ABSTRACT Soil sampling is an important stage of digital soil mapping. The objective of this study was to characterize the spatial design of soil sampling using soil apparent electrical conductivity (ECa) and its optimized spatial sampling. For the characterization, it was used the Spatial Simulated Annealing (SSA) technique, incorporated on the software SANOS 0.1, and the method of response surface sampling design on the software ESAP 2.35. The ECa was measured at 1,887 points in an area of 6 ha located in the northwestern region of Spain. The EM38-DD equipment (Geonics Limited 2005) was used at 2 depths: vertical dipole (1.5 m effective measurement depth) and horizontal dipole (0.75 m effective measurement depth). Semivariogram showed trend for ECa in vertical dipole (ECa-V) and ECa in horizontal dipole (ECa-H). Software SANOS 0.1 and ESAP 2.35 were used to obtain the 40-point sampling scheme, using the 2 schemes (SANOS and ESAP). ECa-V estimation values at the 1,887 points were calculated with residual ordinary kriging. The sampling scheme obtained from ESAP was better than with SANOS.

RESUMO Conversões da cobertura vegetal decorrentes do manejo podem alterar o estoque de carbono e a abundância natural de 13C. Objetivou-se avaliar o estoque de C e a abundância natural de 13C em áreas de sucessão de floresta (F) e pastagem (P), com diferentes tempos de uso, na Floresta Atlântica no Estado de Santa Catarina. Sete sucessões de uso entre F e P foram definidas por fotografias aéreas tomadas em 1957, 1978 e 2008, entrevistas com moradores e escolha de áreas com florestas em estádio médio de regeneração. As sucessões foram identificadas como FFP, FPF, FFP, FPP, PFF, PPF, PPP, em que a primeira letra se refere ao uso observado em 1957; a segunda, em 1978; e a terceira, em 2008. Foram coletadas amostras de solo nas camadas de 0,00-0,10; 0,10-0,20; 0,20-0,30; 0,30-0,40; 0,40-0,50; 0,50-0,60; 0,60-0,80 e 0,80-1,00 m. Quantificaram-se os teores de carbono orgânico total (COT), abundância de C (δ13C), densidade do solo (Ds) e estoque de carbono (ECOT). A conversão de F em P proporcionou aumento da Ds e reduções nos teores de COT e no ECOT do solo. O maior valor de ECOT ocorreu nas áreas atualmente ocupadas por florestas, mesmo tendo sido utilizadas como pasto anteriormente. Áreas de floresta secundária tenderam, em relação aos teores de COT, a um novo equilíbrio, dado que foram verificados teores de COT superiores aos quantificados em áreas de floresta primária. As áreas de floresta e pastagem, com diferentes idades de uso e nas diferentes profundidades de solo avaliadas, evidenciaram respostas na δ13C, resultando em diferentes assinaturas isotópicas, confirmando a mudança de uso de plantas C3 para C4. Em pastagens com 50 anos de uso, na camada de 0,00-0,10 m, 66 % do COT do solo ainda é derivado da floresta original. A análise de componentes principais (ACP) indicou que o COT foi o atributo que melhor discriminou as alterações em razão do uso da terra, nas diferentes camadas de solo.

ABSTRACT Conversions of plant cover resulting from management practices may alter carbon storage and the natural abundance of 13C. The aim of this study was to evaluate C stocks and natural abundance of C (δ13C) in areas of forest (F) and pasture (P) sequences with different times of usage in an Atlantic Forest area, Santa Catarina, Brazil. Seven usage sequences of forest (F) and pasture (P) were defined through aerial photographs taken in 1957, 1978, and 2008; through interviews with residents; and through choice of areas with forests in an intermediate stage of regeneration. The sequences were identified as FFP, FPF, FFP, FPP, PFF, PPF, and PPF; in which the letters F or P refer to the usage observed in the years 1957, 1978, and 2008, respectively. Soil was sampled at the depths of 0.00-0.10, 0.10-0.20, 0.20-0.30, 0.30-0.40, 0.40-0.50, 0.50-0.60, 0.60-0.80, and 0.80-1.00 m. Natural abundance of soil 13C (δ13C), total organic carbon (TOC), bulk density (BD), and carbon stock (CST) were quantified. Conversion of forest to pasture led to an increase in BD and reduction in TOC and CST in the soil. The highest CST value was observed in areas currently occupied by forest, even when previously used as pasture. The TOC in the areas with secondary forest showed a tendency toward new equilibrium, since TOC values were higher than those observed in primary forest areas. The forest and pasture areas showed variation in the isotopic signatures of δ13C in the different land use times and soil depths, confirming the shift in cultivation from C3 to C4 plants. In pasture areas with 50 years of use, at the 0.00-0.10 m depth, 66 % of soil TOC is still derived from the original forest. Principal component analysis (PCA) indicated that TOC was the property that best discriminated the changes related to land use in the different soil depths.

A estimativa de perdas de solo é fundamental para o planejamento conservacionista. Com essa finalidade, destaca-se no Brasil o uso da Equação Universal de Perdas de Solo (USLE), para cuja utilização há escassez de dados obtidos de acordo com o método-padrão desse modelo. Entre os fatores que compõem a USLE, a erodibilidade do solo (fator K) é de difícil obtenção em razão da necessidade de conduzir experimentos em campo por longo tempo sob chuva natural. Com o objetivo de quantificar a erodibilidade do solo em um Cambissolo Húmico em Lages, SC, utilizando-se do método-padrão da USLE, quantificaram-se a erosividade (EI30) das chuvas naturais e as respectivas perdas de solo durante o período de 1993 a 2012. A erodibilidade foi determinada pelo quociente entre essas variáveis e pela regressão linear simples dessas. O valor de erodibilidade anual estimado pelo quociente e pela regressão linear simples entre as perdas de solo e as erosividades foi respectivamente de 0,0175 e 0,0172 Mg ha h ha-1 MJ-1 mm-1. A erodibilidade nos períodos de primavera-verão e outono-inverno apresentou pequenas variações em relação à média anual. A erodibilidade mensal variou de 0,0083 Mg ha h ha-1 MJ-1 mm-1 no mês de dezembro a 0,0241 Mg ha h ha-1 MJ-1 mm-1, no mês de abril. Ao longo do período de tempo avaliado, a erodibilidade anual evidenciou maior incremento nos anos iniciais e menor incremento nos anos finais.

Estimation of soil loss is critical to conservation planning. To make that estimation, use of the Universal Soil Loss Equation (USLE) is prominent in Brazil. For use of the USLE, there is a shortage of data obtained according to the standard method of this model. Among the factors that compose the USLE, soil erodibility (K factor) is difficult to obtain due to the need to conduct experiments in the field for a long time under natural rainfall. Aiming to quantify soil erodibility in a Humic Inceptisol in Lages, Santa Catarina, Brazil, with the use of the standard method of USLE, we quantified the erosivity (EI30) of natural rainfall and respective soil loss for the period 1993-2012. Erodibility was determined by the ratio between these variables and by simple linear regression of the same variables. Annual erodibility values, estimated by the ratio and by simple linear regression between soil loss and erosivity, were 0.0175 and 0.0172 Mg ha h ha-1 MJ-1 mm-1, respectively. The erodibility in spring-summer and autumn-winter showed small variations in relation to the annual average. The monthly erodibility ranged from 0.0083 Mg ha h ha-1 MJ-1 mm-1 in December to 0.0241 Mg ha h ha-1 MJ-1 mm-1 in April. Throughout the time period evaluated, annual erodibility exhibited a greater increase in the initial years and a smaller increase in the final years.

A erosão hídrica é a principal causa das perdas de solo e água, assim como de degradação das áreas agrícolas. O objetivo deste trabalho foi quantificar a erosão hídrica pluvial em uma área sem preparo prévio do solo, cultivada em contorno, em 2009 e 2010, sobre um Cambissolo Húmico, com os seguintes tratamentos: milho solteiro, soja solteira, feijão solteiro e milho e feijão consorciados, submetidos a quatro testes de chuva simulada com intensidade constante de 64 mm h-1 e duração de 1 h. O primeiro teste foi aplicado 18 dias após a semeadura das culturas e, os demais, 39, 75 e 120 dias, após o primeiro. O tipo de cultura influenciou a erosão hídrica nos testes 3 e 4 de chuva simulada; a soja foi mais eficaz no teste 3, enquanto, no teste 4, o milho foi mais eficiente no controle da erosão. As perdas de água foram influenciadas pelo tipo de cultura apenas no teste 3, onde o milho e a soja demonstraram a mesma eficiência, com menores valores de enxurrada do que as demais culturas. A taxa de perda de solo variou de distintas formas ao longo do período de amostragem da enxurrada, demonstrando relação linear positiva entre as perdas de solo e as de água, nos vários testes de chuva simulada.

Water erosion is the major cause of soil and water losses and the main factor of degradation of agricultural areas. The objective of this work was to quantify pluvial water erosion from an untilled soil with crop rows along the contour, in 2009 and 2010, on a Humic Dystrupept, with the following treatments: a) maize monoculture; b) soybean monoculture; c) common bean monoculture; d) intercropped maize and bean, exposed to four simulated rainfall tests of on hour at controlled intensity (64 mm h-1). The first test was applied 18 days after sowing and the others; 39, 75 and 120 days after the first test. The crop type influenced soil loss through water erosion in the simulated rainfall tests 3 and 4; soybean was most effective in erosion control in test 3, however, in test 4, maize was more effective. Water loss was influenced by the crop type in test 3 only, where maize and soybean were equally effective, with less runoff than from the other crops. The soil loss rate varied during the runoff sampling period in different ways, demonstrating a positive linear relationship between soil and water loss, in the different rainfall tests.

O manejo do solo influencia a erosão hídrica e o tamanho de sedimentos na enxurrada. Com o objetivo de quantificar os sedimentos na enxurrada e relacioná-los com sua velocidade (Ve), com a rugosidade (RR) e com o índice Ir, conduziu-se este estudo entre 2003 e 2006, em um Nitossolo, sob sistemas de manejo do solo submetidos a uma escarificação: i) solo descoberto com aração e duas gradagens (SCE); ii) aração e duas gradagens (PCE); iii) semeadura direta em solo nunca preparado e com resíduos queimados (SQE); e iv) semeadura direta tradicional (STE). Os tratamentos PCE, SQE e STE foram cultivados com rotação de culturas e o SCE não foi cultivado. Foram aplicados cinco testes de chuva simulada, com intensidade constante de 64 mm h-1 e durações de 20, 30, 40, 50 e 60 minutos cada um. A RR foi influenciada pelo efeito residual do manejo do solo e pelas chuvas simuladas e afetou a Ve nos três testes iniciais de chuva. Os sedimentos transportados pela enxurrada foram influenciados pelo manejo do solo e pelas chuvas simuladas; tais sedimentos ocorreram em maior quantidade no tamanho entre 0,5 e > 2 mm do que nos tamanhos menores, com maior quantidade de sedimentos menores nos tratamentos SQE e STE do que nos demais tratamentos. O índice D50 dos sedimentos variou com o manejo do solo e com os testes de chuva, diminuindo com o incremento de RR e aumentando com o incremento de Ve de Ir.

Soil management influences water erosion and sediment size in runoff. With the objective of quantifying sediments in runoff and their relation to runoff velocity (Rv), random roughness (RR), and Ir index, this experiment was carried out from 2003 to 2006, on a typical Hapludox with the following soil management systems submitted to chiseling: i) bare soil with plowing+two disking tillage (BSC); ii) plowing+two disking tillage (CTC); iii) no tillage with crop residues burned (BNTC); and iv) traditional notillage (TNTC). CTC, BNTC and TNTC treatments were cultivated with crop rotation and the BSC treatment was not cultivated. Five simulated rainfall tests were applied, with intensity of 64 mm h-1 and duration of 20, 30, 40, 50 and 60 min. RR was influenced by the residual effect of soil management and by simulated rainfall, and affected the Rv in the three initial rainfall tests. Sediments carried by runoff were influenced by soil management and by simulated rainfall. Most of the sediments were in the size range from 0.5 to > 2 mm, with a higher quantity of fine sediment in BNTC and TNTC treatments than in the other treatments. The D50 index of sediments changed with soil management system and with rainfall tests, decreasing with the increase of the RR and increasing with the increment of Rv and Ir index.

A quantidade e a distribuição de tamanho dos sedimentos transportados pela enxurrada são influenciadas pelo manejo, cobertura e cultivo do solo e pela chuva, entre outros fatores, constituindo-se em aspecto importante no planejamento conservacionista do solo. O objetivo deste trabalho foi quantificar os sedimentos transportados pela enxurrada e relacioná-los com a velocidade de enxurrada, durante o cultivo da soja, em um experimento de chuva simulada sobre um Nitossolo Háplico alumínico típico, nos sistemas de manejo do solo conduzido desde 1998: semeadura direta em solo nunca preparado e com resíduos queimados (SQ); e uma aração e duas gradagens (AG). Nesses tratamentos, cultivaram-se aveia, soja, ervilhaca, milho, aveia, feijão, nabo forrageiro, soja, ervilhaca, milho e soja, nesta sequência, durante cinco anos e meio. Estudou-se um tratamento adicional, em que o solo foi mantido sem cultivo, porém preparado com uma aração e duas gradagens na mesma época de semeadura das culturas nos demais tratamentos (SC). No último cultivo da soja, cinco testes de chuva simulada foram aplicados sobre os tratamentos, com intensidade variando de 63 a 67 mm h-1 e duração de uma hora, 24 h após ter sido aplicada uma chuva (molhamento) com intensidade de 65 mm h-1 e duração suficiente para iniciar a enxurrada. Os sedimentos foram quantificados em amostras de enxurrada coletadas 10 min antes do término de cada chuva simulada. O tamanho de sedimentos foi influenciado pelo sistema de manejo do solo e pela quantidade de chuva: na condição sem cultivo do solo, houve maior quantidade de sedimentos de maior diâmetro do que na condição em que o solo foi cultivado; na condição de solo cultivado, a quantidade de sedimentos de menor diâmetro foi maior do que no solo sem cultivo; e houve tendência de aumentar a quantidade de sedimentos na enxurrada com o aumento do número de chuva simulada, nas diversas condições de manejo do solo e de tamanhos de sedimento. O modelo exponencial ajustou-se aos dados de quantidade e tamanho dos sedimentos e aos de velocidade da enxurrada e cobertura do solo; a quantidade de sedimentos diminuiu com a redução de tamanho destes, e a velocidade da enxurrada diminuiu com o aumento da cobertura do solo. O modelo potencial ajustou-se aos dados de D50 e velocidade da enxurrada, tendo o D50 aumentado com o aumento da velocidade.

Quantity and size distribution of sediments transported by runoff are influenced by soil management, cover and crop systems, and by rainfall, among other factors, representing an important aspect in soil conservation planning. The objective of this study was to quantify runoff sediments and relate them with runoff velocity, during soybean growth, in a simulated rainfall experiment initiated in 1998 on a typical Hapludox, under the following soil management systems: conventional tillage with one plowing plus two diskings (CT) and no-tillage on a never tilled soil with burned residues (NT). In these treatments, the rotation crop systems consisted of oat, soybean, vetch, corn, oats, bean, fodder radish, soybean, vetch, corn, and soybean. An additional treatment with bare soil with one plowing plus two diskings (BS) was also studied. Five simulated rainfall tests were applied to the treatments in the last soybean crop cycle, with an intensity of 63-67 mm h-1 for one hour, 24 h after a pre-wetting rainfall, with an intensity of 65 mm h-1 and long enough to initiate runoff. The sediments were quantified in runoff samples collected 10 minutes before the end of each simulated rainfall test, and were related with the runoff velocity. The sediment size in the runoff was influenced by soil management systems and the rainfall quantity. In the treatment without soil cover (BS), the quantity of coarse sediments was higher than in the treatments with cultivated soil, whereas in CT and NT treatments the quantity of fine-sized sediments was higher than in the BS treatment. More sediments tended to be transported in the runoff with the application of more rainfall events. The sediment quantity transported by runoff was related with the sediment size, fitting to a positive exponential model, while runoff velocity decreased exponentially with increased soil cover. The D50 index was related with other variables, fitting to the potential model and increasing with runoff velocity.

A rugosidade da superfície pode ser influenciada pelo tipo e pela intensidade do preparo do solo entre outros fatores. A vantagem de se usar índices fractais em estudos de microrrelevo é que eles permitem a partição das características da rugosidade em propriedades ou que dependem exclusivamente da escala ou que independem totalmente dela. Por outro lado, a geoestatística prove algumas ferramentas que podem ser úteis no estudo da dinâmica da variabilidade da superfície do solo, diferentes daquelas avaliadas pela dimensão fractal. Verificou-se se é possível aplicar geoestatística na análise da variação do microrrelevo de um Latossolo sob seis tratamentos de preparo do solo, a saber: grade de discos, arado de discos, escarificador, grade de discos+grade niveladora, arado de discos+grade niveladora e escarificador+grade niveladora. As medidas foram feitas logo após o preparo do solo e subseqüentemente após cumulativos eventos de chuva natural. Medições duplicadas foram feitas em cada tratamento para cada data, produzindo um total de 48 superfícies. Um rugosímetro de agulhas foi utilizado para as medidas da rugosidade da superfície. A área de cada parcela era 1,35 m por 1,35 m e as medidas espaçadas de 0,25 m, produzindo um total de 3025 pontos por parcela. Tendência devido à inclinação do terreno e causadas pelo preparo do solo foi removida dos dados experimentais. Foram ajustados modelos aos semivariogramas de cada superfície e os parâmetros desses modelos analisados e relacionados aos parâmetros de dimensão fractal. Foi encontrada relação entre a dimensão fractal, D, e os parâmetros dos modelos dos semivariogramas. O parâmetro de auto-afinidade, l, não mostrou relação forte com parâmetros dos modelos dos semivariogramas apesar de ter tido uma relação de potência entre D e l.

Surface roughness isinfluenced by type and intensity of soil tillage among other factors, and it changes considerably with rain. In microrelief studies the advantages of using indices such as the fractal dimension, D, and the crossover length, l, is that they allow the partition of the roughness characteristics into properties that depend purely on the scale and on a scale free component, respectively. On the other hand, some geostatistical parameters may provide different ways to understand soil surface variability not addressed with fractal parameters. Changes in fractal dimension and semivariogram parameters for surface roughness evolution were evaluated as a function of cumulative rainfall on Oxisol samples over six tillage treatments, namely, disc harrow, disc plow, chisel plow, disc harrow+disc level, disc plow+disc level and chisel plow+disc level. Measurements were taken in each tillage treatment after rainfall events yielding a total of 48 experimental surfaces measured with a pin microrelief meter. The plot had 135 cm by 135 cm and the sample spacing was 25 mm. Trends due to plot slope component with its concavities and convexities and to agricultural practices were removed from field data sets. A semivariogram model was fitted to each of the surfaces and the model parameters were analyzed and related to the fractal dimension, D, and crossover length, l. A relationship was found between the fractal dimension, D, and semivariogram model parameters. The cross over length, l,did not show as strong relationships with the semivariogram model parameters, even though there was a power relation between D and l.

O uso de geoestatistica exige que pelo menos a hipótese intrínseca seja satisfeita. A presença de tendência invalida esta hipótese. Uma das maneiras mais práticas de resolver esta questão é subtrair dos dados originais uma função ajustada por mínimos quadrados, trabalhando com a função residual resultante. Esta técnica representa uma mudança de escala da variabilidade e da rugosidade da superfície para uma escala menor. Este trabalho descreve a técnica da remoção da tendência pela subtração de uma superfície ajustada por mínimos quadrados e discute os resultados usando dados topográficos como exemplos. O objetivo é mostrar como usar esta técnica para remover tendências de superfícies de diferentes escalas e com diferentes graus de superfície e como interpretar os resultados. Foi mostrado que quanto mais simples for a superfície ajustada que resolve o problema de tendência, melhores são os resultados obtidos. O uso da validação cruzada provou ser útil para validar os semivariogramas resultantes. Para a maioria das aplicações e dependendo da escala, uma superfície linear ou parabólica funciona muito bem. A transformação de retorno nos dados é bastante fácil e é feita somando de volta a superfície subtraída.

The use of geostatistics requires at least that the intrinsic hypothesis be satisfied. The presence of a trend in the data invalidates this hypothesis. One of the ways of solving this problem is by subtracting a function fitted to the original data and working with the residuals. This technique also represents a change to a smaller scale of the variability and surface roughness. This paper describes the detrending technique of subtracting a trend surface fitted by the least squares method and discusses the results using topographical data as examples. The objective is to show how the detrending technique works for different scales and degrees of trend and how to interpret the results. It is shown that the simplest the surfaces fitted that does the work of removing the trend the best are the results obtained. The use of jack knifing is proved useful to validate the resulting semivariograms. For most of the applications and depending upon the scale, a linear or a parabolic surface works reasonably well. The back transformation of the data afterwards is very easily done by adding back the subtracted trend surface.

Este trabalho objetivou estudar a variabilidade espacial de alguns atributos do solo após a implantação do sistema plantio direto (SPD). Uma área com 19.200 m² foi demarcada em uma grade com espaçamento de 20 x 20 m. A produtividade da cultura da soja e os atributos do solo, na camada de 0-0,2 m de profundidade, foram amostrados em 63 pontos de amostragem, realizadas em 1985, 1987 e 1988. A variabilidade espacial foi estudada utilizando a geoestatística através da análise de semivariogramas. O índice de saturação por bases (V) foi interpolado por krigagem ordinária e adicionalmente, usando métodos geoestatísticos bivariados, como a cokrigagem colocada (CKCL) usando as cotas topográficas como informação auxiliar. Verificou-se uma redução nos coeficientes de variação do conteúdo de matéria orgânica do solo de 1985 (20,4%) para 1988 (10,8%) ao mesmo tempo de um aumento de 32% no seu valor médio. Os dados de fertilidade do solo em 1985 revelaram uma maior variação (maior valor de Cv), evidenciando que os cultivos subsequentes sob plantio direto aumentaram a homogeneidade dos atributos do solo. Os semivariogramas experimentais tiveram melhor ajuste ao modelo esférico e a utilização agrícola do solo no SPD aumentou a continuidade espacial das propriedades do solo a curtas distâncias. Os alcances para a maioria dos semivariogramas variaram entre 40 e 90 m, para a maioria das propriedades do solo. Os mapas obtidos por krigagem permitiram delinear pequenas regiões com teores distintos de nutrientes no solo. A CKCL resultou em um mapa mais detalhado e com contornos mais suaves que a krigagem e a cokrigagem.

This study was carried out in order to assess the spatial variability of some soil properties after adoption of no tillage system (NTS). A 19,200 m² plot was marked with a 20 x 20 m spacing grid. Crop yield and soil attributes, at 0-0.2 m deep layer, were measured in 63 points in 1985, 1987 and 1988. The spatial variability was assessed by semivariogram calculation using geostatistics. Soil base saturation index (BS) was interpolated by kriging and also, using a bivariate geostatistical method, the collocated cokriging (CLCK) using terrain elevation as ancillary data. Although, the coefficient of variation (Cv) for soil organic matter content decreased from 1985 (20.4%) to 1988 (10.7%), its mean value increased 32% in the same period. The soil fertility in 1985 was found to be more diverse (i.e. high Cv value), providing evidences that the clearing and subsequent no tillage cultivation increased soil homogeneity. Experimental semivariograms were best fitted to a spherical model. The cultivation under NTS improved the spatial continuity of the studied attributes at close distances. The range for most of the semivariograms of soil properties varied between 40 and 90 m. Kriged maps allowed distinguishing small areas with different chemical elements content. The CLCK approach resulted in maps with higher details and smoother contours in comparison to kriging and cokriging.

O objetivo deste trabalho foi analizar a distribuição espacial da compactação do solo e a influência da umidade do solo na resistência à penetração. Esta última variável foi descrita pelo índice de cone. O solo estudado foi Nitossolo e os dados de índice de cone foram obtidos usando um penetrômetro. A resistência do solo foi avaliada a 5 profundidades diferentes, 0-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm, 30-40 cm e mais de 40 cm, porém o conteúdo de umidade do solo foi medido a 0-20 cm e 20-40 cm. As condições hídricas do solo variaram nas diferentes amostragems. Os coeficientes de variação para o índice de cone foram 16,5% a 45,8% e os do conteúdo de umidade do solo variaram entre 8,96% e 21,38%. Os resultados sugeriram elevada correlação entre a resistência do solo, estimada pelo índice de cone e a profundidade do solo. Sem embargo, a relação esperada com a umidade do solo não foi apreciada. Observou-se dependência espacial em 31 de 35 séries de dados de índice de cone e umidade do solo. Esta dependência foi ajustada por modelos exponenciais com efeito pepita variável de 0 a 90% o valor do patamar. Em séries de dados o comportamento foi aleatório. Portanto, a técnica das distâncias inversas foi utilizada para cartografar a distribuição das variáveis que não tiveram estrutura espacial. Na krigagem constatou-se uma suavização dos mapas comparados com esses das distâncias inversas. A krigagem indicadora foi utilizada para cartografar a variabilidade espacial do índice de cone e recomendar melhor manejo do solo.

The aim of this work was to analyze the spatial distribution of soil compaction and the influence of soil water content on the resistance to penetration. The latter variable was described by the cone index. The soil at the study site was a Nitisol and the cone index data were obtained using a penetrometer. Soil resistance was assessed at 5 different depths, i.e. 0-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm, 30-40 cm and deeper than 40 cm, whereas soil water content was measured at 0-20 cm and 20-40 cm. Soil water conditions varied during the different samplings. Coefficients of variation for cone index ranged from 16.5% to 45.8% while those for soil water content varied from 8.96% to 21.38%. Results suggested a high correlation between soil resistance, as assessed by the cone index, and soil depth. However, the expected relation with soil water content was not observed. Spatial dependence was observed in 31 out of 35 data series, both cone index and soil water content. This structure was fitted to exponential models with nugget effect varying from 0 to 90% of the sill value. Four of the data series showed a random behaviour. Inverse distance technique was used in order to map the distribution of the variables when no spatial structure was observed. Ordinary kriging showed a smoothing of the maps compared to those from inverse distance weighing. Indicator kriging was used to map the cone index spatial distribution for recommendation of further soil management.

O objetivo deste trabalho foi analisar a variabilidade espacial do teor de água do solo, ao longo do tempo, em duas condições distintas de uso. Para tanto, foram efetuadas medições do teor de água no solo em área com vegetação natural e outra cultivada com culturas anuais em Galícia, Espanha. O solo foi classificado como Umbrisol (FAO) e as medições foram tomadas em uma parcela plana de 190 m², da qual metade foi mantida com vegetação natural e metade cultivada com culturas anuais. As medições do teor de água foram efetuadas utilizando o aparelho TDR (Time Domain Reflectometry) a 15 cm de profundidade em 29/10/1993, 16/3/1994 e 13/10/1994 em um reticulado quadrado de 1 m, compreendendo aproximadamente 100 pontos na parcela com vegetação natural e 90 pontos na parcela cultivada. A variabilidade espacial foi avaliada com uso de geoestatística, examinando semivariogramas, e efetuando interpolação por meio da técnica de krigagem para construção de mapas de isolinhas, a fim de examinar a estabilidade temporal dos locais com ocorrência de valores médios. Conclui-se que o cultivo e a cobertura do solo afetam a dependência espacial do teor de água uma vez que na parcela cultivada a dependência tende a desaparecer à medida que o conteúdo de água aumenta. Para a parcela sob vegetação natural ocorreu o contrário, com dependência espacial em distâncias maiores para a situação em que o conteúdo de água médio foi maior. A estabilidade temporal do teor de água do solo foi maior nos dias em que a dependència espacial entre amostras foi menor.

The objective of this study was to assess the spatial variability for soil water content as a function of time, in two distinct land uses. In order to do that, soil moisture measurements were taken in two adjacent plots, one of which was cultivated and the other was kept with natural vegetation, in Galicia, Spain. The water content was measured using a TDR at 15 cm depth. The soil was classified as an Umbrisol (FAO) and measurements were taken on a regular square grid of 1m on a flat 190 m² plot, half of which was cultivated and comprised 100 sampling points and the other half was with natural vegetation and comprised 90 samplings points. Dates of sampling were 29/October/1993, 16/March/1994 and 13/October/1994. The spatial variability was analyzed by the semivariograms, and by kriging estimation maps for each date and land use, and assessing temporal stability of the places where values close to the mean value occur. It was concluded that cultivation and cover crop affect the spatial dependence for soil water content since on the cultivated plot the spatial dependence tended to disappear as the water content increased. The reverse was found for the natural vegetation plot since it showed spatial dependence for larger distances as the water content increased. The time stability of soil water content was higher when spatial dependence among samples was lower.

A função de ajuste do semivariograma é o aspecto mais importante da geoestatística, por esse motivo, o modelo escolhido deve ser validado. Jack knifing pode ser um dos métodos mais eficientes para esta finalidade. O objetivo deste estudo foi mostrar o uso da técnica jack knifing para validar modelos de hipótese geoestatística e de semivariograma. Para essa finalidade, foram analisados dados topográficos de seis campos de escalas distintas e de diferentes densidades de amostragem. Devido aos dados topográficos selecionados terem apresentado tendência em todos os campos, fato verificado pela ausência de patamar no semivariograma, a tendência foi removida através do ajuste de uma superfície de tendência pelo método dos quadrados mínimos. Os modelos de semivariograma foram ajustados por diferentes técnicas e validados pela comparação dos resultados do jack knifing. Os parâmetros de Jack knifing analisados foram a interseção, o coeficiente angular e o coeficiente de correlação para a regressão linear entre valores estimados e medidos, e a média e a variância dos erros calculados pela diferença entre valores medidos e estimados divididos pela raiz quadrada da variância da estimativa. Os resultados do jack knifing foram úteis no julgamento adequado dos modelos ajustados aos semivariogramas, independentemente da escala e da densidade de amostragem. Conclui-se que os modelos de semivariograma ajustados manualmente resultaram em melhores parâmetros de jack knifing devido à liberdade de escolha, por parte do usuário, do melhor ajuste em regiões distintas do semivariograma.

The semivariogram function fitting is the most important aspect of geostatistics and because of this the model chosen must be validated. Jack knifing may be one the most efficient ways for this validation purpose. The objective of this study was to show the use of the jack knifing technique to validate geostatistical hypothesis and semivariogram models. For that purpose, topographical heights data obtained from six distinct field scales and sampling densities were analyzed. Because the topographical data showed very strong trend for all fields as it was verified by the absence of a sill in the experimental semivariograms, the trend was removed with a trend surface fitted by minimum square deviation. Semivariogram models were fitted with different techniques and the results of the jack knifing with them were compared. The jack knifing parameters analyzed were the intercept, slope and correlation coefficient between measured and estimated values, and the mean and variance of the errors calculated by the difference between measured and estimated values, divided by the square root of the estimation variances. The ideal numbers of neighbors used in each estimation was also studied using the jack knifing procedure. The jack knifing results were useful in the judgment of the adequate models fitted independent of the scale and sampling densities. It was concluded that the manual fitted semivariogram models produced better jack knifing parameters because the user has the freedom to choose a better fit in distinct regions of the semivariogram.

A perda de nutrientes por erosão hídrica causa empobrecimento do solo e reduz a produtividade das culturas, além de causar contaminação da água. O N solúvel na água de enxurrada é biodisponível, contribui para a eutrofização das águas e, dependendo de sua forma e teor, é tóxico aos organismos aquáticos. Com o objetivo de avaliar os teores de NH4+ e NO3- na água de enxurrada, realizou-se um experimento com chuva simulada, de abril a novembro de 2006, num Cambissolo Húmico alumínico léptico, com preparo convencional. A combinação de três fatores foi estudada: espécie vegetal (cultura), forma de semeadura e teste de chuva simulada. Avaliaram-se as culturas de aveia-preta (Avena strigosa) e ervilhaca-comum (Vicia sativa). As formas de semeadura foram mecanizada em linhas no sentido da pendente do terreno, a lanço, e mecanizada em linhas em contorno no declive. Foram feitos cinco testes de chuva simulada, com intensidade constante e planejada de 64 mm h-1 e duração de uma hora: os quatro primeiros durante o ciclo de desenvolvimento das culturas e o quinto sobre os resíduos culturais mantidos na superfície do solo. A aplicação de N na forma de uréia em cobertura na aveia imediatamente antes da aplicação do primeiro teste de chuva resultou em maior teor de N-NH4+ na água de enxurrada, do que naquela proveniente do cultivo de ervilhaca, superando os teores aceitáveis para a comunidade aquática. O teor de N-NO3- na água de enxurrada foi maior na semeadura em contorno do que na pendente na presença de resíduos vegetais em decomposição na superfície do solo. Os teores de N-NH4+ e N-NO3- na água de enxurrada diminuíram ao longo do ciclo das culturas, aumentando no teste realizado sobre os resíduos culturais da ervilhaca, onde os referidos teores foram maiores do que sobre os resíduos de aveia.

Where nutrients are lost by water erosion the eroded soil is impoverished and crop productivity is reduced, apart from the water contamination. Soluble N in the runoff is biologically available and contributes to eutrophication of the water and, depending on the form and content in the water, may be toxic to aquatic organisms. In order to evaluate the N content in the form of ammonium and nitrate in the runoff water, an experiment was conducted with simulated rainfall from April to November 2006, on an Inceptisol under conventional tillage. A combination of three factors was studied: crop type, sowing form and simulated rainfall test. The crops black oat (Avena strigosa) and common vetch (Vicia sativa) were studied, as well as the sowing forms: mechanical, along rows in slope direction; broadcast by hand; and mechanized along contour lines; and five simulated rainfall tests, at a constant and planned intensity of 64 mm h-1 and rainfall duration of 1 h. The first four rainfall tests were applied during the crop cycles and the fifth on the crop residues maintained on the soil surface. Nitrogen application to oat as urea cover dressing, immediately before rainfall test 1, resulted in a higher N-NH4+ content in the runoff water from oat than from vetch, exceeding the acceptable level for the aquatic community. Under rainfall on residues in decomposition on the soil surface, the content of soluble N-NO3- in the runoff water was higher in the crops of contour sowing than of slope sowing. The contents of soluble N-NH4+ and N-NO3- in the runoff water decreased from the beginning to the end of the crop cycles, but increased in the rainfall test on vetch mulch, to higher values than in the treatment with oat residue.

A rugosidade da superfície pode ser influenciada pelo tipo e pela intensidade do preparo do solo, entre outros fatores. Em solos preparados o microrrelevo é aplanado consideravelmente com o acúmulo da chuva. A Geoestatística promove algumas ferramentas que podem ser úteis no estudo da dinâmica da variabilidade da superfície do solo. O objetivo desse estudo foi verificar se é possível aplicar geoestatística na análise da variação do microrrelevo do solo. Os resultados foram obtidos num Latossolo sob seis tratamentos de preparo do solo: grade de discos, arado de discos, escarificador, grade de discos + grade niveladora, arado de discos + grade niveladora e escarificador + grade niveladora. As medidas foram feitas logo após o preparo do solo e subseqüentemente após cumulativos eventos de chuva natural. Medições duplicadas foram feitas em cada tratamento para cada data, produzindo um total de 48 superfícies. Um rugosímetro de agulhas foi utilizado para as medidas da rugosidade da superfície. A área de cada parcela era 1,35 m por 1,35 m e as medidas espaçadas de 25 mm, produzindo um total de 3025 pontos por parcela. Antes da análise geoestatística, a tendência foi removida dos dados experimentais por dois diferentes métodos. Foram ajustados modelos aos semivariogramas de cada superfície, e os parâmetros desses modelos foram analisados. O método usado para remover a tendência influenciou os resultados geoestatísticos. O parâmetro geoestatístico razão de dependência mostrou que a dependência espacial aumentou para a maioria das superfícies com o aumento da precipitação pluvial acumulada.

Surface roughness can be influenced by type and intensity of soil tillage among other factors. In tilled soils microrelief may decay considerably as rain progresses. Geostatistics provides some tools that may be useful to study the dynamics of soil surface variability. The objective of this study was to show how it is possible to apply geostatistics to analyze soil microrelief variability. Data were taken at an Oxisol over six tillage treatments, namely, disk harrow, disk plow, chisel plow, disk harrow + disk level, disk plow + disk level and chisel plow + disk level. Measurements were made initially just after tillage and subsequently after cumulative natural rainfall events. Duplicated measurements were taken in each one of the treatments and dates of samplings, yielding a total of 48 experimental surfaces. A pin microrelief meter was used for the surface roughness measurements. The plot area was 1.35 × 1.35 m and the sample spacing was 25 mm, yielding a total of 3,025 data points per measurement. Before geostatistical analysis, trend was removed from the experimental data by two methods for comparison. Models were fitted to the semivariograms of each surface and the model parameters were analyzed. The trend removing method affected the geostatistical results. The geostatistical parameter dependence ratio showed that spatial dependence improved for most of the surfaces as the amount of cumulative rainfall increased.

O preparo do solo altera as suas condições físicas de superfície e subsuperfície e, conseqüentemente, influencia os valores de propriedades que se relacionam com a erosão hídrica. O trabalho, realizado entre junho de 2005 e março de 2006 em um Nitossolo Háplico alumínico típico, objetivou estudar o efeito de uma escarificação e da erosividade de chuvas sobre algumas variáveis relacionadas à erosão hídrica do solo nos sistemas de manejo: (a) preparo convencional sem cultivo do solo (SCE); (b) preparo convencional (PCE); (c) semeadura direta em solo nunca preparado e com resíduos queimados (SQE); e (d) semeadura direta tradicional (STE). Nos tratamentos PCE, SQE e STE, cultivaram-se aveia-preta, soja, ervilhaca-comum, milho, feijão preto, nabo forrageiro, em rotação durante cinco anos e meio. Após a escarificação, aplicaram-se cinco testes de chuva simulada, com 64 mm h-1 e duração de 20, 30, 40, 50 e 60 min cada um. Entre os testes 2 e 3 de chuva simulada, ocorreram 57 mm de chuva natural; entre os testes 3 e 4, 21 mm; e entre os testes 4 e 5, 30 mm. Determinaram-se o teor de água no solo antes das chuvas, a rugosidade superficial do solo, o tempo de empoçamento e de início da enxurrada, a infiltração de água no solo, o escoamento superficial, a concentração de sedimentos na enxurrada e a perda total de solo. O teor de água do solo praticamente não variou nos tratamentos e nos testes de chuva. A rugosidade superficial foi influenciada pelo manejo anterior do solo, tendo sido menor no SCE do que nos demais tratamentos, sem diferença entre estes. Ao final dos testes de chuva, a rugosidade superficial era menor do que antes do seu início em todos os tratamentos, com exceção do SCE. Esse comportamento da rugosidade influenciou o empoçamento da água da chuva na superfície do solo e, principalmente, o início da enxurrada, refletindo-se também na infiltração de água no solo e no volume de enxurrada. O tratamento STE foi o mais eficaz na redução do volume de enxurrada, na concentração de sedimentos na enxurrada e na perda total de solo. O modelo exponencial do tipo y = a e-bx ajustou-se à taxa de perda de solo e à erosividade das chuvas no tratamento SCE, enquanto em PCE, SQE e STE foi o modelo linear do tipo y = a + bx que se ajustou aos referidos dados.

Tillage changes the physical conditions of the soil surface and subsurface and, consequently, influences values of the parameters related to water erosion. This study aimed to determine, from June 2005 to March 2006, the effect of a chiseling operation and of the rainfall erosivity on some parameters related to the soil water erosion in a Nitosol under the following soil management systems: (a) conventional tillage without soil cultivation (BSE), (b) conventional tillage (CTE), (c) no-tillage in never-tilled soil and with burned crop residue (NQE), and (d) traditional no-tillage (NTE). In CTE, NQE and NTE treatments, black oat, soybean, vetch, corn, oat, bean, fodder radish, soybean, vetch, corn and oat were cropped in rotation during five and a half years. After chiseling, five rainfall tests were simulated (intensity of 64 mm h-1) during 20, 30, 40, 50 and 60 min. Between the second and third test there was 57 mm natural rainfall, 21 mm between the third and fourth test, and 30 mm between the fourth and fifth test. Soil moisture content, surface roughness, time of puddle formation and the beginning of runoff, soil water infiltration, total runoff, sediment concentration in runoff, and total soil loss were determined prior to each rainfall test. There was virtually no variation in soil water content in the treatments and rainfall tests. The surface roughness was influenced by the previous soil management and was lower in BSE than in the other treatments, which did not differ from each other. At the end of the rainfall tests, the soil surface roughness was lower than at the beginning in all treatments, except in BSE. This roughness pattern influenced the puddling of rainfall water on the soil surface, and especially the beginning of runoff, and affected the soil water infiltration and runoff volume. The NTE treatment was the most effective to reduce the runoff volume, sediment concentration in the runoff and total soil loss. The exponential model (y = a e-bx) was adjusted to soil loss and rainfall erosivity data for the soil without cultivation. Data from the soil under conventional soil tillage, no-tillage with residue burning and no-tillage with residue maintenance, it was adjusted a linear model (y = a + bx).