To face the social, ecological and productive vulnerability in the Pampa biome, it is important to unite production and environmental conservation to improve the quality of life of settled families. The general objective of the present study is to analyze, using the Nexus food-waterenergy approach, the reality of the settled families of the agrarian reform in the Pampa biome, covered by the Sustainable Backyards Project, and to evaluate the potential of agroforestry backyards in improving soil quality. This thesis is structured in the form of chapters. In chapter 1, the main strengths and limitations of settlements in the Pampa were evaluated in terms of food, water and energy security. The study covered the 1755 families contemplated by the Sustainable Backyards Project and from the SIGRA database (Integrated Rural Management System of ATES), 27 indicators were selected. In terms of food security, four indicators were present in more than 70% of the families: raising poultry, grain production, raising pigs and cattle for milk production. Family production focuses on animal husbandry, as evidenced by the correlation between poultry and pig farming. In agricultural crops, grain production (78%) and polycultures (37%) stood out. Water security indicators were present in less than 40% and the highest correlation was established between the presence of rivers/streams and springs. In energy security, the highest representation was established between the presence of electrification and single-phase type in more than 98%. The objective of chapter 2 is to evaluate soil quality under different agroforestry backyards in settlements in the municipalities of Júlio de Castilhos (area A) and Piratini (area B). The physical and chemical attributes showed differences between the sampled areas. The areas of agroforestry backyards and crops differed more intensely from the forest in terms of physical attributes related to soil porosity, when considering soil use in general. In similar areas, the physical and chemical variables were sensitive to soil use and management, considering the history of each piece of land. The results generated in this thesis demonstrate that settled families have an intermediate level of food, water and energy security, highlighting the need for research and promotion of public policies to improve the quality of life of families. In addition, the agroforestry backyards promoted improvements in the physical and chemical properties of the soil in the short term, due to the conservationist management practices carried out by the majority of the families, being recommended the accomplishment of studies and monitoring in the long term. | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | Para enfrentar a vulnerabilidade social, ecológica e produtiva no bioma Pampa, é importante unir produção e conservação ambiental para melhorar a qualidade de vida das famílias assentadas. O objetivo geral do presente estudo é analisar com a abordagem Nexus alimentoágua-energia, a realidade das famílias assentadas da reforma agrária no bioma Pampa, contempladas pelo Projeto Quintais Sustentáveis e avaliar o potencial dos quintais agroflorestais em melhorar a qualidade do solo. A presente tese está estruturada em forma de capítulos. No capítulo 1, foram avaliadas as principais potencialidades e limitações nos assentamentos no Pampa quanto a segurança alimentar, hídrica e energética. O estudo abrangeu as 1755 famílias contempladas pelo Projeto Quintais Sustentáveis e a partir do banco de dados do SIGRA (Sistema Integrado de Gestão Rural da ATES), foram selecionados 27 indicadores. Na segurança alimentar, quatro indicadores estiveram presentes em mais de 70% das famílias: criação de aves, produção de grãos, criação de suínos e bovinos para produção de leite. A produção familiar se concentra na criação animal, evidenciada pela correlação entre a criação de aves e a criação de suínos. Nos cultivos agrícolas, se destacou a produção de grãos (78%) e policultivos (37%). Os indicadores de segurança hídrica estiveram presentes em menos de 40% e a maior correlação se estabeleceu entre a presença de rios/riachos e nascentes. Na segurança energética, a maior representação se estabeleceu entre a presença de eletrificação e tipo monofásico em mais de 98%. O objetivo do capítulo 2, é avaliar a qualidade do solo sob diferentes quintais agroflorestais nos assentamentos nos municípios de Júlio de Castilhos (área A) e Piratini (área B). Os atributos físicos e químicos mostraram diferenças entre as áreas amostradas. As áreas de quintais agroflorestais e lavouras se distinguiram da mata mais intensamente quanto aos atributos físicos relacionados a porosidade do solo, quando considerado o uso do solo de forma geral. Em áreas semelhantes, as variáveis físicas e químicas foram sensíveis ao uso e manejo do solo, considerando o histórico de cada gleba. Os resultados gerados nesta tese, demonstram que as famílias assentadas apresentam um nível intermediário de segurança alimentar, hídrica e energética, evidenciando a necessidade de pesquisas e fomento às políticas públicas para melhorar a qualidade de vida das famílias. Além disso, os quintais agroflorestais promoveram melhorias nas propriedades físicas e químicas do solo a curto prazo, devido às práticas de manejo conservacionistas realizadas pela maioria das famílias, sendo recomendável a realização de estudos e monitoramento a longo prazo.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da intensidade de pisoteio do gado na variabilidade espacial da infiltração de água no solo. O experimento foi conduzido em um Argissolo Vermelho-Amarelo, com pastagem de Urochloa brizantha dividida em seis piquetes de 1 ha, cada um com 50 pontos de amostragem, em grade de 10x10 m. Em cada local de amostragem, foi medida a taxa de infiltração tridimensional de água em solo saturado, nas profundidades de 0,10 e 0,20 m. As medições foram realizadas na primeira, décima primeira e décima quinta passagens do gado pelos piquetes. Os dados obtidos foram submetidos à análise geoestatística, para avaliação da variabilidade espacial das propriedades do solo. As 15 passagens do gado pelos piquetes resultaram em diminuição da taxa de infiltração de água no solo de 73,3% a 0,10 m e de 64,6% a 0,20 m de profundidade. O estudo da variabilidade espacial da taxa de infiltração de água no solo, por meio da geoestatística, possibilita a construção de mapas para a avaliação dos efeitos da intensificação do pisoteio do gado sobre as propriedades físicas do solo. A taxa de infiltração de água no solo apresenta estrutura de dependência espacial que aumenta em função da intensidade do pisoteio do gado.<br>The objective of this work was to evaluate the effect of cattle trampling intensity on the spatial variability of soil-water infiltration rate. The experiment was carried out on an Argissolo Vermelho-Amarelo (Ultisol) under a Urochloa brizantha pasture, divided into six one-hectare plots, each with 50 sampling points in a 10x10 m grid. In each sampling site, the saturated three-dimensional infiltration rate at 0.10 and 0.20-m depths was measured. Measurements were made in the first, eleventh and fifteenth cattle passages on the plots. Data were submitted to geostatistics for the study of the spatial variability of the saturated infiltration rate. The 15 cattle passages on the plots caused a decrease of 73.3% in the soil water infiltration rate, at 0.10-m depth, and 64.4% at 0.20-m depth. The study of spatial variability of soil-water infiltration rate with geostatistics permits the construction of maps for assessing the effects of cattle trampling intensification on soil physical properties. Water infiltration rate in soil has a spatial dependency structure which increases as a function of trampling intensity.

Dissertação (Mestrado em Recursos Naturais) - Universidade Estadual do Ceará, Fortaleza. Orientador: Olmar Baller Weber. | A água produzida é o principal resíduo na indústria de exploração do petróleo, tendo sua origem nas fendas de rochas subterrâneas. Estudos indicaram que esse tipo de água tratada em plantas industriais pode ter aplicação na irrigação de culturas de oleaginosas, usadas na produção de biodiesel, como alternativa a irrigação com água doce. Este estudo teve por objetivo avaliar o efeito de água produzida sobre atributos biológicos na rizosfera de cultivares de girassol (Helianthus annuus L.) BRS 321 durante três ciclos de produção e de mamona (Ricinus communis L.) BRS Energia, ao longo de dois e três ciclos, respectivamente, além de propor indicadores de qualidade do solo para culturas bioenergéticas no semiárido. Esta pesquisa foi conduzida em área experimental da Fazenda Belém, em Aracati, estado do Ceará (Brasil), onde ambas as culturas foram submetidas à irrigação com água produzida filtrada (APF), água produzida tratada por osmose reversa (APO), água do aquífero Açu (ACA) e sem irrigação (regime de sequeiro) (SEQ). Os tratamentos com três repetições (parcelas de 200 m2 ) foram avaliados em períodos de pré-cultivo, nas fases de reprodução das plantas e próximo a fase de colheita de grãos das culturas, pela respiração edáfica (Re), carbono orgânico total (COT), densidade populacional de bactérias cultiváveis (Bact) e fungos filamentosos cultiváveis (Fung) do solo, e nas fases de florescimento pleno das plantas pela intensidade de colonização micorrízica arbuscular (CM). A interação dos fatores de irrigação e épocas foi confirmada para Re, COT, Bact e CM na cultura do girassol, e para Re na de mamona. A respiração edáfica, o carbono orgânico e as populações de fungos filamentosos e bactérias cultiváveis do solo são sensíveis às águas de irrigação da cultura de girassol cv BRS 321. Por sua vez, a irrigação da cultura de mamona afeta somente a fração do carbono que é prontamente decomponível, a respiração do solo. Nas condições deste estudo, a irrigação com APF pode ser alternativa de produção de mamona e girassol para obtenção de biodiesel no curto período de tempo. Em trabalhos futuros devem ser consideradas as avaliações de atributos biológicos do solo no médio e longo prazo, de forma a viabilizar a produção mais sustentável das oleaginosas no semiárido.

A água produzida é o principal resíduo na indústria de exploração do petróleo, tendo sua origem nas fendas de rochas subterrâneas. Estudos indicaram que esse tipo de água tratada em plantas industriais pode ter aplicação na irrigação de culturas de oleaginosas, usadas na produção de biodiesel, como alternativa a irrigação com água doce. Este estudo teve por objetivo avaliar o efeito de água produzida sobre atributos biológicos na rizosfera de cultivares de girassol (Helianthus annuus L.) BRS 321 durante três ciclos de produção e de mamona (Ricinus communis L.) BRS Energia, ao longo de dois e três ciclos, respectivamente, além de propor indicadores de qualidade do solo para culturas bioenergéticas no semiárido. Esta pesquisa foi conduzida em área experimental da Fazenda Belém, em Aracati, estado do Ceará (Brasil), onde ambas as culturas foram submetidas à irrigação com água produzida filtrada (APF), água produzida tratada por osmose reversa (APO), água do aquífero Açu (ACA) e sem irrigação (regime de sequeiro) (SEQ). Os tratamentos com três repetições (parcelas de 200 m2 ) foram avaliados em períodos de pré-cultivo, nas fases de reprodução das plantas e próximo a fase de colheita de grãos das culturas, pela respiração edáfica (Re), carbono orgânico total (COT), densidade populacional de bactérias cultiváveis (Bact) e fungos filamentosos cultiváveis (Fung) do solo, e nas fases de florescimento pleno das plantas pela intensidade de colonização micorrízica arbuscular (CM). A interação dos fatores de irrigação e épocas foi confirmada para Re, COT, Bact e CM na cultura do girassol, e para Re na de mamona. A respiração edáfica, o carbono orgânico e as populações de fungos filamentosos e bactérias cultiváveis do solo são sensíveis às águas de irrigação da cultura de girassol cv BRS 321. Por sua vez, a irrigação da cultura de mamona afeta somente a fração do carbono que é prontamente decomponível, a respiração do solo. Nas condições deste estudo, a irrigação com APF pode ser alternativa de produção de mamona e girassol para obtenção de biodiesel no curto período de tempo. Em trabalhos futuros devem ser consideradas as avaliações de atributos biológicos do solo no médio e longo prazo, de forma a viabilizar a produção mais sustentável das oleaginosas no semiárido. | Dissertação (Mestrado em Recursos Naturais) - Universidade Estadual do Ceará, Fortaleza. Orientador: Olmar Baller Weber.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da intensidade de pisoteio do gado na variabilidade espacial da infiltração de água no solo. O experimento foi conduzido em um Argissolo Vermelho-Amarelo, com pastagem de Urochloa brizantha dividida em seis piquetes de 1 ha, cada um com 50 pontos de amostragem, em grade de 10x10 m. Em cada local de amostragem, foi medida a taxa de infiltração tridimensional de água em solo saturado, nas profundidades de 0,10 e 0,20 m. As medições foram realizadas na primeira, décima primeira e décima quinta passagens do gado pelos piquetes. Os dados obtidos foram submetidos à análise geoestatística, para avaliação da variabilidade espacial das propriedades do solo. As 15 passagens do gado pelos piquetes resultaram em diminuição da taxa de infiltração de água no solo de 73,3% a 0,10 m e de 64,6% a 0,20 m de profundidade. O estudo da variabilidade espacial da taxa de infiltração de água no solo, por meio da geoestatística, possibilita a construção de mapas para a avaliação dos efeitos da intensificação do pisoteio do gado sobre as propriedades físicas do solo. A taxa de infiltração de água no solo apresenta estrutura de dependência espacial que aumenta em função da intensidade do pisoteio do gado. | The objective of this work was to evaluate the effect of cattle trampling intensity on the spatial variability of soil-water infiltration rate. The experiment was carried out on an Argissolo Vermelho-Amarelo (Ultisol) under a Urochloa brizantha pasture, divided into six one-hectare plots, each with 50 sampling points in a 10x10 m grid. In each sampling site, the saturated three-dimensional infiltration rate at 0.10 and 0.20-m depths was measured. Measurements were made in the first, eleventh and fifteenth cattle passages on the plots. Data were submitted to geostatistics for the study of the spatial variability of the saturated infiltration rate. The 15 cattle passages on the plots caused a decrease of 73.3% in the soil water infiltration rate, at 0.10-m depth, and 64.4% at 0.20-m depth. The study of spatial variability of soil-water infiltration rate with geostatistics permits the construction of maps for assessing the effects of cattle trampling intensification on soil physical properties. Water infiltration rate in soil has a spatial dependency structure which increases as a function of trampling intensity.

O comportamento físico e hídrico do solo fundamenta as práticas de seu uso e manejo. O objetivo deste trabalho foi avaliar as inter-relações entre as propriedades físicas e os coeficientes da curva de retenção de água de um Latossolo Vermelho distrófico sob diferentes sistemas de uso. Em 2004, foram selecionadas três áreas contíguas utilizadas por mais de vinte anos com mata (nativa), pousio (Brachiaria decumbens) e cultivo (culturas anuais). Foram coletadas 25 amostras de solo com estrutura não deformada na camada de 0-0,15 m de profundidade, que foram utilizadas para determinação das curvas de retenção de água do solo. As curvas de retenção de água foram ajustadas pela equação de van Genuchten, obtendo-se os coeficientes qs, qr, a e n. Também foram mensuradas as variáveis densidade do solo, teor de C orgânico e teor de argila do solo (grupo I). Essas variáveis e os coeficientes das curvas de retenção do solo (grupo II) foram submetidos às análises de correlações canônicas. Verificou-se que a intensificação do uso do solo (mata, pousio e cultivo) resultou em maiores valores de densidade do solo e na redução dos teores de C orgânico e argila. O primeiro par das variáveis canônicas indicou dependência de qs em relação a densidade, e o segundo par distinguiu os sistemas de uso do solo verificado pela dependência de qr em relação aos teores de argila e de C orgânico. As modificações dos teores de C orgânico e da densidade do solo sugerem a degradação da qualidade física e hídrica do solo.<br>Practices of soil use and management are based on the physical and hydric soil behavior. Our objective was to evaluate the inter-relationships between physical properties and coefficients of soil water retention curves in an Oxisol under different soil use systems. In 2004, three contiguous areas were selected, covered for over 20 years by forest (native), Brachiaria decumbens (fallow) and annual crops (cultivation). Twenty-five undisturbed soil samples were collected at a depth of 0-0.15 m to determine the soil water retention curves. The curves were fitted by the van Genuchten equation and qs, qr q and n coefficients were estimated. The soil bulk density, soil organic carbon and clay content were also measured. A canonical correlation analysis was performed with the variables soil organic carbon content, clay content and soil bulk density (group I) and the coefficients of the soil water retention curves (group II). It was verified that an intensified soil use (forest, fallow and tillage) resulted in higher soil bulk density and lower soil organic carbon and clay contents. The first pair of canonical variables indicated dependence of qs from soil bulk density, while the second pair distinguished the soil use systems verified by the relation of qr with the clay and organic carbon content. The modifications in the soil organic carbon content and soil bulk density indicate that there occurred physic and hydric degradation of the soil.

Esta revisión bibliográfica analiza las publicaciones científicas relacionadas con los sistemas y técnicas de captación de aguas de escorrentía destinadas a fines agrícolas (runoff-farming), que representan una de las pocas posibilidades de desarrollo agrícola en zonas áridas y semiáridas en ausencia de regadío, y que contribuyen a la conservación de los recursos de suelos y aguas con importantes consecuencias ecológicas a nivel local. El objetivo del presente estudio es revisar los principales sistemas y técnicas runoff-farming, su origen y estado actual, y analizar el impacto que su manejo tiene en la erosión hídrica del suelo y en sus propiedades físicas y químicas. Su adecuada utilización produce en general importantes mejoras en la calidad del suelo, principalmente en lo referente a su estado hídrico y a su salinidad-sodicidad, por lo que es una herramienta eficaz para facilitar la producción de cultivos y evitar la degradación de suelos de las regiones secas del planeta. | This bibliographic review analyzes the scientific publications related to the systems and techniques for capturing runoff water for agricultural purposes (runoff-farming), which represent one of the few possibilities for agricultural development in arid and semi-arid zones in the absence of irrigation, and that contribute to the conservation of soil and water resources with important ecological consequences at the local level. The objective of this study is to review the main runoff-farming systems and techniques, their origin and current state, and to analyze the impact that their management has on soil water erosion and on their physical and chemical properties. Its proper use generally produces important improvements in the quality of the soil, mainly in relation to its hydric status and its salinity-sodicity, making it an effective tool to facilitate crop production and avoid soil degradation in the dry regions of the planet.

A qualidade do solo em sistemas de manejo pode ser avaliada por indicadores simples ou por equações de pedotransferências. O objetivo deste estudo foi obter funções de pedotransferência (FPT) para as curvas de retenção de água (CRA) e de resistência do solo à penetração (CRP), em sistemas de manejo com plantas de cobertura permanente nas entrelinhas de laranjeira "Pêra". Avaliaram-se três tratamentos: gramínea Paspalum notatum roçada, leguminosa Arachis pintoi e vegetação espontânea com herbicida, em um Argissolo Vermelho distrófico latossólico, no noroeste do Paraná. Em maio de 2003, foram coletadas 216 amostras indeformadas de solo sob o rodado e o entrerrodado a 0,05-0,10m de profundidade. Avaliaram-se a densidade do solo (Ds), o teor de carbono orgânico (CO), o teor de água e a resistência do solo à penetração (RP) para ajustar as curvas de CRA e CRS em diferentes potenciais mátricos. As FPT foram dependentes da Ds, CO e tratamento para o ajuste das CRA (R²=0,94) e CRS (R²=0,87). O manejo da vegetação espontânea com herbicida aumenta a compactação do solo, reduz a retenção de água e aumenta a RP. A leguminosa reduz a retenção de água do solo e aumenta a RP, e a gramínea melhora a qualidade física e hídrica do solo nas entrelinhas. Alternativamente, as FPT exigem apenas as determinações dos teores de água e Ds para as CRA e CRS.<br>The soil quality in management systems can be assessed by simple indicators or pedrotransfer functions. This study was aimed at obtaining pedotransfer function (PTF's) such as the soil water retention curve (SWRC) and the soil resistance to penetration curve (SRPC), under interrows groundcover management systems of the 'Pêra' orange. Three treatments were evaluated: bahiagrass mowed Paspalum notatum, perennial peanut Arachis pintoi and spontaneous vegetation with herbicide, in a Typic Paleudult, northwestern Paraná, Brazil. In May 2003, two hundred and sixteen undisturbed soil samples were collected under beneath and between the whell tracks at 0.05-0.10m depth. Soil bulk density (Db), organic carbon (OC), water content and soil resistance to penetration (PR) were determined to fit the SWRC and SRPC in differents water potential. The Db and OC contributed to fit the SWRC and SRPC under groundcover management systems in the interrows. PTF's were depended Db, OC and treatment to fit SWRC (R²=0.94) and SRPC (R²=0.87). Management on spontaneous vegetation using herbicide enhance soil compaction, decrease water retention and increase PR. Perennial peanut decrease soil water retention and increase PR, and bahiagrass groundcover enhance the soil physical and hydarulic quality in the interrows. Alternatively, PTF's required only to the determinations of the water content and Db to the SRPC and SWRC.

Este experimento objetivou analisar as alterações no comportamento espacial dos atributos do solo: matéria orgânica (MO), argila dispersa em água (ADA) e grau de floculação (GF) em áreas ocupadas com vegetação natural em regeneração e em pastagem. As amostras de solo foram coletadas na profundidade de 0,0-0,2 m em uma grade amostral com 64 pontos, espaçados 10 m. Os dados foram submetidos à análise descritiva e, em seguida, foi realizada a análise geoestatística. Observaram-se os maiores valores para ADA e os menores valores de GF na área de pastagem. Todos os atributos apresentam dependência espacial para as duas áreas em estudo, com ajuste dos modelos esférico e exponencial. A confecção dos mapas temáticos por meio da krigagem ordinária permitiu melhor visualização da distribuição espacial dos atributos de solo.

Practices of soil use and management are based on the physical and hydric soil behavior. Our objective was to evaluate the inter-relationships between physical properties and coefficients of soil water retention curves in an Oxisol under different soil use systems. In 2004, three contiguous areas were selected, covered for over 20 years by forest (native), Brachiaria decumbens (fallow) and annual crops (cultivation). Twenty-five undisturbed soil samples were collected at a depth of 0-0.15 m to determine the soil water retention curves. The curves were fitted by the van Genuchten equation and qs, qr q and n coefficients were estimated. The soil bulk density, soil organic carbon and clay content were also measured. A canonical correlation analysis was performed with the variables soil organic carbon content, clay content and soil bulk density (group I) and the coefficients of the soil water retention curves (group II). It was verified that an intensified soil use (forest, fallow and tillage) resulted in higher soil bulk density and lower soil organic carbon and clay contents. The first pair of canonical variables indicated dependence of qs from soil bulk density, while the second pair distinguished the soil use systems verified by the relation of qr with the clay and organic carbon content. The modifications in the soil organic carbon content and soil bulk density indicate that there occurred physic and hydric degradation of the soil. | O comportamento físico e hídrico do solo fundamenta as práticas de seu uso e manejo. O objetivo deste trabalho foi avaliar as inter-relações entre as propriedades físicas e os coeficientes da curva de retenção de água de um Latossolo Vermelho distrófico sob diferentes sistemas de uso. Em 2004, foram selecionadas três áreas contíguas utilizadas por mais de vinte anos com mata (nativa), pousio (Brachiaria decumbens) e cultivo (culturas anuais). Foram coletadas 25 amostras de solo com estrutura não deformada na camada de 0-0,15 m de profundidade, que foram utilizadas para determinação das curvas de retenção de água do solo. As curvas de retenção de água foram ajustadas pela equação de van Genuchten, obtendo-se os coeficientes qs, qr, a e n. Também foram mensuradas as variáveis densidade do solo, teor de C orgânico e teor de argila do solo (grupo I). Essas variáveis e os coeficientes das curvas de retenção do solo (grupo II) foram submetidos às análises de correlações canônicas. Verificou-se que a intensificação do uso do solo (mata, pousio e cultivo) resultou em maiores valores de densidade do solo e na redução dos teores de C orgânico e argila. O primeiro par das variáveis canônicas indicou dependência de qs em relação a densidade, e o segundo par distinguiu os sistemas de uso do solo verificado pela dependência de qr em relação aos teores de argila e de C orgânico. As modificações dos teores de C orgânico e da densidade do solo sugerem a degradação da qualidade física e hídrica do solo.