Resumo Santa Catarina possui destaque nacional no cultivo da maçã, porém atualmente os dados de área cultivada são coletados através de metodologias subjetivas. Neste sentido, o presente trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia de estimativa de área utilizando técnicas de sensoriamento remoto. Além disso, através de dados SRTM e meteorológicos foi realizada a espacialização de um dos fatores essenciais ao cultivo da maçã, as horas de frio (HF), a qual determina a brotação e consequentemente a produtividade dos pomares. Os resultados mostraram que por meio das imagens orbitais foi possível um mapeamento com 93,4% de índice Kappa, fato este obtido principalmente pelo uso de imagens Sentinel-2 e Cbers-4. Cerca de 73% encontram-se em uma faixa de altitude entre 1.100 e 1.400 m. Em relação às Horas de Frio, pomares implantados entre 700 e 900 HF totalizam 71,3% da área de produção. A metodologia aplicada e os resultados alcançados no presente trabalho demonstram grande potencial para o mapeamento de outras regiões produtoras de maçã no estado.

Abstract Santa Catarina has national prominence in the cultivation of the apple, but currently the data of cultivated area are collected through subjective methodologies. In this sense, the present work aims to present an area estimation methodology using remote sensing techniques. In addition, through SRTM and meteorological data, the spatialization of one of the factors essential to apple cultivation, the chill hours (CH) was carried out, which determines bud break and consequently orchards productivity. Results showed that by means of orbital images a mapping with 93.4% of Kappa index was possible, fact obtained mainly by the use of Sentinel-2 and Cbers-4 images. About 73% are in an altitude range between 1,100 and 1,400 m. In relation to the Chill Hours, orchards implanted between 700 and 900 CH total 71.3% of the production area. The applied methodology and the results achieved in the present work show great potential for the mapping of other apple producing regions in the state.

Resumo Os estudos hidrológicos em bacias experimentais têm sido realizados devido à necessidade de compreensão dos processos que controlam o movimento da água e sedimentos e seus impactos na disponibilidade e qualidade das águas. Os modelos hidrológicos são ferramentas com alto potencial para a simulação de cenários hipotéticos em diferentes escalas. Assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar a eficácia do modelo SWAT para representação do fluxo hidrossedimentológico em uma bacia hidrográfica catarinense a partir dos procedimentos usuais de calibração e validação. O estudo foi realizado na bacia do rio Camboriú com uma área de 195 km². Na análise do desempenho do modelo comparou-se os dados de vazão e sólidos transportados medidos e simulados na seção de controle. Os resultados obtidos atestaram a capacidade do SWAT para as simulações hidrossedimentológicas nessa bacia. Entretanto, foi preciso realizar a sua calibração para que as simulações atendessem os critérios de qualidade estabelecidos. Após a calibração, observou-se uma tendência de subestimativa das variáveis simuladas, porém, dentro de limites aceitáveis. Além disso, foi possível comprovar a eficiência do modelo para simulação das curvas de permanência das variáveis estudadas, caracterizando o SWAT como uma ferramenta importante na gestão de bacias hidrográficas como a do rio Camboriú.

Abstract Hydrological studies in experimental basins have been widely carried out in order to understand the processes that control the movement of water and sediment and their impact on the availability and quality of water. For this purpose, the hydrological models are used to simulate hypothetical scenarios at different spatial and temporal scales. The goal of this study was to evaluate the efficiency of the SWAT model to represent the hydrosedimentological flow in a Santa Catarina river basin by applying the usual procedures for calibration and validation. The study was conducted in the basin of the Camboriú River (BHRC), which has an area of 195 km². For model performance analysis purposes, the flow and solids transported to the control section studied and the simulated data were compared. The results obtained have proven the efficiency of SWAT hydrosedimentological simulations in the BHRC. However, it was necessary to calibrate the model so that the simulations would comply with the established quality criteria. Though it occurred within acceptable limits, there was a tendency of underestimation of the simulated variables after calibration. Additionally, it was possible to verify the efficiency of the model for simulating the retention curves of the analyzed variables, thus emphasizing the SWAT as an important tool for river basin management such as the basin of Camboriú River.

RESUMO As mudanças de paisagem têm sido foco de pesquisas na área ambiental. Nesse contexto, os modelos hidrológicos se destacam como ferramentas para diferentes análises. Nesse trabalho, o objetivo foi utilizar o modelo hidrológico SWAT para simular os impactos das alterações no uso e ocupação das terras da bacia hidrográfica do Rio Camboriú (BHRC) entre os anos de 1957, 1978 e 2012. Os resultados indicaram que SWAT foi eficiente para simulação da vazão e da perda de solo possibilitando a quantificação dos impactos a partir da simulação de cenários. As mudanças na cobertura do solo acarretaram alterações significativas no regime hidrossedimentológico. Para a vazão, os impactos foram maiores nos extremos da curva de permanência. O cenário 2012 se destacou negativamente por apresentar as maiores vazões de pico e as menores vazões em período de estiagem. Para a perda de solo, os maiores valores foram identificados nas sub-bacias com uso predominante para rizicultura e pastagens, o que foi atribuído, fundamentalmente, a alterações da taxa de escoamento superficial e aos fatores relacionados ao uso, manejo do solo e práticas conservacionistas. De maneira geral, a BHRC não apresentou problemas severos de perda de solo, entretanto, as mudanças na paisagem associadas as características edafoclimáticas podem favorecer a degradação do solo, principalmente em anos com elevados volumes de precipitação.

ABSTRACT Changes in the Earth’s landscape have been the focus of much environmental research. In this context, hydrological models stand out as tools for several assessments. This study aimed to use the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) hydrological model to simulate the impact of changes in land use in the Camboriú River Watershed in the years 1957, 1978, and 2012. The results indicated that the SWAT model was efficient in simulating water flow and sediment transport processes. Thus, it was possible to evaluate the impact of different land use scenarios on water and sediment yield in the catchment. The changes in land use caused significant changes in the hydro-sedimentological dynamic. Regarding flow, the effects of land use changes were more pronounced at both ends of the curve representing duration of flow. The worst scenario was identified for the year 2012, which saw the highest peak discharges during flood events and lowest flows during the dry season. Concerning soil erosion, the highest values were identified for sub-basins that were predominantly covered by rice paddies and pastures; this was attributed mainly to surface runoff and changes in land use (represented by C-USLE). Overall, the Camboriú River Basin did not experience severe soil erosion issues; however, it was found that changes in land use related to soil and climate characteristics may increase soil degradation, especially in years with high precipitation levels.

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 influência do sistema de uso e manejo na qualidade física do solo tem sido tema de destaque em razão de seus impactos ambientais e agronômicos. O intervalo hídrico ótimo (IHO) é um moderno indicador da qualidade física que potencialmente pode apresentar os mecanismos e processos de perda ou recuperação da qualidade física do solo, por causa do seu uso e manejo. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi quantificar a influência de diferentes sistemas de uso e manejo no IHO de um Latossolo Vermelho distrófico, textura franco-arenosa, composto por 170, 40 e 790 g kg-1 de argila, silte e areia, respectivamente. Foram selecionadas quatro áreas, sob os seguintes sistemas de uso e manejo do solo: mata nativa; pastagem cultivada por mais de 20 anos; citros por mais de 10 anos, antecedido por 10 anos de pastagens; e cultivo com culturas comerciais (milho, sorgo, aveia e mandioca), por cerca de 15 anos, após 10 anos de pastagem cultivada. Foram coletadas 48 amostras indeformadas, em cada área, no centro da camada de 0-0,10 m de profundidade. As amostras foram submetidas a potenciais de -10 a -15.000 hPa, em que foram determinadas a curva de retenção de água, a curva de resistência do solo à penetração e, posteriormente, a densidade do solo (Ds) e o IHO. A Ds foi influenciada pelos sistemas de uso e manejo do solo na sequência cultivo = citros > pastagem > mata nativa. A relação entre IHO e Ds foi linear e negativa, à exceção da mata nativa que na faixa de Ds entre 1,35-1,55 Mg m-3 apresentou relação positiva. Valores de Ds, em que o IHO = 0, associados com severa degradação física do solo, foram de 1,75 e 1,80 Mg m-3, nos solos sob citros e cultivo, respectivamente; a proporção desses valores foi de 21 % para o solo sob citros e 18 %, para o sob cultivo. A perda de qualidade física do solo foi menos acentuada no solo sob pastagem, quando comparado com os solos sob citros e cultivo, sendo a diminuição do IHO menos acentuada com o aumento da Ds. O menor valor de Ds em que iniciou a redução do IHO foi tomado como densidade do solo de alerta (Ds a). A Ds a foi de 1,55 Mg m-3 e pode ser utilizada como valor de referência no processo de recuperação da qualidade física do solo, válida para solos com textura, uso e manejo semelhante ao deste estudo.

The effects of soil use and management on soil physical quality have been largely discussed due to its environmental and agronomic impacts. The least limiting water range (LLWR) is a modern indicator of soil physical quality that can indicate processes and mechanisms linked to soil physical degradation caused by soil use and management. The aim of this work was to quantify the influence of different land uses and soil tillage on the LLWR of an Oxisol (170, 40 and 790 g kg-1 clay, silt and sand). Four areas were selected: native forest; planted pasture for more than 20 years; area under citrus cultivation for more than 10 years; area with annual crops (corn, sorghum, oat, and cassava) for 15 years after 10 years of pasture. In each treatment, 48 undisturbed samples were collected in the 0-0.10 m layer. A matric potential of -10 to -15,000 hPa was applied and the soil samples were analyzed for soil bulk density (Bd) , water retention curve, soil resistance curve, LLWR, and critical Bd. Bulk density was influenced by soil use and management at the following sequence commercial crops = citrus > pasture > native forest. The relationship between LLWR and Bd was linear and negative, except under native forest, where the Bd range (1.35-1.55 Mg m-3) had a positive relationship. In the areas under citrus and annual crops, LLWR reached zero, with a critical bulk density (Bd c) of 1.75 and 1.80 Mg m-3, respectively, with severe soil physical degradation. The ratio of these values was 21 % for soil under citrus and 18 % for soil under commercial crops. The loss of soil physical quality was less marked for the soil under pasture than citrus and annual crops, with a less pronounced decrease of LLWR with increasing Bd a. The lowest Bd value, at which the reduction of LLWR begins, was named alert bulk density (Bd a). The Bd was 1.55 Mg m-3 and can be used as a reference value for the process of soil regeneration, valid for soils with soil texture and soil use and management similar to this study.

Estratégias de manejo para melhorar e manter a qualidade física do solo (QFS) são fundamentais para a sustentabilidade de sistemas agrícolas. O intervalo hídrico ótimo (IHO) é um indicador de QFS, definido pela faixa de teor de água menos limitante às plantas. Para uma adequada QFS às plantas, os teores de água do solo deveriam ser mantidos nos limites do IHO. Nesse contexto, a cobertura do solo pelos restos culturais pode contribuir com a QFS via aumento na frequência com que θ permanece no IHO (Fdentro). O objetivo deste estudo foi determinar o IHO em um Latossolo Vermelho distroférrico cultivado com a cultura da soja em sistema de plantio direto, bem como avaliar a Fdentro em função de diferentes quantidades de resíduos de aveia (0, 3, 6, 9 e 12 Mg ha-1). O IHO apresentou relação inversa com a densidade do solo (Ds). Com o estreitamento do IHO, foi observada redução da Fdentro, independentemente da quantidade de resíduos sobre o solo. Por sua vez, o aumento da quantidade de resíduos de aveia sobre o solo proporcionou incremento nos valores de Fdentro, independentemente da posição de amostragem. O efeito benéfico do aumento da quantidade dos resíduos de aveia sobre a Fdentro foi dependente da amplitude do IHO. Com o aumento da Ds e redução do IHO, o incremento da massa de resíduos sobre o solo não refletiu em aumento da Fdentro ou da QFS, principalmente em Ds próximas à considerada crítica.

Soil management strategies to improve and maintain soil physical quality (SPhQ) are essential for the sustainability of intensive agricultural systems. The least limiting water range (LLWR) is an indicator of SPhQ defined by the range of least restrictive soil water content to plants, i.e., a soil water content within the LLWR indicates an appropriate SPhQ for plants. In this context, soil mulching with crop residues can contribute to the SPhQ by increasing the frequency at which soil water availability is maintained within the LLWR (Fwithin). The purpose of this study was to determine the LLWR of an Oxisol under no-tillage soybean and to evaluate Fwithin under application of oat residue (0; 3; 6; 9; and 12 Mg ha-1) to the soil surface. An inverse relation of the LLWR with soil bulk density (Bd) was observed. With decreasing LLWR, Fwithin decreased, independently of the oat residue rate. However, an increase in residue application increased the Fwithin values, independent of the sampling position. The beneficial effect of the increase of residue amount on Fwithin depended on the amplitude of the LLWR. With the increase of Bd and reduction of LLWR, higher residue amounts on the soil did not result in an increase of Fwithin or of SPhQ, mainly when Db was close to the critical soil bulk density.

Devido à utilização mais intensa de água via irrigação e ao elevado custo que tem sido agregado a este recurso, é necessário que os sistemas de irrigação operem com altos níveis de eficiência. A descrição do padrão espacial de propriedades físico-hídricas do solo pode auxiliar no manejo eficiente da irrigação. Para tanto, técnicas da geoestatística são necessárias. Assim, este trabalho teve como objetivos descrever e avaliar o padrão espacial da porosidade, densidade e armazenamento de água no solo durante um ciclo de secamento, num Nitossolo Vermelho distroférrico cultivado com a cultura do feijoeiro. A área de cultivo foi subdividida em 80 quadrículas, segundo uma malha de 3 por 3 m. Em cada quadrícula, mediu-se o teor de água do solo ao longo do tempo, com sondas de TDR de 0,20 m de comprimento, e coletou-se uma amostra de solo indeformada. Os dados foram analisados por meio da estatística descritiva, análise exploratória e técnicas da geoestatística. A porosidade total, a macroporosidade e a microporosidade ocorreram de forma aleatória na área. A densidade do solo apresentou moderado grau de dependência espacial. Verificou-se que a uniformidade de aplicação da lâmina de irrigação não alterou o padrão espacial de armazenamento de água no solo, evidenciando que fatores intrínsecos do solo definiram este padrão.

Due to the intensive utilization of water for irrigation and the high costs of this resource, irrigation systems need to run with high levels of efficiency. The spatial pattern of soil properties can help to improve the efficiency of irrigation management. For this, geostatistic techniques are needed. The objectives of this work were to describe statistically and to evaluate the spatial variability of bulk density, soil porosity and water storage, on a Red Nitosols, cultivated with irrigated beans. The experimental area was sub-divided into 80 squares, in a 3 m squared grid. On each square measurements of soil moisture during the dry cycle, with 0.20 m of depth TDR probes and an undisturbed soil sample were taken. Data was analyzed by descriptive statistics, exploratory analysis and geostatistic techniques. It was found that the total porosity, macroporosity and microporosity are randomly distributed variables. Soil bulk density presented a moderated level of spatial dependence. The uniformity of the amount of water applied does not influence the water storage pattern, but intrinsic soil factors are determining factors.

O sistema integração lavoura-pecuária pode promover a compactação das camadas superiores do solo, principalmente devido ao pisoteio animal. Porém, o desenvolvimento das plantas e a produção de raízes, em interação com o pisoteio animal, podem amenizar os efeitos deletérios causados à estrutura do solo por esse sistema. Até agora, são desconhecidas as modificações físicas do solo em sistemas de integração lavoura-pecuária que utilizam aveia e azevém como forrageiras de inverno para a produção animal. Em função disto, o objetivo deste trabalho foi quantificar e relacionar a resistência tênsil, a friabilidade e o teor de carbono orgânico em um Latossolo Vermelho distroférrico sob uso com integração lavoura-pecuária. O experimento foi conduzido em Campo Mourão - Paraná, Brasil. Quatro tratamentos foram utilizados com alturas de pastejo: 7, 14, 21 e 28 cm. Em cada tratamento foram coletados, casualizadamente, cinco blocos de solo nas profundidades de 0 - 0,10; 0,10 - 0,20 e 0,20 - 0,30 m. O aumento no carbono orgânico do solo promoveu aumentos da resistência tênsil do solo na camada de 0,10 - 0,20 m, sendo verificados nesta camada os maiores valores de resistência tênsil. A friabilidade do solo foi muito friável com 21 cm de altura de pastejo. Apesar da diminuição da friabilidade observada nas camadas superficiais, o sistema de integração lavoura-pecuária não é fator limitante aos cultivos anuais subseqüentes.

The crop-livestock system can promote soil compaction in surface layers, mainly due to animal trampling. However, plants and their root growth, in interaction with animal trampling, can decrease the deleterious changes in soil structure caused by this system. Up to the present time, the physical soil modifications in crop-livestock systems, including oat and ryegrass crops for winter animal forages are unknown. The objective of this study was to quantify and to relate tensile strength, friability and soil organic carbon in an Oxisol under a crop-livestock system. The study was conducted in Campo Mourão - Paraná, Brazil. Four forage heights were used for the winter forages: 7, 14, 21 and 28 cm. For each forage height, five soil blocks were randomly collected from each layer of 0 - 0.1, 0.1 - 0.2 and 0.2 - 0.3 m of depth. The increase in carbon content promotes an increase in soil tensile strength at the 0.1 - 0.2 m soil depth, this layer having the highest values for tensile strength. The forage height of 21 cm was found to be the best height for soil friability, and the soil was very friable at this height. Despite a decrease in friability in the upper layers of the soil, the crop-livestock system was not found to be a limiting factor for the subsequent cultivation of annual crops.

A resistência do solo à penetração (RP) é uma das propriedades físicas que freqüentemente impõe restrições ao crescimento das raízes das plantas. A RP varia positivamente com a densidade do solo (Ds) e negativamente com o conteúdo de água do solo (θ), e a descrição matemática das relações da RP com Ds e θ estabelece a curva de resistência do solo à penetração (CRS). O objetivo deste trabalho foi quantificar a CRS em um Latossolo Vermelho distrófico sob diferentes sistemas de uso e manejo do solo e utilizá-la na descrição da degradação física do solo. Foram selecionadas quatro áreas: (a) solo sob mata nativa; (b) solo sob pastagem cultivada com Brachiaria humidicola por mais de 20 anos; (c) solo de uma área cultivada com citros por mais de 10 anos, e (d) solo cultivado com culturas anuais por mais de 15 anos. Em cada sistema de uso e manejo, foram coletadas 48 amostras indeformadas de solo no centro da camada de 0-0,10 m de profundidade. Conjuntos de 16 amostras (quatro amostras por tratamento) foram submetidos aos potencias matriciais (Ψ) de -10 a -15.000 hPa. Nessas amostras, determinaram-se a RP, Ds e θ. A CRS foi ajustada por um modelo não-linear (RP = a Ds b θc), no qual a, b e c são coeficientes de ajuste do modelo. O modelo ajustado explicou acima de 83 % da variabilidade da RP em todos os sistemas de uso e manejo. Em solo compactado, para a manutenção da RP em valores não-impeditivos às plantas (RP < 2,0 MPa), é necessário manter maiores valores de θ. Nos solos cultivados com citros e culturas anuais, verificaram-se valores excessivamente elevados de RP em θ equivalente à capacidade de campo (Ψ = -100 hPa), indicando maior degradação da qualidade física do solo.

Soil resistance to penetration (PR) frequently reduces plant root growth. PR increases with soil bulk density (Bd) and decreases with soil moisture (θ), and the mathematical description of the relationships of PR with Bd and θ determines the soil penetration resistance curve (SRC). The objective of this study was to quantify the SRC of an Oxisol under different land use practices and to use it to describe soil physical degradation. Four areas were selected: (a) native forest; (b) pasture cultivated with Brachiaria humidicola for over 20 years; (c) area cultivated with citrus plants for 10 years; and (d) soil under annual crops for 15 years. In each treatment, 48 undisturbed soil samples were collected in the 0-0.10 m layer. Matric potential (Ψ) values from -10 to -15,000 hPa were applied to sets of 16 samples (4 per treatment) to simulate soil drying. The variables PR, Bd and θ of these samples were determined. A non-linear equation was fit to the experimental data to describe SRC (PR = a Bd b θc), in which a, b and c are coefficients of the fitted model. The fitted model explained more than 83 % of the PR variability in all treatments. In compacted soils a higher soil water content is necessary to maintain PR at adequated levels for plant growth (RP < 2.0 MPa). The PR values in soils under annual crops and citrus orchard were excessively high at θ values close to the field capacity (Ψ = -100 hPa), indicating greater soil physical degradation.