Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The Central Depression is an area with sedimentary rocks, presenting a large variety of soils. In highlands Alfisols are found, whereas in lowlands Planosols and Endoaqualf. The morphological, physical and chemical characteristics define the ability of the use and management of theses soils. In the Alfisols, grain production in no-till system is a very common practice. The Endoaqualfs, because of its hydromorphic characteristics, are used for rice cultivation. In general, the agricultural use changes the soil properties. With the intention to analyze the effect of agricultural use on soil properties two studies were performed: (1) Physico-hydraulic and mechanical behavior of an Endoaqualf under different uses; (2) Soil physico-hydraulic and mechanical properties and chisel energy demand in a compacted Alfisol. Both soils are located in the experimental area of de Soil Department of the UFSM. The objective of the first study was to identify the influence of the soil use with irrigated rice in the physico-hydraulic and mechanical properties when compared to the soil maintained without agricultural use. In the second study, were evaluated the effect of soil compaction on its physicohydraulic and mechanical properties and on chisel energy demand, and to quantify the behavior of these properties below the chisel working depth. For both studies, the particle size, bulk density, porosity and soil compressibility were determined. In the first study the water retention curve was also determined. In the second study the soil resistance to mechanical penetration, the hydraulic conductivity, the area and mobilized volume and the efforts required by the chisel were also determined. The agricultural use affected the physical quality of the Endoaqualf, increasing the bulk density and reducing the macroporosity values, without cause, however, larger changes in total porosity and microporosity when compared with the treatments maintained without agricultural use. The compression index was significantly influenced by the soil bulk density, initial degree of saturation, silt content, silt + clay content and total organic carbon content, while the preconsolidation stress was not significantly affected by the soil properties evaluated. The soil use with irrigated rice did not alter the preconsolidation stress and the compression index when compared the condition of absence of agricultural use. In the second study, compaction increased both soil the bulk density and resistance to mechanical penetration, reducing the total porosity and the macroporosity, without causing significant effects in microporosity. The traffic of the 10 Mg loader reduced the susceptibility to compaction and increased the load bearing capacity to a depth of 0.20 m. The compaction increased the chisel energy demand in 21,64%, increasing the mean value of traction effort from 5,33 kN to 6,35 kN. Soil chiseling did not increase soil compaction below the chisel working depth in the Alfisol. The use of soil, generally, change the physico-hydraulic and mechanical properties, and these changes are dependent on the soil properties, mainly, how much and under what conditions the soil is used and managed. / A Depressão Central é uma área com rochas sedimentares diversas, apresentando grande variedade de solos. Nas coxilhas são encontrados Argissolos, enquanto que nas várzeas, Planossolos e Gleissolos. As características morfológicas, físicas e químicas definem aptidões quanto ao uso e ao manejo dessas classes de solo. Nos Argissolos, a produção de grãos sob o sistema de semeadura direta é uma prática bastante difundida. Os Gleissolos, pelas suas características hidromórficas, são aptos ao cultivo de arroz irrigado. De maneira geral, o solo mantido em estado natural apresenta características físicas adequadas ao desenvolvimento normal das plantas. No entanto, o uso agrícola altera, normalmente, as propriedades do solo. Com o intuito de analisar o efeito do uso agrícola no solo, foram realizados dois estudos: (1) Comportamento físico-hídrico e mecânico de um Gleissolo Háplico sob diferentes usos; (2) Propriedades físico-hídricas e mecânicas e demanda energética requerida pela haste escarificadora em Argissolo Vermelho-Amarelo sob compactação adicional. Ambos os solos estão localizados na área experimental do Departamento de Solos da UFSM. O primeiro estudo objetivou identificar a influência do uso do solo com cultivo de arroz irrigado nas propriedades físico-hídricas e mecânicas, quando comparado ao solo mantido sem uso agrícola. No segundo estudo, avaliou-se o efeito da compactação nos atributos físico-hídricos e mecânicos e na demanda energética solicitada pela haste escarificadora e analisou-se o comportamento das propriedades físico-hídricas e mecânicas abaixo da profundidade de trabalho da haste escarificadora. Para ambos os estudos, foram realizadas as determinações de granulometria, densidade, porosidade e compressibilidade do solo. No primeiro estudo, foi determinada ainda a curva de retenção de água. No segundo estudo, avaliou-se ainda a resistência mecânica à penetração, a condutividade hidráulica saturada, a área e volume mobilizado e esforços solicitados à haste escarificadora. O uso agrícola afetou a qualidade física do Gleissolo Háplico em estudo, elevando os valores de densidade e reduzindo os valores de macroporosidade, sem causar, porém, maiores alterações na porosidade total e na microporosidade, quando comparado ao tratamento mantido sem uso agrícola. O índice de compressão foi significativamente influenciado pela densidade do solo, grau de saturação inicial, teor de silte, teor de silte + argila e teor de carbono orgânico total, enquanto que a pressão de preconsolidação não foi afetada significativamente pelos atributos do solo avaliados. O uso do solo com cultivo de arroz irrigado não alterou a pressão de preconsolidação e o índice de compressão, quando comparado à condição de ausência de uso agrícola. No segundo estudo, observou-se que a compactação elevou a densidade e a resistência mecânica à penetração do Argissolo, reduziu a porosidade total e a macroporosidade, porém sem causar efeitos significativos na microporosidade. O tráfego da pá carregadora de 10 Mg reduziu a suscetibilidade à compactação e elevou a capacidade de suporte de carga até a profundidade de 0,20 m. A compactação aumentou a demanda energética da haste escarificadora em 21,64%, o que elevou os valores médios de esforço de tração de 5,33 para 6,35 kN. A escarificação não elevou o estado de compactação do solo abaixo da profundidade de trabalho da haste escarificadora no Argissolo. O uso do solo, de maneira geral, altera as propriedades físicas, hídricas e mecânicas, sendo que essas alterações são dependentes das características do solo e, principalmente, quanto e em que condições o solo é utilizado e manejado.

Ainda atualmente a preocupação com áreas contaminadas não atingiu o nível necessário que resultasse em efetiva proteção ao cidadão, a falta de legislação específica é um problema não solucionado. A estrutura atual dos dispositivos regulamentadores das atividades potencialmente poluidoras não está estabelecida de forma adequada. A par disso, não existe um levantamento completo do número de áreas contaminadas. Estas dificuldades redundam em risco para o investidor, que em função disso prefere ocupar uma área virgem, ao invés de arcar com a responsabilidade desconhecida de utilizar um local anteriormente ocupado por atividade potencialmente poluidora. Nesta dissertação apresentam-se uma metodologia para estabelecimento de possíveis uso e ocupação do solo em áreas contaminadas e alguns tópicos mínimos, para uma legislação moderna, de proteção à reutilização de áreas industriais, respeitadas as condições de segurança à saúde, tanto dos ocupantes da área, como dos que ao redor dela vivem ou trabalham. Para isto é proposta a utilização de análise de risco à saúde como um fator para balizamento da decisão de reocupação da área e ao tipo de uso a ser dado a ela. O modelo de análise de risco à saúde é indicado como a ferramenta para orientar quais as necessárias restrições a serem impostas à reutilização da área remediada. É apresentado um estudo de caso no qual foram estabelecidos os riscos de câncer de 10-6 e de 10-5, os resultados são e comparados com os obtidos com o risco de 10-4. O quociente de perigo, cujo limite foi considerado como unitário, foi igualmente calculado e analisado. Neste estudo de caso estabeleceram-se como cenários, o industrial, para adultos e o residencial para adultos e crianças. Ao final são apresentadas as conclusões e recomendações sobre tópicos importantes a acrescentar à legislação atual a fim de torná-la mais moderna e ambientalmente mais segura, ao mesmo tempo em que protege o investidor de riscos financeiros ao reutilizar áreas recuperadas, anteriormente degradadas ou contaminadas. / Even nowadays the concern about brownfield did not reach the necessary level to result in effective citizen protection; the lack of specific legislation is an unsolved problem. The present structure of the environmental regulatory acts for potentially harmful activities is not adequately established. Besides that the brownfield inventory is still incomplete. These difficulties result in risk for the investor who prefers in these circumstances to establish his industry in a green area instead of supporting the unknown burden of using a piece of land previously occupied by a potentially harmful activity. A methodology is presented in this dissertation for the establishment of the allowed use and occupation of a contaminated soil, also presented are some minimum topics to compose a more modern legislation to protect the investor when reutilizing brownfields, provided human health safety conditions are guaranteed for both the land user and the population living or working in the neighborhood. In order to meet these requirements it is being proposed that the human health risk analysis be a factor to be assessed to make the decision of reusing the land and for a specific type of use. The health risk analysis model is indicated as a tool to establish the necessary use restrictions to be imposed to the reutilization of the remediate area. A case study is presented in which the risks of 10-6 and 10-5 have been established, the results obtained were compared to those obtained by using the risk of 10-4, after all the analysis of these values has been shown. The hazard index whose limit had been considered as the unit had been calculated and analyzed. The scenarios used in this case study were: industrial for adult receptors and residential for adults and children receptors. At the end both the conclusions and the recommendations about important topics to be added to current legislation in order to become a modern and environmentally safe legislation and at the same time to protect the investor from financial burdens when utilizing areas previously used and submitted to pollution or contamination are presented.

Modelos matemáticos de predição de erosão e de produção de sedimentos apresentam um grande potencial para serem utilizados no planejamento dos recursos naturais, pois através destes é possível estimar impactos causados pelas atividades agrícolas. Com base nessa premissa, utilizou-se o modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool), em uma pequena bacia rural (1,19 km²) localizada no município de Arvorezinha-RS, para avaliar a sua aplicabilidade e simular a produção de sedimentos em três diferentes cenários de uso e manejo de solo (floresta, cultivo do fumo em sistema convencional e mínimo). A aplicabilidade do modelo foi avaliada através da comparação dos resultados hidrológicos e sedimentológicos simulados pelo modelo, sem utilização da calibração, com valores observados obtidos para uma série de dados de cinco anos de monitoramento hidrossedimentológico (2002-2006). Resultados referentes à aplicabilidade do modelo através da simulação do escoamento superficial para a escala de tempo diário não foram satisfatórios, enquanto que valores mensais e anuais foram mais adequados. Para a vazão líquida, da mesma forma que para o escoamento superficial, as melhores simulações foram verificadas também para vazões mensais e anuais. Já a produção de sedimentos os resultados não foram satisfatórios, tanto para simulações diárias como mensais e anuais. Possíveis razões que explicam os resultados da produção de sedimentos estão relacionados com limitações tanto da equação que simula o aporte de sedimentos (MUSLE), como do equacionamento da propagação dos sedimentos no canal. Os resultados das simulações hidrológicas para diferentes cenários mostraram não haver diferença para o escoamento superficial entre os sistemas convencional e o cultivo mínimo. Em relação à erosão, verificou-se que o cultivo mínimo foi capaz de reduzir em 30% a produção de sedimentos quando comparado com o sistema convencional. / Mathematical models to predict erosion and sediment yield have great potential for use in natural resource planning, as they enable the user to estimate impacts caused by agricultural activities. Based on this premise, the SWAT model (Soil and Water Assessment Tool) was applied in a small rural catchment (1,19 km²) in Arvorezinha - RS, in Southern Brazil, to evaluate its applicability and to estimate sediment yield under three different soil management scenarios: forest, conventional tillage with tobacco, and minimum tillage with tobacco. The applicability of the model was evaluated by comparing hydrologic and sediment results simulated by the uncalibrated model with observed values obtained over the course of five years (2002-2006) monitoring program. Applicability results for the model based on simulating surface runoff were unacceptable for the daily time scale, although results for monthly and annual time scales were better. This was also true for flow rate, with better simulations on the monthly and annual time scales. However for sediment yield simulations, the SWAT model did not present satisfactory results over any time frame. This may be related to limitations in the equation that simulates sediment load (MUSLE) or to the equivalency of sediment propagation in the canal. Hydrologic simulations for the different soil management scenarios did not show differences in surface runoff between conventional and minimum tillage, although the minimum tillage was shown to reduce sediment yield by 30% when compared with conventional tillage.

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However, it is one of the most degraded resources by society due to the type of occupation, use and management. In this sense, the intensive cultivation of the soil changes its physical, chemical and biological properties, which impacts directly on their productivity. Thus, determine the physical and chemical quality of the soil, through physical and chemical characteristics, its important in the deployment of appropriate use and management; this contributes not only to productivity, but also in the preservation of many natural qualities of the soil, achieved over its evolution. So, its rational to use geography knowledge, soil science or other sciences as management tools for use/occupation and management mainly on local and regional, respecting the areas of environmental conservation interest and the necessary conditions for the life of flora and terrestrial fauna populations. In addition, the study of land use evolution wa done by using methodological bases, developed by IBGE and presented in the technical manual of land use, 2006. The present work proposed, alsol, to evaluate the relationship between soil use and management with its physical characteristics such as texture, density, porosity, air space, water retention and movement in the soil and chemical characteristics such as pH, organic matter and nutrients, based on “Methods of Soil Analysis Manual”, published by EMBRAPA, in 1997. In areas cultivated with sugar cane and pasture, comparing them to areas under native vegetation, on an Oxisoil of Ituiutaba municipality(MG). The analysis of variance indicated no significant difference in hydraulic conductivity values and on other indicators of water movement in the soil. The degradation detected in the use and soil management should be more due to the level of technology used in soil management than in respect to types of use. It is suggested , as future work , to assess these characteristics in areas with longer use, especially with sugar. cane / Os solos são importantes elementos naturais na composição das paisagens. No entanto, é um dos recursos muito degradado pela sociedade devido ao tipo de ocupação, uso e manejo utilizados. Neste sentido, o cultivo intensivo do solo altera suas propriedades físicas, químicas e biológicas, o que influencia diretamente em sua produtividade. Assim, determinar a qualidade física e química do solo, por meio de características físicas e químicas, é de fundamental importância na implantação de usos e manejos mais apropriados; isto contribui não somente para aumentar a produtividade, mas, também, para a preservação das inúmeras qualidades naturais do solo, alcançadas ao longo de sua evolução. Por isso, é recomendável utilizar conhecimentos de Geografia, Pedologia ou outras ciências como instrumentos de gerenciamento do uso/ocupação e manejo, principalmente no âmbito local e regional, respeitando-se as áreas de interesse de preservação ambiental e as condições necessárias para a vida das populações da flora e da fauna terrestre. Além da evolução do uso da terra, utilizando-se bases metodológicas elaboradas pelo IBGE e apresentadas no Manual técnico de uso da terra, de 2006, no presente trabalho foi proposto, ainda, avaliar a relação do uso e manejo do solo através de suas características físicas, como textura, densidade, porosidade, espaço de aeração, retenção e movimento de água no solo e de características químicas como pH, matéria orgânica e nutrientes, com base no Manual de Métodos de Análise de Solo, publicado pela EMBRAPA, em 1997, em áreas cultivadas com cana-de-açúcar e sob pastagem, comparando-as com áreas sob vegetação natural, num Latossolo Vermelho Distrófico do município de Ituiutaba (MG). As áreas sob pastagem apresentaram uma maior densidade do solo, indicando compactação pelo pisoteio bovino. A análise da variância não detectou diferença significativa na condutividade hidráulica saturada e nos outros valores que medem o movimento de água no solo. A degradação detectada no uso e manejo do solo, deve-se mais ao grau de tecnologia utilizada no manejo do solo do que aos tipos de uso. Sugere-se, como trabalhos futuros, avaliar tais características em áreas com maior tempo de utilização, principalmente, com cana-de-açúcar.

A dissolução de minerais de fósforo constitui fonte natural deste elemento nos corpos d\'água, mantendo uma concentração da ordem de µgL-1, suficiente para sustentar o equilíbrio bioquímico nesses sistemas. Uma evidência da influência do homem, é o aumento das concentrações de fósforo no ambiente aquático, contribuindo para o fenômeno da eutroficação. A área de estudo é um setor da região metropolitana de São Paulo, nos municípios de Diadema e São Bernardo do Campo, bacia do Ribeirão dos Meninos. Os corpos d\'água avaliados foram o Córrego da Linha Camargo, Córrego da Av. Juscelino Kubitschek (drenos de área residencial), Córrego Pindorama (dreno de área industrial) e Ribeirão dos Couros (dreno de área mista). Foram determinados nos corpos d\'água fósforo total dissolvido, cloreto, sódio, ferro, cálcio e pH. Os córregos que drenam as áreas com ocupação residencial apresentaram máximos de concentração para fósforo no período da manhã, em 100% dos eventos avaliados. Na área industrial (Córrego Pindorama), os máximos ocorrem no período da tarde (67% de freqüência), por vezes estendendo-se para a noite (20%). Para a área de ocupação mista (Ribeirão dos Couros), os resultados são semelhantes ao Córrego Pindorama, sugerindo ser o setor industrial da região, regente quanto à contaminação do rio por estes compostos. Quanto aos outros parâmetros estudados, somente a dinâmica de variação do íon sódio assemelha- e à do fósforo. Os resultados indicaram que o comportamento dos compostos dissolvidos de fósforo é dependente do padrão de ocupação da área drenada, podendo ser utilizado como parâmetro para definição do tipo de atividade antrópica predominante de uma região. Para ambientes urbanos, onde a ocupação do solo está relacionada à organização social humana, foi demonstrado pelo estudo de alguns casos que o comportamento dos compostos dissolvidos de fósforo é característico, e dependente da área drenada pelos corpos d\'água. / The leaching of phosphate from rocks is the natural process that supplies to the water bodies steady state concentrations of phosphorus at the µg.L-1 level which supports biochemical processes in these systems. Higher phosphorus contents are an evidence of anthropogenic action that ultimately generates the phenomenon of eutrophication. The study area was chosen at Diadema and São Bernardo do Campo counties which are included in São Paulo City metropolitan region. Monitoring points were set at the urban creeks: Linha Camargo and Avenida Juscelino Kubstchek (residencial districts), Pindorama (industrial district) and Couros (mixed use district) all of them subsidiaries of the Meninos River (a major component of the Tietê River basin). Total dissolved phosphate, chloride, sodium, calcium and iron ions together with pH were monitored periodically over a whole year. The dissolved phosphate concentration exhibits peaks at the morning in the streams from residential districts, in 100% of the samples taken. In creeks of industrial districts afternoon peaks are more frequent (67%), sometimes extending to the evening (20%). The stream situated in the mixed use district showed figures similar to those of the industrial one, indicating industrial activity as the prevailing discharging agent. Among the other parameters measured only the sodium ion showed behavior correlated to the phosphate. The collected data lead to the conclusions that the dissolved phosphate concentrations in urban streams are related to the land use patterns of the drained area and that this parameter can be taken as a means of evaluating the dominant anthropogenic activity at an urban district. At urban places, where the land use pattern is related to the social organization, some case studies conducted in this thesis have shown that the behavior of dissolved phosphate concentrations in streams of water is characterized by human occupation pattern in the drained basins.

As mudanças no uso do solo, como por exemplo a remoção de áreas florestais para a implantação da agricultura e pecuária, promovem alterações no teor de matéria orgânica do solo. Em contrapartida, a regeneração natural surge como uma possibilidade do reestabelecimento parcial de funções ecológicas importantes, com destaque para o papel das florestas secundárias na redução do fluxo de gases atmosféricos, na influência da qualidade e quantidade da água, e no sequestro de carbono da atmosfera e estocagem no solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento do carbono e do nitrogênio no solo ao longo da sequência cronológica de florestas secundárias, comparando-as com floresta madura e pastagens no município de Rio Claro (SP). Com o auxílio de imagens aéreas (dos anos de 1978, 1995, 2000 e 2008) foram selecionadas 15 parcelas com 900 m2 cada, as quais consistiram em uma sequência temporal de florestas secundárias regeneradas sob pastagem (apresentando 8 a 16 anos (FS12), 21 a 38 anos (FS30) e 38 a 54 anos (FS46)), além de floresta \"fonte\" (floresta estacional semidecidual) com mais de 55 anos (FF) e pastagem em uso há mais de 50 anos (PA50). O solo da área de estudo é classificado como Argissolo de textura média. As concentrações e estoques de carbono (C) e nitrogênio (N) e os valores isotópicos de C (?13C) foram analisados na serapilheira e nas camadas de 0-10, 10-20 e 20-30 cm do solo. A análise de ?13C indicou presença do sinal isotópico oriundo de vegetação C3 já nos primeiros 12 anos de regeneração, representando 60% do C presente no solo (proveniente da FF e da FS12). Na área de pastagem foi constatada a presença de carbono remanescente da floresta nativa (C3), correspondendo por 30% do carbono total. A análise de componentes principais definiu os agrupamentos de acordo com as áreas de estudo, além de correlacionar negativamente os estoques de carbono e nitrogênio e os teores de areia. As florestas secundárias apresentaram estoques de carbono e nitrogênio na serapilheira próximos à floresta fonte (1,8 Mg C ha-1 e 0,10 Mg N ha-1). Os estoques de C e N no solo (0-30 cm) foram maiores na floresta fonte (74,1 Mg C ha-1 e 7,6 Mg N ha-1), ocorrendo brusca redução (40%) na conversão para pastagem (41,4 Mg C ha-1 e 4,7 Mg N ha-1). Além disso, as áreas de regeneração não diferiram da área de pastagem quanto aos estoques de carbono e nitrogênio no solo / Changes in soil use, such as the removal of forest areas for the implantation of agriculture and livestock, promote changes in soil organic matter content. Due to this imbalance between the inputs and outputs of plant material in the system the MOS dynamics will be changed, affecting the ecosystem as a whole. On the other hand, natural regeneration appears as a possibility for the partial reestablishment of important ecological functions, with emphasis on the role of secondary forests in the reduction of the flow of atmospheric gases, the influence of water quality and quantity, and sequestration of carbon from the atmosphere and storage in the soil. The objective of this work was to evaluate the behavior of carbon and nitrogen in the soil along the chronological sequence of secondary forests, comparing them with old growth forest and pastures in Rio Claro (SP). Fifteen plots with 900 m2 each were selected using aerial images (from 1978, 1995, 2000 and 2008), which consisted of a temporal sequence of regenerated secondary forests under pasture (8 to 16 years old (FS12) 21 to 38 years old (FS30) and 38 to 54 years old (FS46)), as well as an old growth forest (seasonal semideciduous forest) with more than 55 years (FF) and pasture in use for more than 50 years (PA50). The soil of the study area is classified as Argissolo. with medium texture. The concentrations and stocks of carbon (C) and nitrogen (N) and the isotopic values of C (?13C) were analyzed in the litter and in the layers of 0-10, 10-20 and 20-30 cm of the soil. The analysis of ?13C indicated the presence of the isotopic signal from C3 vegetation already in the first 12 years of regeneration, representing 60% of the C present in the soil (coming from FF and FS12). In the pasture area, the remaining carbon of the native forest (C3) was observed, corresponding to 30% of the total carbon. The principal components analysis defined the groupings according to the study areas, in addition to negatively correlating the carbon and nitrogen stocks and the sand contents. Secondary forests presented carbon and nitrogen stocks in the litter approximate to the old growth forest (1,8 Mg C ha-1 and 0,10 Mg N ha-1). C and N stocks in the soil (0-30 cm) were higher in the old growth forest (74,1 Mg C ha-1 and 7,6 Mg N ha-1), with an abrupt reduction (40%) in conversion to pasture (41,4 Mg C ha-1 and 4,7 Mg N ha-1). In addition, the regeneration areas did not differ from the pasture area for carbon and nitrogen stocks in the soil

A preocupação mundial com as possíveis mudanças climáticas, decorrentes do aumento da concentração de gases do efeito estufa (GEE), resultam na busca por fontes de energia renovável. Dentre estas fontes, a produção do etanol vem se destacando globalmente. O Brasil é o maior produtor mundial de etanol, baseado na cana-de-açúcar como matéria-prima. A produção deste biocombustível atua na redução das emissões de GEE, como substituinte de derivados de petróleo e fornecimento de energia, através da queima do bagaço. No entanto, é necessário quantificar o off-set do etanol em relação ao petróleo em todas as fases de produção. Importante resíduo da indústria sucroenergética é a vinhaça, gerada em elevadas quantidades e usualmente aplicada no solo em fertirrigação. Muitos estudos relatam os benefícios que a vinhaça proporciona ao solo, porém, pouco se sabe sobre os possíveis impactos que causa no ambiente, sobretudo no que se refere às emissões de GEE. O objetivo desta pesquisa foi avaliar as emissões de GEE provenientes da vinhaça no canal de distribuição e após aplicação no solo e detectar as comunidades de archaeas presentes no sedimento do canal condutor, verificando a influência de fatores bióticos e abióticos nas emissões e comunidades microbianas. A pesquisa foi desenvolvida na Usina Iracema, localizada em Iracemápolis, SP. Amostragens de GEE foram realizadas em diferentes pontos do canal de distribuição e em áreas de cana queimada e crua. Amostras de sedimento foram coletadas no canal para detecção das comunidades de archaeas por DGGE. As emissões de C-CO2 e C-CH4 provenientes da vinhaça no canal de distribuição foram influenciadas pela composição físico-química deste resíduo. Apesar de apresentar emissões significativas, o C-CO2 não foi computado no cálculo das emissões totais, pois é reassimilado pela fotossíntese. As emissões de N-N2O foram muito baixas, demonstrando que a vinhaça não fornece condições favoráveis à formação deste GEE. Ao converter os fluxos de N-N2O e C-CH4 em CO2 eq. observou-se que o C-CH4 contribuiu com aproximadamente 99% das emissões totais oriundas da vinhaça presente no canal. A fertirrigação do solo potencializou as emissões de CCO2 e N-N2O e não influenciou as emissões de C-CH4. As emissões de N-N2O provenientes da aplicação de nitrogênio na forma de vinhaça no solo resultaram em fatores de emissão de 0,68 e 0,44 % (kg N-N2O/kg N), respectivamente para cana queimada e crua. Após conversão dos fluxos de N-N2O e C-CH4 em CO2 eq. verificou-se que a aplicação da vinhaça no solo aumentou as emissões em 46,0 e 30,9 kg de CO2 eq. ha-1, respectivamente para cana queimada e crua. Considerando a aplicação de 200 m3 ha-1, observou-se que a vinhaça emitiu 493,9 e 489,1 kg de CO2 eq. ha-1, respectivamente para cana queimada e crua. A contabilização das emissões totais de GEE oriundas da vinhaça indicou que 90% das emissões são resultantes do canal de distribuição. A técnica de DGGE demonstrou mudanças nas estruturas das comunidades de archaea total e mcrA de acordo com os pontos de amostragem, exibiu forte relação com as condições encontradas nesses pontos e com a produção de C-CH4. / The global growing concern about an eventual climate change due to the increasing atmospheric greenhouse gases (GHG) concentrations spur on the search for renewable energy sources. Among the possibilities, ethanol is getting global prominence. Brazil is the greatest producer of ethanol derived from sugar-cane. The production of this biofuel helps to reduce GHG emission replacing the use of petroleum and producing energy by bagasse burning. However, it is necessary to quantify its effective off-set analyzing all steps of production. The main residue of the sugar- ethanol industry is the vinasse, which is generated in high quantity and is usually applied to soil as fertirrigation. Several studies mention the benefits of vinasse application to soil cultivated with sugarcane, but few is known about possible impacts on environment, especially in what concerns GHG emissions. The objective of this work was to evaluate GHG emissions from the vinasse during its flux in distribution channels and after its application to soil by aspersion. Besides, the structure of archaea community of the sludge deposited at the channels bottom was investigated, evaluating the influence of biotic and abiotic factors on GHG emission rates and microbial community. The study was developed at Usina Iracema, located in Iracemápolis (SP). GHG samples were taken at six different points along the vinasse distribution channel and after its application at sites where sugar cane is harvest preceded or not by straw burning. Samples from sedimented sludge were collected from the channel and archaeas communities were assessed by DGGE analyses. Emissions rates of CO2-C and CH4-C from vinasse were influenced by the physical-chemical composition of this residue. Although significant emission rates of CO2- C have been measured, they were not included in total emission calculations, since this gas is reabsorbed by photosynthesis. N2O-N emissions were very low, demonstrating that the vinasse does not promote favorable conditions to its building. The conversion of N2O-N and CH4-C fluxes into CO2 eq demonstrated that methane represents about 99% of total emission of vinasse while into the distribution channel. The soil fertirrigation with vinasse increased CO2-C and N2ON emissions, but did not influence C-CH4 emission rate. Nitrous oxide originated by N content in vinasse applied to soil represented 0.68 and 0.44 % (kg N2O-N.kg N-1), respectively, from areas were harvest was or was not preceeded by burning. N2O-N and CH4-C fluxes converted to CO2 eq showed that vinasse application increased emissions by 46.0 e 30.9 kg of CO2 eq. ha-1 respectively, at areas were harvest was or was not preceded by burning. Considering that vinasse is usually applied in rates of 200 m3 ha-1 the areas were harvest was or was not preceded by burning could emit a total of 493.9 and 489.1 kg CO2 eq. ha-1 respectively. In the final account, 90% of total GHG emission from vinasse was originated from the distribution channel. The DGGE technique demonstrated changes in total and functional community structure of archaeal according to sampling point. They were also strongly correlated to environmental conditions end C-CH4 production.

Made available in DSpace on 2016-08-19T18:20:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Glaciane Penha Everton Miranda.pdf: 1587209 bytes, checksum: 47b20a745e4202ed443fa2d7b19f22a2 (MD5) Previous issue date: 2006-11-29 / This work was carried out with the objective of verifying whether the soil use and occupation near the Lakes Cajari and Formoso, Penalva MA, in the Environmental Protection Area of Baixada Maranhense, exert influence on these lakes limnological variables. The study of the soil use and occupation was made by means of the analysis and interpretation of satellite Landsat 5-TM images from the two lakes studied, with 30 meter spatial resolution at the image bands 3, 4 and 5 regarding to the years 1990 and 2004. For the analysis of some limnological variables, two samplings were made in the dry period and one in the rainy period. The results for Cajari Lake indicated that the area occupied by the lake teorically remained the same, even after the construction of a dam near the town; the urban area has become tripled at that time interval; the capoeira vegetation left by the agricultural use were invaded by the babaçu vegetation; the extensive cattle creation is a human activity which is contributing for water chemical change and despite of all tensions which the lake is tolerating, such as urban occupation and deforestation at its margins, it maintain satisfactory their sanitary conditions. For Formoso Lake, the results showed it is well preserved in relation to Cajari Lake whereas it presented very discrete modifications, though their margins suffer constant collisions with the floating islands; it was not possible to evidence by means of satellite images the urban occupation near the lake because of the rustic model of residences, which is an important factor for its preservation. Comparing the lakes shape, Formoso Lake is stretched while Cajari Lake trends to a dendritic form. This fact explains the compartiment structure of the limnological characteristics verified at the last one. In conformation with the resolution N. 357/2005 of the National Environmental Council (CONAMA), the studied lakes are classified as freshwater bodies, category 2. / Este trabalho foi realizado com o objetivo de verificar se o uso e a ocupação do solo no entorno dos lagos Cajari e Formoso, Penalva-MA, na Área de Proteção Ambiental da Baixada Maranhense, exercem influência nas variáveis limnológicas desses lagos. O estudo do uso e ocupação do solo foi feito por meio da análise e interpretação de imagens de satélite Landsat 5-TM dos dois lagos em estudo, com resolução espacial de 30m, nas bandas 3, 4 e 5 referentes aos anos de 1990 e 2004. Para a análise de algumas variáveis limnológicas, foram efetuadas duas coletas no período seco e uma coleta no período chuvoso. Os resultados para o lago Cajari demonstraram que a área ocupada pelo lago permaneceu teoricamente igual, mesmo após a construção de uma barragem próxima à cidade; a área urbana praticamente triplicou nesse intervalo de tempo; as capoeiras abandonadas pelo uso agrícola são invadidas por babaçuais; a pecuária extensiva é uma forma de atividade humana que contribui para a alteração química natural da água e, apesar de todas as pressões que sofre, tais como ocupação urbana e desmatamento de suas margens, mantém boas suas condições sanitárias. Para o Lago Formoso, os resultados indicaram que este é bem mais conservado do que o Lago Cajari, pois apresentou modificações muito discretas, embora suas margens sofram constantes choques com as ilhas flutuantes; não foi possível evidenciar nas imagens de satélite estudadas a ocupação urbana no entorno desse lago devido ao seu modelo rústico, o que é um fator importante para sua preservação. Comparando o formato dos lagos, o lago Formoso é alongado e o lago Cajari tende a uma conformação dendrítica. Este fator explica a compartimentalização das características limnológicas verificada neste último. Conforme a Resolução n° 357/2005 do CONAMA, os lagos estudados classificam-se em corpos de água doce, classe 2.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Soil structure is defined by form and arrangement of soil particles and pores. As a consequence of time increase of no-tillage use the soil structure has been modified by repetition of traffic caused by agricultural operations throughout years, which, in turn, has been identified as compaction implying in lost of soil quality. In this study, the S index sensibility was tested as related to other soil physical properties and was evaluated also the alterations of pore diameters and its implications on saturated hydraulic conductivity and air conductivity caused by soil use. Its was used six Oxisols, classified by brazilian soil classification system as: Latossolo Vermelho eutrófico, Latossolo Vermelho aluminoférrico, Nitossolo Vermelho distrófico, Latossolo Bruno alumínico, Latossolo Vermelho distrófico de textura média, Latossolo Vermelho distrófico de textura argilosa e Latossolo Vermelho distroférrico. The soil uses studied were: a) natural condition represented by native forest or grass field and; b) no-tillage. The S index was not associated to total clay content neither to dispersed clay content. However, for clayey soils the S index had an exponential decreased as the bulk density increased and an exponential increase as organic matter increased. The available water had a log increase with S increase and pre-consolidation pressure reduced exponentially as S index increased. These results imply sensibility to S index to evaluate soil quality of clayey soils. The soil use effects on water and air flow was detected by alterations caused by notillage on increasing bulk density, reducing total porosity, changing pore size distribution with increase in micropores as macropores reduced causing, in turn, reduction on saturated hydraulic conductivity and air conductivity. The high aggregation state of soils under native forest favored to presence of big pores and smaller amount of intermediate pores. In more compacted layer of soils under no-tillage was detected reduction of intermediate pore class and increase in micropores. / A estrutura do solo é definida pela sua condição física, expressa pela dimensão, forma e arranjo das partículas sólidas e dos poros a elas associados. Com o tempo de uso do sistema plantio direto, a estrutura do solo é modificada pela repetitividade das operações agrícolas realizadas ao longo dos anos. A alteração da estrutura pela compactação tem causado perdas na qualidade física dos solos. Neste trabalho, testou-se a sensibilidade do índice S, em relação a algumas propriedades físicas dos solos e avaliaram-se as alterações impostas pelo uso do solo no diâmetro dos poros, na condutividade hidráulica saturada e na condutividade do ar. Os solos avaliados foram: Latossolo Vermelho eutrófico, Latossolo Vermelho aluminoférrico, Nitossolo Vermelho distrófico, Latossolo Bruno alumínico, Latossolo Vermelho distrófico de textura média, Latossolo Vermelho distrófico de textura argilosa e Latossolo Vermelho distroférrico. Os sistemas de uso foram: condição natural, representada pela mata nativa ou campo nativo; e condição de lavoura, sob plantio direto. O índice S não se relacionou com o teor de argila total ou argila dispersa. Para o os solos argilosos e muito argilosos, o índice S apresentou um decréscimo exponencial com o aumento da densidade do solo e um crescimento exponencial com o aumento da matéria orgânica do solo. A água disponível as plantas aumentou de forma logarítmica com o aumento do S enquanto a pressão de préconsolidação reduziu exponencialmente com o aumento do S. Conclui-se que o índice S apresentou sensibilidade para determinar a qualidade física dos solos de textura argilosa e muito argilosa. Quanto ao impacto do uso do solo sobre os fluxos de água e ar, constatou-se que o solo sob cultivo apresentou aumento na densidade e redução na porosidade total, ocorreu alteração na distribuição do diâmetro de poros com aumento da quantidade de poros pequenos em detrimento dos poros maiores, o que provocou a redução da condutividade hidráulica saturada e da condutividade do ar no solo. A alta estruturação do solo na mata nativa favoreceu a presença de poros grandes e menor quantidade de poros de tamanho intermediário. Nas camadas mais compactadas do plantio direto verificou-se a redução da classe de poros de tamanho intermediário e o aumento da quantidade de poros pequenos.

Areas at steep slopes in the catchments with high occupation by family farmers in Southern Brazil, even with a high surface covered with regenerated forests, are characterized by the persistence of sources of rural and urban pollution that are undermining the quality of aquatic systems. The unfair use of soil outside its capability, the adoption of inadequate soil tillage systems, the integrated system of animal production (poultry and swine) in quantities environmentally intolerable and the untreated domestic sewage from small villages are the main factors responsible for the input of high amounts of phosphorus into watercourses. In this context, the present doctoral thesis aims (i) monitoring the temporal variation in sediment-bound phosphorus in sub-catchments under different land-use and soil tillage systems and (ii) assessment of the potential of sediments from rural and urban sources to behave as source or sink of phosphorus for aquatic systems. In the Guaporé River catchment, six representative headwater sub-catchments with contrasting land-use and soil management were monitored. The selected sub-catchments were characterized by: (i) predominance of native forest (control); (ii) predominance of areas transformed to agriculture recently, but under conventional tillage CT (sub1); (iii) areas under CT, but with predominance of Ilex plantations (sub2); (iv) predominance of tobacco cultivation of long term under CT (sub3); (v) intensive agriculture under no-tillage NT (sub4); and (vi) intensive agriculture under NT and receiving untreated sewage of a twenty thousand inhabitant town (sub5). In addition, five points of the main river (P1 to P5) were monitored: the first one is located near to the junction of the sub-catchments 4 and 5, and the last one at the outlet of the watershed. Suspended and bed sediments were collected, comprising ten field campaigns performed in the monitoring period of 24 months (October 2012 to October 2014). The different fractions of phosphorus (P) of sediment were analyzed considering the bioavailability. The P sorption-desorption parameters in the sediments were estimated. The conversion of native forest for annual crops production areas promotes the production of sediments with higher amounts of total, inorganic and labile phosphorus. The values of maxima phosphorus adsorption capacity, instantaneous available and potentially available phosphorus forms, desorption rate and mobility index of phosphorus in sediments collected in the different sub-catchments in the following order: native forest < CT < CT with the intensive production of tobacco < NT < NT in the rural area plus urban sewage. A highly positive correlation was observed between different phosphorus fractions (especially the labile phosphorus), as well as different parameters of sorption/desorption, and amounts of iron and aluminum in sediments. It was found the highest amount of labile phosphorus in sediments collected at the end of winter and beginning of spring, particularly in the areas where tobacco is cultivated under CT. / As áreas de bacias hidrográficas declivosas e densamente ocupadas pela agricultura familiar no Sul do Brasil, apesar de apresentarem grande superfície com florestas regeneradas, caracterizam-se pela persistência de fontes de poluição rurais e urbanas que vêm comprometendo a qualidade dos sistemas aquáticos. O uso do solo fora de sua aptidão, a adoção de sistemas de manejo inadequados, o sistema integrado de produção animal (aves e suínos) em quantidades ambientalmente intoleráveis e o não tratamento dos esgotos domésticos das pequenas cidades são fatores responsáveis pelo aporte de grandes quantidades de fósforo aos cursos d água. Nesse contexto, a presente tese de doutorado visa (i) monitorar a variação temporal do fósforo ligado aos sedimentos em sub-bacias com diferentes usos e manejo do solo e (ii) avaliar o potencial dos sedimentos de fontes rurais e urbana em atuarem como fonte ou dreno de fósforo aos sistemas aquáticos.Na Bacia Hidrográfica do Rio Guaporé RS/Brasil foram monitoradas seis sub-bacias de cabeceira representativas de uso da terra e de sistemas de manejo do solo contrastantes. As sub-bacias selecionadas caracterizavam-se por:i) predomínio demata nativa (controle); (ii) predomínio de áreas transformadas em agricultura recentemente, mas sob sistema de cultivo convencional SCC (sub1); (iii) áreas emSCC, mas com predomínio de produção de erva-mate (sub2); (iv) predomínio de áreas emSCC há longa data para cultivo do tabaco (sub3 ); (v) predomínio de agricultura intensiva, mas sob o sistema plantio direto SPD (sub4); e (vi) predomínio de agricultura intensiva sobSPD e recebendo esgoto não tratada de uma cidade com 20 mil habitantes (sub5). Adicionalmente, monitoraram-se cinco pontos no rio principal (P1 a P5), sendo que o primeiro está localizado na junção das sub-bacias 4 e 5 e o último é o exutório da bacia.Coletaram-se sedimentos de fundo e em suspensão, em dez campanhas de campo, durante 24 meses (10/2012 a 10/2014). Foram analisadas as diferentes frações de fósforo no sedimento, de acordo com a biodisponibilidade e estimaram-se os parâmetros de adsortividade e dessortividade do fósforo no sedimento. A conversão da mata nativa para implantação de culturas anuais induz a produção de sedimentos com maiores teores de fósforo total, fósforo inorgânico e fósforo lábil. Os valores da capacidade máxima de adsorção, fósforo instantaneamente disponível, fósforo potencialmente disponível, taxa de dessorção e índice de mobilidade de fósforo dos sedimentos coletados nas diferentes sub-bacias aumentaram na seguinte ordem: mata nativa < SCC < SCC intenso com produção de tabaco < SPD < SPD no meio rural mais esgoto urbano. Foram observadas correlações positivas dasdiferentes frações de fósforo (em especial aquela relacionada ao P lábil), bem como dos diferentes parâmetros de sorção/dessorção, com os teores de ferro e alumínio do sedimento.Foi encontrado maior teor de fósforo lábil nos sedimentos coletados no final do inverno e início da primavera,particularmente naqueles correspondentes aos locais onde se cultiva tabaco em SCC.