RESUMO Estudos que investiguem a relação entre os fluxos de CO2 e a evapotranspiração (ET) são importantes para predizer como os agroecossistemas responderão às mudanças climáticas globais porém até o momento nenhum foi realizado no consórcio milho-pastagem no Nordeste do Brasil razão por que o objetivo desta pesquisa foi determinar a ET e os fluxos de CO2 no consórcio milho-braquiária em São João, PE, em um ano de seca. Também foram medidos o armazenamento de água no solo (AAS) e o índice de área foliar (IAF). O fluxo de calor latente foi o principal consumidor da energia disponível e as variações da ET e dos fluxos de CO2 foram controladas pela precipitação pluvial, por meio das mudanças na umidade do solo e, consequentemente, no AAS. O consórcio atuou como fonte de CO2 atmosférico durante os períodos mais secos e de menor IAF e atuou como sumidouro de CO2 atmosférico durante os períodos mais úmidos e de maior IAF. Em um ano seco o consórcio sequestrou 2,9 t C ha-1 o equivalente a 8,0 kg C ha-1 d-1. Esta pesquisa constatou que há fortes flutuações sazonais nos fluxos de CO2 do consórcio devido à sazonalidade da precipitação pluvial demonstrando que este agroecossistema é vulnerável aos baixos AAS com redução significante do sequestro de CO2 atmosférico, durante esses períodos.

ABSTRACT Studies that investigate the relationships between CO2 fluxes and evapotranspiration (ET) are important for predicting how agricultural ecosystems will respond to climate changes. However, none was made on the maize-grass intercropping system in Brazil. The aim of this study was to determine the ET and CO2 fluxes in a signal grass pasture intercropped with maize, in São João, Pernambuco, Brazil, in a drought year. Furthermore, the soil water storage (SWS) and leaf area index (LAI) were determined. The latent heat flux was the main consumer of the available energy and the daily and seasonal ET and CO2 variations were mainly controlled by rainfall, through the changes in soil water content and consequently in SWS. The agroecosystem acted as an atmospheric carbon source, during drier periods and lower LAI, and as an atmospheric carbon sink, during wetter periods and higher LAI values. In a dry year, the intercropping sequestered 2.9 t C ha-1, which was equivalent to 8.0 kg C ha-1 d-1. This study showed strong seasonal fluctuations in maize-grass intercropping CO2 fluxes, due to seasonality of rainfall, and that this agroecosystem is vulnerable to low SWS, with significant reduction in CO2 uptake during these periods.

Propôs, neste trabalho, avaliar a distribuição e a interação entre os componentes do balanço hídrico em uma área de pastagem cultivada em Serra Talhada, no semiárido pernambucano. Foram realizados monitoramentos da precipitação pluvial (P), da variação no armazenamento de água (ΔA) e do escoamento superficial (ES) para determinação do balanço hídrico. A evapotranspiração (ET) foi obtida a partir da covariância dos vórtices turbulentos. O fluxo total de água no solo (Q), ou seja, a drenagem (-Q) ou ascensão capilar (+Q) foi obtido a partir da equação do balanço hídrico. A taxa de ET da pastagem foi baixa; ainda assim, foi o principal componente de saída de água do sistema seguido pelo ES que, juntos, totalizaram aproximadamente 80% da precipitação pluvial. Esta pesquisa demonstrou que mesmo em anos de seca é necessário se quantificar o ES e as perdas e/ou ganhos de água no limite inferior do solo para se ter uma avaliação precisa da dinâmica da água no sistema solo-pastagem em condições de semiárido.

This study aimed to evaluate the distribution and the interaction between the components of the water balance in pasture area cultivated in Serra Talhada, in the semi-arid region of Pernambuco. Precipitation (P), the variation in water storage (ΔWS) and runoff (R) were monitored for determination of water balance. The evapotranspiration (ET) was obtained from the Eddy covariance method. The total flow of water in the soil (Q), i.e. the drainage (-Q) and raising damp (+Q) was obtained from the equation of water balance. The rate of evapotranspiration of pasture was low, yet this was the main system of water output component, followed by runoff, which together totaled approximately 80% of precipitation. This research demonstrated that, even in years of drought it is necessary to quantify the runoff and losses and/or water gains at lower limit of the soil to get accurate assessment of the dynamics of water in soil-pasture system in semi-arid conditions.

As propriedades hidrodinâmicas dos solos de pastagem e de caatinga, são afetadas por diversos fatores, sobretudo associados a aspectos espaciais e temporais relacionados às diferentes características dos sistemas radiculares e das taxas de pisoteio do gado, mas poucos resultados que avaliem o efeito da magnitude dessas fontes de variabilidade sobre as propriedades hidrodinâmicas dos solos têm sido relatados na literatura. Objetivou-se analisar a variabilidade espacial dos parâmetros que descrevem as curvas de retenção (van Genuchten) e da condutividade hidráulica (Brooks & Corey) da água do solo, obtidos com a metodologia denominada "Beerkan", que se baseia em ensaios de infiltração simplificados e nas informações texturais do solo. Para isto foram realizadas medidas de infiltração e coletadas amostras de solo em duas áreas: uma área de pastagem (Brachiaria decumbens) e outra de caatinga. Os resultados mostraram que o uso do solo com pastagem alterou significativamente as propriedades analisadas quando comparadas com as do solo com caatinga, com alterações mais expressivas na densidade do solo e na condutividade hidráulica. A análise geoestatística identificou a existência de dependência espacial de alguns atributos estudados, permitindo o mapeamento das áreas experimentais.

The hydrodynamic properties of soils under pasture and 'caatinga' (native dry forest) are affected by several factors, mainly associated with spatial and temporal aspects, due to differing root characteristics or livestock trampling rates, but few results that evaluate the effect of the magnitude of these sources of variability in the hydrodynamic properties of soils have been reported in the literature. The objective of this study was to analyse the spatial variability of parameters of water retention (van Genuchten) and hydraulic conductivity (Brooks & Corey) curves, obtained with the "Beerkan" methodology based on simple infiltration experiments and soil texture data. These measures were obtained for two sampled areas: an area of pasture (Brachiaria decumbens) and another one of 'caatinga'. The results showed that the use of pasture altered significantly the analysed properties of soil when compared to the ones with the soil under 'caatinga', and that the most significant changes were found in soil density and hydraulic conductivity. The geostatistic analysis identified the existence of spatial dependency of the studied attributes allowing the mapping of experimental areas.

O estudo dos componentes do balanço de água no solo é essencial para se compreender sua dinâmica, fornecendo subsídios para o manejo agrícola e otimização do uso de água. O presente trabalho objetivou determinar os componentes do balanço de água em solo cultivado com mamona sob condições de sequeiro. Para tal foram instalados, numa área de 4 ha da Fazenda Experimental Chã do Jardim, do Centro de Ciências Agrárias da UFPB, Areia, PB (6o 58' S, 35o 41' W e 620 m) três sítios tensio-neutrônicos cada um contendo um tubo de acesso para a sonda de nêutrons até a profundidade de 1,60 m e oito tensiômetros nas profundidades de 0,10; 0,20; 0,30; 0,40; 0,60; 0,80; 1,20 e 1,60 m, além de um pluviógrafo para medir a precipitação. Com vista à determinação da condutividade hidráulica saturada do solo, foram realizados ensaios de infiltração na superfície e nas profundidades de 0,20; 0,40; 0,60 e 0,80 m. A evapotranspiração da mamona seguiu as variações da precipitação e teve valor médio de 2,43 mm d-1, perfazendo o total de 342,52 mm. As variações do armazenamento de água no solo seguiram as variações da precipitação pluvial e o fluxo de água na base do solo (ascensão capilar ou drenagem) tiveram valores muito pequenos.

The study of water balance components is essential to understand the dynamics of soil water, providing subsidies to agricultural management and optimization of water use. The objective of this study was to determine the water balance components in a soil cultivated with castor bean under rainfed conditions. An experiment was installed in a 4 ha area in the Centro de Ciências Agrárias, UFPB, in the municipality of Areia, Paraiba state (6o 58' S, 35o 41' W e 620 m), a rain gauge and three plots contained an access tube for neutron probe measurements, up to the depth of 1.60 m, and a set of eight tensiometers at depths of 0.10, 0.20, 0.30, 0.40, 0.60, 0.80, 1.20 and 1.60 m. Infiltration tests were performed on soil surface and 0.20, 0.40, 0.60 and 0.80 m depth for the determination of the saturated hydraulic conductivity of soil. It was verified that the evapotranspiration of castor bean followed the variations of rainfall with the mean and total values of 2.43 mm d-1 and 342.5 mm, respectively. The variation of soil moisture storage change followed the variations in rainfall and the flux of water crossing the last soil layer (capillarity rise or drainage) had very small values.

O presente trabalho objetivou comparar o fluxo de calor sensível obtido pelo método do balanço de energia-razão de Bowen (H_B) e pelo método aerodinâmico (H_A), em uma área de 4 ha cultivada com feijão-caupi em Areia-PB (6º 58' 12" S e 35º 42' 15" O, 620 m). Foram coletados dados de saldo de radiação, fluxo de calor no solo, temperatura e umidade do solo, temperatura e umidade relativa do ar, velocidade do vento e precipitação pluvial, os quais eram lidos a cada minuto, e armazenados, em uma central de aquisição de dados, como médias a cada 30 min, com exceção da pluviometria, cujo valor foi totalizado no período. Obteve-se excelente concordância entre H_A e H_B, com um índice "d " de 0,980, um erro padrão (EP) de 14,88 W m-2, e sem diferença significativa entre H_A e H_B, pelo teste t-Student. Deste modo, o método aerodinâmico pode ser usado em conjunto com medidas de saldo de radiação e de fluxo de calor no solo, para se estimar o fluxo de calor latente e, consequentemente, a evapotranspiração da cultura do feijão-caupi, para as condições edafoclimáticas do Brejo Paraibano.

A study was performed to compare the bulk aerodynamic (H_A) and Bowen ratio energy balance (H_B) methods in the estimation of the sensible heat flux in a cowpea crop. Data of net radiation, soil heat flux, soil water content, soil temperature, air temperature, relative humidity, wind speed and rainfall were collected on 30-min time intervals in an area of 4 ha belonging to the municipality of Areia, PB (6º 58' 12" S e 35º 42' 15" W, 620 m). Results showed that there was a good agreement between H_A and H_B with an index "d" of 0.98 and standard error of estimate (SEE) of 14.88 W m-2, no significant difference between H_A H_B, by the t-Student test. Thus, the bulk aerodynamic method can be used in conjunction with measurements of net radiation and soil heat flux to estimate the evapotranspiration of the cowpea under soil and climatic condition of the "Brejo Paraibano".

O conhecimento das propriedades hidráulicas do solo, tais como as curvas de retenção da água no solo teta(h) e da condutividade hidráulica K(teta), é indispensável para a modelagem do transporte de água e de poluentes em sistemas agrícolas. Várias técnicas experimentais têm sido propostas para determinar essas características do solo diretamente no campo, porém a complexidade, os custos elevados e o tempo de execução dessas medidas, são fatores que limitam bastante a obtenção dessas informações em grande escala. Apresenta-se, no presente trabalho, uma metodologia conhecida como "Beerkan", com a qual se busca minimizar esses fatores utilizando-se dados experimentais de infiltração, da distribuição granulométrica e da massa específica do solo, para então se estimar os parâmetros das curvas de teta(h) e K(teta). O método foi aplicado em dois solos com diferentes classes texturais (três de um Latossolo Amarelo e três de um Neossolo Flúvico). Determinaram-se, com vistas à caracterização hidrodinâmica, os parâmetros de forma das curvas de teta(h) de van Genuchten e de K(teta) de Brooks e Corey, dependentes majoritariamente da textura do solo e obtidos a partir da curva de distribuição dos tamanhos das partículas, além dos parâmetros de normalização dependentes, essencialmente, da estrutura do solo e obtidos a partir dos ensaios de infiltração utilizando-se o infiltrômetro de anel simples. O método Beerkan provou ser robusto e adaptado à caracterização hidrodinâmica dos dois solos.

Knowledge of the soil hydraulic properties, such as the water retention theta(h) and hydraulic conductivity K(theta) curves, is indispensable for water and pollutant transport modeling of agricultural systems. Several experimental techniques have been proposed to determine these characteristic curves of the soil in the field. However, the complexity, the high costs and the time of execution of measurements are limiting factors for obtaining these characteristic curves in large areas. In this work, a simple methodology is shown, known as "Beerkan", which secks to overcome these difficulties. It uses experimental data of infiltration, bulk density and the particle-size distribution for estimating the theta(h) and K(theta) curves. This method was applied to two soils with different textural classification (three of an Oxisoil and three of an Alluvial Soil). For the hydrodynamic characterization, the shape and the normalization parameters of the theta(h) and of K(theta) curves were determined. The shape parameters depend upon the soil texture and they were obtained from the cumulative particle-size distribution curve; the normalization parameters depend on soil structure and they were obtained from the infiltration experiments using the simple ring infiltrometer. The Beerkan method proved to be robust and adapted to modeling the three-dimensional infiltration in field, as well as allowing the hydrodynamic characterization of the two soils.

A distribuição probabilística do fator de escala da camada superficial, considerando-se a teoria dos meios fractais auto-similares, foi determinada para dois solos do Estado da Paraíba. O estudo foi realizado em duas áreas experimentais, com distintas condições de clima e solo, de aproximadamente 4 ha. A primeira na Fazenda Várzea Grande, no município de São João do Cariri, PB (7º23'S e 36º31'O) com o solo classificado como Neossolo Flúvico enquanto a segunda, se localiza no Centro de Ciências Agrárias, da UFPB, no município de Areia, PB (6º58'S, 35º41'O), com o solo classificado como Latossolo Amarelo. Para estimar a condutividade hidráulica à saturação do solo, realizaram-se ensaios de infiltração com infiltrômetro de anel (15 cm de diâmetro) na superfície do solo, em 80 pontos distribuídos regularmente em uma malha de 25 x 25 m. Para ambos os solos, o logaritmo dos fatores de escala que intervém nos fractais auto-similares segue uma distribuição de Gauss ou distribuição normal. A função de distribuição probabilística permitiu estimar a dimensão fractal do meio poroso, que representa os solos estudados.

The probabilistic distribution of the scale factor of superficial layer was determined, considering the similar fractal theory for two soils in the Paraíba State. The study was performed at two experimental sites, with different climate and soil conditions of approximately 4 ha. The first was located in the Várzea Grande farm, in the municipality of São João do Cariri, PB (7º23'S e 36º31'O). The soil was classified as Fluvent. The second was located in the Centro de Ciências Agrárias, of the UFPB, in the municipality of Areia, PB (6º58'S, 35º41'W). The soil was classified as Oxisol. To estimate the soil saturated hydraulic conductivity, infiltration experiments were performed using a ring infiltrometer (15 cm diameter) on the soil surface, at 80 points on a regular mesh of 25 x 25 m. For both soils, the logarithms of the scale factors followed a Gaussian distribution or normal distribution. The probabilistic distribution function allowed the estimation of the fractal dimension of the porous media that represent the studied soils.

Determinou-se a condutividade hidráulica e a sorvidade, a partir de dados de infiltração acumulada, utilizando-se um infiltrômetro a disco, em duas camadas de um Neossolo Flúvico (uma superficial, 15 - 25 cm de profundidade, argilosa, e outra 50 - 70 cm de profundidade, arenosa) da vazante do açude Flocos, localizado no município de Tuparetama, PE. Para a caracterização hidrodinâmica, os ensaios de infiltração foram realizados aplicando-se potenciais de fornecimento de água de 0, -3, -6 e -12 cm de coluna de água, utilizando um infiltrômetro a disco, com base de 80 mm de diâmetro. Três métodos foram empregados para se determinar a condutividade hidráulica (K) e a sorvidade (S) baseados no conhecimento prévio da curva de retenção da água no solo, obtida pelo ajuste das funcionais propostas por: i) van Genuchten (VG); ii) Russo (GR); e iii) Zhang & van Genuchten (ZV) aos valores experimentais de campo e de laboratório. A equação da infiltração acumulada em função do tempo descreveu com precisão os ensaios de infiltração realizados, apresentando coeficientes de determinação (R²) superiores a 0,995. O método GR parece ser o menos recomendado, pois superestima sistematicamente e prediz satisfatoriamente a condutividade hidráulica normalizada para ambas as camadas, enquanto o método VG a prediz razoavelmente, para ambas as camadas.

Hydraulic conductivity (K) and sorptivity (S) of two layers with different textural classes of a Fluvents soil from Flocos dams, located in Tuparetama, PE, Brazil were determined using the cumulative infiltration data measured with an infiltrometer disk. During the infiltration experiments, water was applied to the soil by an infiltrometer disk at potentials equivalent to 0, -3, -6 e -12 cm of water columm. Three methods were used to evaluate K and S: i) van Genuchten (VG); ii) Russo (GR); e iii) Zhang & van Genuchten (ZV). These methods based on the previous knowledge of the soil-moisture characteristic curve, which were obtained by the adjustment of the functions proposed by each method. The equation of cumulative infiltration described with precision the infiltration experiments, and yielded determination coefficients (R²) greater than 0.995. The method GR is the less adequate, since it systematically overestimated values and did not predict well the normalized K for the two soil layers. On the other hand, the VG method yielded good predictions of normalized K for both soil layers.