Introduction. Currently, agricultural and forestry systems have been strongly affected by the variability in climatic phenomena such as El Niño Southern Oscillation (ENSO). Due to these circumstances, a proper and efficient management of natural resources like soil and water becomes mandatory to attain sustainability. Therefore, the study of soil physical properties such as soil water content and its corresponding energy state (known as water potential) is fundamental. Objective. To describe the main methodologies employed to determine soil water content and soil water potential, as well as the selection criteria and its possible implications in natural resources (soil and water) management. Methods. Within soil water content, we refer to direct methodologies such as gravimetric measurements, as well as indirect methods based on the assessment of soil electromagnetic properties. Meanwhile, methods to determine soil water potential can be separated as field and laboratory measurement methods. Within the last methods, they can be categorized depending on the range of measurement, being those high-water potential values (close to wet soil state; tension < 0.1 MPa) and low-water potential values (close to dry soil state; 0.1 - 1.5 MPa tension). Analysis. All these aforementioned methodologies were contrasted by their strengths, weaknesses, as well as its potential use within different agricultural systems. Conclusion. A proper choosing of methods for analysis of both soil physical properties becomes fundamental for a proper management of soil and water resources, impacting positively the productivity and sustainability of agriculture and forestry systems, and their associated ecosystemic services.   | Introducción. En la actualidad, los sistemas agropecuarios y forestales se han visto fuertemente afectados por la variabilidad de los fenómenos climáticos, entre ellos El Niño Oscilación Sur (ENOS). Debido a estas circunstancias, un manejo adecuado y eficiente de los recursos naturales como el suelo y agua resulta imperativo para garantizar una producción sostenible. Para ello, el estudio de las variables físicas del suelo, tales como el contenido del agua en el suelo y su correspondiente estado energético (potencial hídrico total) es fundamental. Objetivo. Describir las principales metodologías para la determinación del contenido de agua y el potencial hídrico en el suelo, así como las potenciales implicaciones de la selección de un método en el manejo de los recursos naturales (agua y suelo). Metodología. En la determinación del contenido de agua en el suelo se hizo referencia a los métodos de determinación directa como el análisis gravimétrico y a otras metodologías indirectas que utilizan las propiedades electromagnéticas del suelo para inferir su contenido de agua. En la evaluación y determinación del potencial hídrico se abordaron los métodos que se realizan tanto en condiciones de campo como en el laboratorio. En el caso de las determinaciones en laboratorio se dividieron según el rango de medición desde valores altos de potencial (cercanos al suelo húmedo; tensiones < 0,1 MPa) hasta valores de potencial muy bajos (cercanos al suelo seco; 0,1 - 1,5 MPa de tensión). Análisis. Se contrastaron las distintas metodologías en función de sus fortalezas, limitaciones, así como su potencial uso en sistemas agrícolas. Conclusión. Una adecuada selección de los métodos de análisis para estas dos variables físicas del suelo resulta fundamental para gestionar eficazmente los recursos suelo y agua, generando a su vez un impacto positivo en la productividad y sostenibilidad de los sistemas agrícolas, forestales y los servicios ecosistémicos asociados.  

Fractal mathematics has been used to characterize water and solute transport in porous media and also to characterize and simulate porous media properties. The objective of this study was to evaluate the correlation between the soil infiltration parameters sorptivity (S) and time exponent (n) and the parameters dimension (D) and the Hurst exponent (H). For this purpose, ten horizontal columns with pure (either clay or loam) and heterogeneous porous media (clay and loam distributed in layers in the column) were simulated following the distribution of a deterministic Cantor Bar with fractal dimension H" 0.63. Horizontal water infiltration experiments were then simulated using Hydrus 2D software. The sorptivity (S) and time exponent (n) parameters of the Philip equation were estimated for each simulation, using the nonlinear regression procedure of the statistical software package SAS®. Sorptivity increased in the columns with the loam content, which was attributed to the relation of S with the capillary radius. The time exponent estimated by nonlinear regression was found to be less than the traditional value of 0.5. The fractal dimension estimated from the Hurst exponent was 17.5 % lower than the fractal dimension of the Cantor Bar used to generate the columns.<br>A matemática fractal tem sido utilizada para caracterizar o transporte de água e solutos em meios porosos e também para simular características físicas e geométricas de meios porosos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a correlação entre os parâmetros de infiltração de água sortividade e expoente de tempo (n) e os parâmetros dimensão fractal (D) e expoente de Hurst (H). Para isso, dez colunas horizontais foram simuladas em computador, sendo preenchidas com material de textura franca ou argilosa, puros ou em combinações de camadas alternadas dos dois materiais, seguindo a distribuição de um Conjunto de Cantor determinístico com dimensão fractal 0,63. As simulações de movimento horizontal de água foram realizadas no modelo numérico Hydrus 2D. Os parâmetros sortividade (S) e expoente de tempo (n) da equação de Philip foram estimados para cada simulação, utilizando o módulo de regressão não linear do software SAS®. A sortividade aumentou com o aumento de material de textura franca nas colunas, o que foi atribuído à dependência do parâmetro S no raio capilar. O parâmetro expoente de tempo estimado por regressão não linear mostrou valor menor que o valor empírico de 0,5 sugerido na literatura. A dimensão fractal estimada utilizando o expoente de Hurst foi 17,5 % menor do que a dimensão fractal do Conjunto de Cantor utilizado para gerar as colunas.

O fenômeno de dispersão da argila do solo pode ser provocado pela qualidade da água de irrigação. Objetivou-se estudar o efeito da irrigação com água com diferentes condutividades elétricas (CE), combinadas com diferentes valores de Relação de Adsorção de Sódio (RAS), na dispersão da argila de solos, de diferentes mineralogias, do Estado de Minas Gerais. As amostras foram coletadas no horizonte B de solos das cidades de Viçosa, Belo Horizonte e Barroso, classificados como Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico típico (LVA), Latossolo Vermelho perférrico típico (LV) e Latossolo Vermelho distroférrico típico (LVd) destacados, respectivamente, pela presença de argilominerais caulinita, hematita e gibbsita. Os tratamentos corresponderam à percolação, nos três solos, de soluções de NaCl e CaCl2 preparadas de forma a se obter seis diferentes valores de CE (20; 50; 100; 200; 400 e 800 mS m-1) e cinco de RAS (0, 5, 10, 20 e 40 mmol c L-1), em três repetições, dispostos em um delineamento em blocos casualizados. A aplicação das soluções foi feita em permeâmetros de coluna vertical e carga constante. A solução foi aplicada até o momento em que a CE do efluente se aproximou daquela da solução aplicada (C/C0 = 1,0). Para avaliar o efeito das soluções aplicadas na estrutura do solo, foram quantificados os teores de argila dispersa em água (ADA). Os valores de ADA nas amostras de solo submetido à percolação das diferentes soluções salino-sódicas (ADA-S) foram relacionados com a CE e a RAS da solução percolada, ajustando-se superfícies de resposta com este fim. O comportamento dos solos foi diferenciado, no que se refere à dispersividade da argila, o que estava associado à mineralogia, mas, também, ao grau de intemperismo do solo. O LVA apresentou comportamento não dispersivo em todos os tratamentos e, no geral, todas as soluções de percolação, notadamente as de maiores CE, independentemente dos valores de RAS, proporcionaram diminuição no teor de argila dispersa (ADA-S) nos solos LV e LVd.<br>The phenomenon of dispersion of soil clay can be caused by the quality of irrigation water. This study investigated the effect of irrigation water with different electric conductivities (EC), combined with different Sodium Adsorption Relation (SAR) values on clay dispersion in soil commonly found in the state of Minas Gerais, with different mineralogies. The samples were collected from the B horizon of three soils (Oxisols) in Viçosa, Belo Horizonte and Barroso, respectively, with high levels of the clay minerals kaolinite, hematite, and gibbsite, and are classified as Yellow-Red Latosol, Red Latosol and dystroferric Red Latosol. The physical, chemical, and mineralogical properties of the soils were characterized. The treatments corresponded to percolation, through the three soils, of NaCl and CaCl2 solutions with six different EC values (20; 50; 100; 200; 400, and 800 mS m-1) and five SAR values (0, 5, 10, 20, and 40 mmol c L-1), in a randomized block design with three replications. The solutions were applied in vertical column and constant load permeameters. The solution was applied until the EC of the effluent approached that in the applied solution (C/C0 = 1.0). To evaluate the effect of the solutions applied to the soil structure, the contents of clay dispersed in water (CDW) were quantified. The values of CDW in the soil materials percolated with the different sodic-saline solutions (CDW-S) were related to EC and SAR of the percolated solutiona. The soil behavior was distinct regardint clay dispersion, which was ascribed to its mineralogy as well as to the degree of weathering. The Yellow-Red Latosol showed a non-dispersive pattern in all treatments. In general, all percolation solutions, especially those with highest EC, regardless of the SAR value, indicated reduced dispersed clay (CDW-S) in the Red Latosol and dystroferric Red Latosol.

A hipótese intrínseca é, normalmente, a mais utilizada por ser menos restritiva; quando comparada com as demais hipóteses da geoestatística exige apenas a existência de estacionariedade do semivariograma, sem nenhuma restrição quanto à existência de variância finita. O objetivo deste trabalho foi avaliar a estacionariedade de dados de umidade em um Espodossolo Humilúvico. Os dados foram coletados em um transeto contendo 128 pontos, espaçados a cada 3 m. O conteúdo de água no solo foi determinado nas camadas de 0,0-0,2 m, 0,2-0,4 m e 0,4-0,6 m. A análise estatística demonstrou que os dados apresentaram distribuição de frequência lognormal. Os valores de umidade variaram com as variações de relevo. Houve estacionariedade do semivariograma para as três profundidades estudadas. A análise de fragmentos do transeto apresentou estabilidade da média e do semivariograma confirmando que a estacionariedade é muito mais exceção do que regra pois, como um todo, os dados também apresentaram semivariogramas bem definidos e sem tendência. | The intrinsic hypothesis is usually the most utilized because it is less restrictive compared to the other hypotheses of the geostatistics, requires only the existence and stationarity of the semivariogram, without any restriction as to the existence of finite variance. The objective of this study was to evaluate the stationarity of humidity data in a Humiluvic Spodosol. Data were collected on a transect containing 128 points, spaced every 3 m. The soil water content was determined in the layers of 0-0.2 m, 0.2-0.4 m and 0.4-0.6 m. Statistical analysis demonstrated that the data presented lognormal frequency distribution. The moisture values varied with signage variations. There was stationarity of the semivariogram for the three studied depths. The analysis of fragments of the transect had stability of mean and semivariogram, confirming that stationarity is much more exception than rule, because the data as a whole also showed semivariograms well defined and without tendency.

Os Neossolos são solos que apresentam inúmeras limitações de uso, principalmente relacionadas à sua profundidade efetiva, e têm sido muito pouco pesquisados no Brasil. Neossolos desenvolvidos sobre rochas sedimentares devem receber especial atenção para que sejam evitados danos ambientais, como a contaminação de aquíferos. O objetivo deste trabalho foi verificar o comportamento da condutividade hidráulica e a capacidade de retenção de água em perfis de Neossolos Litólicos e Neossolos Regolíticos derivados de arenito da Formação Caturrita no Rio Grande do Sul. Foram levantados dados morfológicos e determinadas a granulometria, porosidade, densidade do solo (Ds), condutividade hidráulica saturada (Ks), infiltração básica de água no campo (IB) e retenção de água em amostras de solo e saprolito de seis perfis de Neossolos. Os perfis apresentaram Ds elevada, baixa macroporosidade e alta microporosidade, o que contribuiu para baixa Ks e IB, mesmo em condições de textura franco-arenosa e camada saprolítica altamente fraturada. Os dados de Ks e IB apresentaram elevado coeficiente de variação entre os perfis analisados e entre as repetições de um mesmo perfil. A retenção de água teve valores superiores nas camadas Cr em relação aos horizontes A e volume superior de água disponível às plantas variável entre horizonte A e saprolito para os perfis analisados. | Leptosols and Regosols are soils with a series of restrictions for use, mainly related to the effective depth, which have been poorly studied in Brazil. These soils, when derived from sedimentary rocks should be treated with particular care to avoid environmental damage such as aquifer contamination. The purpose of this study was to verify the behavior of hydraulic conductivity and water retention capacity in profiles of Leptosols and Regosols derived from sandstone of the Caturrita formation in Rio Grande do Sul state. The morphology, particle size distribution, porosity, soil density (Ds), saturated hydraulic conductivity (Ks), basic water infiltration in the field (BI) and water retention were determined in soil and saprolite samples of six soil profiles. High Ds, low macroporosity and high microporosity were observed in the profiles, resulting in a low Ks and BI, even under conditions of sandy texture and a highly fractured saprolite layer. The variation coefficients of data of Ks and BI were high among the studied profiles and between replications of a same profile. Water retention of the studied soils was higher in Cr layers than in the A horizons and the volume of plant-available water greater and variable among A horizons and Cr layers.

O conhecimento da curva de retenção de água (CRA) é essencial para compreender e modelar os processos hidráulicos no solo. No entanto, a determinação direta do CRA consome tempo, e o custo é alto. Além disso, é necessário grande número de amostras, em razão da elevada variabilidade espacial e temporal das propriedades hidráulicas do solo. Uma alternativa é o uso de modelos, que são chamados de funções de pedotransferência (FPT), que estimam a CRA por meio de propriedades do solo de fácil determinação. O objetivo deste estudo foi testar a acurácia de 16 FPT, pontuais ou paramétricas, existentes na literatura, em diferentes solos do sul e sudeste do Estado do Pará, Brasil. As FPT testadas foram propostas por Pidgeon (1972), Lal (1979), Aina & Periaswamy (1985), Arruda et al. (1987), Dijkerman (1988), Vereecken et al. (1989), Batjes (1996), van den Berg et al. (1997), Tomasella et al. (2000), Hodnett & Tomasella (2002), Oliveira et al. (2002) e Barros (2010). Utilizou-se um banco de dados contendo textura (areia, silte e argila), densidade do solo, carbono orgânico, pH do solo, capacidade de troca catiônica e CRA. A maioria das FPT testadas não demonstrou boa acurácia para estimar as CRA. As FPT paramétricas apresentaram melhor desempenho do que as FPT pontuais em estimar a CRA dos solos na região. Entre as FPT paramétricas, as propostas por Tomasella et al. (2000) obtiveram melhor acurácia em estimar os parâmetros empíricos do modelo de van Genuchten (1980), principalmente, quando testadas na primeira camada do solo. | Knowledge of the soil water retention curve (SWRC) is essential for understanding and modeling hydraulic processes in the soil. However, direct determination of the SWRC is time consuming and costly. In addition, it requires a large number of samples, due to the high spatial and temporal variability of soil hydraulic properties. An alternative is the use of models, called pedotransfer functions (PTFs), which estimate the SWRC from easy-to-measure properties. The aim of this paper was to test the accuracy of 16 point or parametric PTFs reported in the literature on different soils from the south and southeast of the State of Pará, Brazil. The PTFs tested were proposed by Pidgeon (1972), Lal (1979), Aina & Periaswamy (1985), Arruda et al. (1987), Dijkerman (1988), Vereecken et al. (1989), Batjes (1996), van den Berg et al. (1997), Tomasella et al. (2000), Hodnett & Tomasella (2002), Oliveira et al. (2002), and Barros (2010). We used a database that includes soil texture (sand, silt, and clay), bulk density, soil organic carbon, soil pH, cation exchange capacity, and the SWRC. Most of the PTFs tested did not show good performance in estimating the SWRC. The parametric PTFs, however, performed better than the point PTFs in assessing the SWRC in the tested region. Among the parametric PTFs, those proposed by Tomasella et al. (2000) achieved the best accuracy in estimating the empirical parameters of the van Genuchten (1980) model, especially when tested in the top soil layer. O conhecimento da curva de retenção de água (CRA) é essencial para compreender e modelar os processos hidráulicos no solo. No entanto, a determinação direta do CRA consome tempo, e o custo é alto. Além disso, é necessário grande número de amostras, em razão da elevada variabilidade espacial e temporal das propriedades hidráulicas do solo. Uma alternativa é o uso de modelos, que são chamados de funções de pedotransferência (FPT), que estimam a CRA por meio de propriedades do solo de fácil determinação. O objetivo deste estudo foi testar a acurácia de 16 FPT, pontuais ou paramétricas, existentes na literatura, em diferentes solos do sul e sudeste do Estado do Pará, Brasil. As FPT testadas foram propostas por Pidgeon (1972), Lal (1979), Aina & Periaswamy (1985), Arruda et al. (1987), Dijkerman (1988), Vereecken et al. (1989), Batjes (1996), van den Berg et al. (1997), Tomasella et al. (2000), Hodnett & Tomasella (2002), Oliveira et al. (2002) e Barros (2010). Utilizou-se um banco de dados contendo textura (areia, silte e argila), densidade do solo, carbono orgânico, pH do solo, capacidade de troca catiônica e CRA. A maioria das FPT testadas não demonstrou boa acurácia para estimar as CRA. As FPT paramétricas apresentaram melhor desempenho do que as FPT pontuais em estimar a CRA dos solos na região. Entre as FPT paramétricas, as propostas por Tomasella et al. (2000) obtiveram melhor acurácia em estimar os parâmetros empíricos do modelo de van Genuchten (1980), principalmente, quando testadas na primeira camada do solo.

International audience | Knowledge of the soil water retention curve (SWRC) is essential for understanding and modeling hydraulic processes in the soil. However, direct determination of the SWRC is time consuming and costly. In addition, it requires a large number of samples, due to the high spatial and temporal variability of soil hydraulic properties. An alternative is the use of models, called pedotransfer functions (PTFs), which estimate the SWRC from easy-to-measure properties. The aim of this paper was to test the accuracy of 16 point or parametric PTFs reported in the literature on different soils from the south and southeast of the State of Pará, Brazil. The PTFs tested were proposed by Pidgeon (1972), Lal (1979), Aina & Periaswamy (1985), Arruda et al. (1987), Dijkerman (1988), Vereecken et al. (1989), Batjes (1996), van den Berg et al. (1997), Tomasella et al. (2000), Hodnett & Tomasella (2002), Oliveira et al. (2002), and Barros (2010). We used a database that includes soil texture (sand, silt, and clay), bulk density, soil organic carbon, soil pH, cation exchange capacity, and the SWRC. Most of the PTFs tested did not show good performance in estimating the SWRC. The parametric PTFs, however, performed better than the point PTFs in assessing the SWRC in the tested region. Among the parametric PTFs, those proposed by Tomasella et al. (2000) achieved the best accuracy in estimating the empirical parameters of the van Genuchten (1980) model, especially when tested in the top soil layer. O conhecimento da curva de retenção de água (CRA) é essencial para compreender e modelar os processos hidráulicos no solo. No entanto, a determinação direta do CRA consome tempo, e o custo é alto. Além disso, é necessário grande número de amostras, em razão da elevada variabilidade espacial e temporal das propriedades hidráulicas do solo. Uma alternativa é o uso de modelos, que são chamados de funções de pedotransferência (FPT), que estimam a CRA por meio de propriedades do solo de fácil determinação. O objetivo deste estudo foi testar a acurácia de 16 FPT, pontuais ou paramétricas, existentes na literatura, em diferentes solos do sul e sudeste do Estado do Pará, Brasil. As FPT testadas foram propostas por Pidgeon (1972), Lal (1979), Aina & Periaswamy (1985), Arruda et al. (1987), Dijkerman (1988), Vereecken et al. (1989), Batjes (1996), van den Berg et al. (1997), Tomasella et al. (2000), Hodnett & Tomasella (2002), Oliveira et al. (2002) e Barros (2010). Utilizou-se um banco de dados contendo textura (areia, silte e argila), densidade do solo, carbono orgânico, pH do solo, capacidade de troca catiônica e CRA. A maioria das FPT testadas não demonstrou boa acurácia para estimar as CRA. As FPT paramétricas apresentaram melhor desempenho do que as FPT pontuais em estimar a CRA dos solos na região. Entre as FPT paramétricas, as propostas por Tomasella et al. (2000) obtiveram melhor acurácia em estimar os parâmetros empíricos do modelo de van Genuchten (1980), principalmente, quando testadas na primeira camada do solo. | O conhecimento da curva de retenção de água (CRA) é essencial para compreender e modelar os processos hidráulicos no solo. No entanto, a determinação direta do CRA consome tempo, e o custo é alto. Além disso, é necessário grande número de amostras, em razão da elevada variabilidade espacial e temporal das propriedades hidráulicas do solo. Uma alternativa é o uso de modelos, que são chamados de funções de pedotransferência (FPT), que estimam a CRA por meio de propriedades do solo de fácil determinação. O objetivo deste estudo foi testar a acurácia de 16 FPT, pontuais ou paramétricas, existentes na literatura, em diferentes solos do sul e sudeste do Estado do Pará, Brasil. As FPT testadas foram propostas por Pidgeon (1972), Lal (1979), Aina & Periaswamy (1985), Arruda et al. (1987), Dijkerman (1988), Vereecken et al. (1989), Batjes (1996), van den Berg et al. (1997), Tomasella et al. (2000), Hodnett & Tomasella (2002), Oliveira et al. (2002) e Barros (2010). Utilizou-se um banco de dados contendo textura (areia, silte e argila), densidade do solo, carbono orgânico, pH do solo, capacidade de troca catiônica e CRA. A maioria das FPT testadas não demonstrou boa acurácia para estimar as CRA. As FPT paramétricas apresentaram melhor desempenho do que as FPT pontuais em estimar a CRA dos solos na região. Entre as FPT paramétricas, as propostas por Tomasella et al. (2000) obtiveram melhor acurácia em estimar os parâmetros empíricos do modelo de van Genuchten (1980), principalmente, quando testadas na primeira camada do solo.