abstract: Population growth within drylands is occurring faster than growth in any other ecologic zone, putting pressure on already stressed water resources. Because the availability of surface water supplies in drylands tends to be highly variable, many of these populations rely on groundwater. A critical process contributing to groundwater recharge is the interaction between ephemeral channels and groundwater aquifers. Generally, it has been found that ephemeral channels contribute to groundwater recharge when streamflow infiltrates into the sandy bottoms of channels. This process has traditionally been studied in channels that drain large areas (10s to 100s km2). In this dissertation, I study the interactions between surface water and groundwater via ephemeral channels in a first-order watershed located on an arid piedmont slope within the Jornada Experimental Range (JER) in the Chihuahuan Desert. To achieve this, I utilize a combination of high-resolution observations and computer simulations using a modified hydrologic model to quantify groundwater recharge and shed light on the geomorphic and ecologic processes that affect the rate of recharge. Observational results indicate that runoff generated within the piedmont slope contributes significantly to deep percolation. During the short-term (6 yr) study period, we estimated 385 mm of total percolation, 62 mm/year, or a ratio of percolation to rainfall of 0.25. Based on the instrument network, we identified that percolation occurs inside channel areas when these receive overland sheetflow from hillslopes. By utilizing a modified version of the hydrologic model, TIN-based Real-time Integrated Basin Simulator (tRIBS), that was calibrated and validated using the observational dataset, I quantified the effects of changing watershed properties on groundwater recharge. Distributed model simulations quantify how deep percolation is produced during the streamflow generation process, and indicate that it plays a significant role in moderating the production of streamflow. Sensitivity analyses reveal that hillslope properties control the amount of rainfall necessary to initiate percolation while channel properties control the partitioning of hillslope runoff into streamflow and deep percolation. Synthetic vegetation experiments show that woody plant encroachment leads to increases in both deep percolation and streamflow. Further woody plant encroachment may result in the unexpected enhancement of dryland aquifer sustainability. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Geological Sciences 2017

Orientador: José Angelo Cagnon / Banca: Nelson Miguel Teixeira / Banca: Edwin Avolio / Banca: Diógenes Pereira Gonzaga / Banca: André Torre Neto / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo a configuração de um sistema de supervisão e controle de irrigação utilizando técnicas de inteligência artificial. De acordo com metodologia adotada, o seu desenvolvimento foi realizado em três fases distintas. Inicialmente foram construídos os seguintes módulos de hardware: Unidade de Sensores, Unidade Concentradora de Dados e Sensor de Umidade do Solo do tipo Capacitivo. Em seguida foi criada uma aplicação através do programa de supervisão e controle do tipo SCADA, Elipse PRO, dedicada à supervisão e controle de uma casa de vegetação. Na fase final foram coletados os dados necessários para o treinamento de uma rede neural artificial que é parte integrante do sensor de umidade de solo do tipo capacitivo. Os resultados obtidos através de um conjunto de teste de medidas demonstraram que o sensor capacitivo apresenta comportamento e desempenho similares ao do sensor de do tipo TDR, o que permite concluir que esta solução pode representar uma significativa contribuição, viabilizando a implantação de sistemas de supervisão e controle em processos de irrigação com uma relação custo/benefício em níveis aceitáveis. / Abstract: The present work had as objective the configuration of a supervisory and control system for irrigation using artificial intelligence techniques. In agreement with adopted methodology, its development was accomplished in three different phases. Initially the following hardware modules were built: Sensors Unit, Data Concentrator Unit and a Capacitive type Soil Moisture Sensor. Soon afterwards an application was created through the supervisory and control program of the type SCADA, Ellipse PRO, dedicated to the supervision and control of a green house. In the final phase the necessary data were collected for the training of an artificial neural network that is integral part of the capacitive type soil moisture sensor. With the application developed in the Ellipse PRO a database was created for the training of the artificial neural network, containing a group of 2440 measures of soil moisture obtained through a capacitive type sensor and a TDR type sensor. The results obtained through a group of test of measures demonstrated that the capacitive sensor presents a similar behavior to the of the TDR type sensor, the one that allows conclude that this solution can represent a significant contribution, making possible the implantation of supervisory and control systems in irrigation processes with a cost/benefit relationship in acceptable levels. / Doutor

Visando a melhoria dos processos agrícolas para produção sustentável de alimentos, o conhecimento do teor de umidade relativa vem a cooperar no processo de irrigação, apontada como uma grande consumidora de água, além de auxiliar em estudos hidrológicos, meteorológicos, geotécnicos, dentre outros. Este trabalho apresenta o desenvolvimento do hardware e firmware de um protótipo para ser utilizado com técnicas de ultrassom e análise de impedância, visando o desenvolvimento de futuros produtos para avaliar o teor de água no solo. Para a análise da impedância foi utilizado um sensor de placas paralelas, separadas 24 mm uma da outra, utilizadas juntamente com o hardware e firmware desenvolvido, para detectar a variação da constante dielétrica do solo com acréscimo de água, através da variação da fase dos sinais de tensão e corrente ao passar pelo sensor inserido no meio. Obteve-se, ao analisar 15 amostras, uma relação logarítmica crescente da variação de fase em função do acréscimo de água no solo. No estudo da caracterização da umidade do solo através do ultrassom, obteve-se resultados preliminares expressivos para as mudanças da amplitude dos sinais ultrassônicos de 40 kHz e 100 kHz no modo transmissão/recepção ao propagar-se no solo com diferentes níveis de umidade. / To improve agricultural processes for sustainable food production, knowledge of the moisture is useful to cooperate in the irrigation process, identified as a major consumer of water, besides helping in hydrological studies, meteorological, geotechnical, among others. This paper presents the development of the hardware and firmware of a prototype to be used with ultrasound techniques and impedance analysis for the development of future products to evaluate the water content in soil. For the impedance analysis, it was used a parallel plate sensor, with the plates separated from 24 mm each other, used together with the hardware and firmware developed to detect the variation of dielectric constant with the increase of soil water, by varying the phase of voltage and current signals in the sensor inserted in the medium. The results obtained, when analyzing 15 samples, presented a ratio of logarithmic growing of the phase variation due to increased soil water. In the study of characterization of soil moisture using a transmission/reception ultrasound system, the preliminary results have shown significant changes in the amplitude of ultrasonic waves of 40 kHz and 100 kHz propagating through the soil at different moisture levels.

Visando a melhoria dos processos agrícolas para produção sustentável de alimentos, o conhecimento do teor de umidade relativa vem a cooperar no processo de irrigação, apontada como uma grande consumidora de água, além de auxiliar em estudos hidrológicos, meteorológicos, geotécnicos, dentre outros. Este trabalho apresenta o desenvolvimento do hardware e firmware de um protótipo para ser utilizado com técnicas de ultrassom e análise de impedância, visando o desenvolvimento de futuros produtos para avaliar o teor de água no solo. Para a análise da impedância foi utilizado um sensor de placas paralelas, separadas 24 mm uma da outra, utilizadas juntamente com o hardware e firmware desenvolvido, para detectar a variação da constante dielétrica do solo com acréscimo de água, através da variação da fase dos sinais de tensão e corrente ao passar pelo sensor inserido no meio. Obteve-se, ao analisar 15 amostras, uma relação logarítmica crescente da variação de fase em função do acréscimo de água no solo. No estudo da caracterização da umidade do solo através do ultrassom, obteve-se resultados preliminares expressivos para as mudanças da amplitude dos sinais ultrassônicos de 40 kHz e 100 kHz no modo transmissão/recepção ao propagar-se no solo com diferentes níveis de umidade. / To improve agricultural processes for sustainable food production, knowledge of the moisture is useful to cooperate in the irrigation process, identified as a major consumer of water, besides helping in hydrological studies, meteorological, geotechnical, among others. This paper presents the development of the hardware and firmware of a prototype to be used with ultrasound techniques and impedance analysis for the development of future products to evaluate the water content in soil. For the impedance analysis, it was used a parallel plate sensor, with the plates separated from 24 mm each other, used together with the hardware and firmware developed to detect the variation of dielectric constant with the increase of soil water, by varying the phase of voltage and current signals in the sensor inserted in the medium. The results obtained, when analyzing 15 samples, presented a ratio of logarithmic growing of the phase variation due to increased soil water. In the study of characterization of soil moisture using a transmission/reception ultrasound system, the preliminary results have shown significant changes in the amplitude of ultrasonic waves of 40 kHz and 100 kHz propagating through the soil at different moisture levels.

This study focuses on soil hydrological parameters that are expected to be related to burn severity in forests; infiltration rate, soil moisture, grain size distribution and carbon content along a burn severity gradient in Västmanland Sweden, where a major fire occurred in 2014. Hälleskogsbrännan was divided into two burn severities: a moderate severity and a high severity, and a control area. Ten soil samples were taken for laboratory analyses at each severity level. Soil moisture and infiltration rate was measured in situ. Infiltration rates and soil moisture were highest in the most severely affected site, whereas fire effects on soil texture were insignificant. Soil organic carbon content was highest at the low fire severity site, followed by control and high severity fire sites. Inorganic carbon content followed the opposite trend. These results had clear trends but were insignificant, this call for more comprehensive sampling to separate possible confounding site effects.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A curva caracterÃstica de Ãgua no solo (CCAS) à considerada uma propriedade fÃsico-hÃdrica do solo, uma vez que modificaÃÃes na granulometria ou na estrutura do solo alteram o seu formato. A partir dela à possÃvel manejar a irrigaÃÃo de uma cultura e inferir acerca da qualidade fÃsica do solo. No entanto, sua determinaÃÃo à lenta e onerosa. Uma abordagem para tal inconveniente consiste em reduzir o volume da amostra de solo, pressupondo que o tempo para obtenÃÃo da CCAS seja proporcional ao quadrado da altura da amostra. Mas atà que ponto a reduÃÃo do volume da amostra nÃo altera a representatividade da CCAS? Para tanto admite-se as seguintes hipÃteses: 1- O comportamento da CCAS à coincidente para amostras que possuem a mesma textura e estrutura, independente do volume, considerando que mudanÃas na textura e/ou estrutura provocam alteraÃÃes na curva; e 2- O comportamento da CCAS à coincidente para amostras que apresentam a mesma textura e estruturas diferente, apenas na faixa de alta tensÃo (33 â 1500 kPa), considerando que nessa faixa o fenÃmeno responsÃvel pela retenÃÃo de Ãgua seja a adsorÃÃo, cuja aÃÃo independe da estrutura e do volume da amostra. Afim de testar as hipÃteses, coletaram-se amostras com estrutura deformada e indeformada com volume de 20, 50 e 100 cm3, aproximadamente, para diferentes classes texturais. Assim estabeleceu-se o delineamento inteiramente casualizado com 8 repetiÃÃes para cada tratamento e aplicou-se os testes de Jarque-Bera para normalidade, F para a anÃlise de variÃncia e de Dunnett para comparaÃÃo de mÃdias. Afora isso, foram feitas anÃlises de regressÃo e correlaÃÃo entre o log neperiano do potencial mÃtrico e conteÃdo de Ãgua no solo, o que possibilitou a obtenÃÃo de retas para entÃo aplicar testes de coincidÃncia a 5%. Verifica-se que à possÃvel obter a CCAS com um volume mÃnimo de 50 cm3, sem a perda da sua representatividade, considerando amostras com estrutura indeformada e textura franco argiloarenosa e que amostras com estrutura deformada nÃo podem substituir amostras com estrutura indeformada na parte mais Ãmida da curva (0 â 10 kPa), independente da textura e do volume da amostra; enquanto na parte mais seca da curva caracterÃstica de Ãgua (33 â 1500 kPa) à possÃvel, desde que se considere a textura e o volume da amostra.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / The understanding of processes such as the generation of surface runoff, sediment yield and their relations with the rainfall regime is the basis for the planning and effective management of soil and water resources in a watershed. In this context, the present study aims to identify the main processes that influence the generation of surface runoff and sediment yield in small watersheds, and determine parameters for empirical sedimentological models, as well as the Sediment Delivery Ratio (SDR) for the tropical, semi-arid region of Brazil. The study area is the Iguatu Experimental Basin (IEB), which comprises a watershed of 16.74 km2, three small nested watersheds (from 1 to 3 ha) and three erosion plots of 20 m2. One of the watersheds had been under regenerating Caatinga for 35 years, another subjected to a management, which involved thinning the Caatinga, and the last faced deforestation followed by burning and the cultivation of grass. The period of study was six years (2009 to 2014). Collections to quantify surface runoff and sediment yield were taken for each erosive rainfall event in an accumulated period of 24 hours. Surface runoff in the watersheds was quantified using Parshall flumes, and sediment yield was measured with towers and trenches to collect suspended sediment and bedload. On the watershed scale, runoff was measured by means of a spillway, and sediment yield by a turbidimeter. Cluster analysis was used to determine rainfall regimes and groups of similar rainfall-runoff events. With data from the erosion plots and watersheds, the C factors and coefficients of the Modified Universal Soil Loss Equation (MUSLE) were calibrated and validated. From data measured in the basin, sediment delivery ratios were determined. The occurrence of dry spells and the formation of cracks in the soil were important factors in controlling the generation of runoff and consequently sediment yield. The dry spells made it possible for the soil to dry out, with the formation of cracks, which acted as pathways for preferential flow, generating higher initial abstraction during the start of the rainy season. Changes in ground cover had little influence on accumulated flow, demonstrating that the soil characteristics and conditions as moisture and the presence of cracks, best explain the generation of runoff on expansive soils. The greatest runoff losses in all the watersheds under study were for Rainfall Regime II, characterized by higher depth, intensity and occurrence of the rainfall. For the ground covers under study, values for the C factors and the fit of the coefficients "a" and "b" of MUSLE, proved to be appropriate and recommended according to the statistical indices employed. Values for sediment delivery ratio for individual rainfall events ranged from 0.08 to 1.67%, with an average of 0.68%. In the basin, extreme events may cause high disaggregation of soil particles, but without sufficient transporting energy for dragging the sediment, generating low SDR. / O entendimento de processos como geraÃÃo do escoamento superficial, produÃÃo de sedimentos e suas relaÃÃes com o regime pluviomÃtrico à a base para o planejamento e a gestÃo eficaz dos recursos solo e Ãgua em uma bacia hidrogrÃfica. Nesse contexto, o presente estudo tem como objetivos identificar os principais processos que influenciam a geraÃÃo do escoamento superficial e a produÃÃo de sedimento em pequenas bacias hidrogrÃficas, e calibrar parÃmetros de modelos sedimentolÃgicos empÃricos, bem como a razÃo de aporte de sedimentos (SDR) para a regiÃo semiÃrida tropical do Brasil. A Ãrea de estudo à a Bacia Experimental de Iguatu (BEI), composta de uma bacia de 16,74 km2, trÃs pequenas microbacias aninhadas (de 1 a 3 ha) e trÃs parcelas de erosÃo de 20 m2. Uma das microbacias foi mantida com Caatinga em regeneraÃÃo hà 35 anos, outra submetida ao manejo de raleamento da Caatinga e na Ãltima foi realizado o desmatamento seguido de queimada e cultivo de capim. O perÃodo de estudo foi de seis anos (2009 a 2014). As coletas para quantificaÃÃo do escoamento superficial e da produÃÃo de sedimentos foram realizadas a cada evento de chuva erosiva, no acumulado de 24 horas. O escoamento superficial nas microbacias foi quantificado atravÃs de calhas Parshall e as produÃÃes de sedimentos foram mensuradas atravÃs de torres e fossos coletores de sedimentos em suspensÃo e arraste. Na bacia de 16,74 km2, o escoamento superficial foi mensurado por meio de um vertedor e a produÃÃo de sedimentos atravÃs de um turbidÃmetro. AnÃlises de agrupamento foram utilizadas para determinaÃÃo de regimes de chuvas e grupos de eventos similares de chuva-deflÃvio. Com dados das parcelas de erosÃo e das microbacias foram calibrados e validados os fatores C e os coeficientes da EquaÃÃo Universal de Perdas de Solo Modificada (MUSLE). A partir dos dados medidos na bacia foram determinadas as razÃes de aporte de sedimentos. A ocorrÃncia de veranicos e a formaÃÃo de fendas no solo foram determinantes no controle da geraÃÃo de escoamento e consequentemente da produÃÃo de sedimentos. A ocorrÃncia de veranicos possibilitou o secamento do solo com a formaÃÃo de fendas, que agem como caminhos preferenciais para o fluxo de Ãgua, gerando elevadas abstraÃÃes inicias durante o inÃcio da estaÃÃo chuvosa. As mudanÃas da cobertura vegetal apresentaram pouca influÃncia sobre o escoamento acumulado, indicando que as caracterÃsticas e condiÃÃes do solo, como umidade e presenÃa de fendas, explicam melhor a geraÃÃo de escoamento em solos expansivos. Maiores perdas por escoamento em todas as microbacias estudadas foram para chuvas do Regime II caracterizado por maiores alturas pluviomÃtricas, intensidades e ocorrÃncias. Quanto aos valores dos fatores C e dos coeficientes de ajuste âaâ e âbâ da MUSLE, para as coberturas estudadas, mostraram-se apropriados e recomendados de acordo com os Ãndices estatÃsticos empregados. Os valores da razÃo de aporte de sedimentos para eventos pluviomÃtricos individuais variaram de 0,08 a 1,67%, com mÃdia de 0,68%. Na bacia, eventos extremos podem causar elevada desagregaÃÃo de partÃculas de solo, mas podem nÃo dispor de energia de transporte suficiente para arrastÃ-las, gerando baixo SDR.

No Brasil, a alta produtividade das plantações florestais tem despertado grande interesse em relação à nutrição das árvores. Diante disso, este trabalho tratou de 2 estudos sobre a absorção de nutrientes pelas árvores de Eucalyptus grandis. O primeiro avaliou o potencial de absorção de N, K e Ca pelas árvores de E. grandis (6 anos de idade - 25 m de altura média) em função da profundidade, da textura e da umidade do solo. Através de tubos de plástico, aplicou-se conjuntamente os marcadores NO3 --15N, Rb+ (análogo ao K+) e Sr2+ (análogo ao Ca2+) nas profundidades de 10, 50, 150 e 300 cm, num Latossolo vermelho textura média e num Latossolo vermelho argiloso. Utilizou-se o delineamento experimental inteiramente casualizado com 3 repetições de pares de árvores por profundidade de injeção e por tipo de solo. Após a injeção dos marcadores nas quatro profundidades, coletou-se dessas árvores folhas recém expandidas em vários períodos do verão, sendo o experimento repetido no período do inverno. O conteúdo de água foi monitorado continuamente em diferentes profundidades dos dois solos. A partir das quatro profundidades de injeção dos marcadores, a determinação das concentrações foliares de Rb, de Sr e da percentagem de átomo de 15N permitiu estimar a potencial absorção relativa (PAR) e a potencial absorção relativa específica (PARE), definida na divisão da PAR pela densidade de raízes finas em cm cm-3 (DRF), na camada de solo correspondente. O segundo, através de microeletrôdos seletivos de íons, mediu os fluxos de NH4 +, NO3 -, K+ e H+ (nmol m-2 s-1) em soluções de NH4NO3 (50 µM) e KNO3 (50 µM). Os microeletrôdos foram posicionados ao longo da raiz desde a ponta (0 cm) até 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 5,0; e 8,0 cm de distância da ponta da raiz. Os fluxos foram medidos na raiz fina de 4 mudas de E. grandis que permaneceram numa solução pré-tratamento menos concentrada (50 µM) e na raiz fina de 4 mudas que permaneceram numa solução pré-tratamento mais concentrada (500 µM). No primeiro estudo, os resultados sugeriram que as raízes finas de E. grandis apresentaram um contraste entre as taxas potenciais de absorção e a profundidade, dependendo do nutriente. No segundo estudo, a tendência de maior absorção K+ e NH4 + em relação ao NO3 - pôde ter ocorrido devido às células das raízes de E. grandis serem mais permeáveis ao K+ e a forma preferencial de absorção de nitrogênio desta espécie ser o NH4 +. Os padrões distintos de absorção de NH4 +, K+ e NO3 -, desde a ponta da raiz das mudas de E. grandis até 8 cm de distância, puderam resultar das diferenças morfológicas, como: maior absorção de íons entre a zona de diferenciação e elongação celular das raízes e a zona de maturação celular (zona branca até 2 cm de distância da ponta); e diminuição da absorção na zona em que as células do córtex começaram a morrer ou já estavam mortas (zona escura entre 2 e 8 cm de distância da ponta da raiz). / The high productivity of forest plantations in Brazil has attracted great interest in relation to the nutritional aspect of trees. Therefore, this work deals with two studies on nutrient uptake by trees of Eucalyptus grandis. The first assessed the potential uptake of N, K and Ca by E. grandis trees (6 years of age 25 m mean height), in Brazil, as a function of soil depth, texture and water content. We injected NO3 --15N, Rb+ (analogue of K+) and Sr2+ (analogue of Ca2+) tracers simultaneously in a solution through plastic tubes at 10, 50, 150 and 300 cm in depth in a sandy and a clayey Ferralsol soil. A complete randomized design was set up with 3 replicates of paired trees per injection depth and soil type. Recently expanded leaves were sampled at various times after tracer injection in the summer, and the experiment was repeated in the winter. Soil water contents were continuously monitored at the different depths in the two soils. Determination of foliar Rb and Sr concentrations and 15N atom% made it possible to estimate the relative uptake potential (RUP) of tracer injections from the four soil depths and the specific relative uptake potential (SRUP), defined as RUP, per unit of fine root length density (RLD) in the corresponding soil layer. The second, in solutions of NH4NO3 (50 µM) and KNO3 (50 µM) were measured the flows of NH4 +, NO3 -, K+ and H+ (nmol m-2 s-1) through microelectrodes selective ions. Along the root, the microelectrodes were positioned at the root tip (0 cm) to 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 5.0, and 8.0 cm away of the root tip. The flows were measured in fine roots of 4 E. grandis seedlings that remained in a pretreatment solution less concentrated (50 µM) and fine root of 4 seedlings that remained in pretreatment solution more concentrated (500 µM) through ion selective microelectrode. In the first study, the results suggest that the fine roots of E. grandis trees exhibit contrasting potential uptake rates with depth depending on the nutrient. In the second, the trend towards greater uptake K+ and NH4 + in relation to NO3 - may be due to the root cells of E. grandis are more permeable to K+ and to the preferred form of nitrogen absorption of this species is NH4 +. The different absorptions patterns of NH4 +, K+ and NO3 - along the roots of E. grandis seedlings from the root tip up to 8 cm away can be the result of morphological differences, such as higher absorption of ions between the zone of cell differentiation and elongation of the roots and cell maturation zone (white zone up to 2 cm away from tip), and decreased absorption in the area where the cortical cells start dying or already are dead (dark zone between 2 and 8 cm away from the root tip).

The general objective of this work was to evaluate the development of the lettuce (Lactuca sativa L.) under different organic seasoning sources and the specific objectives had been to verify the influence of some sources of organic substance in the fertilization of the lettuce, to verify the thermal amplitude in function of the covering of the ground and organic fertilization and to verify the influence of the covering of the ground and the organic substance in the water retention in the ground. The work was carried through in the experimental area of the Pequeno Produtor Grande Empreendedor of the Gbarbosa Institute in partnership with the Federal University of situated Sergipe in the city of located Itabaiana the 56 kilometers of the Capital, Aracaju. The used delineation was of blocks casualizados with four repetitions, being the treatments composites of five sources of organic substance (compost, chicken manure, cattle manure, sheep manure and castor bean) and a witness without fertilization all with and without covering deceased totalizing 12 treatments. The characteristics of diameter of the plant, height of plant, cool and dry substance of root and aerial part had been evaluated, water tension of the ground and temperature of the ground. For determination of the water tension they had been installed tensiometers in the ground and the temperatures had been measured with the use of digital thermometer. The treatment that had as source of organic substance chicken manure presented optimum resulted when associated to the covering deceased of the ground. When not to exist the possibility of the use of the covering of the ground is recommended the use of the organic composition as organic seasoning source. When it was used covering of the ground got lesser values of water tension in the ground. It had trend of lesser temperatures when covering of the ground was used and greaters temperatures when castor bean was used. / O objetivo geral deste trabalho foi avaliar o desenvolvimento da alface (Lactuca sativa L.) sob diferentes fontes de adubos orgânicos e os objetivos específicos foram verificar a influência de várias fontes de matéria orgânica na adubação da alface, verificar a amplitude térmica em função da cobertura do solo e adubação orgânica e verificar a influência da cobertura do solo e da matéria orgânica na retenção de água no solo. O trabalho foi realizado na área experimental do Projeto Pequeno Produtor Grande Empreendedor do Instituto Gbarbosa em parceria com a Universidade Federal de Sergipe situada no município de Itabaiana localizada a 56 quilômetros da Capital, Aracaju. O delineamento utilizado foi de blocos casualizados com quatro repetições, sendo os tratamentos compostos de cinco fontes de matéria orgânica (composto orgânico, esterco de aves, esterco bovino, esterco ovino e torta de mamona) e uma testemunha sem adubação todos com e sem cobertura morta totalizando 12 tratamentos. Foram avaliadas as características de diâmetro da planta, altura de planta, matéria fresca e seca de raiz e parte aérea, tensão de água do solo e temperatura do solo. Para determinação da tensão de água foram instalados tensiômetros no solo e as temperaturas foram medidas com a utilização de termômetro digital. O tratamento que teve como fonte de matéria orgânica o esterco de aves apresentou o melhor resultado quando associado à cobertura morta do solo. Quando não existir a possibilidade do uso da cobertura do solo é recomendada a utilização do composto orgânico como fonte de adubo orgânico. Quando utilizou-se a cobertura do solo obteve-se menores valores de tensão de água no solo. Houve tendência de menores temperaturas quando se utilizou cobertura do solo e maiores temperaturas quando se utilizou torta de mamona.

Orientador: Edson Eiji Matsura / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-09T04:32:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Roque_MarcioWilliam_D.pdf: 4566160 bytes, checksum: e232b1dbf290d1893cd9821cda298632 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Diante da importância da necessidade de água para irrigação, torna-se imprescindível a conscientização do produtor rural com relação ao seu manejo racional, pois a irrigação tem sido apontada, ao longo das últimas décadas, como a grande consumidora de água. Diversos trabalhos têm mostrado que a prática do manejo racional da irrigação associada ao sistema plantio direto leva o agricultor a produzir igual ou até mais, em relação ao plantio convencional, com um menor consumo de água, evitando-se assim, o desperdício desse recurso, além de contribuir para o desenvolvimento de uma agricultura sustentável. Entretanto, dependendo do tempo, das condições de implantação e manejo do plantio direto, em muitas lavouras verificou-se um aumento do estado de compactação, com aumento de densidade do solo e da resistência mecânica à penetração, causando perda na produção. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a dependência espacial dos atributos físico-hídricos do solo e da produção, verificando-se as inter-relações destes com a produção de grãos do feijoeiro irrigado sob sistema plantio direto e convencional, e também verificar o uso da técnica Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR) no monitoramento da umidade do solo nos mesmos sistemas. Para isso foi semeado o feijão como cultura de inverno durante as safras de 2005 e 2006 em quatro parcelas experimentais conduzidas sob plantio direto e convencional, irrigado e não irrigado. Em cada parcela experimental de dimensões de 20 x 30m, foram definidas malhas de amostragem de 3 x 3m, totalizando 60 pontos amostrais por parcela. O solo das parcelas pertence à classe Latossolos Vermelhos Distroférricos típicos. Nos pontos amostrais foram inseridas sondas de TDR para o monitoramento da umidade do solo, e determinada a condutividade hidráulica saturada, a resistência do solo à penetração e retirada de amostras para a determinação da densidade do solo. Utilizando-se de um nível óptico foi determinada a cota em metros de cada ponto amostral nas parcelas estudadas. A análise da dependência espacial foi avaliada por meio da geoestatística, e os parâmetros dos semivariogramas utilizados para construir mapas de isolinhas utilizando-se do interpolador de krigagem pontual disponível no programa Surfer 8.0. Os principais resultados obtidos indicaram que a calibração da TDR proposta por Topp et al. (1980) como universal, não é adequada para o solo estudado. A técnica da TDR foi eficiente no monitoramento da umidade do solo ao longo do ciclo da cultura do feijoeiro e pode ser empregada no manejo da irrigação, desde que se faça a previa calibração do equipamento para o solo estudado. Os valores de resistência do solo à penetração (RP), para os dois sistemas de manejo do solo aumentaram de uma safra para outra, sendo que no plantio direto este aumento foi superior, ultrapassando os valores de RP do plantio convencional na safra de 2006. Entretanto os valores obtidos não interferiram na produtividade do feijoeiro nos dois sistemas de preparo do solo. Os valores da condutividade hidráulica saturada, para os dois sistemas de manejo do solo aumentaram de uma safra para outra, sendo que na safra de 2006, os valores de condutividade hidráulica saturada para o sistema plantio direto foram superiores ao convencional. Com relação à densidade do solo, na safra de 2005, o plantio convencional obteve menor valor médio, e, na safra 2006, os valores médios da densidade do solo foram os mesmos para os dois sistemas de manejo. Todos os atributos físico-hídricos e a produtividade de grãos apresentaram dependência espacial nos dois sistemas de manejo do solo para as duas safras agrícolas. Com relação às inter-relações entre os atributos estudados e a produção, todas as regressões lineares simples não mostraram correlação com a produção. A regressão linear simples entre os mapas dos atributos estudados e a produção, mostrou-se significativas, com baixos valores de coeficiente de determinação. O melhor resultado obtido foi com a relação densidade do solo e a produção no sistema plantio convencional na safra 2005, com coeficiente de determinação de 43,39 %, ou seja, dentro das variáveis estudadas foi a que melhor explicou a variação da produção. Na busca de um modelo que explicasse a variação da produção em função dos atributos físico-hídricos do solo e da cota do relevo, utilizou-se da regressão linear múltipla pelo método stepwise obtendo-se modelos significativos estatisticamente que explicaram a variação da produção com coeficientes de determinação entre 27,34 % e 71,70 % / Abstract: Since last decades irrigation practices are recognized as major water consumers, requiring specific agricultural producers education and awareness on water use and supply. Recent research reports indicate significant water economy, crop yielding as well as contribution to sustainable agricultural development, if direct seedling, when compared with conventional practices, is associated to adequate irrigation management. However, depending on weather conditions as well as on the direct seedling implementation conditions, many crop plantations showed increasing soil bulk density and compaction with increasing soil mechanical resistance to penetration, causing crop production reduction. Based on what it has been exposed before, the objective of this research is to evaluate crop yielding and soil physical-hydric attributes spatial dependence as related to irrigated bean grain production associated to no-tillage and to conventional tillage systems. The Time Domain Reflectometry (TDR) efficiency in the soil moisture monitoring in the same crop systems was also evaluated. Four experimental plots with dimensions of 20m x 30m were seeded with beans in the years and 2005 and 2006 and carried under irrigated and non irrigated conventional as well as no-tillage systems. Each plot was screened with 3m x 3m sampling grids, completing a total of 60 sampling points in each plot. Plot soil was classified as Typical Distroferric Red Latossol. TDR probes were introduced into the soil on each plot to monitor moisture content, also being measured saturated hydraulic conductivity, resistance to penetration and sampling for soil bulk density determination. Elevation of each sampling point was determined by means of an optical instrument and expressed in meters. Spatial dependence analysis was evaluated through geostatistic techniques and the semivariograms parameters were employed to generate isoline maps trough the punctual kriging interpolator of the Surfer 8.0 program. Obtained results indicated TDR calibration as proposed by Topp et al. (1980), considered of universal feature, is not adequate to the soil under study. TDR technique showed to be efficient in monitoring soil moisture content throughout bean plant cycle, being applicable in the irrigation process, since a previous equipment calibration in accordance with soil type under study. Soil resistance to penetration associated to both management systems showed increased value from one harvest to the next one, being greater for no-tillage system, surpassing the RP value associated to the conventional tillage for the year of 2006. However, obtained values do not interfere in the bean plant productivity for both employed growing system. Values saturated hydraulic conductivity had increased from one harvest to the next, observing that for the year of 2006 no-tillage system showed larger values than the conventional one. Conventional tillage showed lower soil bulk density average values for the year of 2005, however these values became the same for both methods in the year of 2006 harvest. All physical-hydric attributes as well as grain productivity presented spatial dependence for both soil cultivation techniques for both harvesting periods. All of simple linear regressions showed no correlation between attributes and bean production. However, simple linear regressions showed to be significant for attribute maps and production, presenting low determination coefficient values. The best observed result was identified to be the soil density related to production for the conventional crop management, showing the determination coefficient of 43,39 %, i.e., which is considered the best explaining production variation variable. In looking for a model explaining production variation as a function of soil physical-hydric attributes and relief elevation by means of multiple linear regression by the stepwise method, statistically significant models which explains production variation between 27,34 % to 71,70 % / Doutorado / Agua e Solo / Doutor em Engenharia Agrícola