On simple methods for unsaturated soil hydraulic conductivity determination

Os métodos simplicados de LIBARDI et al (1980) e de SISSON et al (1980), para determinação da função K(teta), apesar de serem desenvolvidos sobre bases teóricas completamente diferentes, são rigorosamente iguais para o modelo exponencial de condutividade hidráulica. A hipótese do gradiente unitário utilizada nestes métodos parece ser válida apenas para efeito prático, mas não o sendo teoricamente.The simple methods of LIBARDI et al. (1980) and SISSON et al. (1980) for K(theta) estimation, although developed on completely different theoretical basis, are rigorously identical for the exponential hydraulic conductivity model. The unit gradient approximation used in these methods seems valid for practical purposes but is theoretically in valid

Geometria fractal em física do solo

Fractal geometry has been applied on different branches of science, showing high potential in describing complex structures. Its applications in soil science have received large attention and have been intensified in the last few years. Inspite of the large number of internationally published papers, the subject seems not having received the same attention by Brazilian soil scientists, as verified by the absence of the subject in our scientific journals. This paper presents the basic concepts of this new tool and some of its applications in soil physics.A geometria fractal tem sido aplicada nos mais diversos ramos da ciencia, mostrando grande potencial na descrição de estruturas altamente complexas. A sua aplicação em ciência do solo tem despertado grande interesse e vem se intensificando nos últimos anos. Apesar da sua divulgação através da literatura científica internacional, de conhecido acesso por parte dos pesquisadores brasileiros, o assunto parece não ter merecido ainda a nossa atenção, a contar pela ausência do tema em nossas revistas especializadas. Tratamos aqui da conceituação básica dessa nova abordagem e de algumas aplicações em física do solo

Variabilidade diária da chuva em uma escala local (1000 ha) em Piracicaba, SP, e suas implicações na recarga da água do solo

Daily rainfall variability at a local scale (1,000 ha) was studied at Piracicaba, SP, Brazil, for the period of one year (1993-1994), in order to better understand the process of soil water recharge. Coefficients of variation of daily data for ten observation points varied from 2.2 to 169.3% and the variability was independent of rain type, i.e. whether convective, frontal or of other origin. Data were not related to separation distances between observation points and it is concluded that one observation point does not represent areas as far as 1,000 to 2,500 m apart, for daily, monthly or even quarterly averages. Yearly totals for the ten observation points presented a coefficient of variation as low as 3.06%, indicating that all points can replace each other in annual terms.A variabilidade diária da chuva em uma escala local (1000 ha) foi estudada em Piracicaba, SP, Brasil, pelo período de um ano (1993-1994). Os coeficientes de variação de dados diários para dez pontos de observação variaram de 2,2 a 169,3 % e a variabilidade independeu do tipo de chuva, isto é, se convectiva, frontal ou de outra origem. Os dados não apresentaram correlação com a distância entre os pontos de observação e concluiu-se que uni ponto de observação não representa áreas distantes dele de 1000 a 2500 m, para médias diárias, mensais ou mesmo trimestrais. Os totais anuais dos dez pontos apresentaram um coeficiente de variação de apenas 3,06 %, indicando que cada ponto pode representar qualquer outro em termos anuais

Soil erosion evaluation in a small watershed in Brazil through 137 Cs fallout redistribution analysis and conventional models

An investigation of rates and patterns of soil erosion on agricultural land cultivated with sugarcane was undert a ken using the 137Cs technique, USLE (Universal Soil Loss Equation) and WEPP (Water Erosion Prediction Project) model. The study was carried out on a representative catchment of a small watershed of the Piracicaba river basin, State of São Paulo, Brazil, called Ceveiro watershed, well known for its severe soil degradation caused by erosion. The results from the 137Cs technique indicate that most part of the studied area (94%) are eroded at erosion rates that go up to 59 Mg ha-1 y-1, with a weighted average rate of 23 Mg ha-1 y-1 . The weighted average rate of infield deposition and sediment retrieval that occurs in only 6% of the total area was estimated to be around 12 Mg ha-1 y-1 . These values led to very high net soil loss from the field, with rates of the order of 21 Mg ha-1 y-1 , which represents a sediment delive ry ratio of 97%. A linear correlation between soil erosion rate estimated by the 137Cs technique and the amount of available K in the top soil layer (0-20 cm) was observed. Based on this correlation the estimated amounts of net and gross K loss in the grid area due to soil erosion were of 0.2 and 1.52 kg ha-1 y-1, respectively. The erosion rate estimated by USLE was 39 Mg ha-1 y-1 and by WEPP model 16.5 Mg ha-1 y-1 with a sediment delivery of 12.4 Mg ha-1 y-1 (75%). The results are a confirmation that the soil conservation practices adopted in the area are very poor and can explain the high siltation level of water reservoirs in the watershed

Variação da condutividade hidráulica do solo não saturado determinada em condições de campo utilizando análises simplificadas de experimentos de drenagem interna

Experimentally determined values of unsaturated soil hydraulic conductivity are presented for an Alfisol of the county of Piracicaba, S.P., Brazil. Simultaneous measurements of soil water content and pressure head are made along a 125 m transect within an irrigated field during the internal drainage process. Calculations of the soil hydraulic conductivity were made using the instantaneous profile method (Watson, 1966) and the unit gradient method (LIBARDI et al., 1980). The spatial variability of the soil hydraulic conductivity manifested along the transect indicates the need to develop a field method to measure K(theta) within prescribed fiducial limits, taking into account quantitative evaluation of spatial and temporal variances associated with the mathematical model, instrument calibration and soil properties.São apresentados dados experimentais de condutividade hidráulica do solo, para uní Alfisol (terra roxa estruturada) do Município de Piracicaba,SP - Brasil. Medidas simultâneas de umidade do solo e de potencial total da água no solo foram realizadas ao longo de uma transeção de 125 m, dentro de um campo irrigado, durante o processo de drenagem interna. Os cálculos de condutividade hidráulica foram feitos utilizando o método do perfil instantâneo (WATSON, 1966) e o método do gradiente unitário (LIBARDI et al., 1980). A variabilidade espacial da condutividade hidráulica do solo observada ao longo da transeção aponta a necessidade do desenvolvimento de método de campo para a medida de K (teta) dentro de limites preestabelecidos de precisão, levando em conta a medida quantitativa das variâncias temporal e espacial associadas ao modelo matemático, a calibração dos instrumentos e as propriedades do solo

Heterogeneidade dos pontos experimentais de curvas de retenção da água no solo

In an area of "Terra Roxa Estruturada Latossólica" (Rhodic Kanhapludalf), in Piracicaba, SP, Brazil (20&deg; 42' 30" S, 47&deg; 38' 00" W, 576 m), 250 undisturbed soil samples were collected at 25 cm soil depth, according to a regular grid of spacing of 5 m, resulting a network of 25 Unes and 10 columns. These samples were used to determine 250 soil water retention curves each one with eigth experimental points, using Haines funnels (tensions of 5xl0², 1x10³, 6x10³ and 1x10(4) Pa) and Richards pressure chambers (pressures of 3x10(4), 8x10(4),3x10(5) and 1x10(6) Pa), totalizing two thousand values. Position measurements (mode, median and arithmetic mean), variability (total amplitude, interquartil amplitude, standard deviation, coefficient of variation, assimetry, kurtosis and confident limits around the mean) and number of samples to estimate the mean of the soil water content at a specific probability level, were used with the following objectives: a) to verify how close to the normal distribution are the values of soil water content for the different considered tensions and hence, to investigate what is the best position measurement; b) to quantify the variability in each considered tension, identifying the most problematic in the study of soil-water retention and also to analyse the measurement sensibility through the calculation of the necessary number of samples to estimate the mean (assuming a spatial independence of the samples). From the analysis of the obtained results, it could be concluded that the soil-water content values corresponding to tensions of 5x10² and 1x10³ Pa showed very skewed distributions, so that care should be taken in using the arithmetic mean as a position measurement. The neglection of problem-samples, based on the physical analyses of results, allowed a better aproximation to the normal distributions for these tensions, indicating that a complete soil-water retention curve should always be prefered in the place of only two or three points of restricted interest as it is normally done. Soil-water contents corresponding to the several considered tensions showed low coefficients of variation (< 10 %) as compared to other soil physical measurements.Em uma área de Terra Roxa Estruturada Latossólica de Piracicaba,SP, foram coletadas 250 amostras de solo com estrutura indeformada à profundidade de 25 cm, segundo um espaçamento regular de 5 m. As amostras foram submetidas às tensões de 5xl0²; 1x10³; 6x10³; 1x10(4) (Funil de Haines) e pressões de 3x10(4); 8x10(4); 3x10(5) e 1,5x10(6) Pa (Câmara de Pressão de Richards) para obtenção das relações entre potencial mátrico e umidade do solo. Assim foram obtidos duzentos e cinqüenta valores de umidade à base de massa (variável dependente) para cada valor de tensão fixado (variável independente), num total de dois mil resultados experimentais. Utilizaram-se medidas de posição (moda, mediana e média aritmética), variabilidade (amplitude total, amplitude interquartil, desvio padrão, coeficiente de variação, assimetria, curtose e limites de confiança em torno da média aritmética) e número de amostras para estimar a média da umidade a um dado nível de probabilidade, com os seguintes objetivos: a) verificar o quanto as distribuições de probabilidade dos valores de umidade para as diferentes tensões consideradas se afastam da distribuição normal e, consequentemente, investigar qual a melhor medida de posição para representar o conjunto; b) quantificar a variabilidade a cada tensão considerada, identificando as mais problemáticas no estudo da retenção da água no solo, ao lado de uma analise da sensibilidade das medidas, através do cálculo do número necessário de amostras para estimar a média (desconsiderando-se a dependência espacial das amostras). A análise dos resultados obtidos permitiu concluir que as umidades às tensões de 5x10² e 1x10³ Pa apresentaram distribuição com assimetria exagerada e portanto há que se tomar cuidado com o uso da média aritmética como medida de posição. O descarte de amostras-problema, baseado na análise física dos resultados, permitiu, no entanto, melhor aproximação da normalidade para estas tensões, indicando que se deve sempre dar preferência à curva completa de retenção de água no solo e não apenas a dois ou três pontos de interesse imediato, como é feito usualmente. As umidades às várias tensões utilizadas apresentaram baixo coeficiente de variação (< 10%), quando comparadas a outras medidas de propriedades físicas do solo

Variabilidade espacial e temporal do potencial mátrico da água em terra roxa estruturada

As variabilidades de medidas de potencial mátrico da água no solo e de gradiente de potencial hidráulico são analisadas utilizando conceitos geoestatísticos e estatística da distribuição normal. São analisados 25 pares de dados, coletados ao longo de uma transecção de terra roxa estruturada, de 125 m de comprimento. Autocorrelogramas e semivariogramas não indicaram dependência espacial nas variáveis estudadas. A variabilidade do potencial mátrico da água no solo, medida através de tensiômetros, é menor do que a variabilidade do gradiente de potencial hidráulico. Este último apresentou alta variabilidade, a ponto de comprometer seu uso em estimativas de fluxos de água no solo.Variabilities of soil water matric potential and of hydraulic gradients are analysed using geostatistical concepts and normal distribution statistics. Twenty five data pairs, collected along a 125 m transect of a dark red latosol (terra roxa estruturada) are analysed using autocorrelograms and semivariograms. No spatial dependence was found for both variables. The variability of soil water matric potential, measured by tensiometry, is less than the variability of hydraulic gradients. This last variable presented a high variability, to the point of compromising its use in soil water flux estimatives

Medida de umidade do solo com sonda de nêutrons nas proximidades da superfície

The problem of neutron probe soil water content measurements close to soil surface is analysed from the spatial variability and also from the slow neutron "loss" to the atmosphere points of view. Results obtained on a dark red latosol of the county of Piracicaba,SP, indicate the possibility of precisely measuring the neutron "sphere of influence" when different media are used on soil surface.O problema da medida da umidade nas proximidades da superfície do solo é abordado do ponto de vista de sua variabitidade espacial e da "perda" de nêutrons lentos para a atmosfera. Dados, obtidos em terra roxa estruturada do município de Piracicaba,SP, mostram a possibilidade de se avaliar, com precisão, a "esfera de influência" da medida, quando se utilizam meios diferentes na superfície do solo