ABSTRACT Pedosphere-hydrosphere interface accounts for the association between soil hydrology and landscape, represented by topographic and Remote Sensing data support and integration. This study aimed to analyze different statistical radiometric and spectral data selection methods and dimensionality reduce environment-related data to support the classification of soil physical-hydric properties, such as soil basic infiltration rate (bir) and saturated hydraulic conductivity (Ksat); as well as to act in data mining processes applied to hydropedological properties digital mapping. Accordingly, research integrated information from Visible to Infrared (VIS-IR) spectral indices and Sentinel’s 2A mission Multispectral Instrument (MSI) sensor bands, terrain numerical modeling and aerogeophysics set to model soil-water content in two soil layers (0.00-0.20 m and 0.20-0.40 m). Pre-processed data were subjected to statistical analysis (multivariate and hypothesis tests); subsequently, the methods were applied (variation inflation factor - VIF, Stepwise Akaike information criterion – Stepwise AIC, and recursive feature elimination - RFE) to mine covariates used for Random Forest modeling. Based on the results, there were distinctions and singularities in spectral and radiometric data selection for each adopted method; the importance degree, and contribution of each one to soil physical-hydric properties have varied. According to the applied statistical metrics and decision-making criteria (highest R2 and lowest RMSE / MAE), the chosen methods were RFE (0.00-0.20 m layers) and Stepwise AIC (0.20-0.40 m layers) - both concerned with the assessed variables (bir and Ksat). This approach captured the importance of environmental variables and highlighted their potential use in hydropedological digital mapping at Guapi-Macacu watershed.

RESUMO O fluxo da água em meios porosos é governado por uma equação diferencial parcial (a equação de Richards), cuja forma mista envolve as variáveis umidade do solo e potencial mátrico. A curva de retenção é uma relação não linear entre estas variáveis, fundamental no estudo da dinâmica da água no solo na zona vadosa. Um dos objetivos deste trabalho é avaliar o modelo de curva de retenção da água no solo que melhor ajusta os dados mensurados de umidade e potencial mátrico, obtidos a partir de um experimento realizado na Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. No presente artigo, um Algoritmo Genético (AG) é proposto de forma a buscar os parâmetros de ajuste que maximizam o coeficiente de determinação, considerando três horizontes de solo e os seguintes modelos de curvas de retenção: van Genuchten, Brooks-Corey e Haverkamp. A performance do AG implementado é avaliada comparando os resultados obtidos com o programa SWRC Fit, que usa o método determin´ıstico de Levenberg-Marquardt. A partir dos resultados obtidos pode-se observar que o AG ajustou com maior precisão os dados mensurados e o modelo Haverkamp apresentou o maior coeficiente de determinação. Além disso, o esquema de discretização da equação de Richards proposto se apresentou mais estável usando o modelo Haverkamp como curva de retenção da água no solo.

ABSTRACT The water flux in porous media obeys a nonlinear partial differential equation (the Richards equation), whose the mixed form contains the variables volumetric water content and matric potential. The soil water retention curve is the nonlinear relation between the volumetric water content and matric potential, essential for analysing the soil water dynamics in the vadose zone. The main purpose of this paper is to evaluate the best fit model for the retention curve considering experimental analysis realized at Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. In this work, a genetic algorithm (GA) is proposed in order to search the design variables that optimize the coefficient of determination (R Squared), considering three soil horizons and the van Genuchten, Brooks-Corey and Haverkamp models to describe the retention curve. The GA proposed was evaluate comparing the results with the software SWRC Fit , which performs nonlinear fitting of soil water retention curves by Levenberg-Marquardt method. GA adjusted the measured data more precisely and the Haverkamp model presented the highest coefficient of determination. In addition, the discretization for the equation Richards was more stable using the Haverkamp model as a soil water retention curve.

ABSTRACT There is a growing demand for more detailed knowledge about soils, their functions, and connections with human activities and environmental services. In Brazil, where soil survey and mapping have been scarce since the 1990s, there is a remarkable sense of urgency. Recently, a national soil program was created (PronaSolos) to attend to the massive demand for soil information. PronaSolos is an effort to return to the systematic soil mapping of the national territory, which requires many pedologists who master the traditional knowledge of soil mapping, but above all, the modern and accurate digital soil mapping (DSM) techniques. Based on these aspects, this study aims to address the technical and educational aspects inherent in the training process of new pedologists by contextualizing different soil mapping methods using the pedagogy project approach (PPA). Specifically, the study sought to assess the following subjects: (i) evaluate the learning process of different apprentices in performing soil survey and mapping in a small training area; (ii) compare maps generated by conventional soil mapping (CSM) and DSM using two probabilistic design for validation (SRS -Simple Random Sampling and SSRS - Stratified Simple Random Sampling). The DSM techniques evaluated were: Multinomial Logistic Regression - MLR and Random Forest - RF. For the course, four apprentices were selected and trained in both CSM and DSM techniques. Finally, they were asked about the learning process in the PPA and improvement for future courses. This study showed that: a) the PPA is promising to train new pedologists since, by mixing theoretical activities and contextualized practices (a project in progress), it not only awakens great motivation and critical capacity but also develops the ability for apprentices to find solutions in a area in constant evolution; b) the quality of the maps changed significantly according to the validation sample design applied. The CSM present better quality than DSM, mainly when using SSRS. The RF presented equivalent accuracy to CSM using SRS. Irrespective to validation sample design, the MLR presented the lowest accuracy; c) The CSMs presented higher user’s accuracy while the DSMs presented higher producer’s accuracy; d) The quality of CSM generated by the apprentices was not clearly related to the previous experience and knowledge in soil science.

RESUMO A disposição indiscriminada de resíduos da indústria petrolífera levam a contaminação dos solos e mananciais, afetando toda a biota. O objetivo do trabalho foi avaliar a variabilidade espacial dos teores de bário e chumbo em área de disposição de resíduos de perfuração de poços de petróleo. O Latossolo estudado encontra-se no município de Santa Maria do Oeste, no estado do Paraná-Brasil. Para a determinação da variabilidade espacial dos metais criou-se uma grade de amostragem com 76 pontos. Em cada ponto, foram coletadas amostras de solo nas profundidades: 0-0.3, 0.3-0.6, 0.6-0.9 e 0.9-1.2 m para a determinação dos teores de bário e chumbo. A geração dos mapas de bário e chumbo foi realizada através de interpoladores geoestatísticos com determinação da dependência espacial, modelagem e validação de semivariogramas experimentais e sua interpolação. Selecionou-se 30 amostras com concentrações de bário e chumbo mais elevadas para realização de ensaios de lixiviação e solubilização. Na análise do semivariograma verificou-se dependência espacial, permitindo a confecção de mapas por krigagem para os dois metais. Os elevados teores encontrados foram decorrentes das atividades associadas à perfuração de poços, visto que, não foi encontrado correspondência direta com a geologia das rochas locais e a gênese. As concentrações dos metais foram superiores aos valores de investigação considerando o cenário Agrícola/AP-Máx, caracterizando a área sujeita a "Investigação", pertencendo a Classe 4, área contaminada. Apesar desses metais possuírem baixa solubilidade, demonstrando baixo risco de contaminação de águas subsuperficiais, podem apresentar risco de contaminação de corpos d'água por meio do carreamento desse solo.

ABSTRACT Indiscriminate disposal of waste from the oil industry has led to contamination of soils and water sources and toxic effects in the biota. Thus, this study aimed to assess barium (Ba) and lead (Pb) spatial variability in disposal sites for oil well drilling and prospecting wastes. The soil in the study area is classified as Red Latosol, and the area is located in Santa Maria do Oeste, Paraná State (Brazil). Barium and Pb spatial variabilities were determined using a 76-point sampling grid. The levels of metals were determined in soil samples collected at each sampling point, at the depth ranges of 0.0-0.3, 0.3-0.6, 0.6-0.9 and 0.9-1.2 m. Data were mapped using geostatistical interpolators for spatial dependence determination, modeling and validation of semivariograms, and respective interpolation. Thirty Ba and Pb high concentration samples were selected for leaching and solubilization assays. As semivariogram analysis showed spatial dependence, mapping by ordinary kriging was performed for both metals. The high levels found for both metals arose from well drilling activities, as no direct relationship was found between such levels with geology and genesis of the local rock. The concentrations of the metals were higher than the research values considering the Agricultural / AP-Max scenario, therefore, the study area was characterized as class 4 (contaminated). Although these metals have low solubility, i.e. low contamination risk to subsurface waters, they may pose contamination risks to water bodies by means of soil runoff.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a relação entre diferentes dados de sensoriamento remoto, derivados de imagens de satélite, e perdas de solo em entressulcos obtidas em campo por meio de um simulador de chuvas portátil. O estudo foi realizado em uma microbacia hidrográfica localizada no Médio Paraíba do Sul, no Estado do Rio de Janeiro - uma das regiões mais afetadas por erosão hídrica no Brasil. Foram avaliados diferentes índices de vegetação (NDVI, Savi, EVI e EVI2) e frações de componentes puros (FCP), derivados de modelos lineares de mistura espectral (MLME), obtidos de imagens RapidEye, Sentinel2A e Landsat 8 OLI. Os índices de vegetação são mais adequados à predição da perda de solo do que as FCP, com destaque para o EVI2, cujo modelo exponencial apresentou R2 de 0,74. Os melhores modelos de predição são gerados a partir da imagem RapidEye, que apresenta maior resolução espacial entre os sensores avaliados.

Abstract: The objective of this work was to evaluate the relationship between different remote sensing data, derived from satellite images, and interrill soil losses obtained in the field by using a portable rainfall simulator. The study was carried out in an area of a hydrographic basin, located in Médio Paraíba do Sul, in the state of Rio de Janeiro - one of the regions most affected by water erosion in Brazil. Evaluations were performed for different vegetation indices (NDVI, Savi, EVI, and EVI2) and fraction images (FI), derived from linear spectral mixture analysis (LSMA), obtained from RapidEye, Sentinel2A, and Landsat 8 OLI images. Vegetation indices are more adequate to predict soil loss than FI, highlighting EVI2, whose exponential model showed R2 of 0.74. The best prediction models are generated from the RapidEye image, which shows the highest spatial resolution among the sensors evaluated.

ABSTRACT Computer models have been used to assess soil organic carbon (SOC) stock change. Commonly, models require to determine soil bulk density (Db), a variable that is often lacking in soil data bases. To partly overcome this problem, pedotransfer functions (PTFs) are developed to estimate Db from other easily available soil properties. However, only a few studies have determined the accuracy of these functions and quantified their effects on the final quality of the spatial variability maps. In this context, the objectives of this study were: i) to develop one PTF to estimate Db in soils of the Brazilian Central Amazon region; ii) to compare the performance of PTFs generated with three other models generally used to estimate Db in soils of the Amazon region; and iii) to quantify the effect of applying these PTFs on the spatial variability maps of SOC stock. Using data from 96 soil profiles in the Urucu river basin in Brazil, a multiple linear regression model was generated to estimate Db using SOC, pH, sum of basic cations, aluminum (Al+3), and clay content. This model outperformed the three other PTFs published in the literature. The average estimation error of SOC stock using our model was 0.03 Mg C ha−1, which is markedly lower than the other PTFs (1.06 and 1.23 Mg C ha−1, or 15 % and 17 %, respectively). Thus, the application of a non-validated PTF to estimate Db can introduce an error that is large enough to skew the significant difference in soil carbon stock change.

ABSTRACT: Spatial and temporal patterns of soil water content (SWC) can not only improve the understanding of soil water processes but also the water management in the field. The spatial distribution of SWC depends on the spatial variability of soil attributes, vegetation and landscape features. The aim of this study was to evaluate: i) the spatial and temporal variability pattern in an agroecological system; ii) understand the factors affecting the spatial variations of SWC; iii) determine if wet and dry zones conserve their spatial position; iv) evaluate the possibility of using this information to reduce the number of SWC measurements. The experiment was carried out in an area of 2,502 m2, where a regular grid with spacing of 10 m was laid out. At each point, time domain reflectometer sensors were installed at depths of 0.05, 0.15, 0.30 m to monitor the SWC for 18 days in 2014 (Jan, Feb and Mar) and 9 days in 2014/2015 (Dec and Jan). The SWC, at the three soil depths, followed a similar and systematic pattern, being highest in the deepest layers, and exhibited temporal stability. The correlation between SWC and clay content varied both with the depth and the magnitude of SWC. During the wet season it is necessary to intensify the sampling density to estimate the SWC, while during the dry season the Spearman rank correlation remained high indicating the need for a small sampling effort only. The driest zones tend to conserve their spatial position more for a longer period than compared to wettest zones.

RESUMO Compreender a variabilidade espacial dos atributos químicos e físicos do solo é importante para melhorar as práticas de manejo e conservação do solo. Por sua vez, a variabilidade espacial das propriedades do solo resulta da variação das características morfológicas do relevo. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a influência da curvatura da superfície na variabilidade espacial dos atributos químicos e físicos do solo na região de Mar de Morros (Pinheiral-Rio de Janeiro, Brasil). Foram selecionadas duas pedoformas adjacentes com curvatura convexa e côncava e coletadas amostras de solo em uma grade com espaçamento fixo de 10 metros entre os pontos. Foram coletadas um total de 56 amostras de solo (0-5 cm de profundidade) nas duas pedoformas e analisados os atributos físicos e químicos do solo. Na análise dos dados foi utilizada estatística descritiva e geoestatísitca. Os atributos químicos do solo apresentaram um padrão aleatório quanto a distribuição espacial em ambas as pedoformas. No entanto, a pedoforma côncava apresentou maiores valores de pH e potássio e valores mais baixos para alumínio quando comparada a pedoforma convexa. Por outro lado, os valores de silte apresentaram dependência espacial em ambas às pedoformas. Já a densidade do solo e o teor de argila apresentaram dependência espacial na pedoforma convexa. Os valores da densidade do solo e silte aumentaram no sentido do terço superior para o terço inferior em ambas as pedoformas. Os resultados mostram que para esta área de estudo, a curvatura da superfície tem maior influência na dependência espacial dos atributos físicos do que para os atributos químicos solo.

ABSTRACT Understanding the spatial variability of soil chemical and physical attributes is important for improving management practices and soil conservation. In turn, the spatial variability of soil properties results from variation in morphological relief characteristics. Thus, the purpose of this study was to evaluate the influence of landform curvature on the spatial variability of soil chemical and physical attributes in the Mar de Morros region (Pinheiral-Rio de Janeiro State, Brazil). Two adjacent landforms were selected with convex and concave curvature and sampled in a regularly spaced grid of 10 meters. A total of 56 soil samples (0-5 cm depth) from the two landforms were collected and analyzed for physical and chemical attributes. The data were analyzed using descriptive statistics and geostatistics. All chemical attributes showed random patterns of spatial variability in both landforms. The concave landform had higher values of pH and potassium and lower values of aluminum than the convex landform. In contrast, silt content showed spatial dependence in both the concave and convex landforms. Bulk density and clay showed spatial dependence in the convex landform. Bulk density and silt content increased from the shoulder to the footslope of both landforms. The results show that, for this study area, landform curvature has more influence on the spatial dependence of soil physical attributes than of soil chemical properties.

Granulometry is one of the main soil characteristics and its evaluation gives key information in the determination of its physical properties. However, there are still methodological discrepancies related to soil dispersion and organic matter elimination (OME) procedures. In this work changes in granulometry were assessed for in three soils with contrasting textures, mineralogy, and organic matter levels. Two OME procedures (calcination at 430 ºC and oxidation by H2O2) and two shaking velocities (90 and 150 rpm) in reciprocal agitator were evaluated. When organic matter was eliminated with H2O2, higher clay extraction was obtained regardless of the agitation velocities. In the sandy soil (Haplustoll), the combination of calcination and 150 rpm shaking velocity showed a similar statistical performance than H2O2 and 150 or 90 rpm shaking treatment. On the contrary, for the fine texture soils assessed for in this work (Argiudoll and Hapludert), calcination techniques would not be appropriate as they underestimated clay content due to a probable clay particle reorganization produced by heat. This work highlights the importance of methodological conditions on the outcome of soil granulometric distribution. The evaluation of a larger number of soils and of other soil Orders is necessary to achieve sound determination methodologies.

La granulometría es una de las características fundamentales del suelo, y su evaluación brinda información clave en la determinación de sus propiedades físicas. Sin embargo, existen divergencias metodológicas en los procedimientos de dispersión del suelo y de eliminación de la materia orgánica (EMO). En este trabajo se evaluó la variación de la granulometría en tres suelos pampeanos diferenciados en su textura, mineralogía y contenido de MO. Se pusieron a prueba dos procedimientos de EMO (calcinación a 430 ºC y oxidación por H2O2) y dos velocidades de agitación (90 y 150 rpm) en agitador recíproco. Cuando la materia orgánica fue eliminada con agua oxigenada se obtuvo una mayor extracción de arcilla, independientemente de la velocidad de agitación. Sin embargo, en promedio, se encontraron contenidos más altos de arcillas con una mayor velocidad de ag tación. En el suelo arenoso (Haplustol), la combinación calcinación y agitación 150 rpm presentó un desempeño estadísticamente similar al H2O2 y agitación 150 o 90 rpm. Por el contrario, para los suelos de textura fina evaluados en este trabajo (Argiudol y Hapludert) la utilización de la calcinación no sería conveniente ya que subestima el contenido de arcilla debido a una posible reorganización de las partículas de arcilla producida por el calor. Este trabajo destaca la importancia de las condiciones metodológicas en los resultados de la distribución granulométrica de los suelos, mientras que la evaluación de un mayor número de suelos y la evaluación de otros Ordenes es necesaria para lograr procedimientos adecuados para dicha determinación.

Ninhos epígeos são frequentemente observados em áreas de pastagem; no entanto, os processos que regulam as suas dinâmicas populacionais são pouco conhecidos. Este estudo avaliou a distribuição espacial por meio da geoestatística e a vitalidade dos ninhos epígeos de térmitas em áreas de pastagens introduzidas. Esta pesquisa foi conduzida no bioma Cerrado no município de Rio Brilhante, no Estado do Mato Grosso do Sul, Brasil. Em duas áreas de pastagem (Pasto 1 e Pastagem 2), ninhos epígeos foram georreferenciados; analisaram-se altura, circunferência e vitalidade (habitado ou não). A área ocupada pelos ninhos foi calculada, e as amostras de térmitas foram coletadas para identificação taxonômica. O padrão de distribuição espacial dos ninhos foi analisado com procedimentos geoestatísticos. Em ambas as áreas de pastagem, todos os ninhos epígeos foram construídos por uma mesma espécie, Cornitermes cumulans. O número médio de ninhos ha-1 foi de 68 no pasto 1 e 127 no pasto 2, o que representa 0,4 e 1 % de toda a área, respectivamente. A grande maioria dos ninhos estava ativa, 91 % no pasto 1 e 84 % no pasto 2. Os semivariogramas de altura e circunferência dos ninhos em ambas as pastagens apresentou um “efeito pepita puro”, refletindo distribuição espacial aleatória e confirmando que a distribuição dos ninhos epígeos de térmitas em pastagens não segue uma distribuição-padrão.

Epigeous termite mounds are frequently observed in pasture areas, but the processes regulating their population dynamics are poorly known. This study evaluated epigeous termite mounds in cultivated grasslands used as pastures, assessing their spatial distribution by means of geostatistics and evaluating their vitality. The study was conducted in the Cerrado biome in the municipality of Rio Brilhante, Mato Grosso do Sul, Brazil. In two pasture areas (Pasture 1 and Pasture 2), epigeous mounds (nests) were georeferenced and analyzed for height, circumference and vitality (inhabited or not). The area occupied by the mounds was calculated and termite specimens were collected for taxonomic identification. The spatial distribution pattern of the mounds was analyzed with geostatistical procedures. In both pasture areas, all epigeous mounds were built by the same species, Cornitermes cumulans. The mean number of mounds per hectare was 68 in Pasture 1 and 127 in Pasture 2, representing 0.4 and 1 % of the entire area, respectively. A large majority of the mounds were active (vitality), 91 % in Pasture 1 and 84 % in Pasture 2. A “pure nugget effect” was observed in the semivariograms of height and nest circumference in both pastures reflecting randomized spatial distribution and confirming that the distribution of termite mounds in pastures had a non-standard distribution.

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.

O objetivo do trabalho foi estudar a variabilidade espacial da biomassa microbiana do solo (BMS) e dos constituintes lábeis da matéria orgânica do solo (MOS), sob diferentes sistemas de manejo e cobertura vegetal. O experimento foi instalado em um Planossolo Háplico no Sistema Integrado de Produção Agroecológica (SIPA), em Seropédica (RJ). Os sistemas de manejo avaliados foram: cultivo em aléias, pastagem e, horto florestal como área de referência. Para a amostragem utilizaram-se três grades regulares com espaçamento de 2,5 x 2,5 metros, composta de 25 pontos georreferenciados para cada grade, onde se coletou amostras de terra na profundidade de 0-10 cm. Em cada amostra determinaram-se os seguintes constituintes lábeis da MOS: fração leve livre, formas de C e N solúveis em água, C e N associado à BMS e teor de glomalina. Determinaram-se também as frações granulométricas areia, silte, argila, umidade gravimétrica, bem como os atributos químicos de rotina. Somente as áreas de cultivo em aléias e pastagem tiveram dependência espacial para os atributos da MOS. A ocorrência de maior dependência espacial dos parâmetros associados à BMS nas aléias (C, fração leve livre da MO, BMS-N e respiração), foi em decorrência de, provavelmente, de fatores extrínsicos relacionados ao manejo, tais como: intensa rotação e diversidade de culturas e aporte diferenciado de adubos orgânicos (material de poda e aplicação de compostos orgânico).

The objective of this work was to study the spatial variability of soil microbial biomass (SMB) and labile soil organic matter pools (labile SOM), under different management systems and plant cover. The experiment was conducted in a Haplic Planosol soil on an Integrated Agroecological Production System (SIPA), in Seropédica, Rio de Janeiro. The evaluated management systems were: alley cropping, pasture, and bush garden, the late one was used as reference area. Three grids of regular spacing of 2.5 x 2.5 meters were used for sampling, consisting of 25 georeferenced points each, where soil samples were taken at 0-10 cm depth. The following labile constituents of soil organic matter were determined: free light fraction (FLF), water soluble C and N, C and N of SMB (SMB-C and SMB-N), and glomalin content. The textural fractions (sand, silt, and clay), pH in water, and chemical attributes (organic C, total N, Ca, Mg, Al, P, K, and CEC-cation exchange capacity) were also determined. The areas of alley cropping and pasture showed spatial dependence to the attributes of SOM. The occurrence of high spatial dependence for the attributes associated to microbial biomass in the alley cropping system (C, FLF, SMB-N and respiration), probably was due to external factors related to management, such as: intensive rotational cropping system, diversity of crops and different inputs of organic matter to soil such as pruning material and organic compost.

O conhecimento das precipitações pluviais máximas diárias e seu período de retorno em uma região são características importantes no dimensionamento de trabalhos de conservação de solos, obras hidráulicas, estradas, etc. No entanto, muitos locais não possuem séries históricas adequadas de precipitação, sendo o uso da interpolação geoestatística uma alternativa para a estimativa de dados visando viabilizar a elaboração de mapas de iso-ocorrência. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a distribuição das precipitações pluviais máximas diárias anuais para diferentes períodos de retorno para o Estado do Rio de Janeiro por meio de técnicas geoestatísticas. As séries de dados foram provenientes de 119 postos pluviométricos, que apresentavam, em média, 36 anos de observações. Para cada estação foi identificada a chuva média máxima diária anual e, em seguida, foram estimados os eventos associados aos períodos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50 e 100 anos por meio da distribuição Gumbel. Com esses conjuntos de dados, foram obtidos os modelos experimentais de semivariogramas. Os resultados revelaram que as chuvas associadas aos seus respectivos períodos de retorno apresentaram dependência espacial, com modelo exponencial e esférico ajustados aos semivariogramas experimentais. A precipitação pluvial máxima média diária anual e os eventos associados aos diferentes períodos de retorno tenderam ser maiores de Norte para Sul e do interior para o litoral no Estado. Entre a Serra do Mar e o litoral observou-se, além do aumento na magnitude dos valores, maior variabilidade espacial à medida que se aumentaram os períodos de retorno. O modelo geoestatístico foi mais errático para maiores períodos de retorno, e para as regiões Norte, Noroeste e da Baixada Litorânea, sendo estes locais recomendados para a instalação de novas estações pluviométricas.

Knowledge of maximum daily rain and its return period in a region is an important tool to soil conservation, hydraulic engineering and preservation of road projects. The objective of this work was to evaluate the spatial variability of maximum annual daily rain considering different return periods, at the Rio de Janeiro State. The data set was composed by historical series of 119 rain gauges, for 36 years of observation. The return periods, estimated by Gumbel distribution, were 2, 5, 10, 25, 50 and 100 years. The spatial variability of the return periods was evaluated by semivariograms. All the return periods presented spatial dependence, with exponential and spherical model fitted to the experimental semivariograms. The parameters of the fitted semivariogram model were very similar; however, it was observed the presence of higher nugget effects for semivariograms of longer return periods. The values of maximum annual daily average rain in all the return periods increased from north to south and from countryside to the coast. In the region between the Serra do Mar range and the coast, besides increasing in magnitude, an increase in the spatial variability of the studied values with increasing return periods was also noticed. This behavior is probably caused by the orographic effect. The interpolated maps were more erratic for higher return periods and at the North, Northeast and Coastal Plain regions, in which the installation of new pluviometric stations are recommended.

O relevo é um dos fatores de formação do solo mais usados em mapeamento de solos devido sua forte correlação com a variabilidade espacial de atributos do solo na paisagem. O objetivo desse trabalho foi avaliar a relação entre topografia e a variabilidade espacial de algumas propriedades físicas de solos. Em uma pastagem com 2,84 ha instalou-se uma grade regular com espaçamento de 20 m, nas proximidades de Seropédica, RJ, onde cada ponto de amostragem foi georreferenciado. Em cada ponto de amostragem foi medida a altitude e foram coletadas amostras indeformadas nas profundidades de 0,0-0,1; 0,1-0,2 e 0,2-0,3 m. Determinaram-se os teores de carbono, textura, densidade do solo e das partículas e retenção de água a 10, 80 e 1500 kPa. Estatística descritiva foi usada para avaliar a tendência central e a dispersão dos dados. Semivariogramas simples e cruzados foram usados para avaliar a variabilidade espacial da altitude, e dos atributos físicos do solo, bem como a relação entre altitude e atributos físicos do solo. Com exceção da fração silte (nas três profundidades), densidade do solo (0,2-0,3 m) e densidade das partículas (0,0-0,1 m), todos os atributos apresentaram forte dependência espacial. Encontraram-se maiores teores de argila, bem como de retenção de água a 10, 80 e 1500 kPa, nas cotas mais elevadas. A correlação entre altitude e atributos físicos decresceu com o aumento da profundidade. Os semivariogramas cruzados comprovaram a viabilidade do uso da altitude, por cokrigagem, para aperfeiçoar a interpolação de areia e argila na camada de 0.0-0.3 m, e de retenção de água a 10, 80 e 1500 kPa na camada de 0.0-0.2 m.

Among the soil formation factors, relief is one of the most used in soil mapping, because of its strong correlation with the spatial variability of soil attributes over a landscape. In this study the relationship between topography and the spatial variability of some soil physical properties was evaluated. The study site, a pasture with 2.84 ha, is located near Seropédica, Rio de Janeiro State, Brazil, where a regular square grid with 20 m spacing was laid out and georreferenced. In each sampling point, altitude was measured and undisturbed soil samples were collected, at 0.0-0.1, 0.1-0.2, and 0.2-0.3 m depths. Organic carbon content, soil texture, bulk density, particle density, and soil water retention at 10 (Field Capacity), 80 (limit of tensiometer reading) and 1500 kPa (Permanent Wilting Point) were determined. Descriptive statistics was used to evaluate central tendency and dispersion parameters of the data. Semivariograms and cross semivariograms were calculated to evaluate the spatial variability of elevation and soil physical attributes, as well as, the relation between elevation and soil physical attributes. Except for silt fraction content (at the three depths), bulk density (at 0.2-0.3 m) and particle density (at 0.0-0.1 m depth), all soil attributes showed a strong spatial dependence. Areas with higher elevation presented higher values of clay content, as well as soil water retention at 10, 80 and 1500 kPa. The correlation between altitude and soil physical attributes decreased as soil depth increased. The cross semivariograms demonstrated the viability in using altitude as an auxiliary variable to improve the interpolation of sand and clay contents at the depth of 0.0-0.3 m, and of water retention at 10, 80 and 1500 kPa at the depth of 0.0-0.2 m.

A variabilidade espacial dos atributos físicos do solo tem sido alvo de diversos estudos nos últimos anos. No entanto, pouco tem sido estudado sobre as diferenças de medidas entre os diversos métodos de amostragem. Desta maneira, este trabalho teve como objetivo analisar a variabilidade espacial de atributos físicos do solo determinados por diferentes métodos de amostragem de um Latossolo Vermelho eutroférrico, em Campinas (SP), Brasil, amostrado de janeiro a maio de 2005 em 302 pontos com espaçamento de 10 x 10 metros. A densidade do solo foi determinada por meio do método do anel volumétrico e do método do torrão impermeabilizado. A porosidade total do solo foi medida utilizando-se anéis volumétricos e calculada por meio da densidade de partículas de 2,65 kg dm-3 comumente descrita na literatura científica para solos minerais e de 2,84 kg dm-3 encontrada na área de estudo. A umidade do solo foi obtida por meio do método volumétrico, do método gravimétrico e pela técnica de reflectometria de domínio do tempo (TDR). A densidade obtida com anéis volumétricos apresentou o menor valor de coeficiente de variação (CV) e de efeito pepita (C0), respectivamente, de 7,13% e 0,005. A porosidade total medida foi o método mais prático para avaliação deste atributo do solo. A umidade amostrada com anéis volumétricos revelou os valores mais próximos da média quando comparada aos demais métodos de amostragem do conteúdo de água no solo.

The spatial variability of soil physical attributes has been the focus of many studies in the last few years. However, little has been discussed of differences of these attributes due to sampling methods. The objective of this study was to analyze the spatial variability of soil physical attributes sampled by different methods in Rhodic Eutrudox, in Campinas (SP, Brazil). Sampling was performed between January and May of 2005, at 302 points of a 10 x 10 m grid. Soil bulk density was measured by the volumetric soil core and the clod methods. Total soil porosity was estimated using the relation between soil bulk density and particle density 2,65 kg dm-3 described in scientific literature for mineral soil and 2,84 kg dm-3 found in the study area. Soil water content was measured by the volumetric core, gravimetric and TDR methods. Bulk density measured soil core presented the lesser value of coefficient of variation (CV) and effect nugget (C0), respectively 7,13% and 0,005. The measured total porosity is presented as the method most practical for determination of this attribute of the soil. The humidity sampling volumetric presented results close to the overall average comparative to the too much methods of sampling of the soil water content.