Comportamento espacial e temporal da umidade do solo em uma bacia hidrográfica da região sul de Minas Gerais
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Universidade Federal de Lavras
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Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
A estruturação de modelos hidrológicos conceituais é altamente dependente de estudos sobre
atributos físico-hídricos do solo na escala de bacias hidrográficas. O presente estudo foi
desenvolvido em uma pequena bacia hidrográfica, com área de 14 ha, localizada no campus
da Universidade Federal de Lavras. Nesta ocorrem Latossolos, Argissolos, Cambissolos e
Gleissolos e o uso do solo é caracterizado por cultura anual (milho), cultura perene (café) e
floresta estacional semidecidual montana (FESM). A dissertação encontra-se estruturada em
dois capítulos. No primeiro, avaliou-se a continuidade espacial dos atributos físico-hídricos
do solo nas profundidades de 10, 20, 30 e 40 cm, e posterior mapeamento por krigagem
ordinária. Especificamente, foram avaliados: densidade do solo (D
s), densidade de partículas
(D
p
), porosidade total (P), macroporosidade (Map), microporosidade (Mip), umidade no ponto
de murcha permanente (θ
PMP
), matéria orgânica (MO), condutividade hidráulica sauturada (k)
e porcentual das frações areia, silte e argila. No segundo capítulo foi realizado o estudo da
estrutura de dependência espacial da umidade do solo durante o ano hidrológico de
2016/2017, nas profundidades de 10, 20, 30 e 40 cm. Também foi avaliada a estabilidade
temporal da umidade do solo a partir de três metodologias: diferença relativa, indicador de
estabilidade temporal (TSIij) e o teste não paramétrico de Spearman. A análise variográfica
mostrou que a maioria dos atributos estudados apresentou estrutura de dependência espacial.
A umidade do solo apresentou forte estrutura de dependência espacial ao longo do período de
monitoramento. A interpretação dos mapas mostrou relação entre os atributos físico-hídricos,
classes de solo, uso do solo e relevo. A área de FESM apresentou os menores valores de D
s na
bacia, e os maiores valores de MO, P, Map e k, sendo interpretada como uma área propícia
para a ocorrência do processo de recarga. Entretanto, nas áreas destinadas às culturas anual e
perene foram observados maiores valores de Ds e Mip, e os menores de MO, P, Map e k,
possibilitando inferir sobre uma maior dificuldade para a movimentação de água no solo,
quando comparado à área de FESM. No que concerne à variação temporal da umidade do
solo, verificou-se que esta apresenta relação direta com o regime de chuvas. As áreas de
menor umidade na bacia tenderam a se concentrar na região de ocorrência de Cambissolo
Háplico e Gleissolo Háplico, e que têm predominantemente FESM como o uso do solo. Já as
áreas de maiores valores de umidade se concentraram na região de Latossolos, nas quais o uso
do solo é constituído por cultura anual. Foi verificada a estabilidade temporal da umidade do
solo em profundidade, sendo esta maior nas camadas superficiais (10 cm e 20 cm), quando
comparada às demais (30 cm e 40 cm). Foi possível realizar a identificação de pontos
amostrais representativos do comportamento temporal da umidade do solo na bacia, estando
estes localizados na área de FESM e em sua maioria em Argissolos. Constata-se que a FESM
propicia alterações nos atributos físico-hídricos no solo, que favorecem a movimentação de
água no solo, sendo importante para processos hidrológicos, sobretudo, para recarga
subterrânea, muito embora esta seja a área que permaneceu com menor umidade ao longo do
período, quando comparada aos demais usos presentes na bacia.
Abstract
The structure of conceptual hydrological models is highly dependent on studies of soil
physical-hydric attributes at a watershed scale. The present study was developed in a small
watershed of 14 ha of area, which is located at the campus of the Federal University of
Lavras. In this watershed, there are Latosols, Argisols, Cambisols and Gleissol as pedological
unit, and the land uses are annual (corn) and perennial (coffee) crops, and Tropical Mountain
Semideciduous Forest (FESM). This dissertation is structured in two chapters. In the first one,
it was evaluated the spatial continuity of the physical-water attributes of the soil in the depths
of 10, 20, 30 and 40 cm, and later mapping by ordinary kriging. Specifically, it was evaluated:
soil bulk density (D
s
), particle density (D
p
), total porosity (P), macroporosity (Map),
microporosity (Mip), soil moisture at the permanent wilting point (θ
PMP
), organic matter
(OM), saturated hydraulic conductivity (k) and percentage of sand, silt and clay fractions. In
the second chapter, soil moisture spatial dependence structure at depths of 10, 20, 30 and 40
cm was studied during the hydrological year 2016/201, Temporal stability was also evaluated
from three methodologies, being mean relatives difference, time stability indicator (TSIij) and
nonparametric Spearman test. Variographic analysis showed that the majority of the studied
attributes presented spatial dependence structure. Yet, soil moisture presented a strong spatial
dependence structure during the monitoring period. The interpretation of the maps showed the
relationship between soil physical-hydric attributes, soil classes, land use and relief. The
FESM area showed the lowest values of D
s in the watershed, and the highest values of MO, P,
Map and k, being interpreted as a propitious area for the occurrence of soil recharge process.
However, in the areas destined to the annual and perennial crops, the highest values of D
s and
Mip, and the shortest ones for MO, P, Map and k were observed. So it was possible to verify
in these land uses a greater difficulty for water movement in the soil, when compared to the
FESM area. Regarding the temporal variation of soil moisture, it was verified, that it is
directly related to the rainfall regime. The areas of lower soil moisture in the watershed
tended to be placed at the region of occurrence of Haplic Cambisol and Haplic Gleisol, which
predominantly has FESM as the land use. However the areas of higher values of soil moisture
were concentrated in the region of Latosols, in which the land use is annual crop. Soil
moisture temporal stability in depth was verified. It was greater in the superficial layers (10
cm and 20 cm), than the others (30 cm and 40 cm). It was possible to identify representative
points of the temporal behavior of the soil moisture in the watershed. They were all located in
the FESM area and mostly in Argisols. It is observed that the FESM favors soil physicalhydric attributes, which favors a water movement in soil, being important for hydrological
processes, especially for underground recharge, although this is an area with permanence of
lower humidity throughout the period, when compared to the other land uses in the watershed.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
SILVA, R. H. V. Comportamento espacial e temporal da umidade do solo em uma bacia hidrográfica da região sul de Minas Gerais. 2018. 97 p. Dissertação (Mestrado em Recursos Hídricos)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2018.