The content of this thesis is to compare the soil erodobility in conventional (CT) and soil protection tillage (minimum tillage-MT) in relation to soil organic matter (SOM) in the location of interest - Studená. The soil protection tillage has been used there since 1994 together with conventional. In 2009, the two variants of soil samples were taken from soil depths 0.05, 0.15 and 0.25 m. All soil properties, which may affect erosion or which are affected by it, were analyzed from these soil samples. In particular, this thesis focuses on the relationship between tillage and soil organic matter. There were studied some chosen physical properties as specific gravity and size fraction less than 0.01 mm just in relation to fractions of SOM and soil aggregations stability. Physical-chemical properties have been analyzed more deeply. Of these, special attention was paid to the soil organic matter by establishing a number of parametres and comparing them.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de atributos físicos e químicos do solo na qualidade da madeira, estabelecendo correlações com as variáveis do processo de polpação celulósica. Para tanto, foram selecionadas cinco áreas no planalto ocidental do Estado de São Paulo, plantadas com um mesmo clone de Eucalyptus grandis Hill Ex Maiden (Coff´s Harbour), com idades variando entre 6,5 e 7,0 anos de idade, pertencentes à Suzano Papel e Celulose. Foram coletadas amostras de solo deformadas para fins de análises físicas e químicas. Amostras não deformadas foram utilizadas para análises físico-hídricas. Em cada uma das cinco áreas, foram demarcadas, aleatoriamente, 3 parcelas com 100 plantas cada. Em cada parcela, foram medidos os diâmetros à altura de 1,3 m (DAP) e a altura de todas as árvores. Os dados foram classificados em quatro classes de DAP e obtidos os DAPs médios de cada classe. Foi coletada uma árvore de cada classe e de cada parcela, mensuradas e estimadas as massas de lenho, casca, folha e galhos. Os troncos de cada árvore foram picados, individualmente, em picador industrial. Uma amostra dos cavacos foi utilizada para a análise de extrativos e componentes da madeira, de acordo com os métodos estabelecidos pela TAPPI e ABTCP. As condições de polpação foram estabelecidas, fixando-se o número kappa em 17 ± 0,5, a temperatura de cozimento em 165 °C, o tempo de elevação da temperatura em 90 minutos, o tempo à máxima temperatura em 60 minutos e a sulfidez do licor de cozimento em 24%. A carga de álcali foi variável e necessária para se atingir o número kappa desejado. Buscou-se descrever as relações entre os atributos do solo, a produtividade e a qualidade da madeira. Os resultados mostraram que os atributos físicos do solo, sobretudo o teor de argila, diretamente relacionado à quantidade de água disponível, foram os que mais afetaram a produtividade e a qualidade da madeira. A densidade básica da madeira não se alterou nas diferentes classes de solo. Por outro lado, aumentou exponencialmente com o volume das árvores, independentemente do solo em que cresceram. O teor de lignina total diminuiu e o de holocelulose aumentou exponencialmente, com o aumento do teor de argila do solo (até cerca de 35 a 40% de argila). O teor de extrativos não foi afetado pelos atributos do solo. Atribuiu-se à compensação entre o aumento do teor de holocelulose e a diminuição do teor de lignina total a não-variação da densidade básica da madeira nos diferentes solos. O rendimento de celulose depurada relacionou-se exponencialmente com o teor de argila do solo. No solo com textura muito argilosa (LVd2), o rendimento foi 6% maior do que no solo de textura arenosa (RQ). / The objective of this work was to evaluate the effect of soil physical and chemical attributes on timber quality, and to establish correlations with cellulose pulping process variables. To achieve this, five areas were selected at the Western Plateau of the State of São Paulo, planted with the same Eucalyptus grandis Hill Ex Maiden (Coff´s Harbour) clone, with ages ranging between 6.5 and 7.0 years, owned by Cia. Suzano Papel e Celulose. Deformed soil samples were collected for physical and chemical analysis purposes. Non-deformed samples were used in the physical and moisture analyses. Three plots containing 100 plants each were demarcated at random in each of the five areas. The diameters at a 1.3 m height (DBH) and heights of all trees were measured for each plot. The data were classified into four DBH classes and the mean DAP values for each class were obtained. One tree was collected from each class and each plot, and its wood, bark, leaf, and branch masses were measured and estimated. The trunks of each tree were individually chopped in a tree chopper. A sample from the chips was used in the analysis of wood extractives and components, according to methods established by TAPPI and ABTCP. The pulping conditions were established by fixing the Kappa number at 17 ± 0.5, cooking temperature at 165 °C, temperature ramp time at 90 minutes, time at maximum temperature at 60 minutes, and cooking liquor sulfidity at 24%. The alkali load was variable and adjusted as needed to reach the desired Kappa number. We sought to describe the relations between soil attributes and wood productivity and quality. The results showed that the soil physical attributes, especially clay content, which is directly related to the amount of available water, affected wood productivity and quality the most. Basic wood density did not change for different soil classes. On the other hand, it increased exponentially with tree volume, regardless of the soil where they were grown. Total lignin content decreased, and holocellulose content exponentially increased as soil clay content increased (until about 35 to 40% clay). The extractives content was not affected by soil attributes. The compensation between the increase in holocellulose content and the decrease in total lignin content was attributed to the lack of basic wood density variation in different soils. Screened cellulose yield exponentially increased with soil clay content. In the very clayey-textured soil (LVd2), yield was 6% higher than in the sandy-textured soil (RQ).

Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de atributos físicos e químicos do solo na qualidade da madeira, estabelecendo correlações com as variáveis do processo de polpação celulósica. Para tanto, foram selecionadas cinco áreas no planalto ocidental do Estado de São Paulo, plantadas com um mesmo clone de Eucalyptus grandis Hill Ex Maiden (Coff´s Harbour), com idades variando entre 6,5 e 7,0 anos de idade, pertencentes à Suzano Papel e Celulose. Foram coletadas amostras de solo deformadas para fins de análises físicas e químicas. Amostras não deformadas foram utilizadas para análises físico-hídricas. Em cada uma das cinco áreas, foram demarcadas, aleatoriamente, 3 parcelas com 100 plantas cada. Em cada parcela, foram medidos os diâmetros à altura de 1,3 m (DAP) e a altura de todas as árvores. Os dados foram classificados em quatro classes de DAP e obtidos os DAPs médios de cada classe. Foi coletada uma árvore de cada classe e de cada parcela, mensuradas e estimadas as massas de lenho, casca, folha e galhos. Os troncos de cada árvore foram picados, individualmente, em picador industrial. Uma amostra dos cavacos foi utilizada para a análise de extrativos e componentes da madeira, de acordo com os métodos estabelecidos pela TAPPI e ABTCP. As condições de polpação foram estabelecidas, fixando-se o número kappa em 17 ± 0,5, a temperatura de cozimento em 165 °C, o tempo de elevação da temperatura em 90 minutos, o tempo à máxima temperatura em 60 minutos e a sulfidez do licor de cozimento em 24%. A carga de álcali foi variável e necessária para se atingir o número kappa desejado. Buscou-se descrever as relações entre os atributos do solo, a produtividade e a qualidade da madeira. Os resultados mostraram que os atributos físicos do solo, sobretudo o teor de argila, diretamente relacionado à quantidade de água disponível, foram os que mais afetaram a produtividade e a qualidade da madeira. A densidade básica da madeira não se alterou nas diferentes classes de solo. Por outro lado, aumentou exponencialmente com o volume das árvores, independentemente do solo em que cresceram. O teor de lignina total diminuiu e o de holocelulose aumentou exponencialmente, com o aumento do teor de argila do solo (até cerca de 35 a 40% de argila). O teor de extrativos não foi afetado pelos atributos do solo. Atribuiu-se à compensação entre o aumento do teor de holocelulose e a diminuição do teor de lignina total a não-variação da densidade básica da madeira nos diferentes solos. O rendimento de celulose depurada relacionou-se exponencialmente com o teor de argila do solo. No solo com textura muito argilosa (LVd2), o rendimento foi 6% maior do que no solo de textura arenosa (RQ). / The objective of this work was to evaluate the effect of soil physical and chemical attributes on timber quality, and to establish correlations with cellulose pulping process variables. To achieve this, five areas were selected at the Western Plateau of the State of São Paulo, planted with the same Eucalyptus grandis Hill Ex Maiden (Coff´s Harbour) clone, with ages ranging between 6.5 and 7.0 years, owned by Cia. Suzano Papel e Celulose. Deformed soil samples were collected for physical and chemical analysis purposes. Non-deformed samples were used in the physical and moisture analyses. Three plots containing 100 plants each were demarcated at random in each of the five areas. The diameters at a 1.3 m height (DBH) and heights of all trees were measured for each plot. The data were classified into four DBH classes and the mean DAP values for each class were obtained. One tree was collected from each class and each plot, and its wood, bark, leaf, and branch masses were measured and estimated. The trunks of each tree were individually chopped in a tree chopper. A sample from the chips was used in the analysis of wood extractives and components, according to methods established by TAPPI and ABTCP. The pulping conditions were established by fixing the Kappa number at 17 ± 0.5, cooking temperature at 165 °C, temperature ramp time at 90 minutes, time at maximum temperature at 60 minutes, and cooking liquor sulfidity at 24%. The alkali load was variable and adjusted as needed to reach the desired Kappa number. We sought to describe the relations between soil attributes and wood productivity and quality. The results showed that the soil physical attributes, especially clay content, which is directly related to the amount of available water, affected wood productivity and quality the most. Basic wood density did not change for different soil classes. On the other hand, it increased exponentially with tree volume, regardless of the soil where they were grown. Total lignin content decreased, and holocellulose content exponentially increased as soil clay content increased (until about 35 to 40% clay). The extractives content was not affected by soil attributes. The compensation between the increase in holocellulose content and the decrease in total lignin content was attributed to the lack of basic wood density variation in different soils. Screened cellulose yield exponentially increased with soil clay content. In the very clayey-textured soil (LVd2), yield was 6% higher than in the sandy-textured soil (RQ).

O aumento da produção de cana-de-açúcar no Brasil é de grande relevância para o cenário agroindustrial atual do país. Entretanto, acarreta a um aumento na geração de subprodutos do setor de usinas sucro-alcooleira. Dentre esses subprodutos destaca-se a vinhaça, pois possui uma série de nutrientes em sua composição. Diante do grande volume de vinhaça obtido e de sua aplicação em áreas de cana-de-açúcar, sugerem-se pesquisas em relação à sua aplicação e ao deslocamento de seus principais componentes químicos no perfil do solo, com a intenção de prever e evitar a contaminação de águas subterrâneas. Portanto, durante o primeiro ciclo de cultivo da cana-de-açúcar, os objetivos dessa pesquisa foram: avaliar a distribuição de alguns componentes químicos da vinhaça (nitrato, potássio, cálcio, enxofre e sódio), avaliar a variação de alguns atributos químicos do solo (pH e condutividade elétrica), verificar a ocorrência de variações em algumas propriedades físico-químicas de um Nitossolo (granulometria, condutividade hidráulica e umidade do solo na capacidade de campo), bem como, avaliar o entupimento de gotejadores e a produtividade da cana-de-açucar, diante da aplicação de vinhaça, via gotejamento subsuperficial. A pesquisa foi conduzida na área experimental do Departamento de Engenharia de Biossistemas da ESALQ/USP, diante de um delineamento estatístico inteiramente casualizado com 6 tratamentos e 4 repetições. Os tratamentos implantados foram: T1: Sem irrigação com adubação convencional, T2: Fertirrigada sem vinhaça, T3: Fertirrigada com ½ dose Cetesb (176 m³ ha-1), T4: Fertirrigada com dose Cetesb (352 m³ ha-1), T5: Fertirrigada com 2x dose Cetesb (704 m³ ha-1) e T6: Fertirrigada com 3x dose Cetesb (1056 m³ ha-1). A aplicação de vinhaça foi feita aos tratamentos em um intervalo de tempo quinzenal. As avaliações foram feitas no início e ao final do ciclo da cultura nas camadas de 0,00-0,20 m; 0,20-0,40 m; 0,40-0,60 m e 0,60-0,80 m. Diante dos resultados obtidos pôde-se concluir que a distribuição dos íons está diretamente relacionada com o volume de aplicação da vinhaça e de uma maneira geral houve um aumento dos valores de pH e CE no solo, diante do aumento do volume aplicado, mas evidenciou-se a necessidade de um maior intervalo de tempo para a percepção de suas diferenças. As características físicas do solo não apresentaram variações significativas diante da aplicação de vinhaça, mesmo com altos valores de concentração, durante o primeiro ano de avaliação, porém, sugerese também um maior intervalo de tempo de aplicação e avaliação. O gotejador independente do tratamento não apresentou nenhum tipo de entupimento diante da aplicação de vinhaça e notou-se um aumento da produtividade de cana-de-açucar diante da aplicação de vinhaça, via gotejamento subsuperficial. / The increase in sugarcane production in Brazil shows a great relevance to the current agribusiness scenario of the country. However, it may also result in an increase of the by-product generation from sugar mills. Among these by-products, the vinasse stands out because of its diverse nutrient composition and its use in the sugarcane production as a fertilizer. Given the large volume of vinasse produced and their application in sugarcane fields, there is a need to study fate and transport of different chemical constituents of vinasse through the soil profile to prevent groundwater contamination. The objectives of this study are to evaluate the distribution of important chemical components of vinasse (nitrate, potassium, calcium, sulfur and sodium), to evaluate the variation of soil chemical properties (pH and electric cconductivity (EC)), to verify the occurrence of physico-chemical property (grain size, hydraulic conductivity and soil moisture at field capacity) variation in Nitosol soil, as well to evaluate the clogging in drip irrigation system and sugarcane yield under vinasse application by subsurface drip irrigation during first sugarcane cycle. The research was carried out at the experimental site of the Department of Biosystems Engineering (ESALQ/USP), in completely randomized experimental design with six treatments and four replications. The treatments deployed were: T1: no irrigation with conventional fertilization, T2: fertigated without vinasse, T3: fertigated with ½ Cetesb dose (176 m³ ha-1), T4: fertigated Cetesb dose (352 m³ ha- 1), T5: fertigated with 2x Cetesb dose (704 m³ ha-1), and T6: fertigated with 3x dose Cetesb (1056 m³ ha-1). The vinasse treatment were applied on a biweekly basis. Chemical transport and soil sample analysis were done at the beginning and the end of the cycle in four layers, each with thickness of 0.2 m. Based on these results, it is concluded that the ions distribution is directly related to the application volume of vinasse and in general, there was an increase in pH and EC in the soil, in relation to the increase in the applied volume. Since the duration of this study was one year, the experiments with larger time interval might show a distinct relationship between variation in soil chemical properties and the volume of vinasse applied. However, the analysis did not show significant variation in soil physical characteristics before and after the application of vinasse, even with high concentration values during the first year of the study. This indicates a need for a longer time of application and evaluation. The drip irrigation system used for vinasse application did not show any kind of clogging during the study period and the sugarcane yield increased with vinasse application by subsurface drip irrigation.

O aumento da produção de cana-de-açúcar no Brasil é de grande relevância para o cenário agroindustrial atual do país. Entretanto, acarreta a um aumento na geração de subprodutos do setor de usinas sucro-alcooleira. Dentre esses subprodutos destaca-se a vinhaça, pois possui uma série de nutrientes em sua composição. Diante do grande volume de vinhaça obtido e de sua aplicação em áreas de cana-de-açúcar, sugerem-se pesquisas em relação à sua aplicação e ao deslocamento de seus principais componentes químicos no perfil do solo, com a intenção de prever e evitar a contaminação de águas subterrâneas. Portanto, durante o primeiro ciclo de cultivo da cana-de-açúcar, os objetivos dessa pesquisa foram: avaliar a distribuição de alguns componentes químicos da vinhaça (nitrato, potássio, cálcio, enxofre e sódio), avaliar a variação de alguns atributos químicos do solo (pH e condutividade elétrica), verificar a ocorrência de variações em algumas propriedades físico-químicas de um Nitossolo (granulometria, condutividade hidráulica e umidade do solo na capacidade de campo), bem como, avaliar o entupimento de gotejadores e a produtividade da cana-de-açucar, diante da aplicação de vinhaça, via gotejamento subsuperficial. A pesquisa foi conduzida na área experimental do Departamento de Engenharia de Biossistemas da ESALQ/USP, diante de um delineamento estatístico inteiramente casualizado com 6 tratamentos e 4 repetições. Os tratamentos implantados foram: T1: Sem irrigação com adubação convencional, T2: Fertirrigada sem vinhaça, T3: Fertirrigada com ½ dose Cetesb (176 m³ ha-1), T4: Fertirrigada com dose Cetesb (352 m³ ha-1), T5: Fertirrigada com 2x dose Cetesb (704 m³ ha-1) e T6: Fertirrigada com 3x dose Cetesb (1056 m³ ha-1). A aplicação de vinhaça foi feita aos tratamentos em um intervalo de tempo quinzenal. As avaliações foram feitas no início e ao final do ciclo da cultura nas camadas de 0,00-0,20 m; 0,20-0,40 m; 0,40-0,60 m e 0,60-0,80 m. Diante dos resultados obtidos pôde-se concluir que a distribuição dos íons está diretamente relacionada com o volume de aplicação da vinhaça e de uma maneira geral houve um aumento dos valores de pH e CE no solo, diante do aumento do volume aplicado, mas evidenciou-se a necessidade de um maior intervalo de tempo para a percepção de suas diferenças. As características físicas do solo não apresentaram variações significativas diante da aplicação de vinhaça, mesmo com altos valores de concentração, durante o primeiro ano de avaliação, porém, sugerese também um maior intervalo de tempo de aplicação e avaliação. O gotejador independente do tratamento não apresentou nenhum tipo de entupimento diante da aplicação de vinhaça e notou-se um aumento da produtividade de cana-de-açucar diante da aplicação de vinhaça, via gotejamento subsuperficial. / The increase in sugarcane production in Brazil shows a great relevance to the current agribusiness scenario of the country. However, it may also result in an increase of the by-product generation from sugar mills. Among these by-products, the vinasse stands out because of its diverse nutrient composition and its use in the sugarcane production as a fertilizer. Given the large volume of vinasse produced and their application in sugarcane fields, there is a need to study fate and transport of different chemical constituents of vinasse through the soil profile to prevent groundwater contamination. The objectives of this study are to evaluate the distribution of important chemical components of vinasse (nitrate, potassium, calcium, sulfur and sodium), to evaluate the variation of soil chemical properties (pH and electric cconductivity (EC)), to verify the occurrence of physico-chemical property (grain size, hydraulic conductivity and soil moisture at field capacity) variation in Nitosol soil, as well to evaluate the clogging in drip irrigation system and sugarcane yield under vinasse application by subsurface drip irrigation during first sugarcane cycle. The research was carried out at the experimental site of the Department of Biosystems Engineering (ESALQ/USP), in completely randomized experimental design with six treatments and four replications. The treatments deployed were: T1: no irrigation with conventional fertilization, T2: fertigated without vinasse, T3: fertigated with ½ Cetesb dose (176 m³ ha-1), T4: fertigated Cetesb dose (352 m³ ha- 1), T5: fertigated with 2x Cetesb dose (704 m³ ha-1), and T6: fertigated with 3x dose Cetesb (1056 m³ ha-1). The vinasse treatment were applied on a biweekly basis. Chemical transport and soil sample analysis were done at the beginning and the end of the cycle in four layers, each with thickness of 0.2 m. Based on these results, it is concluded that the ions distribution is directly related to the application volume of vinasse and in general, there was an increase in pH and EC in the soil, in relation to the increase in the applied volume. Since the duration of this study was one year, the experiments with larger time interval might show a distinct relationship between variation in soil chemical properties and the volume of vinasse applied. However, the analysis did not show significant variation in soil physical characteristics before and after the application of vinasse, even with high concentration values during the first year of the study. This indicates a need for a longer time of application and evaluation. The drip irrigation system used for vinasse application did not show any kind of clogging during the study period and the sugarcane yield increased with vinasse application by subsurface drip irrigation.

Effective agricultural planning and environmental monitoring requires basic soil information. However, analyzing soil properties by conventional methods is often expensive and time consuming. In addition, these analyses result in chemical residues, which may be environmentally hazardous. In recent decades near-infrared diffuse reflectance spectroscopy (400-2500 nm) has been shown to be a viable alternative for rapidly analyzing soil properties. Information needs to be mathematically extracted from the spectra in order to correlate them with soil properties, and multivariate statistics are often used to calibrate soil prediction models.However, soils evaluated by the mid-IR region (4000 to 400 cm-1) warrants new studies. The primary aim of this study was to investigate the feasibility to use soil spectral data and chemometrics methods to predict soil properties, in order to reduce the number of conventional soil analyses. The understanding of the relationships between spectral characteristics and the physic-chemical properties of soils were evaluated in three different studies with soils of: (i) spectral library (Chapter 1), (ii) amazonian region (Chapter 2), (iii) soils contaminated with heavy metals and tannery sludge (Chapter 3).It was possible to identify regions of the vis-NIR and mid-IR spectra that showed absorption features due to water, iron oxides, and clay minerals. In Chapter 1 the predicted models for clay and soil organic matter showed high accuracy. It reflects the influence of the direct spectral responses of these properties in the NIR. The division of the large library into smaller subsets based on variation in the spectra characteristics was the best alternative to quantify soil attributes in tropical soils by Partial Least Square regressions. Another alternative would be to use Boosted regression trees for the whole library. In Chapter 2, the mid-IR predicted models outperformed the vis-NIR. Comparison of the interpolation results revealed that the predictions of the PLS regression (mid-IR and vis-NIR) adequately reproduced the spatial pattern of the properties evaluated, especially soil organic carbon and cation exchange capacity and, had the ability to predict the soil properties of unknown samples from a different geographical location. In Chapter 3, the metals adsorption to soil constituents caused expressive changes in soil spectral curves, showing spectral differentiation between highly contaminated soil and soils that are relatively contaminant-free. The results indicate that the Cr pseudo-total content can be predicted by spectroscopy reflectance with both sensors data. Fe and Mn also can be predicted accuratley by vis-NIR. The vis-NIR models outperformed the mid-IR. Besides these results, the vis-NIR instrument has less complicated sample and can be used directly in the field using portable spectrorradiometers. / Para o planejamento agrícola e o monitoramento ambiental são necessárias informações sobre os solos. As análises de solos realizadas através de métodos convencionais em laboratório são normalmente caras e demoradas. Além disso, geram resíduos químicos que caso não sejam dispostos e/ou tratados adequadamente, podem contaminar o ambiente. Nas últimas décadas a espectroscopia de reflectância difusa na região do visível e infravermelho próximo (vis-NIR, 400-2500 nm) do espectroeletromagnético tem se mostrado uma alternativa viável para analisar atributos de solo de maneira rápida. Para tanto, a informação espectral é matematicamente extraída do espectro e métodos multivariados são usados afim de correlacioná-la com as propriedades do solo. Entretanto, ainda são poucos estudos de solos em que a espectroscopia de reflectância na região do infravermelho médio (mid-IR, 4000-400 cm-1) foi usada. Objetivaram-se com este trabalho investigar a viabilidade da utilização de dados espectrais vis-NIR e mid-IR de solos e métodos quimiométricos para predizer as propriedades dos mesmos, a fim de reduzir o número de análises convencionais de terra. As relações existentes entre características espectrais e propriedades físico-químicas de solos tropicais foram avaliadas em três estudos distintos com solos (i) de uma biblioteca espectral (Capítulo 1), (ii) da região amazônica (Capítulo 2) e, (iii) contaminados com metais pesados e lodo de curtume (Capítulo 3). Foi possível identificar faixas espectrais nas regiões do vis-NIR e mid-IR relacionadas às feições de absorção características da água, óxidos de ferro e minerais de argila. No capítulo 1 os modelos de predição vis-NIR de argila e matéria orgânica do solo apresentaram elevada acurácia. Isto reflete a influência direta destas propriedades do solo na sua resposta espectral. A divisão da biblioteca espectral em subgrupos menores baseada nas características espectrais foi eficiente na quantificação de atributos de solos tropicais. Outra alternativa foi usar o método de regressão de árvores para o conjunto total de dados. No capítulo 2, os modelos de predição mid-IR foram mais precisos que os vis-NIR. Os modelos de carbono orgânico do solo e capacidade de troca catiônica obtidos pela regressão pelo método dos mínimos quadrados parciais permitiram a reprodução do padrão espacial destas propriedades na área estudada (r > 0.81); e puderam ser aplicados em uma área geográfica diferente, em amostras de solos desconhecidas. No capítulo 3, a adsorção de metais em constituintes dos solos provocou mudanças nas curvas espectrais dos mesmos, mostrando diferenças entre solos altamente contaminados por metais pesados e solos livres de contaminação. Os teores de Cr (semi-total) no solo pode ser predito através da espectroscopia de reflectância vis-NIR-mid-IR e regressão por mínimos quadrados parciais. Fe e Mn também foram preditos com acurácia usando dados vis-NIR. Em geral, os modelos de predição vis- NIR de metais pesados foram mais precisos que o mid-IR. A vantagem da utilização do sensor vis-NIR está no preparo mais simples de amostras e na possibilidade de utilizá-lo diretamente no campo.

Effective agricultural planning and environmental monitoring requires basic soil information. However, analyzing soil properties by conventional methods is often expensive and time consuming. In addition, these analyses result in chemical residues, which may be environmentally hazardous. In recent decades near-infrared diffuse reflectance spectroscopy (400-2500 nm) has been shown to be a viable alternative for rapidly analyzing soil properties. Information needs to be mathematically extracted from the spectra in order to correlate them with soil properties, and multivariate statistics are often used to calibrate soil prediction models.However, soils evaluated by the mid-IR region (4000 to 400 cm-1) warrants new studies. The primary aim of this study was to investigate the feasibility to use soil spectral data and chemometrics methods to predict soil properties, in order to reduce the number of conventional soil analyses. The understanding of the relationships between spectral characteristics and the physic-chemical properties of soils were evaluated in three different studies with soils of: (i) spectral library (Chapter 1), (ii) amazonian region (Chapter 2), (iii) soils contaminated with heavy metals and tannery sludge (Chapter 3).It was possible to identify regions of the vis-NIR and mid-IR spectra that showed absorption features due to water, iron oxides, and clay minerals. In Chapter 1 the predicted models for clay and soil organic matter showed high accuracy. It reflects the influence of the direct spectral responses of these properties in the NIR. The division of the large library into smaller subsets based on variation in the spectra characteristics was the best alternative to quantify soil attributes in tropical soils by Partial Least Square regressions. Another alternative would be to use Boosted regression trees for the whole library. In Chapter 2, the mid-IR predicted models outperformed the vis-NIR. Comparison of the interpolation results revealed that the predictions of the PLS regression (mid-IR and vis-NIR) adequately reproduced the spatial pattern of the properties evaluated, especially soil organic carbon and cation exchange capacity and, had the ability to predict the soil properties of unknown samples from a different geographical location. In Chapter 3, the metals adsorption to soil constituents caused expressive changes in soil spectral curves, showing spectral differentiation between highly contaminated soil and soils that are relatively contaminant-free. The results indicate that the Cr pseudo-total content can be predicted by spectroscopy reflectance with both sensors data. Fe and Mn also can be predicted accuratley by vis-NIR. The vis-NIR models outperformed the mid-IR. Besides these results, the vis-NIR instrument has less complicated sample and can be used directly in the field using portable spectrorradiometers. / Para o planejamento agrícola e o monitoramento ambiental são necessárias informações sobre os solos. As análises de solos realizadas através de métodos convencionais em laboratório são normalmente caras e demoradas. Além disso, geram resíduos químicos que caso não sejam dispostos e/ou tratados adequadamente, podem contaminar o ambiente. Nas últimas décadas a espectroscopia de reflectância difusa na região do visível e infravermelho próximo (vis-NIR, 400-2500 nm) do espectroeletromagnético tem se mostrado uma alternativa viável para analisar atributos de solo de maneira rápida. Para tanto, a informação espectral é matematicamente extraída do espectro e métodos multivariados são usados afim de correlacioná-la com as propriedades do solo. Entretanto, ainda são poucos estudos de solos em que a espectroscopia de reflectância na região do infravermelho médio (mid-IR, 4000-400 cm-1) foi usada. Objetivaram-se com este trabalho investigar a viabilidade da utilização de dados espectrais vis-NIR e mid-IR de solos e métodos quimiométricos para predizer as propriedades dos mesmos, a fim de reduzir o número de análises convencionais de terra. As relações existentes entre características espectrais e propriedades físico-químicas de solos tropicais foram avaliadas em três estudos distintos com solos (i) de uma biblioteca espectral (Capítulo 1), (ii) da região amazônica (Capítulo 2) e, (iii) contaminados com metais pesados e lodo de curtume (Capítulo 3). Foi possível identificar faixas espectrais nas regiões do vis-NIR e mid-IR relacionadas às feições de absorção características da água, óxidos de ferro e minerais de argila. No capítulo 1 os modelos de predição vis-NIR de argila e matéria orgânica do solo apresentaram elevada acurácia. Isto reflete a influência direta destas propriedades do solo na sua resposta espectral. A divisão da biblioteca espectral em subgrupos menores baseada nas características espectrais foi eficiente na quantificação de atributos de solos tropicais. Outra alternativa foi usar o método de regressão de árvores para o conjunto total de dados. No capítulo 2, os modelos de predição mid-IR foram mais precisos que os vis-NIR. Os modelos de carbono orgânico do solo e capacidade de troca catiônica obtidos pela regressão pelo método dos mínimos quadrados parciais permitiram a reprodução do padrão espacial destas propriedades na área estudada (r > 0.81); e puderam ser aplicados em uma área geográfica diferente, em amostras de solos desconhecidas. No capítulo 3, a adsorção de metais em constituintes dos solos provocou mudanças nas curvas espectrais dos mesmos, mostrando diferenças entre solos altamente contaminados por metais pesados e solos livres de contaminação. Os teores de Cr (semi-total) no solo pode ser predito através da espectroscopia de reflectância vis-NIR-mid-IR e regressão por mínimos quadrados parciais. Fe e Mn também foram preditos com acurácia usando dados vis-NIR. Em geral, os modelos de predição vis- NIR de metais pesados foram mais precisos que o mid-IR. A vantagem da utilização do sensor vis-NIR está no preparo mais simples de amostras e na possibilidade de utilizá-lo diretamente no campo.