RESUMO O método Curve Number (CN) é amplamente usado na predição do escoamento superficial a partir de eventos de chuva. No entanto, existem algumas incertezas no método tais como no uso da abstração inicial (λ) padrão igual a 0,2 e na escolha dos valores adequados de CN. Neste estudo, nós calculamos valores de λ e CN usando dados de chuva e vazão para uma bacia rural localizada no Centro-oeste do Brasil. Nós usamos 30 dados observados de eventos de chuva e vazão com precipitação maior que 25 mm para calcular valores de CN a partir de cinco métodos estatísticos. Encontramos valores de λ variando de 0,005 a 0,455, com uma mediana igual 0,045, sugerindo assim o uso de um valor de λ = 0,05 ao invés de 0,2. Encontramos uma taxa de conversão de S0,2 para S0,05 de 2,865. Também verificamos valores negativos de Nash-Sutcliffe Efficiency (para valores de escoamento superficial estimado e observado). Portanto, nossos resultados indicaram que o método CN não foi adequado para estimar o escoamento superficial na bacia estudado. Essa fraca performance sugere que os mecanismos de escoamento na área estudada sejam dominados pelo escoamento subsuperficial.

ABSTRACT The Curve Number (CN) method is extensively used for predict surface runoff from storm events. However, remain some uncertainties in the method, such as in the use of an initial abstraction (λ) standard value of 0.2 and on the choice of the most suitable CN values. Here, we compute λ and CN values using rainfall and runoff data to a rural basin located in Midwestern Brazil. We used 30 observed rainfall-runoff events with rainfall depth greater than 25 mm to derive associated CN values using five statistical methods. We noted λ values ranging from 0.005 to 0.455, with a median of 0.045, suggesting the use of λ = 0.05 instead of 0.2. We found a S0.2 to S0.05 conversion factor of 2.865. We also found negative values of Nash-Sutcliffe Efficiency (to the estimated and observed runoff). Therefore, our findings indicated that the CN method was not suitable to estimate runoff in the studied basin. This poor performance suggests that the runoff mechanisms in the studied area are dominated by subsurface stormflow.

A rugosidade superficial do solo é formada pelo preparo mecânico, sendo influenciada também pelo tipo e pela quantidade de resíduo vegetal, entre outros fatores, enquanto sua persistência temporal depende principalmente de características fundamentais da chuva e do tipo de solo. No entanto, poucos estudos têm sido desenvolvidos no sentido de avaliar esses fatores em Latossolos. Neste estudo, foi avaliado o efeito do preparo do solo e de doses de resíduos vegetais sobre a rugosidade da superfície de um Latossolo, sob chuvasimulada. Os tratamentos consistiram da combinação dos sistemas semeadura direta (SD), preparo convencional (PC) e preparo mínimo (PM) com doses de resíduos vegetais correspondentes a 0; 1; e 2 Mg ha-1 de aveia (Avena strigosa Schreb) e 0; 3; e 6 Mg ha-1 de milho (Zea mays L.). Em cada parcela experimental, foram aplicadas sete chuvas, com intensidade de 60±2 mm h-1 e duração de 1 h, em intervalos semanais. Os valores do índice de rugosidade ao acaso variaram de 2,94 a 17,71 mm na aveia e de 5,91 a 20,37 mm no milho, demonstrando que o PC e PM são eficientes em aumentar a rugosidade da superfície do solo. Verificou-se que as operações de preparo do solo realizadas com o escarificador e a grade niveladora são mais eficientes no aumento da rugosidade do solo do que aquelas realizadas com grade aradora e grade niveladora. O índice de rugosidade da superfície do solo diminui exponencialmente com o aumento do volume de chuvas aplicadas, em condições de semeadura direta sem cobertura do solo, preparo convencional e preparo mínimo. Os resíduos culturais de aveia e milho presentes na superfície do solo são eficientes em manter a estabilidade da rugosidade da superfície do solo submetido a semeadura direta.

Surface roughness of the soil is formed by mechanical tillage and is also influenced by the kind and amount of plant residue, among other factors. Its persistence over time mainly depends on the fundamental characteristics of rain and soil type. However, few studies have been developed to evaluate these factors in Latossolos (Oxisols). In this study, we evaluated the effect of soil tillage and of amounts of plant residue on surface roughness of an Oxisol under simulated rain. Treatments consisted of the combination of the tillage systems of no-tillage (NT), conventional tillage (CT), and minimum tillage (MT) with rates of plant residue of 0, 1, and 2 Mg ha-1 of oats (Avena strigosa Schreb) and 0, 3, and 6 Mg ha-1 of maize (Zea mays L.). Seven simulated rains were applied on each experimental plot, with intensity of 60±2 mm h-1 and duration of 1 h at weekly intervals. The values of the random roughness index ranged from 2.94 to 17.71 mm in oats, and from 5.91 to 20.37 mm in maize, showing that CT and MT are effective in increasing soil surface roughness. It was seen that soil tillage operations carried out with the chisel plow and the leveling disk harrow are more effective in increasing soil roughness than those carried out with the heavy disk harrow and leveling disk harrow. The roughness index of the soil surface decreases exponentially with the increase in the rainfall volume applied under conditions of no tillage without soil cover, conventional tillage, and minimum tillage. The oat and maize crop residue present on the soil surface is effective in maintaining the roughness of the soil surface under no-tillage.

A infiltração de água no solo é um importante processo hidrológico que ocorre na interface solo-atmosfera; assim, o manejo do solo tem forte influência nesse processo. Este estudo teve por objetivos avaliar a infiltração de água no solo e comparar as equações para estimativa da sua taxa de infiltração de água em Argissolo Vermelho distrófico típico, após a colheita da cultura do feijão (Phaseolus vulgaris L.) sob chuva simulada. Os testes de campo, com uso de simulador de chuvas, foram realizados nos sistemas de manejo do solo: cultivo mínimo (CM), preparo convencional (PC) e plantio direto (PD). No PD, foram feitas avaliações sobre quatro níveis de resíduo vegetal na superfície do solo: 0, 3, 6 e 9 Mg ha-1. Os modelos de Kostiakov-Lewis, Horton e Philip foram utilizados para estimativa da taxa de infiltração. No CM, a taxa de infiltração final foi de 54 mm h-1, enquanto no PC e no PD, com até 3 Mg ha-1 de resíduo vegetal na superfície, a taxa foi próxima de 17 mm h-1. No PD, houve aumento na taxa de infiltração com cobertura de resíduo acima de 6 Mg ha-1, ou seja, houve correlação positiva entre cobertura vegetal e taxa de infiltração de água. O modelo de Horton foi o mais adequado para representar o comportamento da taxa de infiltração de água no solo, podendo ser recomendado para a estimativa dessa variável independente do sistema de manejo de solo utilizado.

Water infiltration in the soil is an important hydrological process that occurs at the interface of the soil-atmosphere system; thus, the soil management practice used has a strong influence on this process. The aim of this study was to evaluate water infiltration in the soil and compare equations for estimating the water infiltration rate in an Ultisol after harvesting common bean (Phaseolus vulgaris L.) under simulated rainfall. Field tests with a rainfall simulator were carried out in three soil management systems: minimum tillage (MT), conventional tillage (CT), and no tillage (NT). In NT, four levels of plant residue on the soil surface were evaluated: 0, 3, 6, and 9 t ha-1. The models of Kostiakov-Lewis, Horton, and Philip were used to estimate the infiltration rate. In the MT system, the final infiltration rate was 54 mm h-1, whereas in the CT and NT systems with up to 3 t ha-1 of plant residue on the soil surface, the rate was near 17 mm h-1. In addition, the results indicated that in the NT system the infiltration rate increased with plant residue coverage greater than 6 t ha-1, i.e., there was a positive correlation between plant cover and the water infiltration rate. The Horton model was the most suitable in representing the water infiltration process in the soil. Therefore, this model can be recommended for estimation of this variable regardless of the soil tillage system used.

O zoneamento ambiental auxilia na gestão do solo e da água, pois fornece informações de uso e manejo do solo de forma adequada. Assim, propõe-se neste estudo: (i) a aplicação do zoneamento ambiental, baseado em valores de perda de solo, tolerância à perda de solo e à legislação ambiental; e (ii) etapa de monitoramento das características quali-quantitativas dos cursos d'água a partir do uso de curvas Total Maximum Daily Loads (TMDL). O estudo foi realizado na bacia hidrográfica do ribeirão Salobra, localizada na transição entre os biomas Cerrado e Pantanal. A partir do cruzamento dos planos de informação, obteve-se a divisão da área em cinco zonas de uso do solo, determinadas de acordo com a conservação e preservação da vegetação nativa, ocorrência de áreas úmidas e nascentes, uso adequado do solo e recuperação de áreas erodidas. Paralelamente, as curvas TMDL foram obtidas a partir da curva de permanência e de padrões de qualidade da água. Verificou-se que cerca de 6 % da área em estudo apresentou perda de solo superior ao limite tolerável e foi definida como área prioritária de recuperação no contexto do planejamento ambiental. O método aplicado permitiu a determinação de zonas específicas de uso do solo, identificação de irregularidades e de prioridades de conservação do solo. Além disso, as curvas TMDL constituem boa alternativa de monitoramento da água, pois produzem informações em condições críticas do corpo d'água.

The environmental zoning for soil and water conservation provides useful information about land use and management. Thus, this study proposes (i) an environmental zoning, based on the combination of Universal Soil Loss Equation (USLE), soil loss tolerance (T) estimates adapted to Brazilian soils and environmental legislation; and (ii) qualitative-quantitative monitoring of water resources using Total Maximum Daily Load curves (TMDLs). The study area was the Ribeirão Salobra Basin (Terenos, MS, Brazil), located in the transition between the biomes Cerrado and Pantanal. Several information plans were crossed resulting in the division of the total area into five zones with different land use profiles, determined according to the conservation and preservation of native vegetation, occurrence of wet areas and springs, adequate land use and eroded area recovery. In a next step, the TMDL curves were obtained from duration curves and water quality standards. In about 6% of the study area, soil losses exceeded the threshold, defining areas of priority to be recovered in the focus of environmental planning. The proposed methodology was suited for the determination of specific land use zones, as well as the identification of conservation priorities and irregularities. Furthermore, the TMDL curves indicate critical conditions of water bodies and represent an alternative tool for water monitoring.

Os sistemas de manejo do solo alteram o microrrelevo e a cobertura por resíduos vegetais, influenciando a perda de solo e de água. Assim, os objetivos deste estudo foram avaliar as perdas de solo e de água e estimar a taxa de infiltração estável de água no solo (TIE) em diferentes sistemas de manejo, sob chuva simulada. As avaliações de campo foram conduzidas sobre resíduos vegetais, após a colheita da cultura da soja (Glycine max L. Merril). Estudaram-se três sistemas de manejo do solo: semeadura direta, preparo com grade aradora e com escarificador associados a três níveis de cobertura do solo com resíduo vegetal: 0,0; 2,0; e 4,0 Mg ha-1. Para caracterizar a área experimental foram feitas análises de densidade do solo, macroporosidade, estabilidade de agregados, umidade inicial do solo, percentual de cobertura e rugosidade superficial do solo. Por meio do uso do simulador de chuvas portátil, as parcelas receberam aplicação de precipitações de 60 mm h-1. Os tratamentos foram dispostos segundo o delineamento inteiramente casualizado, arranjados em esquema fatorial 3 x 3, com três repetições. As perdas de solo variaram de 1,40 a 116,30 x 10-3 Mg ha-1 h-1, enquanto as de água, de 1,60 a 106,94 m³ ha-1 h-1. Os valores da TIE apresentaram variação entre 23 e 52 mm h-1. Os tratamentos sob semeadura direta sem cobertura do solo e sob preparo com grade aradora apresentaram maiores perdas de solo e de água e valores mais baixos de TIE.

The soil management systems change the microrelief and the crop residue cover, influencing the soil and water losses. In this study evaluated the soil and water losses and estimated the water final infiltration rate in different soil managements models under simulated rainfall. Crop residues were evaluated in the field after harvest of soybean (Glycine max L. Merrill). Three soil managements systems were studied: no-tillage, disk harrow and chisel plow associated with three levels of dry soybean residue: 0; 2; and 4 Mg ha-1. In the experimental units, the soil bulk density, macroporosity, aggregate stability, initial moisture content, cover percentage and surface roughness were determined. Artificial rain was applied to each plot at an intensity of 60 mm h-1 by a portable rainfall simulator. The treatments were arranged in a completely randomized, factorial 3 x 3 design with three replications. Soil loss ranged from 1.40 to 116.30 x 10-3 Mg ha-1 h-1, while water loss ranged from 1.60 to 106.94 m³ ha-1 h-1. The water final infiltration rate ranged from 23 to 52 mm h-1. Soil and water losses were highest and the final infiltration rate lowest in the treatments under no-tillage without soil cover and tilled with disk harrow.

A estimativa da evapotranspiração por métodos indiretos propicia, de modo facilitado, a geração de dados para o planejamento de sistemas de irrigação e aplicação de modelos meteorológicos e hidrológicos, ambos, úteis na gestão de bacias hidrográficas. O objetivo deste trabalho foi elaborar uma Rede Neural Artificial (RNA) para estimar a evapotranspiração de referência (Eto) em função de dados diários de temperatura do ar. A RNA, do tipo FeedForward Multilayer Perceptron, foi treinada tomando-se por referência a Eto diária obtida pelo método de Penman-Monteith. Nas camadas intermediárias e de saída foram utilizadas funções de ativação do tipo tan-sigmóide e lineares, respectivamente. Os valores de Eto gerados pela RNA foram comparados com os obtidos pelos métodos de Blanney-Criddle e Hargreaves considerando meses referentes às quatro estações do ano. Em relação aos outros métodos analisados, os resultados obtidos a partir da RNA foram mais próximos ao método padrão Penman-Monteith. Assim, o desempenho da RNA desenvolvida foi satisfatório, podendo-se considerá-la como integrante do conjunto de métodos indiretos para estimativa da evapotranspiração, além de representar uma diminuição dos custos de aquisição de dados para estimativa desta variável.

The estimation of evapotranspiration by indirect methods provides synthetic data for planning irrigation systems and application on meteorological and hydrological models, both useful in watershed management. The objective of this study was to develop an Artificial Neural Network (ANN) to estimate the reference evapotranspiration (Eto) based on daily air temperature data. The ANN model of Feedforward Multilayer Perceptron type, was trained using as a reference the daily Eto obtained by the Penman-Monteith method. In the intermediate and output layers were used activation functions like tan-sigmoid and linear, respectively. Eto values generated by ANN were compared with those obtained by the methods of Blanney-Criddle and Hargreaves considering the months of the four seasons. Comparing to the other analyzed methods, the results obtained from the ANN were closer to the standard Penman-Monteith method. Thus, the performance of the developed ANN was satisfactory, and the ANN model can be considered as one indirect method for estimating evapotranspiration and allows a cost reduction on data acquisition to estimate this variable.

O programa brasileiro de serviços ambientais, denominado "Produtor de Água", apoia-se em incentivos financeiros proporcionais à redução da erosão advinda da implantação voluntária de projetos de conservação do solo por parte de produtores rurais. No entanto, esse programa não constitui restrições preestabelecidas de elegibilidade de áreas de aplicação ou de propostas de conservação. Assim, no sentido de contribuir para a evolução metodológica desse programa, propõe-se uma nova abordagem deste, analisando-se, essencialmente, duas adaptações: introdução de critério de elegibilidade; e utilização da aptidão agrícola para indicação de propostas de uso intensivo e conservação do solo. Para isso, tomou-se por base uma bacia hidrográfica rural próxima ao Pantanal brasileiro, em Terenos, MS. O novo critério de elegibilidade foi baseado no Risco Natural de Erosão (razão entre o potencial natural de erosão e a tolerância à perda de solo). As propostas de ocupação do solo, por sua vez, foram definidas a partir de mapa de aptidão agrícola predefinido. O estudo revela que o novo critério de elegibilidade foi capaz de contemplar somente cerca de 40 % da área de estudo. A aplicação da classificação de aptidão agrícola nessa parcela reduziu drasticamente as alternativas de uso intensivo do solo, direcionando-as, em grande parte, para a atividade pecuária. A análise das duas propostas de inovação do programa "Produtor de Água" permite inferir quanto à potencialidade delas na formação de estratégias de aplicação do programa, além de promover uso mais eficiente dos recursos financeiros destinados ao pagamento por serviços ambientais no contexto brasileiro.

The Brazilian program of environmental services, called "Water Supplier", is based on financial incentives relative to the erosion reduction by the implementation of voluntary soil conservation projects by farmers. However, this program has no pre-established restrictions of eligibility of application areas or conservation proposals. With a view to contribute to the methodological development of this program, a new approach was proposed, by analysis of two main changes: introduction of eligibility criteria, and the use of land suitability for recommendation of proposals for intensive soil use and conservation. For this purpose, a rural catchment was studied near the Brazilian Pantanal, in Terenos, MS. The new eligibility criteria were based on the natural erosion risk (ratio of natural erosion potential and soil loss tolerance). The land use proposals, in turn, were based on a pre-defined land suitability map. This study reveals that the new eligibility criteria covered only about 40 % of the study area. The classification of land suitability in this area reduced the intensive land use alternatives dramatically, indicating it largely for cattle ranching. The analysis of the two innovation proposals of the program "Water Supplier" allowed inferences on their potential to generate strategies for implementing the program, and to promote a more efficient use of financial resources for payment for environmental services in the Brazilian context.