Relação solo-paisagem

O Grupo CSME utiliza modelos de paisagem como técnica auxiliar em levantamento de solo, identificação de áreas com diferentes potenciais agrícolas e planejamento amostral. Os modelos de paisagem mais utilizados pelo Grupo são o de superfícies geomórficas, curvaturas e segmentos de vertente. A vantagem no uso destes modelos está na praticidade, pois os limites entre diferentes solos ou locais com diferentes potencias agrícolas podem ser identificados no campo com boa precisão por um mapeador experiente. Considerando que uma das razões do pouco conhecimento sobre a variabilidade dos atributos do solo, em grandes áreas no mundo, é devido ao elevado custo e à demanda de tempo requerido para a realização dos levantamentos convencionais detalhados, estes modelos demonstram ter grande potencial. O Grupo CSME tem experiência na utilização destes modelos em diferentes materiais de origem e diferentes escalas, em áreas que variam de 1 ha à 770 ha. As aplicações são as mais diversas: adaptação de legenda dos levantamentos detalhado de solo, identificação dos limites de precisão entre as unidades mapeadas, identificação de áreas de manejo específico para citros, café e cana-de-açúcar, aplicação de insumos a taxa variada, planejamento e otimização amostral, subsolagem com variação de altura, identificação de locais com diferentes potenciais de emissão de CO2, perda de solo e nutrientes por erosão, dentre outras.

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Indicadores pedoambientais - mineralogia do solo

O Grupo CSME tem experiência na caracterização e mapeamento dos minerais da fração argila ( hematita, goethita, caulinita e gibbsita). São considerados importantes indicadores pedoambientais devido seus atributos como cristalinidade, área de superfície específica, substituição isomórfica e teores apresentarem características distintas na paisagem. Considerando que estes minerais são os responsáveis por grande parte das características dos solos tropicais como cor, adsorção de nutrientes, estabilidade dos agregados, resistência mecânica à penetração, erodibilidade, além de influenciarem na emissão de CO2 e sorção de metais pesados, seu estudo é de grande importância. Estes resultados podem auxiliar na utilização de insumos com maior aproveitamento e menor impacto ambiental, desenvolvimento de índices de contaminação do solo por metais pesados e no planejamento estratégico urbano quanto ao local para construção de aterros e lixões.

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Métodos de quantificação indireta de atributos do solo e da planta

As estratégias agrícolas, urbanas e ambientais sobre o uso do solo, são elaboradas com base na caracterização detalhada de seus atributos. Sabe-se que para a caracterização detalhada do solo e seus atributos é necessário um grande número de amostras, o que eleva o custo das análises laboratoriais e o tempo necessário para sua realização. Nesse contexto, a quantificação indireta está se tornando uma alternativa para viabilizar a caracterização detalhada dos atributos do solo e da planta. A Espectroscopia de Reflectância Difusa (ERD) e a Suscetibilidade Magnética (SM) são dois métodos de quantificação indireta com grande potencial para aplicações agrícolas, urbanas e ambientais. Estes dois métodos podem ser utilizados para estimar o teor de argila, minerais e até mesmo inferir a necessidade de calagem, risco de erosão e o potencial de adsorção de metais pesados, por exemplo. A vantagem de utilização é sua rapidez, facilidade e impacto ambiental nulo, uma vez que não é necessário o uso de reagentes químicos. Outra vantagem é que as avaliações podem ser realizadas no laboratório ou no campo, podendo ser utilizadas como complemento de outras análises.

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Modelagem matemática aplicada em ciências agrárias

A modelagem matemática surgiu da necessidade do homem em compreender os fenômenos que o cercam. Nas ciências agrárias a modelagem matemática auxilia em questões fundamentais para o gerenciamento sustentável das áreas agrícolas. Com a consolidação do conceito de tridimensionalidade dos solos (variação continua dos solos na paisagem) a identificação dos limites entre as diferentes classes existentes em um mapa passaram a ser uma das necessidades para o planejamento e gestão agrícola. A técnica conhecida por "split moving windows" é uma ferramenta da modelagem que auxilia na identificação destes limites, diminuindo o grau de subjetividade e imprecisão dos mapeamentos convencionais. Outra ferramenta que vem sendo utilizada na representação dos atributos do solo em diferentes locais da paisagem (variabilidade espacial) é a geoestatística. Além de auxiliar no entendimento da variabilidade, a modelagem matemática, também é utilizada na representação da interação solo-planta. Os fenômenos que ocorrem no ambiente são provenientes da ação simultânea de vários fatores. Estudos que contemplam a relação solo–planta devem levar em conta muitas variáveis. Porém, se esta relação for descrita por meio de análises estatísticas univariadas, onde cada variável é estudada separadamente ou em pares, as interpretações e conclusões são comprometidas, pois não é explorada a existência da inter-relação. Por este motivo à análise multivariada, vem ganhando espaço na área de ciências agrárias em estudos da inter-relação das variáveis do solo e da planta. O grupo CSME trabalha com estas e outras ferramentas, como análise fractal, simulação seqüencial gaussiana e árvore decisão para representar o ambiente agrícola, aplicando a modelagem no manejo e conservação do solo e da água, mapeamento detalhado dos atributos do solo e emissão de gases pelas atividades agrícolas.

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Respiração do solo e aquecimento global

A liberação de dióxido de carbono (CO2) é um fenômeno natural no planeta terra. Porém, a liberação de CO2 para atmosfera devido à ações antrópicas, especialmente aquelas relacionadas ao manejo do solo, tem sido tema de inúmeros estudos sobre as mudanças climáticas globais. Relatórios do IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas) têm apontado para a necessidade de adaptação em diversos setores produtivos. Nesse contexto, o Grupo CSME busca compreender aspectos da emissão de CO2 do solo utilizando sensores de campo, modelos matemáticos e modelos de paisagem. Esses resultados podem subsidiar o desenvolvimento de Políticas Públicas sobre o tema, elaboração de inventários de emissões agrícolas, contrução de cenários futuros sobre as mudanças climáticas globais e auxiliar na elaboração de estratégias de mitigação.

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Manejo e conservação do solo e da água

O fenômeno de erosão é a mais importante forma de degradação do solo, com conseqüentes efeitos na produtividade das culturas e poluição do meio ambiente. Existem dois tipos de poluição ambiental: 1) pelos efluentes domésticos e industriais; 2) pelos resíduos e efluentes das áreas agrícolas como: corretivos, fertilizantes, inseticidas, fungicidas, herbicidas,dejetos animais, antibióticos, sedimentos, microrganismos. Em áreas ou terras agricultáveis, a erosão do solo caracteriza-se como a principal fonte de poluição. Para melhorar a qualidade ambiental agrícola dos processos produtivos e dos produtos, as empresas necessitam de inovações tecnológicas que aumentem a competitividade de maneira sustentável. Nesse sentido o Grupo CSME tem trabalhado para desenvolver técnicas que auxiliem na modelagem dos processos de erosão de maneira precisa e rápida. Algumas aplicações práticas, deste trabalho, estão relacionadas com o estabelecimento de um novo modelo de planejamento para o manejo dos resíduos culturais das matrizes sucroenergéticas. Estudos do Grupo indicam que quando o solo apresenta cobertura superior a 50%, devido à presença de resíduos vegetais em superfície, as perdas de solo e água foram significativamente reduzidas em relação à ausência destes. Considerando o uso da palha de cana na produção de bioenergia, esse resultado pode direcionar as empresas sobre a quantidade ideal de palha a ser deixada no campo em cada tipo de solo para que os impactos sejam os menores possíveis. Outros resultados estão relacionados com a elaboração de mapas de risco de erodibilidade, permitindo a construção de cenários para auxiliar no planejamento local. Esse tipo de informação permite avaliar nas áreas produtoras a relação erosão-produtividade da cultura.

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Mapeamento de áreas de manejo específico

Parte da variabilidade da produção agrícola está associada, dentre outros fatores, com a variabilidade dos atributos do solo. Entretanto, a maioria dos mapas de solo, mesmo os de escala detalhada (≥ 1: 10.000), não possuem o registro da variabilidade espacial de seus atributos. Essa limitação é repassada aos mapeamentos técnicos como os ambientes de produção para cana-de-açúcar, uso e ocupação do solo, estudo e relatório de impacto ambiental (EIA/RIMA) e qualquer outro mapa técnico que usufrua das informações fornecidas pelo mapa de solo. Para comprender melhor a variabilidade espacial dos atributos do solo e as repostas das culturas agricolas, o Grupo CSME utiliza dois procedimentos para identificar e mapear áreas de manejo espefíco. A união destes procedimentos gera o mapeamento híbrido. Esse tipo de mapeamento melhora o conhecimento sobre a distribuição dos solos e seus atributos e da qualidade da informação, pois diminui a subjetividade apresentada nos métodos tradicionais. Essa caracterização minuciosa da variabilidade espacial dos solos e seus atributos pode ser utilizada para as mais diversas aplicações, como por exemplo: - auxiliar na caracterização da biodiversidade, definindo os mecanismos para sua conservação, seu potencial econômico e sua utilização sustentável; - auxiliar no planejamento agrícola e industrial de matrizes sucroenérgeticas; - auxiliar na compreensão do uso do solo sobre as mudanças climáticas globais, dando informações que subsidiem a tomada de decisões informadas sobre estratégias de mitigação e adaptação; - auxiliar administrações governamentais no planejamento estratégico.

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