Estudo de lixiviação de nitrato, por modelagem, num cafezal em Santo Antônio do Jardim SP

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Baião, Natalie de Alcantara Ramos
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Texto Completo: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/10883
Resumo: Crop growth and development requires the presence of nutrients in adequate quantities. Nitrogen fertilizers have been widely aplied to provide proper crop nutrition. However, large-scale application of nitrogen fertilizers causes environmental impacts by increasing the probability of groundwater contamination, greenhouse gas emissions and wasting financial resources. The objective of this work was to evaluate the moisture dynamics and nitrate leaching in a Latossolo Vermelho Amarelo coffee plantation. Soil characterization data, cultivation practices and microclimatic data were obtained in a coffee plantation by Arabica Catuaí coffee located in Santo Antônio do Jardim, São Paulo. Were obtained from soil samples data describing the physico-hydraulic characteristics that affect the dynamics of water and solutes in the soil. Transport parameters and boundary conditions were entered in the HYDRUS 1D model for the parameterization in order to predict water and nitrate flow. Model performance was evaluated based on residual analysis and mean square error. The direct simulation did not have a good fit for water retention and the deviations were biased. By the use of field water volumetric content data and the inverse simulation routines, a good prediction of the water volumetric content was indicated by the low mean square error (0.04) and non-trend residues. A simulation of nitrate movement after fertilizer application was made. A nitrate concentration of 5.1 mg.cm-3 at a depth of 110 cm at the end of 92 days was estimated. The total flow of leached nitrate at 92 days was estimated at 131.8 mg.cm-2 (28% leaching rate). The HYDRUS 1D software was efficient for simulating soil water volumetric content in Latossolo Vermelho Amarelo and the equilibrium model for soil solute transport was apparently efficient for estimating nitrate displacement. The high potential of leaching indicates that the application of fertilizers in coffee plantations in this soil with the climate of this region presents environmental risks due to the possibility of groundwater contamination and risks of financial losses.
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However, large-scale application of nitrogen fertilizers causes environmental impacts by increasing the probability of groundwater contamination, greenhouse gas emissions and wasting financial resources. The objective of this work was to evaluate the moisture dynamics and nitrate leaching in a Latossolo Vermelho Amarelo coffee plantation. Soil characterization data, cultivation practices and microclimatic data were obtained in a coffee plantation by Arabica Catuaí coffee located in Santo Antônio do Jardim, São Paulo. Were obtained from soil samples data describing the physico-hydraulic characteristics that affect the dynamics of water and solutes in the soil. Transport parameters and boundary conditions were entered in the HYDRUS 1D model for the parameterization in order to predict water and nitrate flow. Model performance was evaluated based on residual analysis and mean square error. The direct simulation did not have a good fit for water retention and the deviations were biased. By the use of field water volumetric content data and the inverse simulation routines, a good prediction of the water volumetric content was indicated by the low mean square error (0.04) and non-trend residues. A simulation of nitrate movement after fertilizer application was made. A nitrate concentration of 5.1 mg.cm-3 at a depth of 110 cm at the end of 92 days was estimated. The total flow of leached nitrate at 92 days was estimated at 131.8 mg.cm-2 (28% leaching rate). The HYDRUS 1D software was efficient for simulating soil water volumetric content in Latossolo Vermelho Amarelo and the equilibrium model for soil solute transport was apparently efficient for estimating nitrate displacement. The high potential of leaching indicates that the application of fertilizers in coffee plantations in this soil with the climate of this region presents environmental risks due to the possibility of groundwater contamination and risks of financial losses.O crescimento e desenvolvimento das plantas requer a presença de nutrientes em quantidades adequadas. Os fertilizantes nitrogenados vêm sendo bastante utilizados para o fornecimento de uma nutrição apropriada às plantas. Entretanto, a aplicação em larga escala de fertilizantes nitrogenados causa impactos ambientais por aumentar a probabilidade de contaminação das águas subterrâneas, a emissão de gases de efeito estufa e representa desperdício de recursos financeiros. O objetivo deste trabalho foi avaliar a dinâmica da umidade e a lixiviação de nitrato num cafezal em Latossolo Vermelho Amarelo. Foram obtidos dados de caracterização do solo, práticas de cultivo e dados microclimáticos num cafezal cultivado com café Arábica Catuaí situado em Santo Antônio do Jardim, São Paulo. A partir de amostras de solo foram obtidos dados que descrevem às característica fisico-hidricas que afetam a dinâmica de água e de solutos no solo. Os parâmetros de transporte e as condições de contorno foram inseridos no modelo HYDRUS 1D para a parametrização do modelo para predição do fluxo da água e fluxo de nitrato. O desempenho do modelo foi avaliado com base na análise dos resíduos e do erro médio quadrático. A simulação no modo direto não apresentou um bom ajuste para a retenção de água e os desvios se apresentavam enviesados. Com o uso de dados de umidade volumétrica obtidos no campo e uso de rotinas de simulação inversa, se conseguiu uma boa predição da umidade volumétrica da água indicado pelos baixos valores de erro quadrado médio (0,04) e resíduos sem tendências. Foi feita uma simulação da movimentação da pluma de nitrato após a aplicação do fertilizante. Foi estimada uma concentração de nitrato de 5,1 mg/cm3 na profundidade de 110 cm no fim de 92 dias. O fluxo total de nitrato lixiviado em 92 dias foi estimado em 131,8 mg/cm2 (28% de lixiviação). O software HYDRUS 1D foi eficiente para simulações da umidade volumétrica do solo em Latossolo Vermelho Amarelo e o modelo de equilíbrio para o transporte de solutos no solo foi aparentemente eficiente para estimar o deslocamento de nitrato. O alto potencial de lixiviação apresentado indica que a aplicação de fertilizantes em cafezais neste solo com o clima desta região apresenta riscos ambientais devido à possibilidade de contaminação do lençol freático e riscos de perdas financeiras.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T14:09:34Z No. of bitstreams: 1 Natalie de Alcantara Ramos Baiao.pdf: 1373647 bytes, checksum: b14718cb418f86b1e5f2486590ce123f (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-06T14:09:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Natalie de Alcantara Ramos Baiao.pdf: 1373647 bytes, checksum: b14718cb418f86b1e5f2486590ce123f (MD5) Previous issue date: 2019-09-04application/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Engenharia AmbientalUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de EngenhariaEnvironmental engineeringPlants - Effect of nitrogenSoils - PollutionNitrogen fertilizersSoils - LeachingNitrate dynamics in soilLeachingComputational modelingHYDRUS 1DEngenharia ambientalPlantas - Efeito do nitrogênioSolos - PoluiçãoFertilizantes nitrogenadosSolos - LixiviaçãoDinâmica de nitrato em soloLixiviaçãoModelagem computacionalHYDRUS 1DCNPQ::ENGENHARIASEstudo de lixiviação de nitrato, por modelagem, num cafezal em Santo Antônio do Jardim SPModeling study of nitrate leaching in a coffee plantation in Santo Antônio do Jardim - SPinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALNatalie de Alcantara Ramos Baiao.pdfapplication/pdf1373647http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/10883/1/Natalie+de+Alcantara+Ramos+Baiao.pdfb14718cb418f86b1e5f2486590ce123fMD511/108832024-02-27 14:46:41.719oai:www.bdtd.uerj.br:1/10883Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T17:46:41Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false
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