed samples collected in cylindrical cores were used to define the soil water retention and bulk density. Soil blocks were impregnated and polished for image analysis to obtain the distribution of pores in number, shape and size. In wells perforated in three sectors of the toposequence the field saturated hydraulic conductivity was determined. The soil moisture monitoring “in situ” was obtained by sensors installed in the main horizons of the pits and calibrated for each soil horizon, during the period of November 2003 to November 2004. The nearest rain volume data were collected too. Digital photos of the soil profiles were acquired for the determination of the root distribution. The soils were classified, from the top backslope down to the footslope, as Rhodic Haplustox, Typic Haplustox and Epiaquic Haplustult, with a homogeneous color transition and the predominance of a sandy loam texture. In the soil surface on the toposequence, a little number of complex pores with equivalent diameter over 1,000 µm occupied almost the total pore area, characterizing the predominance of a structure formed by the packing of single grains. The porosity was higher than in the other horizons. This behavior caused lower water retention even with the highest organic matter content. On the surface, the oscillation of the soil moisture is closely related to each rain event. The roots were distributed in ramified or grouped roots in the surface layer and individually in the deeper horizons. In Oxisols, the presence of microaggregates in the B-horizon was characterized by a number of complex pores with equivalent diameter over 1,000 µm larger than in the soil surface but in minor area than in the surface layer. This conferred higher water retention, larger number of micropores and lower oscillation of soil moisture than in soil surface. The structure of the deepest B-horizon of Epiaquic Haplustult was denser, featured by an expressive rounded or vugh porosity with diameters between 30 and 1,000 µm. This conferred the largest content of clay, with the highest water retention, imperfect drainage and lowest hydraulic conductivity. The other soil horizons in the toposequence presented greater hydraulic conductivity. The landscape influences the physical, hydraulic and morphological soil properties in the toposequence. So the water content is limited in the dry season and partially in the humid season too, which can define the floristic pattern of the closed “cerrado” in this permanent plot.

Sendo a condutividade hidráulica do solo um parâmetro que traduz a facilidade com que a água se movimenta ao longo do perfil de solo, sua determinação, principalmente no campo, torna-se imprescindível, visto que o movimento da água no solo está diretamente relacionado à produção das culturas agrícolas. Com isso, a aplicação de um método confiável que quantifique a condutividade hidráulica versus umidade, a função ( ) q K , certamente contribuirá muito para uma correta avaliação dos resultados, principalmente tendo em conta a grande variabilidade dessa função devido à variabilidade natural das características do solo. Neste trabalho, testou-se o método do perfil instantâneo com o objetivo de avaliar a função ( ) q K com e sem a suposição de gradiente unitário e também o seu comportamento com relação aos os horizontes pedológicos do solo. A determinação da função foi feita usando tensiômetros com manômetros de mercúrio instalados às profundidades de 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1 e 1,2 m e curvas de retenção determinadas para as mesmas profundidades, num Latossolo Vermelho Distrófico argissólico A moderado textura média, localizado no campo experimental da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo. A análise dos resultados foi feita pelo teste F de análise de variância, a fim de testar o paralelismo, a igualdade dos interceptos e a coincidência entre as retas lnK versus q, considerando e não considerando a suposição do gradiente unitário. Além disso, foram feitos também testes de similaridade da função ( ) q K de cada profundidade do solo pelo índice de concordância de Willmott (1981). Com base na análise dos resultados pode-se dizer que, com os procedimentos utilizados de delimitação da área para inundação e redistribuição da água, podem ser empregados modelos simples que consideram unitário o gradiente de potencial total e que, pela comparação feita entre as profundidades, a separação do perfil do solo em horizontes pedológicos parece seguir a separação em camadas com funções ( ) q K semelhantes, apenas a partir da profundidade 0,6 m. / The soil hydraulic conductivity is a parameter that quantifies the ability of the soil to conduct water along the soil profile. Hence its field determination is indispensable, since soil water movement is directly related to the field crop productions. Thus, the use of an adequate method that assesses the hydraulic conductivity as a function of soil-water content, the ( ) q K function, certainly will very contribute to a proper evaluation of results, mainly if it is considered the great variability of this function as a result of the natural variability of the soil characteristics. In this work, the instantaneous profile method was tested with the objective to evaluate a) the ( ) q K function taking and not taking into consideration the assumption of unit gradient and b) the behaviour of the ( ) q K function with respect to the pedological horizons of the soil. The determination of the function was made using mercury manometer tensiometers installed at the depths of 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9; 1.0; 1.1 and 1.2 m and soil water retention curves determined for the same depths, in an Oxisol, located at experimental fields of Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, University de São Paulo, in Piracicaba (SP), Brasil (22 o 42’ 43,3’’ W and 47 o 37’ 10,4’’ S). The result analysis was made using an F-test in order to verify the paralelism, the intercept equality and the coincidence of the lnK versus q straight lines, taking and not taking account of the assumption of unit hydraulic gradient. Basides, similarity tests of the ( ) q K function were also made by the Willmott (1981) index. From the analysis of results, it could be concluded that, with the procedures used to delimit the experimental plots in this experiment to water the soil profile and to follow the water redistribuition, the unit gradient approches seem to be adequate to assess the field ( ) q K function and also that the pedological horizons seem to follow the layers of similar ( ) q K function, for depths greater than 0.6 m.