ABSTRACT Slash-and-burn is a traditional agricultural system still widely used in Brazil. The variation in temperature during fires results in different levels of physical, chemical, and biological changes in the soil, which makes it necessarily better to understand the dynamics of fire severity in this system. The aim of this study was to make an analytical comparison of the variation in the temperature reached in the soil during fires in slash-and-burn agriculture. Temperature data were measured in burnt areas with similar fallow times at the following soil depths 0; 2.5 and 5 cm and compared with secondary data from other studies in the same slash-and-burn system in southern Brazil. The peak temperature showed more significant variations in the surface (0 cm) of different soils and different types of regeneration vegetation in each area. Overall, the peak temperatures ranged from 32 to 673 ºC across the three depths. The peak temperature reduction in the 5 cm layer was 88 % compared to the surface and 30 % compared to the 2.5 cm layer. The sandier soils showed greater thermal conductivity at depth. The surface litter seems to exert a more significant influence on the burning severity than the biomass load cut for burning, suggesting that the characteristics of the litter layer on the surface should be better characterized in future studies on fire severity.

Resumo O atravessamento da água da chuva em agriculta (temporária e perene), têm se tornado objeto de diversos estudos nas últimas décadas. Entretanto, pouca atenção tem se dado para identificar onde essas pesquisas têm sido desenvolvidas e quais as principais culturas têm sido pesquisadas. O objetivo dessa pesquisa é realizar uma análise bibliométrica de 100 artigos dos últimos 40 anos encontrados na base de dados Scopus para analisar a distribuição espacial dos estudos de acordo com continente e países; quantificar as pesquisas realizadas em culturas temporárias e perenes; descrever os principais métodos utilizados na investigação do stemflow e throughfall da água em culturas comerciais. Ao término dessa pesquisa observamos que o hemisfério norte indicou o maior número de pesquisas sobre o tema e 35% das pesquisas foram desenvolvidas na Ásia. A maior parte das pesquisas em cultura temporária (56,1%) foram realizadas no cultivo de milho (Zea mays L.). Houve aumento significativo das pesquisas na agricultura comercial (temporária) na última década. O stemflow indicou maior amplitude entre os valores nas culturas temporárias. Esta condição pode estar relacionada a mudança morfológicas e ecofisiológicas ao longo do ciclo da planta. Já nas culturas perene os valores de stemflow foram similares as florestas. Considerando um cenário de mudanças climáticas, os resultados das pesquisas sobre atravessamento e fluxo de tronco em áreas agrícolas tornou-se mais importante do que nunca, ou pelo menos os dados precisam ser revisados diante de novas condições climáticas.

Abstract The interception of rainwater in annual and perennial agriculture has been the object of several studies in the last decades. However, scant attention has been paid to where this research has taken place and which principal crops have been studied. The objective of this research is to perform a bibliometric analysis of one hundred articles from the last forty years found in the Scopus database to analyze their spatial distribution according to continent and country and quantify the research carried out on annual and perennial crops. Also, the main methods used to investigate the stemflow and throughfall of water in commercial crops are described. Our analysis indicates that the northern hemisphere has the most research on the subject and 35% of the research took place in Asia. Most of the research into annual crops (56%) was carried out in maize (Zea mays L.). There has been a significant increase in commercial (annual) agricultural research in the last decade. The stemflow had the most amplitude between the values in the annual crops. This may be related to morphological and ecophysiological changes throughout the plant cycle. For perennial crops, stemflow values were like forests. It has become more important than ever to consider a scenario of global climate change stemflow and throughfall research in agricultural areas, or at least the data need to be revised in the face of new climatic conditions.

ABSTRACT Soil erosion in tropical areas is a major problem for sustainability in agriculture and soil stability. In the Northwest of Paraná, cassava crop is produced using a conventional tillage system along a catena consisting of different soil classes: Ferralsols (near the summit), Lixisols (mid-slope), and Arenosols (foot-slope). Therefore, differential soil erosion rate and soil degradation are expected along the catena. Here, we test the erodibility of the three sandy soil classes in a representative catena of the Caiuá Sandstone Formation. Disturbed soil samples were collected from a depth of 0.20 m. The soil erodibility test was performed in the laboratory through a multi-drop rainfall simulator. A rainfall intensity of 55 mm h-1 with an energy of 453 Jm2 h-1 was applied for the rainsplash tests (splash pan), whereas a rainfall intensity of 65 mm h-1 with an energy of 534 Jm2 h-1 was applied for the soil erodibility tests (using a small flume). The three soils showed differences in soil particles detached by raindrop on very fine sand class <0.15 mm as follows: Ferralsols 10 %, Arenosol 12 %, and Lixisol 15 %. The maximum soil erodibility increased gradually according to the soil position on the catena: Ferralsols (1.81 × 106 kg s m-4), Lixisols (2.83 × 106 kg s m-4), and Arenosols (3.41 × 106 kg s m-4). Finally, the position of the soil along the catena and total sand were the best in explaining soil interrill erodibility. Therefore, farmers and stakeholders should be cautious about applying a homogeneous tillage system from the summit to the foot-slope along a catena with different sandy soils.

Resumo A Geomorfologia e a Pedologia estão presentes em diversos programas de pós-graduação em Geografia. Mas, não existe uma avaliação qualitativa e quantitativa de seu papel em cada programa. Os objetivos deste trabalho foram a) avaliar o impacto da Geografia Física nos programas de pós-graduação em Geografia; b) caracterizar a produção científica em Geomorfologia e Pedologia no âmbito dos programas de Geografia no Brasil; c) avaliar as perspectivas e riscos para a Geomorfologia e Pedologia no contexto da Geografia Brasileira. A principais conclusões foram: 1) a correlação do IH-programa, que tem como base o impacto da produção docente, explica em torno de 70% da nota do programa; 2) nos programas da região Sudeste a Geografia Física apresentou a menor participação (20,8%) no IH-programa; 3) a região Sul se destaca com a maior produção científica em Geomorfologia (36,2%) e em Pedologia (39,4%); 4) as áreas de Geomorfologia e Pedologia, divulgam 50% de seus artigos em língua inglesa; 5) na Pedologia 67% dos artigos são divulgados em inglês.

Abstract Geomorphology and Pedology are found in several Geography postgraduate programs. However, there is no qualitative and quantitative evaluation of their role in each program. The objectives of this study were: a) to evaluate the impact of Physical Geography in Geography postgraduate programs; b) to describe the scientific production in Geomorphology and Pedology within the scope of Geography programs in Brazil, and c) to evaluate the perspectives and risks for Geomorphology and Pedology in the context of the Brazilian Geography. The main conclusions were: 1) the correlation of the H-index, which is based on the impact of academic production, explains about 70% of the program score; 2) in the Southeast region’s programs, Physical Geography had the lowest participation (20.8%) in the H-index; 3) the South region stands out with the highest scientific production in Geomorphology (36.2%) and Pedology (39.4%); 4) the areas of Geomorphology and Pedology publish 50% of their articles in English, and 5) 67% of Pedology articles are published in English.

Resumen La Geomorfología y la Pedología están presentes en diversos programas de postgrado en Geografía. Pero no hay evaluación cualitativa ycuantitativa de su papel en los programa. Los objetivos de este trabajo fueron a) evaluar el impacto de la Geografía Física en los programas depostgrado en Geografía; b) caracterizar la producción científica en Geomorfología y Pedología en el ámbito de los programas de Geografía en Brasil;c) evaluar las perspectivas y riesgos para la Geomorfología y Pedología en el contexto de la Geografía Brasileña. Las principales conclusiones fueron: 1) la correlación del IH-programa, que tiene como base el impacto de la producción docente, explica alrededor del 70% de la nota del programa; 2) en los programas dela región Sudeste la Geografía Física presentó la más baja participación (20,8%) en el IH-programa; 3) la región Sur se destacó con la mayor producción científica en Geomorfología (36,2%) y en Pedología (39,4%); 4) en las áreas de Geomorfología y Pedología, fueron el 50% de sus artículos publicados en lenguaInglés; 5) en la Pedología el 67% de los artículos han sido divulgados en inglés.

ABSTRACT Fire is a key controlling factor in ecosystem dynamics worldwide, especially, in tropical areas under slash-and-burn agricultural systems. Farmers use fire as a tool to clean the land, and benefit from nutrient enrichment from ash-soil heating. However, fire can cause some detrimental effects on soil systems, such as organic carbon depletion, increased soil erodibility, and changes to aggregate stability. In this study, an experimental fire was applied to a plot of land following the local traditional practice of slash-and-burn. The fire temperature was monitored in the field, and its effect on soil aggregate stability was assessed. The fire temperature on soil surface was measured in four trenches, and it ranged from 355 to 660 °C (average 484 ± 142 °C). The fire temperature did not affect soil organic matter content. However, aggregate stability increased by 10 % in comparison to unburned soil. Moreover, the geometric mean diameter of burned soil was 20 % higher than that of unburned soil. In conclusion, high fire temperature changes soil aggregate stability in slash-and-burn agricultural systems.

RESUMO O manejo em florestas pode causar a desestruturação da vegetação (estratos), especialmente, em regiões utilizadas para pastagem, como é o caso de áreas com Faxinais na região Centro Sul do Estado do Paraná. Assim, os objetivos deste estudo foram: a) a análise da interceptação da chuva em área ocupada por floresta secundária; b) a estimativa da precipitação máxima interceptada pela respectiva floresta; e, c) discutir as possíveis implicações da precipitação interna nos processos hidrológicos de floresta secundária (Faxinal). Para isso, utilizou-se nove pluviômetros com 20 cm de diâmetro (314 cm2). Os pluviômetros foram distribuídos ao acaso no interior da floresta, os quais foram submetidos à constante variação de suas posições após os eventos de chuvas. Foram registrados 66 eventos pluviométricos com diferentes volumes. Verificou-se que o aumento do volume de chuva tende a homogeneizar a taxa de interceptação da floresta. As chuvas consecutivas não apresentaram influência significativa na taxa de interceptação da floresta secundária. Contudo a interceptação da floresta secundária (10,5%) está abaixo da média de interceptação registrada em outras florestas brasileiras.

ABSTRACT Forest management can alter the structure of vegetation (layer), particularly in areas used for pasture, such as the Faxinal areas in the south central region of Paraná, Brazil. Therefore, the aims of the present study were as follows: a) to assess rain interception in secondary forests; b) to estimate the maximum precipitation intercepted by the forest; and c) to discuss the possible implications of throughfall for the hydrologic processes of the secondary forest (Faxinal). Nine 20-cm-diameter rain gauges (314 cm2) were used. Rain gauges were distributed randomly throughout the forest and were successively rotated after a specific number of rainfalls. A total of 66 rainfall events of different volumes were recorded. We observed that an increase in rain volume tended to homogenize the rainfall interception rate in the forest. Consecutive rainfalls did not significantly influence the interception rate in the secondary forest. However, the interception in the secondary forest (10.5%) was lower than the mean interception rate recorded in other Brazilian forests.

A presença de uma camada compactada no solo pode induzir a subprocessos como a descontinuidade hidráulica e impor outros limiares para a erosão dele e o desenvolvimento de ravina. Neste estudo foi avaliado como a erosão em ravina em um Latossolo é influenciada por um pé-de-grade. No estudo ficou demonstrado que ocorre mudança nas variáveis hidráulicas quando o topo do solo é erodido e a camada compactada fica próxima da superfície. Além disso, as variáveis para o transporte de sedimento e as para a incisão da ravina não foram as mesmas. Por causa da resistência da camada, as condições hidráulicas para a incisão da ravina no topo do solo não foram suficientes para causar o aprofundamento dela. O Número de Reynolds foi a variável hidráulica que melhor explicou a incisão da ravina e o transporte de sedimento. Os sulcos formados foram superficiais, podendo ser facilmente removidos de uma cultura para outra durante o processo de plantio. No entanto, durante o desenvolvimento da ravina, grandes quantidades de sedimentos e contaminantes podem ser transferidas.

The presence of compacted layers in soils can induce subprocesses (e.g., discontinuity of water flow) and induces soil erosion and rill development. This study assesses how rill erosion in Oxisols is affected by a plow pan. The study shows that changes in hydraulic properties occur when the topsoil is eroded because the compacted layer lies close below the surface. The hydraulic properties that induce sediment transport and rill formation (i.e., hydraulic thresholds at which these processes occur) are not the same. Because of the resistance of the compacted layer, the hydraulic conditions leading to rill incision on the soil surface differed from the conditions inducing rill deepening. The Reynolds number was the best hydraulic predictor for both processes. The formed rills were shallow and could easily be removed by tillage between crops. However, during rill development, large amounts of soil and contaminants could also be transferred.

O traçado das estradas que cortam grande número de rios e a drenagem lateral nas estradas faz com que as águas cheguem rapidamente à rede de drenagem aumentando a vazão. Disso resulta grande produção de sedimentos haja vista que algumas estradas e caminhos internos não possuem dissipadores de energia. Portanto o presente trabalho teve por objetivo analisar e discutir o sistema viário das estradas rurais da bacia do Rio das Pedras, Guarapuava-PR e a construção de caixas de contenção como medida preventiva para dissipar energia e conseqüentemente a entrada de sedimentos nos canais fluviais. No estudo utilizou-se de dados cartográficos e de campo para mensurar as estradas rurais e as caixas de contenção. Por meio da análise dos resultados constatou-se que o número de caminhos internos supera as estradas principais, que em grande parte não possui dissipadores de energia, potencializando a entrada de sedimentos nos cursos d'água. Ao todo foram selecionados dez pontos aleatoriamente na bacia e foram verificados 792 cruzamentos de estradas rurais e cursos d'água. Nas estradas rurais com caixas de contenção verificou-se que em torno de 70% destas encontravam-se inativas, havendo uma deterioração em média de 10% do total de caixas de contenção mensuradas a cada dois anos.

The layout of roads that cross many rivers, and the lateral drainage roads causes water to move quickly to the drainage network by increasing the flow rate. This results in high sediment yield considering that some roads and have no internal energy sinks. Therefore this study aimed to analyze and discuss the road system of the rural roads of the Rio das Pedras, PR Guarapuava-boxes and the construction of containment as a preventive measure of dissipate energy and hence the entry of sediment in river channels. In this study we used the cartographic data and field to measurement of rural roads and containment boxes. By analyzing the results it was found that the number of paths exceeds the internal main roads, which largely does not have sinks of energy, enhancing the entry of sediments into waterways. Altogether ten points were selected randomly and were verified in the basin 792 intersections of rural roads and waterways. In rural roads containment boxes it was found that about 70% thereof were inactive, and there is a deterioration in average 10% of total containment boxes measured every two years.

O objetivo deste estudo, foi estimar a produção de serrapilheira, em um fragmento de Floresta Ombrófila Mista, associado ao Sistema de Faxinal, no município de Prudentópolis-PR e a influência dos animais na exposição do solo. As coletas, foram realizadas por meio da instalação de 8 coletores de 1m², os quais foram monitorados mensalmente durante um ano (maio 2009 a abril de 2010). As amostras coletadas foram secadas e separadas em categorias (frações) de folhas, galhos e miscelâneas (flores, frutos, sementes, pequenos pedaços de casca de árvores e insetos mortos). Destaca-se, que o sistema de Faxinal é um sistema silvopastoril característico da Região Centro-Sul do Estado do Paraná, onde há consórcio entre criação extensiva de animais, em áreas comunitárias e extração florestal dentro do criadouro comum. Há um fluxo contínuo de animais neste sistema, onde são criados soltos (sem restrições de propriedades). Conclui-se que, alguns meses foram identificados sendo os maiores produtores de serrapilheira, como é o caso do mês de outubro. A produção média de serrapilheira foi 6,097 t/ha. Os animais influenciam de forma efetiva na exposição do solo em áreas de faxinal.

This study aimed to estimate the production of litter in a fragment of the Florets Ombrofila Mista in the area of System Faxinal in municipality of the Prudentopolis- PR and the influence of soil animals on display. The collections were made through the installation of 8 collectors 1m², which were monitored monthly for one year. The samples were dried and separated into categories (fractions) of leaves, branches and miscellaneous (flowers, fruits, seeds and small pieces of bark the tree and dead insect). The system Faxinal is a system silvopastoril characteristic of Centro-Sul of the State of Parana, where there is a association of extensive breeding of animals in communal areas, forest extraction in the polyculture breeding common and subsistence food. There is a continuous flow of animals in this system, which is created loose (without property restrictions). During the sampling campaigns, some months were identified as major producers of litter such as the month of october. The average litter production was 6.097 t/ha. The animals effectively influence the exposure of the soil in areas of Faxinal.

O conhecimento da vazão ecológica é de suma importância para se determinar a disponibilidade hídrica, visando ao gerenciamento dos recursos hídricos. O presente estudo estimou a vazão ecológica e avaliou a disponibilidade hídrica em um trecho do rio das Pedras, manancial da cidade de Guarapuava, região Centro-Sul do Estado do Paraná. Para tal, aplicaram-se diferentes métodos empregados no Brasil para obtenção da vazão ecológica, uma vazão de referência à concessão de outorgas, e avaliou-se o regime fluvial. Os métodos utilizados foram média mínima de sete dias com período de retorno de dez anos, vazões associadas às permanências de 95% e 90%, vazões mínimas anuais de sete dias e vazão aquática de base. Os dados de vazão utilizados foram da estação fluviométrica localizada na ETA (Estação de Captação de Água de Guarapuava). Conclui-se que o débito fluvial anual, entre os anos de 1985 e 2009, apresentou uma média diária de 9,12 m³ s-1 e uma mediana de 9,16 m³ s-1. A vazão ecológica estimada pelos métodos utilizados para o trecho do rio das Pedras variou de 1,72 a 2,74 m³ s-1, com uma média de 2,20 m³ s-1, e coeficiente de variação de 19,5%. A vazão ecológica estimada para o trecho foi de 0,91 m³ s-1, conforme os critérios adotados no Estado do Paraná. No trecho avaliado, a relação entre a vazão diária e o volume outorgado indica a ineficiência dos métodos avaliados na determinação da vazão ecológica, ou seja, eles não garantiram o volume de água mínimo necessário à conservação do ecossistema fluvial.

Knowledge of instream flow is of paramount importance to determine water availability for water resources management. This study estimated instream flow and evaluated water availability in the stretch of the Rio das Pedras, which supplies water to Guarapuava, a town in the mid-southern region of the state of Paraná, Brazil. Several different methods were employed to obtain instream flow, a reference discharge for water consumption permit, and the river regime. Methods comprised 7-day mean minimum with a 10-year return period, discharges associated to 95% and 90% permanence, yearly 7-day mean minimum discharge and basic water discharge. Discharge data were obtained from the meteorological station at the Water Station of Guarapuava (ETA). Results show that yearly river debit between 1985 and 2009 had a daily mean of 9.12 m³ s-1 and a median discharge of 9.16 m³ s-1. Estimated instream flow, measured by methods used for the Rio das Pedras stretch, ranged from 1.72 to 2.74 m³ s-1, with an average of 2.20 m³ s-1 and a coefficient of variation of 19.5%. Discharge for the stretch was estimated as 0.91 m³ s-1, following criteria used in the state of Paraná. The relationship of the evaluated stretch between daily flow and the intake volume granted by the government revealed the inefficiency of the applied methods for instream flow assessment. In fact, they failed to warrant a minimum water volume required for the conservation of the river ecosystem.

O processo erosivo em ravina ocorre pela ação combinada do salpico, fluxo difuso e fluxo concentrado (erosão entre sulcos e em sulcos). Esses processos erosivos possuem grande capacidade de produção e transporte de sedimento. Os objetivos deste estudo foram: avaliar o escoamento e o transporte de sedimento em uma área degradada severamente dissecada por ravinas; avaliar as características hidráulicas do escoamento e a capacidade de transporte de agregado; e mensurar a taxa inicial de salpico. A área de estudo localiza-se no município de Guarapuava, no Estado do Paraná, Brasil (coordenadas: 25º24' S e 51º24' W e altitude de 1.034 m). O solo é classificado como Cambissolo Húmico Alumínico, tendo a seguinte composição granulométrica: areia, 0,116 kg kg-1; silte, 0,180 kg kg-1; e argila, 0,704 kg kg-1. Foram utilizadas ravinas para o estudo da resposta hidrológica e transporte de sedimento (ou seja, parcela não fechada). A simulação de chuva foi feita em oito ravinas, com solo seco e úmido. A chuva aplicada teve duração de 35 a 54 min, com intensidade de 33,7 ± 4,0 mm. Foi instalado o simulador, e posicionou-se uma calha na saída da ravina, para coletar sedimento e água. Durante a simulação, as seguintes variáveis foram medidas: tempo de concentração, tempo de empoçamento, tempo de recessão, velocidade do fluxo e profundidade do fluxo. A taxa de salpico com o solo seco foi mais de duas vezes superior em comparação à do solo úmido: 5 e 2 g m-2 min-1, respectivamente. O fluxo apresentou condição hidráulica transicional entre laminar e turbulento (Re 1.000 to 2.000). Observou-se que a velocidade do fluxo de 0,12 m s-1 foi o limiar para ele tornar-se turbulento (Re > 2000), sobretudo no final da simulação. O fluxo na ravina tendeu a subcrítico (Fr < 1,0). Os parâmetros hidrológicos (infiltração e escoamento) tiveram menor variação, enquanto a produção de sedimento foi variável. A erosão nas ravinas foi caracterizada como transporte limitado, embora a perda de solo registrada na área degradada tenha sido, em média, de 394 g m-2 em cada simulação.

Gully erosion occurs by the combined action of splash, sheetwash and rill-wash (interrill and rill erosion). These erosion processes have a great capacity for both sediment production and sediment transport. The objectives of this experiment were to evaluate hydrological and sediment transport in a degraded area, severely dissected by gullies; to assess the hydraulic flow characteristics and their aggregate transport capacity; and to measure the initial splash erosion rate. In the study area in Guarapuava, State of Paraná, Brazil (lat 25º 24' S; long 51º24' W; 1034 m asl), the soil was classified as Cambissolo Húmico alumínico, with the following particle-size composition: sand 0.116 kg kg-1; silt 0.180 kg kg-1; and clay 0.704 kg kg-1. The approach of this research was based on microcatchments formed in the ground, to study the hydrological response and sediment transport. A total of eight rill systems were simulated with dry and wet soil. An average rainfall of 33.7 ± 4.0 mm was produced for 35 to 54 min by a rainfall simulator. The equipment was installed, and a trough was placed at the end of the rill to collect sediments and water. During the simulation, the following variables were measured: time to runoff, time to ponding, time of recession, flow velocity, depth, ratio of the initial splash and grain size. The rainsplash of dry topsoil was more than twice as high as under moist conditions (5 g m-2 min-1 and 2 g m-2 min-1, respectively). The characteristics of the flow hydraulics indicate transition from laminar to turbulent flow [Re (Reynolds number) 1000-2000]. In addition, it was observed that a flow velocity of 0.12 m s-1 was the threshold for turbulent flow (Re > 2000), especially at the end of the rainfall simulation. The rill flow tended to be subcritical [Fr (Froude Number) < 1.0]. The variation in hydrological attributes (infiltration and runoff) was lower, while the sediment yield was variable. The erosion in the rill systems was characterized as limited transport, although the degraded area generated an average of 394 g m-2 of sediment in each simulation.

O Brasil possui grande quantidade de áreas destinadas a pastagens, de modo que tal atividade influência consideravelmente nos processos geomorfológicos. O presente trabalho buscou avaliar os efeitos do pastoreio na erosão de margens de rio em áreas de Faxinal no município de Guarapuava - PR. Para isso, avaliados foram os aspectos físicos das margens, bem como, utilizou-se de técnicas volumétricas e de avaliações na geometria do canal para se constatar a influencia do pastoreio sobre a erosão. Observou-se que o gado acelerou significativamente os processos geomorfológicos nas zonas ripárias, portando-se como importante agente modelador da paisagem.

Brazil has a lot of pastureland areas. The cattle grazing have influences on the geomorphological processes. This study evaluated the effects of grazing on river banks erosion in Faxinal areas in Guarapuava - PR. It was evaluated the effects of livestock on the river bank physical properties. Also, it was used volumetric and channel geometry technique in order to observe the grazing influence on soil erosion. It was observed that livestock has significantly accelerated the geomorphological processes in riparian zones. Consequently, the cattle have been an important agent on the landscape shaping.