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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.11.2012.tde-25092012-105707
Documento
Autor
Nome completo
Raul Shiso Toma
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2012
Orientador
Banca examinadora
Cooper, Miguel (Presidente)
Libardi, Paulo Leonel
Reichert, José Miguel
Ruiz, Hugo Alberto
Souza, Zigomar Menezes de
Título em português
Evolução do funcionamento físico-hidrico do solo em diferentes sistemas de manejo em áreas de agricultura familiar na região do Vale do Ribeira, SP
Palavras-chave em português
Agricultura familiar
Água do solo
Condutividade hidraúlica do solo
Porosidade do solo
Processamento de imagens
Sistemas agroflorestais
Resumo em português
Este estudo avaliou a evolução dos atributos físico-hídricos do solo sob diferentes sistemas de manejo (orgânico, agroflorestal e convencional), caracterizou o funcionamento físico-hídrico e avaliou o modelo Hydrus 1D em três coberturas vegetais distintas (agricultura orgânica, sistema agroflorestal - SAF e capoeira) em áreas de agricultura familiar no município de Apiaí - SP. A avaliação da evolução ao longo do tempo dos atributos físico-hídricos do solo foi realizada através do monitoramento da densidade do solo, porosidade calculada, porosidade por análise de imagens, condutividade hidráulica e do conteúdo de matéria orgânica para cada propriedade com diferentes sistemas de manejo. A caracterização do funcionamento físico-hídrico dos solos, e a obtenção dos dados de entrada para o modelo Hydrus 1D foram realizadas por meio da coleta de amostras para análises químicas, granulométricas, densidade de partículas, densidade do solo, curva de retenção, condutividade hidráulica saturada e análise de imagens. O monitoramento da umidade do solo "in situ" foi obtido por sensores instalados nos principais horizontes das trincheiras e associados aos dados de precipitação coletados em estação meteorológica automática instalada na área. Os resultados da evolução ao longo do tempo dos três sistemas de manejo mostraram altos valores de matéria orgânica, principalmente na profundidade de 0,0 - 0,2 m, porém não demonstraram tendência de acúmulo. Altos valores de matéria orgânica proporcionam ao solo baixa densidade e altos valores de porosidade, resultando em maior condutividade de água no solo. Todos os sistemas apresentaram atributos físicos e hídricos com boas condições para o cultivo, não sendo o solo um impedimento para a manutenção destes sistemas nesta região; além disso, o uso de sistemas de manejo agroecológicos é uma alternativa interessante para a região como forma de prática agrícola conservacionista. Em relação à caracterização físico-hídrica, os três solos sob diferentes coberturas vegetais, apresentaram, principalmente nos horizontes superficiais, altos valores de matéria orgânica e porosidade, porosidade esta representada por poros complexos grandes, que são responsáveis pela alta condutividade hidráulica e são determinantes na presença de duas regiões com propriedades hidráulicas contrastantes que confere o comportamento bimodal das curvas de retenção. Na modelagem dos dados e suas comparações, o modelo Hydrus não foi eficiente para a predição dos valores de umidade nos solos estudados, pois, no geral, apresentou valores simulados de umidade mais baixos para todos os horizontes das trincheiras nas três áreas quando comparados com os dados observados. Entretanto, apresentou bons resultados na predição dos volumes de runoff, que neste trabalho não foram medidos, mas observados no campo. Estes resultados confirmam a necessidade de mais estudos com relação à predição de movimentos da água em condições heterogêneas de culturas, visto que os dados de entrada com relação à vegetação são de difícil escolha, principalmente no SAF por apresentar alta diversidade de espécies.
Título em inglês
Evolution of the hydro-physical functioning in different management systems in family agriculture areas in the Vale do Ribeira region, SP.
Palavras-chave em inglês
Agroforestry systems
Family agriculture
Image processing
Soil porosity
Soil hydraulic conductivity
Soil water
Resumo em inglês
This study evaluated the evolution of hydro-physical attributes of the soil under different management systems (Organic, Conventional and Agroforestry), characterized the hydro-physical functioning and assessed the Hydrus 1D model in three different cover crops (Organic agriculture, Agroforestry Systems and "Capoeira") in family agriculture areas , municipality of Apiaí - SP. The evaluation of the evolution over time of the hydro-physical attributes of the soil was performed by monitoring the soil bulk density, calculated porosity, porosity by image analysis, hydraulic conductivity and organic matter content for each family agriculture property with different management systems. The characterization of the hydro-physical functioning of the soil, as well as the attainment of the input data for the Hydrus 1D model, were done by collecting samples for chemical analysis, particle size distribution, particle density, bulk density, soil water retention curve, hydraulic saturated conductivity and image analysis. The monitoring of soil moisture "in situ" was obtained by sensors installed in the main horizons of the pits and associated with rainfall data collected from an automatic weather station installed in the area. The results of the evolution over time of the three management systems showed high levels of organic matter, especially in depth from 0.0 to 0.2 m, but showed no tendency to accumulate. These high values of organic matter provide a low soil bulk density and high porosity, resulting in a increased water conductivity of the soil. Each system had hydro-physical attributes with good conditions for cultivation and the soil was not an impediment to the maintenance of these systems in this region, moreover, the use of agroecological management systems is an interesting alternative for the region as a form of conservationist agricultural practices. Regarding the hydro-physical characterization, the three soils under different crop cover, presented, mainly in the surface horizons, high values of organic matter and porosity, being this porosity represented by large complex pores, that are responsible for the high hydraulic conductivity and are crucial in the presence of two regions with contrasting hydraulic properties conferring bimodal behavior of the soil water retention curve. In the comparisons of the modeling data, the Hydrus model was not effective for predicting the moisture values in the studied soils. This data presented simulated moisture values lower for all horizons of the pits in the three areas, when compared with the observed data. However, good results were obtained in predicting runoff volumes, which were not measured in this work, but observed in the field. These results confirm the need for further studies with respect to the prediction of water movements under conditions of heterogenous cultures, since the input data with respect to vegetation, are difficult to chose, especially in AFS, due to its high diversity of species.
 
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Data de Publicação
2012-10-02
 
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