RESUMO
RESUMO Este trabalho propõe estimativas de demanda de água para cenários futuros de uso e ocupação do solo e de verticalização utilizando análises espaciais e modelagem dinâmica com base em autômatos celulares para uma fração urbana do município de Campina Grande (PB). Dados reais de uso e ocupação do solo e de verticalização dos anos de 2011 e 2018 são utilizados para identificar o processo de mudança nesses bairros. Um conjunto de variáveis estáticas e dinâmicas relacionadas é selecionado para subsidiar a parametrização do modelo e simular as mudanças no uso e ocupação do solo e na verticalização, ocorridas no período. Após a validação das simulações para o ano de 2018 com base nos dados observados, novos cenários futuros são propostos para os anos de 2040, 2070 e 2100, identificando, assim, uma tendência de ocupação com algumas características específicas, como a substituição de áreas residenciais de um ou dois pavimentos por novos empreendimentos verticais, seja residencial, empresarial ou de serviços. Dado o aumento de ocupação urbana, as demandas de água capazes de atender à população também aumentam, aumento este que se confirmou neste trabalho. Entre os anos 2018 e 2100, essa tendência de aumento foi estimada em 300%. Uma comparação de cenários futuros considerando usos convencionais e racionais de água (utilizando mecanismos poupadores) também é apresentada.
ABSTRACT This work estimates urban water demands for future land-use scenarios using spatial analysis and dynamic modeling based on cellular automata for an urban area of the city of Campina Grande, Paraíba State, Brazil. Ground truth for two dates (2011 and 2018) is used to identify the process of land-use change in these neighborhoods. Some static and dynamic variables are defined in order to support the model parameterization and to simulate the changes occurred in the period. After the validation of those simulations for 2018, based on the observed data, new future scenarios are proposed for the years 2040, 2070, and 2100, thus identifying a tendency of occupation with some specific characteristics such as the replacement of residential areas new buildings with multiple floors, whether residential, business, or services. Due to the increase in urban occupation, the water demands for attending to the population also increase. Between 2018 and 2100, this upward trend is estimated at 300%. A comparison of future scenarios considering conventional and rational water uses (using saving mechanisms) is also simulated.
RESUMO
Studying particle size distribution is important to understand soil structure and formation processes. This research aimed to assess the fractal dimension of soil texture in Indian Dark Earth (IDE) areas in southern Amazonas state under different land uses, as follows: two areas in the municipality of Apuí, one growing cocoa and the other coffee; a grassland area in the municipality of Manicoré; and a forest area in the municipality of Novo Aripuanã. A sampling grid containing 88 collection points (intersecting points on the grid) was established in each area, measuring 80 x 42 m for the cocoa and coffee-growing sites, and 80 x 56 m and 60 x 42 m for the grassland and forest areas, respectively. Soil samples were collected in soil core and as clumps at a depth of 0.0-0.20m to determine the structural physical properties and texture of the soil. The following physical attributes were assessed: texture (PSD), bulk density (BD), macroporosity (Macro), microporosity (Micro), total porosity (TP) and aggregate stability (GMD and WMD). The fractal dimension (D) of the soil texture was determined, followed by analysis of variance and comparison of the means using Tukey's test (p≤0.05). Pearson's correlation was applied to assess the correlation between variables. There was a significant difference between the IDEs studied, with a higher D value in the cocoa-growing area in relation to the other sites. Additionally, the larger the clay fraction, the higher the D value. Fractal dimension (D) showed a positive correlation with sand, clay, BD, Macro, GMD and WMD, and a negative correlation with silt, micro, TP. Based on the D values obtained, the ADE cultivated with cocoa showed superior quality in relation to the other areas studied.KEYWORDS: Fractal dimension. Soil physics. Soil use. INTRODUCTION Applications of fractal geometry in soil science have shown that soil exhibits fractal characteristics, being a porous medium having different particle compositions, with irregular shape and self-similar structure (TYLER; WHEATCRAFT, 1989; KRAVCHENKO; ZHANG, 1998). Fractal geometry, proposed and established by Mandelbrot (1982), is a method for describing systems with non-characteristic scales and self-similarity. In recent years, this theory has been used to quantitatively describe the particle size distribution of soil, attracting the interest of pedologists worldwide (DENG et al., 2017). Particle size distribution is one of the most important physical characteristics of soil because of its significant influence on water flow and soil erosion (XU; LI; LI, 2013). In this respect, broad and precise knowledge of particle size distribution is vital to understanding soil structures and formation, since it is closely related to soil erosion, organic matter content and moisture content (DU et al., 2017). Deng et al. (2017) studied the fractal features of soil particle size distribution and found an association between fractal dimensions and the physical and chemical properties of the soil analyzed, indicating that the lower the fractal dimension, the worse the soil physical and chemical properties. Recently, the fractal method was applied to estimate soil structure and proved to be an efficient tool in analyzing soil Received: 01/04/2019 Accepted: 30/01/2020
Estudar a distribuição do tamanho das partículas é importante para entender a estrutura do solo e os processos de formação. Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a dimensão fractal da textura do solo em áreas de Terra Preta de Índio (TPI) no sul do Estado do Amazonas sob diferentes usos da terra: duas áreas no município de Apuí, uma com cultivo de cacau e outra de café; uma área de pastagem no município de Manicoré; e uma área florestal no município de Novo Aripuanã. Uma malha de amostragem contendo 88 pontos de coleta (pontos de interseção na grade) foi estabelecida em cada área, medindo 80 x 42 m para as áreas de cacau e café, e 80 x 56 m e 60 x 42 m para as áreas de pastagem e floresta, respectivamente. Amostras de solo foram coletadas em torrões a uma profundidade de 0,0-0,20 m para determinar as propriedades físicas estruturais e a textura do solo. Os seguintes atributos físicos foram avaliados: textura, densidade do solo (DS), macroporosidade (Macro), microporosidade (Micro), porosidade total (PT) e estabilidade de agregados (DMG e DMP). Determinou-se a dimensão fractal da textura do solo (D), seguida da análise de variância e comparação das médias pelo teste de Tukey (p≤0,05). A correlação de Pearson foi aplicada para avaliar a correlação entre as variáveis. Houve uma diferença significativa entre as TPIs estudadas, com um maior valor D na área de cultivo de cacau em relação aos outros locais. Além disso, quanto maior a fração argila, maior o valor de D. A dimensão fractal (D) apresentou correlação positiva com areia, argila, DS, Macro, DMG e DMP, e correlação negativa com silte, micro, PT. Com base nos valores de D obtidos, as TPIs cultivadas com cacau apresentaram qualidade superior em relação às demais áreas estudadas.PALAVRAS-CHAVES: Dimensão Fractal. Física do solo. Uso do solo. REFERENCES ALVARENGA, R. C.; FERNANDES, B.; SILVA, T. C. A.; RESENDE, M. Estabilidade de agregados de um Latossolo Roxo sob diferentes métodos de preparo do solo e de manejo da palha do milho. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 10, n. 2, p. 273-277, 1986.
Assuntos
Fractais , Ciências do SoloRESUMO
Considerando que o solo é a base para uma agricultura e uma produção florestal sustentável, é necessário adotar práticas de manejo que conservem e, ou, restaurem sua fertilidade. O objetivo do presente estudo foi analisar os efeitos de diferentes sistemas de manejo de culturas e uso da terra nas propriedades químicas do solo tendo como referência a mata nativa adjacente. A pesquisa foi conduzida no município de Concórdia do Pará, na região Norte do Estado do Pará, em área de Latossolo Vermelho distroférrico. O delineamento experimental utilizado foi em blocos ao acaso, em esquema fatorial 5 x 2, sendo cinco tratamentos (AP - área de pasto, SAF - área com sistema agroflorestal, MN - área de mata nativa, CP - área de capoeira e CM - área cultivada com mandioca) e duas profundidades (0-0,10 m e 0,10-0,20 m), com cinco repetições. Os parâmetros analisados para cada área foram: pH, P, K+ , Na+ , Ca2+, Mg2+, Al3+, H+Al, SB, CTC, V% e MO. Os resultados foram avaliados pela análise de variância (ANOVA), seguido do teste de Tukey (p<0,05) para a comparação das médias, quando significativo. As características químicas originais do solo, considerando a mata como referência, foram alteradas de acordo com o sistema vegetal e manejos utilizados, sendo a matéria orgânica, o principal atributo relacionado à fertilidade do solo, diretamente afetado com a alteração da vegetação original. O sistema SAF estudado, não apresentou melhorias na fertilidade do solo ou sequer manteve a qualidade próxima do solo sob a mata nativa, exceto para o fósforo. Os resultados indicaram que a conversão da vegetal original (floresta amazônica) para os demais sistemas estudados, causou declínio principalmente nos teores de carbono orgânico do solo.
Whereas soil is the basis for farming and forestry sustainable, it is necessary to adopt management practices that maintain and or restore fertility of the soil. The study was conducted in Concórdia do Pará city, in northern of Pará state, in an area of Oxisol (or LATOSSOLO VERMELHO distroférrico according to Brazil soil classification). The experimental design was randomized blocks, in a factorial 5 x 2, with five treatments (AP - pasture area, SAF - area under agroforestry, MN - area under native forest, CP - area under scrub and CM - Area cultivated with cassava) and two depths (0 to 0.10 and 0.10-0.20 m), with five replications. The parameters analyzed for each area were: pH, P, K+ , Na+ , Ca2+, Mg2+, Al3+, H+Al, SB, CTC, V% and MO. The results were evaluated by analysis of variance (ANOVA) followed by Tukey test (p<0.05) for comparison of means, when significant. The unique chemical characteristics of the soil, considering the forest as a reference have been changed according to the plant and system management strategies used. The organic matter, the main attribute related to soil fertility was directly affected with changes of the original vegetation. The SAF system studied, showed no improvements in soil fertility or even maintained the quality near the ground under the native forest, except for the content of the element phosphorus. Results indicated that the conversion of original vegetation (rainforest) to other systems, cause mainly a decline in soil organic carbon.