ABSTRACT Irregular rainfall and the occurrence of droughts in tropical semi-arid regions have a negative impact on the quality and availability of water stored in reservoirs. The aim of this study was to evaluate the quality of water stored in an artificial reservoir in the tropical semi-arid region of Brazil during years of drought. The study area was the Pereira de Miranda reservoir, located in the district of Pentecoste, Ceará, Brazil. Seven water-sampling campaigns were carried out between April 2015 and September 2016. The variables to be analysed were chlorophyll-a (Cl-a), hydrogen potential (pH), electrical conductivity (EC), total nitrogen (Ntotal), total phosphorus (Ptotal), transparency (SD), fixed/volatile/total suspended solids (FSS/VSS/TSS), and temperature (T0); the trophic state index (TSI) was then calculated. The variables which better explained the variance in water quality were identified by principal component analysis (PCA). The waters of the Pereira de Miranda reservoir were classified as hyper-eutrophic throughout the study period and at each of the collection points. The PCA identified that the variability in water quality was determined by suspended sediment and nutrients, showing that the reduction in variables made it possible to obtain high explainability of the conditions of the reservoir during monitoring, saving time and resources on the analyses. In addition, the occurrence of severe drought resulted in low accumulated volumes, which intensified and made vulnerable the quality of the waters. As such, the Pereira de Miranda reservoir proved to be in a process of degradation, mainly due to anthropogenic action, intensified by climate factors.

ABSTRACT Water reservoirs were built in the semi-arid region to mitigate the effects of drought and water scarcity. However, these reservoirs are subject to variables that impact the volume and quality of the stored water, with the contribution of such nutrients as Total Nitrogen (TN) and Total Phosphorus (TP) being one of the main factors in intensifying the eutrophication process. The aim of this study was to quantify the principal inputs and outputs of nutrients (N and P) and calculate the nutrient balance, in order to verify the influence of seasonality on the import and export of these nutrients in surface reservoirs of the semi-arid region of Brazil. Seven campaigns were carried out between 2015 and 2016, with water samples collected at five points in the Pereira de Miranda reservoir and four in the General Sampaio reservoir. The inflow of nutrients was greater when the inflow rate of the water was higher. The balance showed the accumulation of 22.8 tons of TN and 2.8 tons of TP in the Pereira de Miranda reservoir, and 13 tons of TN and 1.5 tons of TP in the General Sampaio. These reservoirs are therefore retaining nutrients, acting as a storage site for nutrients transported by surface runoff in the basin of the Curu River. This increase in storage occurred mainly during the rainy season, when nutrient retention by the reservoirs impaired water quality, resulting in eutrophication, and making it difficult to meet the uses for which the reservoirs were intended.

RESUMO A intensificação do processo de eutrofização nas águas superficiais leva a um aumento da intensidade e frequência de florações de cianobactérias comprometendo a disponibilidade hídrica para o uso consuntivo. Deste modo, objetivou-se estudar a dinâmica espaço-temporal das cianobactérias e a identificação dos nutrientes de maior peso nessa dinâmica em lago artificial semiárido, reservatório Orós (Nordeste do Brasil). Foram analisadas 77 amostras de água em 11 campanhas (seis no período seco e seis no chuvoso) em sete pontos. Os atributos investigados foram: Transparência de Secchi, Turbidez, pH, Cor Aparente, Condutividade Elétrica, sólidos totais, fósforo total, ortofosfato solúvel, NTK, Amônia, Nitrato e Cianobactérias, totalizando 924 (número de campanhas × número de pontos × número de atributos). Para investigar a significância e os atributos determinantes da dinâmica espaço-temporal das cianobactérias empregou-se análise da componente principal e análise de agrupamento. Das 17 espécies de cianobactérias identificadas, 10 espécies explicaram 72,47% da variância total acumulada. Durante a estação chuvosa foram formados 4 grupos homogêneos de cianobactérias enquanto no período seco formaram-se apenas três grupos. As maiores concentrações ocorreram no período seco com destaque para as espécies Aphanocapsa spp, Cylindrospermopsis sp e Geitlerinema sp, que são potencialmente tóxicas, e mostraram uma maior afinidade aos atributos físicos. A sazonalidade climática foi determinante na dinâmica espaço-temporal das cianobactérias, e que os altos valores de transparência limitaram a proliferação excessiva das espécies dominantes.

ABSTRACT Intensification of the eutrophication process in surface water leads to an increase in the intensity and frequency of cyanobacterial blooms, compromising the availability of drinking water. Therefore, the aim of this study was to investigate the spatio-temporal dynamics of cyanobacteria and identify the most important nutrients for such dynamics in a semiarid artificial lake, the Orós reservoir, in north-eastern Brazil. Seventy-seven water samples were collected in 11 campaigns (six during the dry season and five during the rainy season) from seven points. The attributes under investigation were the Secchi transparency, turbidity, pH, apparent colour, electrical conductivity, total solids, total phosphorus, soluble orthophosphate content, total Kjeldahl nitrogen, ammonia content, nitrate content, and cyanobacteria dynamics, resulting in a total of 924 samples (number of campaigns × number of points × number of attributes). Principal component analysis and cluster analysis were used to investigate the significance and determinant attributes of the spatio-temporal dynamics of cyanobacteria. Of the 17 species of cyanobacteria identified, 10 accounted for 72.47% of the total accumulated variance. During the rainy season, four homogeneous groups of cyanobacteria formed, whereas during the dry season, only three groups formed. The greatest concentrations occurred during the dry season, notably for Aphanocapsa spp., Cylindrospermopsis sp., and Geitlerinema sp., which are potentially toxic and show a greater affinity to the physical attributes of water. Climate seasonality was decisive in the spatio-temporal dynamics of cyanobacteria, and high transparency values limited excessive proliferation of the dominant species.

RESUMO Os efeitos antrópicos sobre o ambiente natural e umidade do solo no semiárido tropical ainda não foram estabelecidos. Portanto investigou-se a variabilidade temporal da umidade do solo em duas toposequências com coberturas vegetais distintas: i) Caatinga em regeneração (CReg) desde o ano 1978; ii) Caatinga raleada (CRal) em 40%. A pesquisa ocorreu em duas microbacias localizadas no nordeste brasileiro, com áreas de 2,06 e 1,15 ha para CReg e CRal, respectivamente. A umidade do solo foi determinada pelo método gravimétrico. Foram coletadas, diariamente, três amostras aleatórias de solo na parte alta, média e baixa, totalizando nove coletas diárias e 1620 amostras por microbacia durante todo o período. A CRal apresentou maiores valores e maior tempo úmidade do solo. O trecho baixo apresentou umidades do solo estatisticamente distinta (p < 0,05) dos outros trechos. O valor crescente de correlação entre a umidade e a precipitação antecedente nos últimos 7 dias indica uma baixa taxa de decaimento de umidade do solo.

ABSTRACT Anthropogenic effects on the natural environment and on soil moisture in the tropical semi-arid region have not yet been determined. As such, the temporal variability of soil moisture was investigated in two toposquences under different types of plant cover: i) Caatinga under regeneration since 1978 (CReg); ii) Caatinga thinned by 40% (CThn). The research was carried out in two catchment located in the northeast of Brazil, with an area of 2.06 and 1.15 ha for CReg and CThn respectively. Soil moisture was determined using the gravimetric method. Three random soil samples were collected daily from the upper, middle and lower section of each catchment, giving a total of nine daily collections and 1620 collection in the period. CThn displayed higher values and a longer period for soil moisture. The lower section of the catchment showed values for soil moisture that were higher and statistically different (p < 0.05) from the other sections. The increasing value for the correlation between moisture and the seven days of antecedent rainfall indicates a low rate of decrease for soil moisture.

RESUMO Os dados de sensoriamento remoto são essenciais para se avaliar processos de natureza dinâmica em sistemas aquáticos continentais, tais como a eutrofização e o aumento da concentração de sedimentos suspensos. Portanto, objetivou-se desenvolver modelos para estimar as concentrações de clorofila-a a partir de dados de sensoriamento remoto em águas continentais da região semiárida brasileira. A área de estudo corresponde ao reservatório Orós, localizado no estado do Ceará. O desenvolvimento dos modelos baseou-se em medidas realizadas em 20 pontos amostrais. Foram coletadas amostras de água no reservatório para a análise das seguintes variáveis: i) clorofila-a, condutividade elétrica, pH, turbidez; ii) medições ópticas in situ da transparência da água e da radiância espectral. As medidas de radiância foram realizadas utilizando-se espectrorradiômetro ASD FieldSpec®3 Hi-Res. Posteriormente, os dados espectrais foram transformados em reflectância e utilizados para testar o desempenho de diversos modelos de estimativa de clorofila-a disponíveis na literatura. Os resultados indicaram que para o modelo de três bandas o valor máximo do coeficiente de determinação (R2) de 0,88 foi obtido utilizando-se as bandas espectrais: λ1 = 660 nm, λ2 = 690 nm, e λ3 = 717 nm. O modelo de duas bandas espectrais apresentou melhor desempenho (R2= 0,87) para as bandas espectrais λ1 = 660 nm e λ2 = 690 nm. Os modelos apresentaram um erro médio absoluto de 5,35 e 5,00 µg L-1, respectivamente para os modelos de três e duas bandas espectrais. Os modelos desenvolvidos são confiáveis, indicando que esta variável limnológica pode ser quantificada a partir dos dados de sensoriamento remoto de campo com elevado grau de confiabilidade.

ABSTRACT Remote-sensing data are essential to evaluate dynamic processes such as eutrophication and increases in the concentration of suspended sediments in continental aquatic systems. The aim of this study, therefore, was to develop models to estimate chlorophyll-a concentrations from remote-sensing data in continental waters of the Brazilian semi-arid region. The study area corresponds to the Orós reservoir, located in the state of Ceará. The models were developed based on measurements taken at 20 sampling points. Water samples were collected from the reservoir to i) analyse the chlorophyll-a, electrical conductivity, pH and turbidity; ii) take optical measurements in situ of water transparency and spectral radiance. Radiance measurements were carried out using an ASD FieldSpec®3 Hi-Res spectroradiometer. The spectral data were later transformed into reflectance values and used to test the performance of several models found in the literature for estimating chlorophyll-a. The results showed that for the three-band model, the maximum value for the coefficient of determination (R2), of 0.88, was obtained using the λ1 = 660 nm, λ2 = 690 nm and λ3 = 717 nm spectral bands. The model employing two spectral bands presented the best performance (R2 = 0.87) in the λ1 = 660 nm and λ2 = 690 nm bands. An absolute mean error of 5.35 and 5.00 µg L-1 was found for the three- and two-band models respectively. The developed models are reliable, showing that chlorophyll-a concentrations can be quantified from remote-sensing field data with a high degree of accuracy.

ABSTRACT. The intensification of anthropogenic activities on soils contributes to soil loss through erosion. Moreover, the pattern of soil loss in the Cobra River watershed, located in the semiarid region of Rio Grande do Norte, is related to the history of land use and occupation, mainly from agriculture and the red ceramic industry, as well as the climatic seasonality of the region. Thus, the objective of this work was to identify the pattern of soil loss from the Cobra River microbasin in the state of Rio Grande do Norte. For this, the following analyses were performed: a survey of land use class areas for the years 1987, 1997, 2007 and 2017 as part of the Mapbiomas project; estimation of basin soil loss for these years; and quantification of areas of erosion vulnerability classes for this period. QGIS software was used to treat georeferenced data. According to the results, the land cover classes in the rich Cobra River microbasin fluctuated over time. Potential soil loss from the watershed increased from 1987 to 2017, with an increase of approximately 20 million megagrams of potentially erodible soil. The study of soil loss in a microbasin located in the Brazilian semiarid region should consider the variation in land cover over time, climatic seasonality and anthropic activity. To this end, it is important to use geotechnology and geoprocessing techniques to conduct a more robust spatiotemporal analysis.

RESUMO O uso eficiente dos recursos naturais nos sistemas de produção é fundamental para alcançar o equilíbrio ecológico e a sustentabilidade do sistema produtivo. Os atuais sistemas de produção agrícola têm intensificado o uso de fertilizantes e pesticidas que contribuem no aumento do fluxo de energia, acelerando o processo de degradação. Objetivou-se avaliar o desempenho ambiental de diferentes sistemas de produção irrigados em função de diversas fontes de água, energia, adubação e de sequeiro em razão de diversos preparos do solo usando a análise emergética. O estudo dos sistemas irrigados foi conduzido na área experimental da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) em Tianguá - CE e os modelos em sequeiro foram realizados na Fazenda Normal em Quixeramobim - CE. A análise emergética constitui-se basicamente de três etapas: construção do diagrama sistêmico de fluxo de energia, elaboração da tabela de avaliação de emergia e o cálculo dos indicadores emergéticos. Verificou-se um valor médio de 0,04 nos sistemas produção em sequeiro, o que mostra menor estresse ambiental comparado aos sistemas irrigados 0,30. A entrada de recursos da economia nos sistemas agrícolas aumenta a carga ambiental e diminui a renovabilidade. O efluente doméstico tratado e a energia solar fotovoltaica promoveu aumento no rendimento emergético e na sustentabilidade ambiental dos modelos de produção.

ABSTRACT The efficient use of natural resources in production systems is essential for achieving ecological balance and sustainability in these systems. Current agricultural production systems have intensified the use of fertilisers and pesticides that contribute to an increase in energy flow, accelerating the process of degradation. The aim of this study was to evaluate, using emergy analysis, the environmental performance of different irrigated production systems for different sources of water, energy and fertiliser, and of rainfed systems under different types of soil preparation. The irrigated systems were studied in the experimental area of the Sewage Treatment Station (ETE) in Tianguá, Ceará (CE), and the rainfed models at the Fazenda Normal Farm in Quixeramobim, CE. Emergy analysis basically consists of three stages: construction of the systemic energy flow diagram, elaboration of the emergy evaluation table, and calculation of the emergy indicators. A mean value of 0.04 was found under the rainfed production systems, which shows less environmental stress compared to the irrigated systems, 0.30. The influx of economic resources into agricultural systems increases the environmental load and reduces renewability. Treated domestic effluent and photovoltaic solar energy afforded an increase in emergy yield and in the environmental sustainability of the production models.

RESUMO As mudanças climáticas e as extensas áreas com florestas tropicais secas (FTS) empregadas na produção de pastagem determinam a necessidade da investigação de manejos alternativos que possibilitem o aumento do estoque de carbono. Nesse sentido, objetivou-se com essa pesquisa estimar o estoque de carbono do estrato herbáceo em dois fragmentos de floresta tropical sazonalmente seca: i) fragmento de floresta tropical seca, com 40 anos de regeneração e o ii) floresta submetida ao raleamento das árvores com diâmetros < 10 cm. A pesquisa foi conduzida em duas microbacias inseridas em fragmento de FTS, no município de Iguatu Ceará durante nove anos (2010-2018). As coletas de material herbáceo foram realizadas mensalmente e initerruptamente com 10 repetições em cada microbacias, totalizando 2160 amostras (2 microbacias x 10 repetições x 12 meses x 9 anos). O material foi secado em estufa a 60 °C e em seguida determinou-se o teor de biomassa, posteriormente converteu-se em teor de carbono. O estoque de carbono variou de acordo com a ocorrência de chuvas na região. A área submetida ao raleamento registrou maior estoque de carbono em 80% dos meses durante o período estudado, quando comparado com à área em regeneração. Observou-se que o manejo com raleamento proporcionou as maiores quantidades de estoque de carbono tanto na estação chuvosa, quanto na seca diferindo estatisticamente da área em regeneração (α=0,05), sendo uma alternativa para aumentar o estoque de carbono oriundo do estrato vegetativo herbáceo.

ABSTRACT Climate change and the extensive areas of dry tropical forests (DTF) used in the production of pasture determine the need to investigate alternative managements that would make it possible to increase carbon stock. As such, the aim of this research was to estimate the carbon stock in the herbaceous layer of two fragments of seasonally dry tropical forest: i) a fragment of dry tropical forest under 40 years of regeneration and ii) forest submitted to the thinning of trees with a diameter <10 cm. The research was carried out over nine years (2010-2018) in two micro basins inserted in a fragment of DTF in the district of Iguatu, Ceará. Herbaceous material was collected continuously every month in each micro basin, with 10 replications, giving a total of 2,160 samples (2 micro basins x 10 replications x 12 months x 9 years). The material was dried in an oven at 60 °C; the biomass content was then determined and later converted to carbon content. The carbon stock varied according to the rainfall in the region. The area under thinning recorded greater carbon stock for 80% of the months over the study period compared to the area under regeneration. It was found that the thinning management afforded the greatest amounts of carbon stock during both the rainy and the dry seasons, differing statistically from the area under regeneration (α=0.05), and is one alternative for increasing the carbon stock of the herbaceous layer.

RESUMO Os sedimentos e nutrientes aportados à reservatórios superficiais comprometem a qualidade e a quantidade da água armazenada. Desta forma, objetivou-se investigar a dinâmica do aporte de sedimentos e nutrientes ao logo da bacia hidráulica de um reservatório de pequeno porte no semiárido. O reservatório estudado foi construído no ano de 1956, com capacidade de armazenamento de 5,01 hm3. Foram escavadas sete trincheiras seguindo o leito do rio ao longo da bacia hidráulica do reservatório. As amostras de sedimento foram coletadas a cada 20 cm de profundidade até atingir o leito original do rio. Foi realizada análise granulométrica, carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (NT), fósforo disponível (P), alumínio trocável (Al), ferro total (FeT) e pH. Aproximadamente 60% do sedimento no reservatório é composto por argila e silte e 40% por areia. A maior espessura da camada de sedimentos, bem como a maior concentração de sedimentos finos, registrou-se no trecho próximo à barragem. Os valores de COT (2,47 < COT < 34,47 g kg-1) e NT (0,69 < NT < 3,97 g kg-1) apresentaram correlações positivas e significativas entre si (r = 0,95) e com sedimentos finos (r = 0,85; r = 0,77). O P (12,19 < P < 41,99 mg kg-1) apresentou relação inversa com os componentes orgânicos, sedimentos finos, FeT e Al. A relação C/N média de 8,77 demonstra o predomínio de fontes de poluição antrópicas na bacia de contribuição do reservatório. Os sedimentos finos mostraram-se determinante na retenção e disponibilidade do COT, NT e P, atuando o reservatório como depósito dos nutrientes aportados.

ABSTRACT The sediment and nutrients that are input to surface reservoirs compromise the quality and quantity of the stored water. The aim of this study was to investigate the dynamics of sediment and nutrient input along the drainage basin of a small reservoir in the semi-arid region. The reservoir under study was built in 1956 and has a storage capacity of 5.01 hm3. Seven trenches were dug along the drainage basin of the reservoir following the river. Sediment samples were collected at increasing depths of 20 cm until reaching the original riverbed. An analysis of particle size, total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), available phosphorus (P), exchangeable aluminium (Al), total iron (TFe) and pH was carried out. Approximately 60% of the sediment in the reservoir is composed of clay and silt, and 40% of sand. The greatest thickness of the sediment layer, as well as the greatest concentration of fine sediment, was registered in the section nearest to the dam. The values for TOC (2.47 < TOC < 34.47 g kg-1) and TN (0.69 <T N < 3.97 g kg-1) showed a positive and significant correlation with each other (r = 0.95) and with the fine sediment (r = 0.85; r = 0.77). The P (12.19 < P < 41.99 mg kg-1) showed an inverse relationship with the organic components, fine sediment, TFe and Al. The mean C/N ratio of 8.77 demonstrates the predominance of sources of anthropogenic pollution in the drainage basin of the reservoir. The fine sediment proved to a determinant factor in the retention and availability of TOC, TN and P, with the reservoir acting as a deposit for the input nutrients.

RESUMO O manejo florestal na floresta tropical seca do Brasil expandiu em 450% nas duas últimas décadas; mas pouco se sabe da dinâmica nessas áreas. Assim, em uma área manejada para produção de carvão, objetivou-se avaliar se a recuperação dos estoques originais médios de biomassa (EOMB) é um critério consistente para definir ciclos de corte, além disso, determinou-se a biomassa remanescente e seu potencial de aporte de carbono ao solo. O estudo foi realizado no Assentamento Ramalhete, General Sampaio-CE, no ano de 2018. Determinou-se a biomassa arbustiva-arbórea explorável (BAAE) e o incremento médio anual (IMA) em cinco talhões submetidos ao corte raso há 3, 5, 8, 11 e 15 anos, e reserva legal (40 anos em regeneração). Em cada talhão foram instaladas sete parcelas (20,0 m x 20,0 m), totalizando 42 parcelas amostrais. Comparou-se a BAAE com a de projeto e calculou-se a biomassa remanescente (ramos, cepas e serapilheira) em um talhão recém explorado, a qual foi convertida para carbono orgânico. Quanto à biomassa remanescente, a ordem de maior potencial de aporte de carbono ao solo foi ramos > serapilheira > cepas. O aporte oriundo do componente ramos é superior ao da serapilheira em 3,4 vezes. A simples recuperação dos EOMB de um talhão após o corte raso não serve como critério para se definir um novo ciclo de corte, pois esses estoques originais não representam a máxima BAAE possível para essa área; sendo a biodiversidade e a presença de mais BAAE nas classes de maior diâmetro critérios mais adequados.

ABSTRACT Management of tropical dry forests in Brazil expanded 450% in the two latest decades; but little is known about the dynamics of these areas. Thus, the objective of this work was to evaluate if the recovery of mean original biomass stocks (MOBS) is a consistent criterion to define cut cycles in a managed forest for charcoal production, and determine the remaining biomass and its contribution to soil carbon stocks. The study was conducted at the Ramalhete Settlement, in General Sampaio, CE, Brazil, in 2018. The explorable shrubby-arboreous biomass (ESAB) and the ESAB mean annual increases (ESAB -MAI) were determined in five areas subjected to clearcutting after 3, 5, 8, 11, and 15 years, and in a preservation area with 40 years of regeneration. Each area was divided into seven plots (20 × 20 m), totaling 42 plots. The ESAB of the plots were compared and the remaining biomass (branches, stumps, and litterfall) in a recently explored area was calculated and converted into organic carbon. The remaining biomass of branches had higher contribution to soil carbon stocks, followed by the litterfall, and stumps. The carbon stocks of the branch component were 3.4-fold higher than those of the litterfall. The recovery of the MOBS of an area after clearcutting should not be used as a criterion to define the cut cycle, since these original carbon stocks do not represent the maximum ESAB production possible in the area; the biodiversity and amount of ESAB in the classes of larger diameter are more adequate criteria.

RESUMO Conhecer os fatores determinantes no processo erosivo é essencial na adoção de medidas conservacionistas e mitigadoras das perdas do solo. Portanto, objetivou-se com essa pesquisa entender a relação existente entre as características da chuva e a produção de sedimentos no semiárido brasileiro. O estudo ocorreu na Bacia Experimental de Iguatu, Ceará, em uma microbacia com área de 1,15 ha. No raleamento eliminou -se os indivíduos vegetais com diâmetros < 10 cm, ficando a área com uma cobertura arbórea de 60%. As variáveis investigadas no período (2012 a 2016) foram: Precipitação (PPT - mm); Duração da Precipitação (Dur. PP - h); Intensidade máxima de 5 a 60 min (mm h-1); Intensidade média da Precipitação (INT PPT - mm h-1); Precipitações antecedentes dos últimos 5 dias (P.A1 a P.A5 - mm); Lâmina escoada (Lesc. - mm) e Produção de sedimentos (PS - kg ha-1). Foram registrados 158 eventos pluviométricos, 27 com escoamento superficial e 24 com produção de sedimentos. As relações foram investigadas pela análise multivariada de componentes principais. O modelo explicou 84% da variância total em quatro componentes. As componentes (CP1, CP2, CP3 e CP4) foram formadas, respectivamente, pelo poder desagregador da chuva, representada pelas intensidades; pelo conteúdo de água no solo; lâmina escoada e produção de sedimentos e pela duração e intervalo sem precipitação. O maior peso fatorial foi atribuído ao I20, sugerindo maior atenção em estudos hidrológicos para esta variável em escalas de microbacias na região semiárida brasileira submetidas ao manejo de raleamento.

ABSTRACT Knowing determinant factors of erosive process is essential to adopt soil conservationist and loss-mitigation measures. Therefore, the objective of this work was to assess the correlation between rainfall characteristics and sediment transport in the Semiarid region of Brazil. The study was conducted at the Iguatu Experimental Basin in the state of Ceará, Brazil, in a watershed with area of 1.15 ha. The vegetation was thinned by removal of plants with diameters below 10 cm, and the area remained with an arboreous cover of 60%. The following variables were evaluated from 2012 to 2016: rainfall depth (mm), rainfall duration (hours), maximum rainfall intensity in 5, 10, 15, 20, 30, 45, and 60 minutes (mm h-1), mean rainfall intensity (mm h-1), rainfall depth in the previous 5 days (mm), runoff depth (mm), and transported sediment (kg ha-1). The records showed 158 rainfall events, 27 with surface runoff and 24 with sediment transport. The correlations were investigated by multivariate analysis of principal components (PC). The model explained 84% of total variance with four PC-PC1, PC2, PC3, and PC4 were formed, respectively, for disaggregating power of rainfall on soil particles, represented by the rainfall intensities; soil water content; runoff depth and sediment transport; and rainfall duration and interval between rainfalls. The highest factorial weight was found for the maximum intensity in 20 minutes, indicating the need for further hydrological studies focused on this variable at basin scale in areas of the Semiarid region of Brazil subjected to thinning of the vegetation.

RESUMO Florestas tropicais sazonalmente secas (FTSS) geralmente apresentam estações secas com oito ou mais meses. Frente ao questionamento de resiliência das FTSS às mudanças climáticas desenvolveu-se essa pesquisa objetivando investigar a dinâmica da biomassa de raízes finas ante o regime pluviométrico. O experimento teve início ao final da estação úmida (jul./2015), quando as raízes finas foram caracterizadas e implantados os núcleos de crescimento interno. A dinâmica temporal das raízes finas foi monitorada na camada de 0-30 cm e as subcamadas de 0-10, 10-20 e 20-30 cm por seis coletas no período de nov./2015 a jul./2017. Os indicadores considerados na investigação foram: biomassa de raízes finas, comprimento de raízes finas, comprimento específico de raízes finas, e diâmetro médio das raízes finas. A significância da dinâmica das raízes no tempo e no espaço foram testadas pelo teste Kruskal-Wallis (p < 0,05). Após a separação, as raízes finas (Ø < 2 mm) foram secas em estufa (65 °C) até massa constante. O comprimento das raízes foi determinado pelo software Giaroots. A biomassa de raízes finas (Ø < 2 mm) em jul./2015 foi de 7,7 ± 5,0 Mg ha-1 e o comprimento foi de 5,0 ± 3,2 km m-2. A dinâmica das raízes finas em FTSS é fortemente limitada nos períodos secos, ocorrendo perda de biomassa e do comprimento de raízes finas em todas as camadas. A produção de raízes finas ocorre fundamentalmente nas estações chuvosas, com uma rápida resposta de desenvolvimento do sistema radicular à ocorrência de precipitações, principalmente no seu comprimento.

ABSTRACT Seasonally dry tropical forests (SDTF) usually present dry seasons of eight or more months. Considering the concerns about the resilience of SDTF to climate changes, the objective of this study was to evaluate the effect of the rainfall regime on fine root growth in a SDTF. The experiment started at the end of the wet season (July 2015), when fine roots were evaluated and ingrowth cores were implemented. The temporal growth of fine roots in the 0-30 cm soil layer was monitored, considering the 0-10, 10-20, and 20-30 cm sublayers, through six samplings from November 2015 to July 2017. The characteristics evaluated were fine root biomass, fine root length, fine root specific length, and fine root mean diameter. The significances of the root growths over time and space were tested by the Kruskal-Wallis test (p<0.05). Fine roots (Ø<2 mm) were separated and dried in an oven (65 °C) until constant weight. The root length was determined using the Giaroots software. The fine root biomass in July 2015 was 7.7±5.0 Mg ha-1 and the length was 5.0±3.2 km m-2. Fine root growth in SDTF is strongly limited by dry periods, occurring decreases in biomass and length of fine roots in all layers evaluated. Fine root growth occurs predominantly in rainy seasons, with fast response of the root system to rainfall events, mainly in root length.

RESUMO A eutrofização dos reservatórios de água aumenta os custos de tratamento para sua utilização nos múltiplos uso, portanto é necessário conhecer o aporte do nitrogênio e do fósforo, uma vez que estes contribuem com o referido processo. Portanto, objetivou-se com esta pesquisa quantificar o aporte e o balanço do fósforo e nitrogênio; bem como identificar o efeito da sazonalidade climática na dinâmica desses nutrientes em reservatório. No período de abr/2008 a dez/2012 foram realizadas 21campanhas de coleta de água no reservatório Orós, localizado no semiárido brasileiro, Ceará, Brasil. Tendo-se por base os dados de campo foram calculados o fluxo de entrada e saída de nitrogênio total (NT) e fósforo total (PT). Foi identificado que o reservatório se mostrou como um sumidouro dos nutrientes transportados pelo escoamento superficial, com uma retenção de 176 Mg de NT e 230 Mg de PT durante o período de estudo. A retenção de NT e PT pelo reservatório pode resultar no comprometimento da qualidade das águas pela eutrofização, aumentando os custos para disponibilizar uma água de qualidade para os diferentes usos. Por se tratar de uma bacia hidrográfica predominantemente agropecuária e os nutrientes apresentarem a mesma tendência de aporte no reservatório, acredita-se que a fonte primaria dos nutrientes seja a agricultura e a pecuária. Houve aumento do aporte de nutrientes ao longo do tempo. Os reservatórios de regiões semiárida são peculiares quanto a carga de nutrientes em períodos secos, pois mesmo sem aporte fluvial é comum manutenção e/ou aumento das concentrações de nutrientes.

ABSTRACT In relation to the process of eutrophication of water reservoirs, it is necessary to understand the nitrogen and phosphorus supply, as well as they contribute to the eutrophication process. The aim of this research was to quantify the input and the balance of phosphorus and nitrogen, as well as to identify the effect of climate seasonality on dynamics of these nutrients in a reservoir. The campaigns took place from April/2008 to Dec/2012 at the Orós reservoir, located in the semi-arid region of Brazil. Based on dataset it was possible to calculate the inflow and outflow of total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP). The reservoir becoming a storage place for the nutrients transported by the flow of water from the drainage network. A total of 176 Mg of nitrogen and 230 Mg of phosphorus were retained in the reservoir. The TN and TP retained in the reservoir can lead to the water being compromised by eutrophication, increasing the financial cost of water treatment and compromising water availability for consumption use (human, livestock, irrigation and industry). Because it is a predominantly agricultural basin, and the nutrients show a similar input trend in the reservoir, it is believed that the primary source of nutrients is agriculture and livestock, also wastewater from cities around reservoir. There has been an increase in nutrient input of over time. Reservoirs in semi-arid regions are unique as regards nutrient load during dry periods, since even without fluvial input, nutrient concentrations generally remain steady or increase.

RESUMO A maior probabilidade de ocorrências de eventos de baixa altura pluviométrica e o pouco conhecimento desses no entendimento dos processos hidrológicos em regiões semiáridas, nos conduziu a investigar a geração de escoamento superficial oriundo desses eventos em duas microbacias adjacentes no semiárido brasileiro. As coberturas vegetais investigadas foram: Domínio Fitogeográfico da Caatinga em Regeneração a 35 anos (CPD Regeneração) e CPD-Raleada, que consistiu na eliminação de árvores com diâmetro < 10 cm. Considerou-se duas séries históricas, uma de 40 anos (1974-2013) com 2259 eventos e outra composta por 247 eventos pluviométricos < 30 mm no período de 2009 a 2013. A distribuição de frequência acumulada mostrou que uma série de 247 eventos de 24-horas mostrou-se estatisticamente representativa em investigação de processos hidrológicos no semiárido brasileiro, quando comparado com uma série longa de 2259 eventos. Independente do padrão, chuvas com intensidades inferiores a 17 mm h-1 geraram precipitações efetivas com baixas lâminas (< 2 mm). As menores precipitações efetivas foram registradas na cobertura vegetal CPD Raleada, independentemente do padrão da chuva, tanto na escala anual como por evento. A ocorrência de 3 ou 4 dias secos consecutivos são suficientes para que eventos < 30 mm não gerem escoamento devido ao surgimento das microfendas formadas no processo de secamento dos vertissolos. Portanto, acreditamos que a expansão e contração dos solos vérticos seja o principal fator determinante do início da Pe em áreas de nascentes (microbacias < 2 ha) em CPD-Caatinga.

ABSTRACT The greater probability of small rainfall events occurring in semi-arid regions, and the little understanding of their role in hydrological processes, has led to this investigation of surface runoff generated during these events in two adjacent micro basins in the Brazilian semi-arid region. The types of plant cover to be investigated were the Phytogeographical Caatinga Domain under regeneration for 35 years (CPDReg) and thinned CPD (CPDThin), which consisted of the elimination of trees with a diameter of <10 cm. Two historical series were considered, one of 40 years (1974-2013) with 2,259 events and the other consisting of 247 rainfall events of <30 mm from 2009 to 2013. The cumulative frequency distribution showed that the series of 247 24-hour events proved to be statistically representative in investigating hydrological processes in the Brazilian semi-arid region, compared to the long series of 2,259 events. Irrespective of the pattern, rainfall with an intensity of less than 17 mm h-1 generated effective precipitation with small depths (<2 mm). Regardless of the rainfall pattern, the lowest effective precipitation was registered for the plant cover of thinned CPD, both on an annual scale and per event. The occurrence of 3 or 4 consecutive dry days is enough for events of <30 mm to generate no runoff, due to the appearance of micro-cracks formed in vertisols during the drying process. It is believed, therefore, that the expansion and contraction of vertic soils is the main determinant for the start of Pe in areas with a water source (micro basins of <2 ha) in the CPD.

RESUMO A região semiárida do Brasil é caracterizada pela irregular distribuição temporal e espacial da pluviosidade que junto às ações antrópicas causam a degradação da qualidade da água. Objetivou-se neste estudo avaliar a qualidade da água em reservatórios superficiais no semiárido brasileiro face a variabilidade da precipitação e o grau de antropização das bacias hidrográficas. Foram realizadas coletas de água nos açudes Orós, Trussu e Muquém, nos meses de agosto e dezembro/2012, abril, outubro e dezembro/2013, e março e junho/2014 (períodos seco e chuvoso). Foram analisados os seguintes atributos limnológicos: condutividade elétrica, pH, turbidez, transparência e clorofila-a e os resultados foram avaliados através de gráficos tipo boxplot, utilizando-se a comparação de médias através do teste t-Student. Dados de antropização das bacias hidrográficas contribuintes dos açudes, para o período seco de 2013, foram utilizados para correlacionar os atributos limnológicos com a condição das bacias hidrográficas. As chuvas não foram suficientes para melhorar significativamente a qualidade das águas dos açudes, sendo que no Orós ocorreram elevados teores de clorofila-a e turbidez em ambos os períodos. A antropização das áreas tem influência direta na qualidade das águas dos reservatórios superficiais do Alto Jaguaribe, apresentando correlação com os atributos de qualidade da água, principalmente com o pH e a degradação total das águas superficiais da Bacia do Alto Jaguaribe em decorrência do uso do solo das bacias é ser apenas uma questão de tempo.

ABSTRACT The semi-arid region of Brazil is characterised by the irregular temporal and spatial distribution of the rainfall, which together with anthropogenic action causes degradation of the water quality. The aim of this study was to evaluate water quality in surface reservoirs in the Brazilian semi-arid region due to rainfall variability and the degree of anthropisation of the watersheds. Water samples were collected at the Orós, Trussu and Muquém reservoirs during August and December of 2012, April, October and December of 2013, and March and June of 2014 (dry and rainy periods). The following limnological attributes were analysed: electrical conductivity, pH, turbidity, transparency and chlorophyll-a, with the results evaluated using box plots, and the mean values compared by Student’s t-test. Anthropogenic data from the watersheds contributing to the reservoirs were used to correlate limnological attributes with the condition of the watersheds during the dry period of 2013. The rainfall was not sufficient to significantly improve the water quality of the reservoirs, and in the Orós Reservoir high levels of chlorophyll-a and turbidity occurred during both periods. Anthropisation of these areas has a direct influence on the water quality of the surface reservoirs of the Upper Jaguaribe, showing a correlation with the attributes of water quality, especially with pH. Total degradation of the surface waters of the Upper Jaguaribe Basin due to land use in the watersheds is just a matter of time.