ABSTRACT Current procedures for determining soil organic carbon (SOC) content are costly, time-consuming, and generate polluting chemical waste. Therefore, developing new protocols using aerial and orbital remote sensing and diffuse reflectance spectroscopy (DRS) for digitally mapping the stock of soil organic carbon (CS) is essential for promoting actions of research and monitoring SOC in Brazilian soils. Given this, three areas of commercial plots in the region of the Middle North of Mato Grosso were studied, where sampling was carried out for the determination of SOC in the layer from 0 to 30 cm, evaluated by the dry combustion method and estimated through DRS in the visible to near -infrared region - Vis-NIR-SWIR/350-2500 nm). To obtain the images by aerial remote sensing, the Carcará II® Unmanned Aerial Vehicle was used, with a MicaSense® multispectral camera (RGB + NIR + RedEdge) attached. The orbital sensors used were the Sentinel 2® and Planet® satellites. This study showed that soil carbon stock values could be predicted using different modeling approaches based on field and laboratory spectral measurements. Predictive models to estimate SOC can be established using remote and near sensing, thus allowing a better understanding of spatial patterns of SOC in crop fields.

RESUMO Os procedimentos atuais de determinação do conteúdo de carbono orgânico do solo (COS) são onerosos, demorados e geram resíduos químicos poluentes. Por isso, o desenvolvimento de novos protocolos utilizando o sensoriamento remoto aéreo, orbital e a espectroscopia de refletância difusa (ERD) para o mapeamento digital do estoque de carbono orgânico do solo (EC) são imprescindíveis para o fomento de ações de pesquisa e monitoramento do COS nos solos brasileiros. Diante disso, foram estudadas três áreas de talhões comerciais na região do Meio Norte de Mato Grosso onde realizou-se a amostragem para a determinação de COS na camada de 0 a 30 cm, avaliado pelo método de combustão via seca e estimado através da ERD na região do visível ao infravermelho-próximo - Vis-NIR-SWIR/350-2500 nm) . Para obtenção das imagens por sensoriamento remoto aéreo, foi utilizado o Veículo Aéreo Não Tripulado Carcará II®, com uma câmera multiespectal (RGB + NIR + RedEdge) da marca MicaSense® acoplada. Os sensores orbitais utilizados foram o satélite Sentinel 2® e Planet®. Este estudo mostrou que os valores do estoque de carbono do solo podem ser preditos usando diferentes abordagens de modelagem com base em medições espectrais de campo e laboratório. Modelos preditivos para estimar o COS podem ser estabelecidos usando sensoriamento remoto e próximo, permitindo assim uma melhor compreensão dos padrões espaciais do COS nos campos de cultivo.

RESUMO O entendimento da suscetibilidade de solos à erosão é crucial para o planejamento de uso da terra visando uma agricultura sustentável. O estudo teve como objetivo determinar a variabilidade espacial do potencial natural de erosão para o Estado de Mato Grosso, um importante centro agrícola do Brasil. O potencial natural de erosão foi calculado usando a Equação Universal de Perda de Solo, que considera a erosividade, erodibilidade e o fator topográfico. Para cada um desses três fatores foi criado um mapa em formato raster, que foi combinado em um Sistema de Informação Geográfica e usado para criar o mapa de potencial natural de erosão. O mapa foi, então, utilizado para separar classes do potencial natural de erosão para o Estado de Mato Grosso. O Estado predominantemente apresentou níveis médios de potencial natural de erosão (58,38% da área), seguido por altos (21,67%) e baixos (19,57%) níveis. As áreas de baixo potencial natural de erosão estão predominantemente localizadas nas partes mais planas do Estado. O fator topográfico apresentou forte correlação com o potencial natural de erosão, sendo um importante componente para auxiliar o planejamento do uso da terra e práticas de conservação do solo. Regiões consideradas com maiores potenciais naturais de erosão são mais comuns nas macrorregiões noroeste (46,69% da área), norte (32,7%) e oeste (30,05%).

ABSTRACT Understanding the susceptibility of soils to erosion is crucial for planning land use towards sustainable agriculture. This study aimed to determine the spatial variability of natural erosion potential for the state of Mato Grosso, an important agricultural center of Brazil. Natural erosion potential was calculated using the Universal Soil Loss Equation, which accounts for erosivity, erodibility, and the topographic factor. For each of these three factors, a map was generated in raster format that was combined into a Geographic Information System and used to create a map of natural erosion potential. This map was then used to separate classes of natural erosion potential for the state of Mato Grosso. The state predominantly has medium levels of natural erosion potential (58.38% in area), followed by high (21.67%) and low (19.57%) levels. Areas of low natural erosion potential are predominantly located in the flatter sections of the state. The topographic factor was strongly correlated with natural erosion potential. It is an important component to support land use planning and soil conservation practices. Regions considered to have high natural erosion potential are most commonly in the northwest (46.69% in area), north (32.7%), and west (30.05%) macro-regions.

ABSTRACT The aim of this study was to evaluate the loss of water and nutrients by laminar runoff in different soil tillage systems subjected to natural rainfall. Five experimental plots were established for the cultivation of cotton in the city of Campo Verde - MT, with the following treatments: CTDP = conventional soil tillage and planting of the cotton in the direction of the slope; CTCP = conventional tillage and contour planting; CP = tillage of soil with a disk harrow and a leveling harrow, followed by contour planting; CoP = tillage by two passes of a leveling harrow followed by contour planting; MTCP = minimum tillage with contour planting. The losses of water by laminar runoff in were determined by the stored volume and samples were taken to quantify nutrient losses in water (nitrite, nitrate, phosphate and potassium). The losses of water by runoff were highest for the CTDP; intermediate for the treatments CTCP, CoP and MTCP, and lowest for the CP. Potassium (K) was the nutrient that had the highest concentrations and losses in water: the highest values were found in the CTDP and CTCP tillage systems, whereas the lowest were observed for the CP, CoP, and MTCP treatments. The concentrations and the losses by water erosion of phosphate (PO43-), nitrite (NO2–), and nitrate (NO3–) were low in all of the soil tillage systems compared to the losses of K in this study.

A erosividade das chuvas constitui um fator imprescindível para predição das perdas de solo por erosão hídrica. Desta forma, o presente trabalho foi desenvolvido com os seguintes objetivos: modelar a relação entre os valores do índice de erosividade da chuva (EI30) mensal obtidos a partir de dados pluviográficos com a precipitação e coeficientes de chuva mensal para quatro municípios (Canarana, São José do Rio Claro, Poxoréo e Vera) do Estado de Mato Grosso; determinar o fator de erosividade (R) a partir de dados pluviométricos para esses quatro municípios, bem como o seu período de retorno e sua probabilidade de ocorrência; e estudar a distribuição anual, sazonal e mensal do EI30 nestes quatro municípios. A relação potencial entre o índice de erosividade da chuva e o coeficiente de chuva possibilita estimar a erosividade da chuva mensal e anual com boa confiabilidade (ERM < 7%) para os municípios de Canarana, Vera e São José do Rio Claro. Entretanto, para Poxoréo esta boa confiabilidade só ocorre para a erosividade anual. Nos quatro municípios, as estações primavera e verão correspondem ao período do ano de maior erosividade, sendo responsável, a exceção de Poxoréo, por uma proporção maior ou igual a 94% do valor da erosividade total anual.

The rainfall erosivity constitutes an indispensable factor for prediction of soil losses by water erosion. In this way, the present study was carried out with the objectives to model the relationship among the erosivity index (EI30) monthly values, obtained from rainfall chart data with the precipitation and monthly rainfall coefficient for four municipal districts (Canarana, São José of Rio Claro, Poxoréo and Vera) of Mato Grosso State; to determine the erosivity factor (R) obtained from rainfall data for the four municipalities, as well as its return period and its occurrence probability; and to study the EI30 annual, seasonal and monthly distribution in these four municipalities. The potential relationship between the rainfall erosivity index and the rainfall coefficient make possible to evaluate the monthly and annual rainfall erosivity with good reliability (ERM < 7%) for the municipalities of Canarana, Vera and São José of Rio Claro. However, for Poxoréo this good reliability is verified only for the annual erosivity. In the four municipalities the spring and summer seasons correspond to the period of larger erosivity, being responsible, except for Poxoréo, for 94% or more of the annual total erosivity.

Objetivou-se, com este trabalho, determinar a equação intensidade-duração-frequência para três estações meteorológicas pertencentes à rede hidrometeorológica do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), no Estado de Mato Grosso (Cáceres, Cuiabá e Rondonópolis) utilizando-se as metodologias de análise de pluviogramas, desagregação de chuvas de 24 h e de Bell e comparar as estimativas da intensidade de precipitação aplicando-se as equações obtidas através dessas metodologias. Dados pluviográficos e pluviométricos foram utilizados para obtenção da equação de chuvas intensas. As séries históricas de intensidades máximas médias de precipitação, correspondentes às diversas durações, foram submetidas à análise estatística a fim de identificar o modelo probabilístico que apresentasse melhor ajuste aos dados, sendo esta identificação realizada utilizando-se o teste de aderência de Kolmogorov-Smirnov a nível de significância de 5%. O método da Desagregação não só apresentou melhor desempenho global (ERM = 27%) em comparação ao de Bell (ERM = 31%), como possui melhor desempenho em estações com séries mais longas mostrando-se, assim, mais sensível ao tamanho da série em relação ao método de Bell.

The main objective of this study was to determine the intensity-duration-frequency equation for three meteorological stations (Cáceres, Cuiabá and Rondonópolis) belonging to the hydrometeorological network of the National Institute of Meteorology (INMET) in Mato Grosso using the methodologies of pluviograms analysis, daily rain disaggregation and Bell, as well as comparing the estimates of intensity of precipitation by applying the equations obtained through these methodologies. Pluviometric and pluviographic data were used to obtain intense precipitation equation. The historical series of average maximum intensity of precipitation, corresponding to the different durations were submitted to statistical analysis to identify the probabilistic model that presented best fit for the data, this identification being performed using the adherence test of Kolmogorov-Smirnov at 5% level of significance. The methodology of the Disaggregation not only presented better overall performance (ERM = 27%) in comparison to the one of Bell (ERM = 31%), as it has better performance in stations with longer series, revealing, thus, more sensitive to the size of the series in relation to the Bell's method.

O objetivo do presente trabalho foi: (a) determinar o fator de erosividade (R) para o município de Cuiabá, seu período de retorno e sua probabilidade de ocorrência; (b) estudar a distribuição anual, sazonal e mensal do índice de erosividade (EI30); (c) definir o período de retorno para os valores dos índices anuais de erosividade e para os valores máximos mensais mais erosivos; e (d) correlacionar o EI30 médio mensal com o coeficiente de chuva e precipitação mensal. Foram estudadas, de uma série, 889 chuvas individuais consideradas erosivas, nos períodos de 1972 a 1975, 1977 a 1985 e 1995 a 1999; os pluviogramas dessas chuvas foram cotados, digitalizados e, posteriormente, analisados para obtenção do índice de erosividade EI30. Para o município de Cuiabá, MT, o fator R foi de 8.810 MJ mm ha-1 h-1 ano-1, classificado alto, com probabilidade de ocorrência de 42,92%, sendo igualado ou superado pelo menos uma vez a cada 2,33 anos. A erosividade das chuvas no período de outubro a abril corresponde a 87% do total da erosividade anual, indicando ser o período de maior probabilidade de erosão. O modelo potencial apresentou melhor ajuste entre o EI30 mensal e o coeficiente de chuva.

The objectives of this study were: (a) to determine the erosivity factor (R) for the city of Cuiabá, as well as its return period and probability of occurrence, (b) to study the annual distribution, seasonal and monthly index erosivity (EI30), (c) to define the period of return for the indices of annual erosivity and maximum most erosive monthly values, and (d) to correlate the EI30 monthly average with rainfall coefficient and monthly precipitation. A set of 889 erosive individual rains was studied in the period 1972 to 1975, 1977 to 1985 and 1995 to 1999, which were digitized and subsequently analyzed to obtain the EI30. The R factor for the Cuiabá city was 8.810 MJ mm ha-1 h-1 year-1, classified as high, with probability of 42.92%, being matched or exceeded at least once every 2.33 years. The period from October to April concentrated 87% of total annual erosivity, indicating that it is the period of greatest erosion probability. The potential model showed a better fit between the monthly EI30 with the rainfall coefficient.