ARAÚJO, Antonio Flávio Batista de. Demanda de água em sistemas de produção agrícola e seus impactos: ambientais e financeiros. 2009. 84 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia Agrícola, Programa de Pós em Engenharia Agrícola, Fortaleza-CE, 2009. / Submitted by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-06-14T14:22:29Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_afbaraujo.pdf: 1570832 bytes, checksum: f92fc3f878d426c9e847801d10327717 (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-06-14T14:23:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_afbaraujo.pdf: 1570832 bytes, checksum: f92fc3f878d426c9e847801d10327717 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-14T14:23:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_afbaraujo.pdf: 1570832 bytes, checksum: f92fc3f878d426c9e847801d10327717 (MD5) Previous issue date: 2009 / This work aims to investigate the agricultural production systems used by small farmers in rainfed and irrigated areas and also to identify the water productivity. The explored irrigated agricultural field was the Curupati irrigated perimeter, located in Jaguaribara, Ceará, Brazil. The rainfed system (tillage) was implanted in the Chapada do Apodi region, sited in Tabuleiro do Norte, Ceará, Brazil. The quantification of the water required to supply the irrigated crops was quantified through the flow rate of drippers. Also, the moisture of the soil profile was evaluated until the depth of 120 cm. The total of applied water in the irrigated field was 2,663,296.20 m3. The studied crop was papaya, although the guava crop was also explored. In the rainfed crop using tillage, the field was a 137 ha with the sorghum culture. The supplying water was quantified by rain gate implemented and monitored throughout the rainy season of 2008. The total rainfall during the cycle of the culture was 940 mm. The productivity for the cultivation of papaya ranged from 80 ton ha -1 to 106 ton ha -1 during the it’s productivity period. It was identified that for every 1 kg of papaya produced, 1,042 m3 of water was consumed, expressing a 0.95 kg m3 yield. In the rainfed area, the productivity of sorghum ranged from 438 kg ha-1 to 2,143 kg ha-1. Due to the fact that the total rainfall depth in 2008 was 27.4% higher than the annual average of the region, it was not possible to evaluate the water productivity in the tillage system, since the total rainfall depth was 280% higher than the required by the culture. / O presente trabalho teve por finalidade investigar os sistemas de produção agrícola adotados pelos pequenos produtores em áreas de sequeiro e irrigada onde se identificasse a produtividade da água, bem como suas perdas. O campo agrícola explorado com o sistema de agricultura irrigada corresponde ao perímetro irrigado Curupati, localizada no Município de Jaguaribara enquanto que o sistema de sequeiro (plantio direto) foi implantado na região da Chapada do Apodi na porção inserida no Município de Tabuleiro do Norte. A quantificação da demanda de água na agricultura irrigada foi realizada computando-se os números de horas de funcionamento da unidade de bombeamento que abastece o lote, determinando-se a vazão dos gotejadores que compunham o sistema e avaliando-se o perfil de umidade do solo até a profundidade de 120 cm. O total de água aplicada no campo irrigado foi de 2.663.296,20 m3. A cultura irrigada considerada nessa pesquisa foi o mamão, embora os irrigantes também explorem a cultura da goiaba. Na área com plantio de sequeiro (plantio direto), o campo agrícola correspondia a 137 ha com a cultura do sorgo. A demanda de água foi quantificada através de pluviômetros implantados e monitorados por todo o período chuvoso do ano de 2008. O total precipitado durante o ciclo da cultura foi de 940 mm. A produtividade para a cultura do mamão variou de 80 ton ha-1 a 106 ton ha-1 durante o ciclo da cultura. Foi identificado que para cada 1 kg de mamão produzido foram consumidos 1,042 m3 de água expressando uma produtividade 0,95 kg m3 Na área de sequeiro a produtividade do sorgo variou de 438 kg ha-1 a 2.143 kg ha-1. Em decorrência do total precipitado para o ano de 2008 ter sido superior em 27,54%, da média anual da região, não se pode de fato avaliar a produtividade da água em sistema de plantio direto, uma vez que o total precipitado foi superior em 280% ao requerido pela cultura.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-10-14Bitstream added on 2014-06-13T18:09:27Z : No. of bitstreams: 1 gonsalves_mvi_me_jabo.pdf: 689037 bytes, checksum: 058c47573833b69b7eb15e04313f24be (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A melancieira é cultivada praticamente em todo o território brasileiro, atingindo produção média anual no período de 1999/2006 de 1826134,5 t em área média anual de 81891,8 ha no mesmo período. A produção e qualidade dos frutos de melancia estão associadas a fatores genéticos, climáticos e fitotécnicos, sendo a nutrição da planta de fundamental importância para conseguir resultados satisfatórios. O nitrogênio e o potássio são os nutrientes extraídos em maior quantidade pela melancia e devem ser aplicados de forma e quantidade adequada e na época correta. Outro fator de grande importância no manejo cultural é o espaçamento, pois determina alterações morfofisiológicas na planta que repercutem no seu potencial produtivo e, também, no tamanho, formato e qualidade da hortaliça. Foram feitos dois experimentos, um com o híbrido Shadow (triplóide sem semente) e outro com o híbrido com semente Top Gun com o objetivo de avaliar os efeitos da aplicação via fertirrigação de doses de nitrogênio e potássio combinada com espaçamentos entre plantas na linha de plantio no desenvolvimento foliar e na produtividade da cultura para o híbrido sem sementes e para o híbrido com sementes. E também de avaliar o efeito dos espaçamentos no armazenamento de água no solo nos dois híbridos. Ambos os experimentos utilizaram o delineamento em blocos casualizados, em parcelas subdivididas, com quatro tratamentos principais e quatro tratamentos secundários, e três repetições. Os tratamentos principais corresponderam às doses de aplicação de N e K via fertirrigação (75%, 100%, 125% e 150% de 106,4 e 118 kg ha-1 de N e K, respectivamente). Os tratamentos secundários corresponderam aos espaçamentos entre plantas de 0,5, 1,0, 1,5 e 2,0 m, mantendo-se fixo o espaçamento de 2,0 m entre linhas de plantio. As mudas foram transplantadas em 05-08-2008, com uma folha não... / The watermelon is cultivated in virtually all of Brazil, reaching an average annual production over the period 1999/2006 of 1,826,134.5 tons in annual average area of 81,891.8 ha in the same period. The production and fruit quality of watermelon are associated with genetic factors, climatic elements and cultivar characteristics, and the plant nutrition is of fundamental importance for achieving satisfactory results. Nitrogen and potassium are the nutrients extracted in greater quantity by watermelon and should be applied in right quantity and at the correct time. Another factor of great importance in crop management is the spacing between plants, because it determines the plant morpho-physiological changes which result in their productive potential and also the size, shape and quality of vegetables. Two experiments were made, one with the Shadow Hybrid (triploid seedless) and the other with the hybrid with seed Top Gun with the objective of to evaluate the effects of doses of nitrogen and potassium applied by fertigation combined with spacing between plants on the line in leaf development and crop yield for hybrid seedless and the hybrid with seeds. And also to evaluate the effect of spacing on the water storage in the soil in the two hybrids. Both experiments used a randomized block design in split plots with four main treatments and four secondary treatments, and three replications. The main treatments corresponded to application of doses of N and K applied by fertigation (75%, 100%, 125% and 150% of 106.4 and 118 kg ha-1 of N and K, respectively). Secondary treatments corresponded to the spacing between plants of 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 m, keeping constant the spacing of 2.0 m between lines. The seedlings were transplanted on 05-08-2008, with a not-cotyledonary leaf fully grown. Were evaluated the leaf area index (LAI), leaf water potential, commercial and total productivity of ... (Complete abstract click electronic access below)

Resumo: A melancieira é cultivada praticamente em todo o território brasileiro, atingindo produção média anual no período de 1999/2006 de 1826134,5 t em área média anual de 81891,8 ha no mesmo período. A produção e qualidade dos frutos de melancia estão associadas a fatores genéticos, climáticos e fitotécnicos, sendo a nutrição da planta de fundamental importância para conseguir resultados satisfatórios. O nitrogênio e o potássio são os nutrientes extraídos em maior quantidade pela melancia e devem ser aplicados de forma e quantidade adequada e na época correta. Outro fator de grande importância no manejo cultural é o espaçamento, pois determina alterações morfofisiológicas na planta que repercutem no seu potencial produtivo e, também, no tamanho, formato e qualidade da hortaliça. Foram feitos dois experimentos, um com o híbrido Shadow (triplóide sem semente) e outro com o híbrido com semente Top Gun com o objetivo de avaliar os efeitos da aplicação via fertirrigação de doses de nitrogênio e potássio combinada com espaçamentos entre plantas na linha de plantio no desenvolvimento foliar e na produtividade da cultura para o híbrido sem sementes e para o híbrido com sementes. E também de avaliar o efeito dos espaçamentos no armazenamento de água no solo nos dois híbridos. Ambos os experimentos utilizaram o delineamento em blocos casualizados, em parcelas subdivididas, com quatro tratamentos principais e quatro tratamentos secundários, e três repetições. Os tratamentos principais corresponderam às doses de aplicação de N e K via fertirrigação (75%, 100%, 125% e 150% de 106,4 e 118 kg ha-1 de N e K, respectivamente). Os tratamentos secundários corresponderam aos espaçamentos entre plantas de 0,5, 1,0, 1,5 e 2,0 m, mantendo-se fixo o espaçamento de 2,0 m entre linhas de plantio. As mudas foram transplantadas em 05-08-2008, com uma folha não ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The watermelon is cultivated in virtually all of Brazil, reaching an average annual production over the period 1999/2006 of 1,826,134.5 tons in annual average area of 81,891.8 ha in the same period. The production and fruit quality of watermelon are associated with genetic factors, climatic elements and cultivar characteristics, and the plant nutrition is of fundamental importance for achieving satisfactory results. Nitrogen and potassium are the nutrients extracted in greater quantity by watermelon and should be applied in right quantity and at the correct time. Another factor of great importance in crop management is the spacing between plants, because it determines the plant morpho-physiological changes which result in their productive potential and also the size, shape and quality of vegetables. Two experiments were made, one with the Shadow Hybrid (triploid seedless) and the other with the hybrid with seed Top Gun with the objective of to evaluate the effects of doses of nitrogen and potassium applied by fertigation combined with spacing between plants on the line in leaf development and crop yield for hybrid seedless and the hybrid with seeds. And also to evaluate the effect of spacing on the water storage in the soil in the two hybrids. Both experiments used a randomized block design in split plots with four main treatments and four secondary treatments, and three replications. The main treatments corresponded to application of doses of N and K applied by fertigation (75%, 100%, 125% and 150% of 106.4 and 118 kg ha-1 of N and K, respectively). Secondary treatments corresponded to the spacing between plants of 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 m, keeping constant the spacing of 2.0 m between lines. The seedlings were transplanted on 05-08-2008, with a not-cotyledonary leaf fully grown. Were evaluated the leaf area index (LAI), leaf water potential, commercial and total productivity of ... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Luiz Carlos Pavani / Coorientador: Arthur Bernardes Cecílio Filho / Banca: Leila Trevizan Braz / Banca: Raimundo Leite Cruz / Mestre

Les retenues collinaires connaissent un essor dans les zones semi-arides pour leur capacité à réduire l'érosion et l'envasement de barrages, et à mobiliser des ressources pour la petite agriculture. Face aux incertitudes sur la faible valorisation de ces ressources et au manque de données sur le potentiel hydrique de ces aménagements, les disponibilités en eau de multiples retenues collinaires sont quantifiées à l'aide d'observations hydrologiques, modélisation numérique et télédétection. Un indice MNDWI appliqué à 546 images Landsat et combiné avec un modèle GR4J+bilan hydrique à l'aide d'un filtre de Kalman d'ensemble est développé pour estimer les disponibilités en eau entre 1999 et 2014 de 50 retenues dans le bassin amont du Merguellil, Tunisie Centrale. Les erreurs sur la disponibilité moyenne journalière sont de l'ordre de 10 000 m3 sur des retenues aux capacités initiales variant de 20 000 m3 à plus de 1 000 000 m3 et permirent de quantifier et caractériser le potentiel hydrique de chaque retenue en saison sèche. En parallèle, la combinaison d'inventaires, d'enquêtes agricoles et entretiens ethnographiques permit de recenser l'hétérogénéité des pratiques, caractériser les bénéfices des retenues et éclairer les contraintes additionnelles freinant l'exploitation agricole. Au delà de prélèvements limités, cette approche multi-échelle permet d'apporter des éclairages sur la diversification des pratiques agricoles, sur les bénéfices indirects (citernes, élevage, recharge de puits), et sur l'intérêt porté par les riverains pour cette ressource, au sens large du terme. La confrontation entre les pratiques et le potentiel hydrologique confirme que la disponibilité en eau est un facteur limitant sur 80% des retenues mais rarement suffisant pour expliquer les disparités inter et intra retenues observées. La majorité des agriculteurs ont été inhibés par des problèmes d'accès à l'eau (d'ordre économique mais également politique) et ne sont pas équipés de stratégies permettant de composer avec la forte variabilité. Les quelques succès recensés sont le fruit d'entreprises individuelles, possédant un capital et une résilience économique, leur permettant notamment de surmonter les pénuries à l'aide d'autres ressources économiques (pour acheter des citernes) ou physiques (accès à d'autres points d'eau). Une approche intégrée et un appui sur le long terme de l'état auraient pu favoriser un développement plus large et équitable des ressources. Au vu des capacités limitées et des sécheresses durables, les retenues collinaires dans ce contexte climatique doivent cependant maintenir leur objectif initial d'irrigation de complément et non chercher à soutenir une intensification à plus grande échelle de l'agriculture. / Small reservoirs and other water and soil conservation techniques have become increasingly widespread across semi-arid regions, due to their ability to reduce transportation of eroded soil and harvest scarce and unreliable rainfall for local users. Revealing diverse but often limited levels of agricultural water use, the reasons behind these were explored based on assessments of water availability, practices and associated drivers upscaled across 50 small reservoirs in the Upper Merguellil catchment (Central Tunisia). MNDWI on 546 treated Landsat images over 1999-2014 were used in combination with extensive field data to develop and validate water availability assessments for all reservoirs. An Ensemble Kalman Filter approach was used to combine remotely sensed surface area with a GR4J-water balance model and notably reduce runoff uncertainties arising from highly variable and localised rainfall intensities. These notably reduced mean annual availability RMSE to the order of 10 000 m3 on lakes where initial capacities vary between 20 000 m3 and over 1 000 000 m3, and identified the potential of each lake to support agriculture during the dry season.In parallel, rapid surveys, quantitative questionnaires and semi directed interviews were used to identify water uses and socio economic and institutional drivers influencing the smallholder livelihoods around these reservoirs. Using multi-stage samples of farmers allowed to progressively narrow and refine the analysis which were then upscaled based on typologies of lakes. Results confirmed withdrawals remained limited and focussed essentially on the occasional watering of fruit trees. On a handful of lakes, water resources were a limiting factor but rarely a sufficient factor to explain the heterogeneous water uses observed around reservoirs. Most farmers were not equipped with the suitable capabilities to increase their withdrawals as a result of problems over pumps, water access and conflicts, compounded through limited and short term government assistance. Individual successes were observed as a result of farmers possessing adequate economic resilience and/or means to secure alternate water supplies during dry spells. Faced with limited available storage capacities and prolonged droughts, small reservoirs must in this climatic context retain their supplementary irrigation focus and not strive to support widespread intensification of practices.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / O presente trabalho teve por finalidade investigar os sistemas de produÃÃo agrÃcola adotados pelos pequenos produtores em Ãreas de sequeiro e irrigada onde se identificasse a produtividade da Ãgua, bem como suas perdas. O campo agrÃcola explorado com o sistema de agricultura irrigada corresponde ao perÃmetro irrigado Curupati, localizada no MunicÃpio de Jaguaribara enquanto que o sistema de sequeiro (plantio direto) foi implantado na regiÃo da Chapada do Apodi na porÃÃo inserida no MunicÃpio de Tabuleiro do Norte. A quantificaÃÃo da demanda de Ãgua na agricultura irrigada foi realizada computando-se os nÃmeros de horas de funcionamento da unidade de bombeamento que abastece o lote, determinando-se a vazÃo dos gotejadores que compunham o sistema e avaliando-se o perfil de umidade do solo atà a profundidade de 120 cm. O total de Ãgua aplicada no campo irrigado foi de 2.663.296,20 m3. A cultura irrigada considerada nessa pesquisa foi o mamÃo, embora os irrigantes tambÃm explorem a cultura da goiaba. Na Ãrea com plantio de sequeiro (plantio direto), o campo agrÃcola correspondia a 137 ha com a cultura do sorgo. A demanda de Ãgua foi quantificada atravÃs de pluviÃmetros implantados e monitorados por todo o perÃodo chuvoso do ano de 2008. O total precipitado durante o ciclo da cultura foi de 940 mm. A produtividade para a cultura do mamÃo variou de 80 ton ha-1 a 106 ton ha-1 durante o ciclo da cultura. Foi identificado que para cada 1 kg de mamÃo produzido foram consumidos 1,042 m3 de Ãgua expressando uma produtividade 0,95 kg m3 Na Ãrea de sequeiro a produtividade do sorgo variou de 438 kg ha-1 a 2.143 kg ha-1. Em decorrÃncia do total precipitado para o ano de 2008 ter sido superior em 27,54%, da mÃdia anual da regiÃo, nÃo se pode de fato avaliar a produtividade da Ãgua em sistema de plantio direto, uma vez que o total precipitado foi superior em 280% ao requerido pela cultura. / This work aims to investigate the agricultural production systems used by small farmers in rainfed and irrigated areas and also to identify the water productivity. The explored irrigated agricultural field was the Curupati irrigated perimeter, located in Jaguaribara, CearÃ, Brazil. The rainfed system (tillage) was implanted in the Chapada do Apodi region, sited in Tabuleiro do Norte, CearÃ, Brazil. The quantification of the water required to supply the irrigated crops was quantified through the flow rate of drippers. Also, the moisture of the soil profile was evaluated until the depth of 120 cm. The total of applied water in the irrigated field was 2,663,296.20 m3. The studied crop was papaya, although the guava crop was also explored. In the rainfed crop using tillage, the field was a 137 ha with the sorghum culture. The supplying water was quantified by rain gate implemented and monitored throughout the rainy season of 2008. The total rainfall during the cycle of the culture was 940 mm. The productivity for the cultivation of papaya ranged from 80 ton ha -1 to 106 ton ha -1 during the itâs productivity period. It was identified that for every 1 kg of papaya produced, 1,042 m3 of water was consumed, expressing a 0.95 kg m3 yield. In the rainfed area, the productivity of sorghum ranged from 438 kg ha-1 to 2,143 kg ha-1. Due to the fact that the total rainfall depth in 2008 was 27.4% higher than the annual average of the region, it was not possible to evaluate the water productivity in the tillage system, since the total rainfall depth was 280% higher than the required by the culture.

A preocupação com o destino de produtos químicos e água, aplicados ao solo, tem motivado vários pesquisadores a desenvolverem e aplicarem modelos teóricos, objetivando descrever os processos físicos envolvidos no transporte desses produtos no perfil do solo. Nesse sentido, a presente pesquisa teve como objetivo a aplicação do modelo Hydrus-1D para simulação do movimento da água e dos íons nitrato e potássio, em condições de laboratório, utilizando-se para tal colunas segmentadas preenchidas com dois tipos de solo não-saturado (Latossolo Vermelho Amarelo e Nitossolo Vermelho), bem como avaliar o desempenho e sensibilidade do referido modelo. Para a obtenção dos parâmetros de transporte de cada soluto, foram elaboradas as curvas de distribuição de efluentes (Breakthrough Curves BTC). Os parâmetros de transporte obtidos e as condições de contorno de cada ensaio foram inseridos no modelo Hydrus- 1D para realização das simulações. O desempenho do modelo foi avaliado com base nos parâmetros estatísticos: erro máximo, erro absoluto médio, raiz quadrada do erro médio normalizado, coeficiente de massa residual, coeficiente de determinação, eficiência e índice de concordância de Willmott. A sensibilidade do modelo foi avaliada conforme o método proposto por McCuen e Snyder (1986) e a análise foi aplicada aos parâmetros: fluxo de entrada, condutividade hidráulica do solo saturado, teor de água na saturação, alfa e n (parâmetros de ajuste da curva de retenção), coeficiente de distribuição e dispersividade. Os resultados experimentais mostraram que o deslocamento do íon nitrato acompanhou a frente de molhamento e em relação ao potássio, observou-se uma maior retenção nas camadas superficiais da coluna de solo, para ambos os solos. Pôde-se concluir que o modelo Hydrus-1D foi eficiente para simulações de deslocamento de potássio e água para ambos os solos estudados e mediante a utilização do modelo de equilíbrio para o transporte de solutos no solo, o modelo Hydrus-1D não foi eficiente para simular o deslocamento de nitrato, para ambos os solos. Os procedimentos experimentais para estimativa de parâmetros de transporte, como as curvas de distribuição de efluentes, foram suficientes para descrever a movimentação de potássio no solo, gerando informações de entrada precisas para os modelos de simulação. Para a simulação do deslocamento do íon nitrato, concluiu-se que o modelo Hydrus-1D requer um processo experimental mais detalhado, sendo necessária a estimativa de um maior número de parâmetros de transporte. Em relação à análise de sensibilidade, ao simular os teores de potássio e água no solo, o modelo apresentou maior sensibilidade aos parâmetros teor de água na saturação e fluxo de entrada da solução. Tais parâmetros, portanto, precisam ser determinados com maior precisão. Houve baixa sensibilidade aos parâmetros condutividade hidráulica do solo saturado e dispersividade, para ambos os solos estudados. / The concern about the fate of chemical products and water, applied to the soil, has been motivating several researchers to develop and apply theoretical models, aiming to describe the physical processes involved in the transport of those products in soil profile. The present research had as objective the application of the model Hydrus- 1D for water and solute (nitrate and potassium) simulation profile, in laboratory conditions, using soil columns filled with two types of unsaturated soil (Oxisol (Haplustox) and Hapludox), as well to evaluate the acting and sensitivity of the model. The transport parameters were obtained for each solute by breakthrough curves (BTCs). The transport parameters obtained and the boundary conditions were inserted in the Hydrus-1D model to realize the simulations. The acting of the Hydrus-1D model was evaluated using the statistical indicators: maximum error, mean absolute error, normalized root mean-square error, coefficient of residual mass, determination coefficient, efficiency and Willmott concordance index. The model sensitivity was evaluated by the method proposed by McCuen and Snyder (1986) and applied to the parameters: input flow, soil saturated hydraulic conductivity, water content (saturation point), alpha and n (soil water retention curve parameters), distribution coefficient and dispersivity. The obtained results, experimentally, showed the nitrate displacement following the wetting front and, in relation to the potassium ion, a larger retention was observed at the superficial soil columns layers. Therefore, was possible to conclude that Hydrus-1D model was efficient for both water and potassium displacement simulations, for both studied soils and by the balance model for solute transport in soil, the Hydrus- 1D model was not efficient to simulate the nitrate displacement in both soils. The experimental procedures to estimate transport parameters, by the BTCs, were enough to describe the potassium movement in soil, generating input information necessary to the model simulation. To the simulation of the nitrate displacement, was possible to conclude that the model Hydrus-1D requests a more detailed experimental process, being necessary the estimate of a larger number of transport parameters. In relation to the sensitivity analysis of the Hydrus-1D model, when simulated the content of potassium and water at the soil columns, was observed that the model shows more sensitivity about to the parameters: water content (saturation point) and input flow. This parameters need to be estimated with more precision. There was a low sensitivity to the parameters soil saturated hydraulic conductivity and dispersivity for both studied soils.

Nesta tese foram avaliados o comportamento de tubulões a céu aberto, instrumentados, em solo não-saturado e colapsível. Para o desenvolvimento destes estudos foram executados seis tubulões instrumentados, com o objetivo de se obter a capacidade de carga e recalques, avaliar as curvas de transferência de carga, bem como a separação das parcelas de resistência da base e atrito lateral. Provas de carga na umidade natural e com inundação do solo através de cava de superfície foram realizadas para a quantificação da influência da variação da umidade na capacidade de carga e na colapsibilidade do solo. Os carregamentos aplicados nos tubulões foram do tipo lento (SML). Ensaios de campo e laboratório foram realizados para a obtenção dos parâmetros de resistência do solo e acompanhamento da variação do teor de umidade in situ com vistas ao estudo da capacidade de carga com a utilização dos conceitos dos solos não-saturados. Simulações numéricas foram realizadas com a utilização do modelo proposto por MACHADO (1998) para prever o comportamento dos tubulões executados em solo não-saturado no Campo Experimental de Fundações da USP/São Carlos. / The performance of instrumented pier in unsaturated and collapsible soil was evaluated. In order to study it, six instrumented caissons were performed to obtain the bearing capacity, settlements, the load transfer curves, and the separation of the base resistance and skin friction. Static load test were carried out with natural and saturated soil conditions to quantify the influence of moisture on the behaviour of pier. Field and laboratory tests were performed to obtain the soil resistance parameters and moisture content variation \"in situ\" in order to study the bearing capacity using unsaturated soil concepts. Numerical simulations were carried out through the model proposed by MACHADO (1998) to predict the behaviour of pier built unsaturated soil at the experimental field of foundations of USP/São Carlos.

Kurzumtriebsplantagen (KUP) besitzen das Potenzial, beträchtliche Mengen Biomasse für die Versorgung mit erneuerbaren Energien und nachwachsenden Rohstoffen bereitzustellen. Es ist bekannt, dass KUP auf landwirtschaftlichen Flächen mehr Ökosystemdienstleistungen hervorbringen können als üblicherweise angebaute einjährige Ackerfrüchte oder Energiepflanzen wie Raps und Mais. Trotzdem gibt es nur wenige Informationen über den Wasserverbrauch und die Transpiration von Pappelarten und ihren Hybriden unter den spezifischen Standortsbedingungen in Deutschland. Darüber hinaus bestehen Wissenslücken für die Abschätzung langfristiger Auswirkungen von KUP auf bodenökologische Aspekte. Um diese Defizite zu minimieren wurden auf einem Standort im mittelsächsischen Löss-Hügelland Felduntersuchungen durchgeführt. Für die Untersuchung der Effekte von KUP auf die Bodenwasserbilanz wurden Saftfluss- und Bodenfeuchte-Messungen in einer 10jährigen Hybrid-Pappelplantage durchgeführt. Darüber hinaus wurden Biomasseakkumulation, Nährelementverteilung und bodenökologische Parameter erforscht. Die Daten wurden genutzt, um ein prozess-orientiertes Wasserhaushaltsmodell zu parametrisieren und zu kalibrieren. Das validierte Modell wurde danach für die Untersuchung und Bewertung des Einflusses von Pappel-KUP und Winterweizen auf die Wasserbilanz verschiedener sächsischer Standorte genutzt. Schließlich wurden die standortsspezifischen Biomasseerträge von KUP hergeleitet. Diese Informationen wurden mithilfe eines Geografischen Informationssystems (GIS) mit den Flächen verschnitten, auf denen der Anbau von KUP zu Synergien bzw. potenzielle Risiken für den Bodenschutz sowie den Natur- und Landschaftsschutz führen kann. Die Ergebnisse zeigen, dass Hybrid-Pappelplantagen deutlich mehr Wasser als Ackerkulturen und einheimische Forstbaumarten verbrauchen. Es kann daraus abgeleitet werden, dass die Anlage von KUP auf Ackerflächen den wassergebundenen Nährstoffaustrag sowie den Austrag von Schadstoffen reduziert. Auch das Erosionsrisiko würde verringert. Andererseits kann eine im vergleich zum Einzugsgebiet großflächige Anlage von KUP in Regionen mit negativer klimatischer Wasserbilanz zu einer geringeren Grundwasserneubildung führen. Eine ausreichende Wasserversorgung ist unverzichtbar, um die Wuchspotenziale von Pappel-Hochleistungssorten voll auszuschöpfen. Pappel-KUP können weitgehend ohne zusätzliche Düngung bewirtschaftet werden. Ehemals intensiv genutzte Ackerböden enthalten ausreichend Nährstoffe und Elemententzüge über die geerntete Biomasse werden durch atmosphärische Depositionen ausgeglichen. Auf lange Sicht kann der KUP-Anbau jedoch zu einer Verringerung des pH-Wertes und der Kationen-Austauschkapazität im Boden führen. Für die Vermeidung negativer Folgen für die Bodenfruchtbarkeit und das Pflanzenwachstum wären dann angepasste Konzepte für die Kalkung und Düngung notwendig. Die GIS-basierte Analyse unterstreicht, dass in Sachsen beträchtliche Flächenpotenziale für die Anlage von KUP existieren. Auf einem großen Teil würde die Anlage von KUP auch andere Ökosystemdienstleistungen aus dem Bereich Boden- und Naturschutz verbessern. Auch künftig sollte bei der Anlage von KUP-Flächen eine ökologische Begleitforschung erfolgen. Es besteht unter anderem der Bedarf, die ökologischen Aspekte von anderen schnell wachsenden Baumarten im Kurzumtrieb, zum Beispiel Robinie zu bewerten. Ein weiteres ziel könnte die Verbesserung von Anlage- und Rückumwandlungstechnologien sein, um die Stabilität von akkumulierter organischer Bodensubstanz zu erhalten. Es wird geschlussfolgert, dass die künftige praktische Bedeutung von KUP eher von den sozioökonomischen Rahmenbedingungen und der regionalen Umsetzung der gemeinsamen Agrarpolitik der Europäischen Union abhängen wird als von unzureichenden Standortsbedingungen. / Short rotation plantations and short rotation coppice (SRC) have the potential to contribute significant amounts of biomass to the sectors of green energy and of renewable raw materials. It is generally accepted that SRC may provide more ecosystem services on agricultural land than common annual arable or even energy crops like oil seed rape or maize do. However, only sparse information exists about the water demand and transpiration of poplar species and their hybrids for site conditions in Germany. Furthermore, there is a lack of knowledge about the long-term impact of short rotation plantations on soil ecology. To overcome these shortcomings, field investigations were conducted at a site in the hilly loess region of Saxony. To study effects of SRC on the soil water balance, sap flow and soil moisture measurements were conducted in a 10 years old hybrid poplar plantation. Moreover biomass accumulation, nutrient allocation and soil ecological parameters were determined. The data were used to parameterize and calibrate a process-oriented hydrological model. The validated model was subsequently used to determine and assess the impact of short rotation poplar plantations and winter wheat on the water balance of different sites in Saxony Finally, site specific yields of SRC were determined and areas with synergies and potential risks for soil protection, nature conservation at the regional scale were identified using Geographical Information Systems. The results show that hybrid poplar plantations consume significantly more water than arable crops and native tree species. Thus, it can be expected that the establishment of short rotation coppice may reduce the export of nutrients and pollutants or lower the risk of soil erosion. On the other hand, the large-scale establishment of short rotation coppice at catchments with negative climatic water balance may lead to a decrease of groundwater recharge. A sufficient water supply is indispensable in order fully to exploit the growth potential of high yielding polar clones. Short rotation plantations with poplar on arable land may be extensively managed without fertilization. Former intensively used agricultural soils provide sufficient nutrients and element exports by harvested biomass may be balanced by atmospherical deposition. However, it might be that in the long run cation exchange capacity and pH of the soils will decrease. This would require appropriated concepts for liming and fertilization. The GIS based analysis shows that there exist a substantial potential of arable land for the cultivation of SRC in Saxony. There, the establishment of SRC may improve other ecosystem services as soil protection and nature conservation too. Future research should be included into the ecological evaluation of new SRC plots. There is a need to asses ecological aspects of other fast growing tree species in SRC, in particular Black Locust. Another task could be the improvement of conversion practices to ensure the stability of accumulated soil organic matter during establishment and reconversion of SRC sites. It can be concluded that the future practical relevance of SRC is rather dependant on socio-economic framework conditions and the regional implementation of the common agricultural policy within the European Union than on insufficient site condition.

Several studies have reported agronomic benefits by improving soil health/quality, but uncertain knowledge remains when determining specific impacts on water quality off-field. This study investigated the links between runoff water quality and soil health/quality in agricultural fields of the Mississippi delta under three land management scenarios: Conservation Reserve Program (CRP), vegetative buffer (VB), and row crops (RC). Using the Soil Management Assessment Framework (SMAF), a Soil Quality Index (SQI) was obtained based on ten soil health/quality indicators from 2008 and 2012 datasets. The SMAF identified significant differences in soil health/quality improvements among scenarios over a four-year period. Varied relationships between water quality parameters, SQI, and soil health/quality indicators were determined. Individually, physical and chemical soil indicators were also correlated with runoff water quality. Overall, the evidenced relationship between soil health/quality and water quality parameters was stronger in areas under CRP.

The crop productivity increase is often associated with an increase in the use of agricultural products, including herbicides. When these products are applied in an untidy way, leaching may occur and cause environmental contamination either at the soil or at the groundwater. Regarding herbicides, atrazine is widely used in Brazil and around the world. It is also considered as the main organic pollutant, and a potential contaminant of the water table. According to that, it is necessary to build a detailed knowledge about the dynamics of these molecules through the soil with the objective to better control the contamination risks. Thus, the main goal of this research was to simulate the atrazine\'s movement through both tropical and temperate soils under corn cultivation using HYDRUS package models, and to obtain equation parameters to transform electromagnetic induction (EMI) signal data in atrazine\'s movement parameters. Thus, the research was conducted in two different places: 1 - \"Luiz de Queiroz\" College of Agriculture (ESALQ/USP) at the Biosystems Engineering Department and at the Ecotoxicology Laboratory (CENA/USP) both in Piracicaba, SP (Brazil), and 2 - at the Meat Animal Research Center (MARC/ARS) from the United States Department of Agriculture (USDA) in Clay Center, NE (US). In Brazil, a corn crop using three treatments of atrazine was conducted in a greenhouse to obtain the herbicide concentration data from the soil solution. Then, soil samples were collected to run breakthrough curves (BTC) to obtain atrazine\'s movement parameters through STANMOD model. After that, atrazine\'s movement simulations were taken through the HYDRUS 2D model. In the end, statistical indexes were used to compare observed and modeled data aiming the evaluation of HYDRUS 2D model for the movement of atrazine. In US, EMI data were collected in a corn field before atrazine application. Then, soil samples from this field were collected for BTC\'s to obtain atrazine\'s movement parameters. After obtaining such parameters, models were generated correlating EMI signal data with atrazine\'s movement parameters. Subsequently, statistical comparison indexes were used to compare the actual data obtained with the data obtained by the new model generated. Finally, simulations of the movement of atrazine were made with the purpose of evaluating the contamination of the subsoil. In addition, maps with interpolated data were generated, facilitating the visualization of sites most susceptible to contamination. In Brazil, the atrazine\'s movement parameters were R = 1.604, β = 0.82 e ω = 2.5 h-1. Then, HYDRUS 2D simulations were precise (r = 0.9815) and accuracy (d = 0.9906) when the corn plant is not in the system. However, with the presence of the corn, HYDRUS 2D still predicted atrazine with precision (r = 0.8609) but the accuracy was low (d = 0.4449). In US, the atrazine\'s movement parameters were R = 7.45, β = 0.47, and ω = 5.56 h-1. Further, models using EMI signal data to predict atrazine\'s movement parameters were generated. The statistical indexes to these models were R2 = 0.9012, r = 0.9311, and d = 0.9589. Overall, HYDRUS 2D is a model to predict atrazine\'s movement through the soil. However, more researches need to be carried out considering the plant as part of the system and the parameters which account water and solutes absorption need to be improved. The EMI technique to obtain atrazine\'s movement parameters was also well succeeded. Thus, it should be broadly used to monitor atrazine and other contaminants. / O aumento de produtividade dos cultivos, na maioria das vezes, está associado a um aumento na utilização de insumos agrícolas, dentre eles, os herbicidas. Quando esses produtos são aplicados de uma maneira desordenada ao solo, processos de lixiviação podem ocorrer e, dessa forma, provocar algum tipo de contaminação ambiental, alcançando, assim, águas subterrâneas. Nesse sentido, em termos de aplicação de herbicidas, a atrazina é um exemplo dessa classe, que é intensamente utilizada no Brasil e no mundo e é frequentemente considerada como sendo um dos principais poluentes orgânicos, revelando-se, também, como um dos potenciais contaminantes do lençol freático. Visando maior controle de riscos de um possível impacto ambiental aliado à necessidade de aumento de produtividade, faz-se necessário o conhecimento com maior detalhamento sobre a dinâmica desses elementos no perfil do solo. Dessa forma, buscou-se como objetivo principal dessa pesquisa, simular a dinâmica da atrazina em um perfil de solo utilizando-se, para tal, o modelo HYDRUS 2D, sob condições de cultivo de milho, em regiões de solos tropicais e temperados e obter parâmetros de uma equação que transforme dados de indução eletromagnética (EMI) em parâmetros do movimento da atrazina. Deste modo, a pesquisa foi conduzida em dois locais distintos: Local 1 - Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" (ESALQ/USP), junto ao Departamento de Engenharia de Biossistemas e Laboratório de Ecotoxicologia (CENA/USP) ambos em Piracicaba, SP (Brasil) e Local 2 - U.S. Meat Animal Research Center (MARC/ARS/USDA), em Clay Center, Nebraska (EUA). No Brasil, um cultivo de milho usando-se três tratamentos de atrazina foi conduzido em estufa experimental a fim de se obter dados de concentração do herbicida na solução do solo. Em seguida, amostras do mesmo solo foram coletadas para realização de curvas de eluição (BTC) para se obter os parâmetros de movimento da atrazina através do software STANMOD. Após a obtenção de tais parâmetros, simulações de movimento da atrazina no solo foram realizadas através do modelo HYDRUS 2D. Por fim, índices estatísticos de comparação foram utilizados para avaliar este software. Nos Estados Unidos, dados de EMI foram coletados num campo de cultivo de milho antes da aplicação de atrazina. Em seguida, amostras de solo deste campo foram coletadas para realização de BTC\'s para se obter os parâmetros do movimento da atrazina. Após a obtenção de tais parâmetros, foram gerados modelos correlacionando dados de EMI com os parâmetros do movimento do herbicida. Posteriormente, índices estatísticos de comparação foram utilizados com o objetivo de se comparar os dados reais obtidos com os dados obtidos pelo novo modelo gerado. Por fim, simulações do movimento da atrazina foram feitas com o intuito de avaliar a contaminação do subsolo. Além disso, mapas com dados interpolados foram gerados, facilitando a visualização dos locais mais suscetíveis à contaminação. No experimento realizado no Brasil, os parâmetros do movimento da atrazina encontrados foram: R = 1,604, β = 0,82 e ω = 2,5 h-1. Com tais parâmetros, o modelo HYDRUS 2D simulou o movimento da atrazina com precisão (r = 0,9815) e acurácia (d = 0,9906), quando a planta de milho não está inclusa no sistema. Quando a planta é considerada, o modelo prevê o movimento da atrazina com precisão (r = 0,8609), porém sem precisão (d = 0,4449). No experimentos realizado nos EUA, os parâmetros do movimento da atrazina encontrados foram: R = 7,45, β = 0,47 e ω = 5,56 h-1. Modelos para obtenção dos parâmetros de movimento da atrazina utilizando-se EMI como dado de entrada foram gerados e seus índices estatísticos de comparação foram: R2 = 0,9012, r = 0,9311 e d = 0,9589. Deste modo, o modelo HYDRUS 2D é uma ferramenta para simular o movimento da atrazina no solo. No entanto, mais pesquisas devem ser feitas no que se refere à presença da planta no sistema solo-planta-atmosfera, pois os parâmetros que controlam a absorção de água e solutos podem estar obsoletos. A técnica de obtenção de EMI também foi bem sucedida na previsão dos parâmetros do movimento da atrazina e, portanto, deve ser utilizada para monitoramento, não só da própria atrazina, mas também de outros contaminantes.