ABSTRACT Hydrosedimentological modeling is a useful tool to predict the water dynamic in a basin and for water resources management. This study aimed to i) evaluate the ability of Soil and Water Assessment Tool (SWAT) to model sediment load and continuous monthly streamflow in the Mortes River Basin (MRB) in Southeastern Brazil; ii) estimate the sediment yield spatially distributed by sub-basins; iii) estimate the sediment load export to the Funil Hydroelectric Power Plant reservoir (FHPP), located in the MRB outlet. For the sensitivity analysis, calibration, and uncertainty analysis of the model, a semi-automatic calibration in SWAT-CUP version 5.1.6 software with the “Sequential Uncertainty Fitting” algorithm was used. To evaluate the ability of SWAT to reproduce the continuous MRB monthly streamflow and sediment load, statistical indexes, and graphical analyses were used to compare the simulated and observed data. For the sediment evaluation, a spatial and temporal comparison of sediment yield maps was used as well as the sediment yield observed in sub-basins, aiming to identify the areas with a more significant contribution to the sediment generation in the basin. The results demonstrated that SWAT performed satisfactorily in simulating both monthly sediment load and streamflow. For discharge calibration, 99 % of the measured data were bracketed by the 95 % prediction uncertainty (95PPU), and for validation, 97 % of the data were bracketed by the 95PPU, which indicates proper bracketing of the measured data within model prediction uncertainty. Uncertainty analysis indicated that 95PPU could capture 78 % of the sediment loads measured during the calibration and 72 % of the measured data during the validation period at MRB. The hydrologic response unit with pasture and Argissolos (Ultisols), Neossolos Litólicos (Entisols), and Cambissolos (Inceptisols) combined with undulated relief were the main areas responsible for the highest sediment contributions. The sediment load delivered to the reservoir from its filling 2002 to 2015 was estimated in 6,682,704 m3 (16,706,761 Mg) (density of 2.5-Mg m-3) which value corresponded to 2.6 % of storage capacity (water plus sediment) in 14 years. These results are strategic since to become feasible identifying priority areas for soil and water conservation practices as well as useful information for water resources planning and management in the studied basin.

RESUMO A Bacia do Alto Grande (ARG) é responsável pela drenagem de vários rios no sudeste do Brasil, sendo uma região hidrológica de grande importância para o Sistema Elétrico Brasileiro. Portanto, estudos sobre a disponibilidade de água nesta região são indispensáveis para uma melhor tomada de decisão na gestão dos recursos hídricos. O objetivo deste estudo é abordar a influência do uso da terra nas propriedades hidrológicas do solo na ARG, uma bacia de cabeceira estratégica do sudeste do Brasil. Para apoiar os resultados encontrados, este estudo utiliza indicadores hidrológicos (Fluxo de base/escoamento superficial (FB/ES) e Fluxo superficial/escoamento superficial (FS/ES)) extraídos de oito bacias hidrográficas. A condutividade hidráulica (Ko) foi determinada in situ usando um permeâmetro de fluxo constante, totalizando 224 pontos amostrados. Cinco algoritmos de aprendizado de máquina foram comparados em seu desempenho para prever a Ko (Random Forest, Support Vector Machine, Gradient Boosting, Linear Regression, Regularization) usando atributos de terreno como covariáveis. A validação adicional das relações de uso da terra e propriedades hidrológicas na ARG foi realizada com base em indicadores desenvolvidos com base nas séries pluviométricas e fluviométricas de longo prazo, de oito bacias hidrográficas dentro da ARG. Os métodos testados para prever a Ko resultaram em um R2 relativamente baixo devido à alta variabilidade espacial deste atributo hidrológico do solo. O indicador hidrológico FB/ES foi sensível às mudanças no uso da terra nas bacias hidrográficas. Os maiores valores de Ko estão associados à floresta nativa e os menores valores às áreas de pastagem e campo rupestre.

ABSTRACT Brazil is a large country that depends on the hydroelectricity generation hydropower dams. The Upper Grande River Basin (UGRB) is one of the most important Brazilian hydrological regions in terms of water availability and electric energy production. Therefore, studies of water availability are indispensable for a better and more successful decision making in water resources management in the region. This study objective to approach the land-use influence on the soil hydrology in the Upper Grande River Basin, a strategic headwater basin of southeastern Brazil. This study uses hydrological indicators (baseflow/runoff (BF/R) and overland flow/runoff (OF/R)) extracted from eight watersheds, varying the size and localization in the region, to support the results found. Soil saturated hydraulic conductivity (Ko) was determined in situ using a constant flow permeameter, totaling 224 sampled points. Five machine learning algorithms were compared in their performance to predict Ko (Random Forest, Support Vector Machine, Gradient Boosting, Linear Regression, Regularization) using terrain attributes as covariates. The tested methods for predicting Ko resulted in a relatively low coefficient of determination (R2) due to the high spatial variability of this soil hydrologic attribute. The hydrological indicator BF/R was sensitive to land-use changes in the watersheds. The greatest Ko values were associated with native forest and the least values area associated with pasture and rupestrian field.

RESUMO O ácido húmico (AH) pode reduzir a adsorção e aumentar a disponibilidade de P nos solos, entretanto, a magnitude desse efeito é diferente quando o Ca2+ prevalece sobre Mg2+ em solos com acidez corrigida. Objetivou-se avaliar os efeitos de doses de AH e fontes de carbonato na adsorção, fator capacidade de P máximo (FCPm) e disponibilidade de P em solos contrastantes. Amostras de Latossolo e Gleissolo foram primeiramente incubadas com as seguintes doses de AH: 0, 20, 50, 100, 200 e 400 mg kg-1, combinadas com CaCO3 ou MgCO3, para avaliar a adsorção de P. Em sequência, as amostras de solo foram novamente incubadas com P (400 mg kg-1), para determinar a disponibilidade de P. A aplicação de doses de AH reduziu a capacidade máxima de adsorção, aumentou a energia de ligação do P e não alterou a FCPm do Gleissolo. O teor de P disponível aumentou com o acréscimo das doses de AH no Latossolo, contudo, não foram alterados no Gleissolo. A escolha correta da dose de AH reduziu a FCPm em até 40% e aumentou a disponibilidade de P no Latossolo em 17%. A aplicação de MgCO3 em vez do CaCO3 reduziu a adsorção de P em ambos os solos. Assim, houve correlação positiva entre o teor de Ca2+ e a FCPm. A dose ótima de AH e a predominância de Mg2+ sobre Ca2+ no volume de solo adubado com P são práticas efetivas para reduzir a adsorção e aumentar a disponibilidade de P, especialmente, no Latossolo argiloso.

ABSTRACT Humic acid (HA) may reduce adsorption and increase soil P availability, however, the magnitude of this effect is different when Ca2+ prevails over Mg2+ in limed soils. The objective of this study was to evaluate the effects of HA rates and carbonate sources on the adsorption, phosphate maximum buffering capacity (PMBC), and P availability in two contrasting soils. Oxisol and Entisol samples were firstly incubated with the following HA rates: 0, 20, 50, 100, 200 and 400 mg kg-1, combined with CaCO3 or MgCO3, to evaluate P adsorption. In sequence, soil samples were newly incubated with P (400 mg kg-1) to evaluate P availability. The least P adsorption was found when 296 mg kg-1 of HA was added to Oxisol. Applying HA rates decreased maximum adsorption capacity, increased P binding energy to soil colloids and did not alter PMBC of Entisol. Available P contents in Oxisol increased with HA rates, but it did not change in Entisol. Choosing the right HA rate can decrease PMBC up to 40% and increase the Oxisol P availability by 17%. Application of MgCO3 instead of CaCO3 decreased P adsorption in both soils. Thus, a positive correlation between Ca2+ content and PMBC was verified. Optimum rate of HA and the preponderance of Mg2+ instead of Ca2+ in soil volume fertilized with P are effective practices to reduce adsorption and increase P availability, especially in clayey Oxisol.

ABSTRACT: The Mantiqueira Range region is one of the most important headwaters in southeastern Brazil. In this context, the relationship between pedology and hydrology has been debated and analyzed in recent years, contributing to the creation of a multidisciplinary science call hydropedology. Therefore, the aim of this study was to evaluate the hydropedological properties of a mountainous Clayey Humic Dystrudept in the Mantiqueira Range region, in the state of Minas Gerais, Brazil, comparing two land-uses, native forest and pasture. The hydraulic conductivity results demonstrated that native forest (MFO) has a strong influence on this parameter, offering conditions for movement of water in the soil that are more adequate in this profile than in pasture. These results were supported by pore size distribution analyses which showed that soil from native forest has a greater amount of macropores than soil from pasture as well as greater connectivity between the macropores. In general, the MFO site had greater S index values than the micro-catchment taken from pasture, offering favorable physical conditions for the formation of preferential flowpaths in the soil profile and, therefore, better conditions for groundwater recharge. Soil erosion and water quality results confirmed the importance of native forest areas in the interaction between interception of the direct impact of intense precipitation on the soil surface, and hydropedological attributes, such as saturated hydraulic conductivity and porosity.

RESUMO No Brasil, a Serra da Mantiqueira, abriga um dos últimos remanescentes da Floresta Tropical de Altitude. Devido a grande exploração que vem ocorrendo neste bioma há décadas, a influência na hidropedologia decorrente das mudanças do uso do solo deve ser investigada. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência do uso do solo na porosidade drenável do solo (PDS) em uma bacia hidrográfica localizada na região da Serra da Mantiqueira e validar os métodos propostos com base em indicadores micromorfológicos e hidrológicos. A vegetação nativa da área de estudo é a Mata Atlântica que ocupa 62% da área, e com os 38% restantes utilizados para pastagem. Trinta e nove combinações de variáveis ambientais foram testadas, cada uma gerando um mapa para predizer a PDS. O desempenho da predição espacial da PDS foi avaliado utilizando 20% dos dados do número total de amostras coletadas em toda a bacia hidrográfica. Os menores valores de PDS são devidos ao processo de remoção de floresta nativa e substituição por pastagem. Áreas com altos a moderados valores de PDS estão associadas a fragmentos de florestas nativas que demonstram os efeitos da Mata Atlântica nos processos de infiltração de água e de recarga de água subterrânea na região da Mantiqueira, dada a maior contribuição do fluxo base em áreas florestadas. A análise micromorfológica do solo forneceu informações úteis sobre o sistema poroso do solo e as propriedades hidrológicas da bacia hidrográfica, ajudando a entender o comportamento da PDS e a capacidade de armazenamento em subsuperfícíe.

ABSTRACT In Brazil, the Mantiqueira Range, southeastern region, shelters the last remnants of the ecologically important Upper Montane Tropical Forest. since extensive exploration that has been taking place in this biome for decades, the influence of land-use changes on hydropedology in these areas must be investigated once major land-use changes have been observed. This study aims to evaluate the land-use influence on soil drainable porosity (SDP) in a headwater watershed located in the Mantiqueira Range region, and to validate the proposed methods based on micromorphological and hydrological indicators. The native vegetation of the study area is Atlantic forest that occupies 62% of the area, and the remaining 38% has been used for pasture. Thirty nine combinations of environmental variables were tested, each one generating a map for predicting SDP. The performance of the spatial prediction of SDP was assessed using 20% of the data from the total number of samples collected throughout the watershed. The least values of SDP are due to the process of removal of native forest and replacement by pasture. Areas with high to moderate SDP are associated with native forest fragments demonstrating the effects of the Atlantic Forest on the water infiltration and groundwater recharge processes, given by the greater contribution of baseflow in a forested catchment located within the studied watershed. The analysis of soil micromorphological images provided useful supporting information on the soil porosity system and along with hydrological properties of the watershed helped understand the SDP behavior on subsurface and groundwater storage capacity.

RESUMO O P é um nutriente chave no manejo da fertilidade de solos tropicais altamente intemperizados. Este trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar a influência da interação entre doses de P, inoculação micorrízica e histórico de uso do solo no crescimento da soja e absorção de P em cinco Latossolos com atributos físicos, químicos e mineralógicos contrastantes recebendo adubação fosfatada por longo período (> 15 anos). As plantas foram cultivadas em potes plásticos (4,5 L) contendo 4 kg de solo em um delineamento inteiramente casualizado, quatro repetições e esquema fatorial 2x2x2 correspondente a: duas doses de P; com e sem inoculação micorrízica; solos previamente cultivados e não cultivados (sob vegetação nativa). Foram realizados dois cultivos de dez semanas cada. Após cada um dos cultivos, avaliaram-se a massa seca da parte aérea, concentração e acúmulo de P na parte aérea. O cultivo do solo reduziu a resposta à aplicação de P e inoculação. A resposta da soja à inoculação foi maior nos solos cultivados e quando a menor dose de P foi aplicada. A magnitude dessas respostas foi diferente entre os Latossolos estudados, sendo os atributos mineralógicos e químicos dos Latossolos determinantes.

ABSTRACT Phosphorus is a key-nutrient in the fertility management of highly weathered tropical soils. So, this work was carried out with the objective of evaluating the influence of the interaction between P doses, mycorrhizal inoculation and historical land use on soybean growth and P uptake in five Latosols (Oxisols) with contrasting chemical, physical and mineralogical properties under a continuous long-term phosphate fertilization (more than 15 years). The plants were cultivated in 4.5L-plastic pots containing 4 kg of soil in a completely randomized design, four replications and 2x2x2 factorial scheme with two P doses; and with or without mycorrhizal inoculation; and soils cultivated for long periods and non-cultivated (under native vegetation). There were two cultivations of ten weeks each. Shoot dry mass, P content and accumulation in the shoot dry mass were evaluated after each cultivation period. The cultivation history reduced the response to P application and inoculation. The soybean response to inoculation was greater in cultivated soils and when the lower P dose was applied. The soybean response magnitude to these variables was different among the studied Latosols. The mineralogical and chemical attributes of the Latosols were determinants.

RESUMO Modelos têm sido usados pelo homem há milhares de anos para controlar seu ambiente de uma maneira favorável para melhores condições de vida para os humanos. O uso de modelos hidrológicos tem sido uma ferramenta muito eficaz para apoiar os decisores que lidam com as bacias hidrográficas para subsidiar diversas atividades econômicas e sociais, como o abastecimento público de água, geração de energia, e a disponibilidade de água para a agricultura, entre outros. Objetivou-se, nesta revisão, discutir brevemente alguns modelos muito aplicados ao estudo do movimento da água e solos em paisagens (RUSLE, WEPP, GeoWEPP, LASH, DHSVM and AnnAGNPS), para fornecer informações sobre os mesmos, para auxiliar no entendimento adequado de problemas específicos relacionados com os processos de hidrologia e erosão do solo. Modelos têm sido alterados e avaliados de forma significativa nos últimos anos, com destaque para o uso de sensoriamento remoto, GIS e processo de calibração automática, permitindo aos mesmos que sejam capazes de simular bacias hidrográficas nas suas condições atuais de uso do solo e mudanças climáticas. No entanto, os modelos hidrológicos têm quase a mesma estrutura física, o que não é suficiente para simular problemas relacionados com os efeitos a longo prazo de diferentes usos do solo. Esse tem sido um dos principais desafios para o futuro: compreender inteiramente o ciclo hidrológico, tendo como referência a zona crítica, na qual os processos hidrológicos agem em conjunto a partir do dossel até a base dos aquíferos.

ABSTRACT Models have been used by man for thousands of years to control his environment in a favorable way to better human living conditions. The use of hydrologic models has been a widely effective tool in order to support decision makers dealing with watersheds related to several economic and social activities, like public water supply, energy generation, and water availability for agriculture, among others. The purpose of this review is to briefly discuss some models on soil and water movement on landscapes (RUSLE, WEPP, GeoWEPP, LASH, DHSVM and AnnAGNPS) to provide information about them to help and serve in a proper manner in order to discuss particular problems related to hydrology and soil erosion processes. Models have been changed and evaluated significantly in recent years, highlighting the use of remote sense, GIS and automatic calibration process, allowing them capable of simulating watersheds under a given land-use and climate change effects. However, hydrology models have almost the same physical structure, which is not enough for simulating problems related to the long-term effects of different land-uses. That has been our challenge for next future: to understand entirely the hydrology cycle, having as reference the critical zone, in which the hydrological processes act together from canopy to the bottom of aquifers.

RESUMOHá a necessidade de se compreender os processos de formação do solo em diferentes paisagens para prever como as propriedades do solo irão responder às mudanças no uso do solo. Neste estudo, objetivou-se caracterizar Cambissolos em uma região montanhosa sob clima subtropical de altitude no Sudeste do Brasil, por meio de análises físicas, químicas e micromorfológicas do solo, sob mata nativa e pastagem. O solo sob pastagem apresentou maior densidade do solo do que sob mata, expressa pela intensa redução de macroporosidade na primeira condição. Em ambas as profundidades, os grãos de quartzo grosseiros são angulares, sugerindo ausência de quaisquer processos de transporte, confirmando, assim, uma pedogênese autóctone, a partir da rocha gnáissica subjacente. A maioria dos feldspatos se encontra intemperizada e não mais identificável, mas a alteração mineral é comumente vista ao longo de planos de clivagem e bordas de micas. Os resultados micromorfólogicos sugerem um estágio intermediário de intemperismo mineral e desenvolvimento do solo, o que está de acordo com as propriedades esperadas em Cambissolos.

ABSTRACTUnderstanding soil formation processes across different landscapes is needed to predict how soil properties will respond to land use change. This study aimed to characterize mountainous Inceptisols (Cambisols) under high altitude subtropical climate in southeastern Brazil, by soil physical, chemical and micromorphological analyses, under native forest and pasture. The soil under pasture had a greater bulk density than under forest, resulting in a severe reduction of macroporosity. At two depths, coarse quartz grains are angular, suggesting absence of transportational processes, thus confirming an autochthonous pedogenesis from the underlying gneissic rock. Most feldspars were weathered beyond recognition, but mineral alteration was commonly seen across cleavage plans and edges of micas. The micromorphological results suggest an intermediate stage of mineral weathering and soil development, which is in accordance with properties expected to be found in Inceptisols.

Normalmente, os plantios florestais com eucalipto encontram-se inseridos em ecossistemas sensíveis como relevo acidentado, solos com baixa fertilidade natural e antigas áreas agrícolas degradadas. Objetivou-se neste estudo, obter os fatores da equação universal de perdas de solo (USLE) e, por meio dela, estimar o risco de erosão hídrica em regiões florestadas com eucalipto simulando alguns cenários. Os fatores da USLE foram obtidos em parcelas instaladas no campo, sob chuva natural, na Bacia do Rio Doce, MG, Brasil e aplicados para avaliar o risco de erosão, usando a USLE no Sistema de Informações Geográficas. A área do estudo apresentou valores de erosividade variando de 10.721 a 10.642 MJ mm ha-1 h-1 ano-1. Alguns solos (Latossolos) tiveram baixos valores de erodibilidade (2,0 x 10-4 e 1,0 x 10-4 t h MJ-1 mm-1), o fator topográfico variou de 0,03 a 10,57 e o fator cobertura e manejo obtidos para floresta nativa, eucaliptos e pastagem plantada foram 0,09, 0,12 e 0,22, respectivamente. O risco estimado de erosão hídrica no uso atual indicou que a áreas que devem receber mais atenção foram, principalmente, as áreas com maior fator topográfico e áreas de Cambissolo. O planejamento das atividades florestais nessas regiões deve considerar a implantação de outras práticas conservacionistas, além das já utilizadas, reduzindo as áreas de maiores riscos a erosão do solo e aumentando as áreas de risco muito baixo nas áreas de Cambissolo.

Eucalyptus plantations are normally found in vulnerable ecosystems such as steep slope, soil with low natural fertility and lands that were degraded by agriculture. The objective of this study was to obtain Universal Soil Loss Equation (USLE) factors and use them to estimate water erosion risk in regions with eucalyptus planted. The USLE factors were obtained in field plots under natural rainfall in the Rio Doce Basin, MG, Brazil, and the model applied to assess erosion risk using USLE in a Geographic Information System. The study area showed rainfall-runoff erosivity values from 10,721 to 10,642 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. Some soils (Latosols) had very low erodibility values (2.0 x 10-4 and 1.0 x 10-4t h MJ-1 mm-1), the topographic factor ranged from 0.03 to 10.57 and crop and management factor values obtained for native forest, eucalyptus and planted pasture were 0.09, 0.12 and 0.22, respectively. Water erosion risk estimates for current land use indicated that the areas where should receive more attention were mainly areas with greater topographic factors and those with Cambisols. Planning of forestry activities in this region should consider implementation of other conservation practices beyond those already used, reducing areas with a greater risk of soil erosion and increasing areas with very low risk.

O processo de erosão hídrica ocorre em todo mundo sendo fortemente afetado por influências antrópicas. Assim, o conhecimento desses processos é extremamente necessário para o planejamento de práticas de conservação do solo. O estudo foi conduzido em uma bacia hidrográfica experimental florestada com o objetivo de estimar o potencial médio de perdas de solo anuais por erosão hídrica, utilizando a Equação Universal de Perdas de Solo (EUPS) inserida no Sistema de Informação Geográfica (SIG), e comparar com a tolerância de perdas de solo. Todos os fatores da EUPS foram gerados de forma distribuída utilizando a plataforma SIG. Os mapas foram multiplicados no ambiente SIG para estimar as taxas de erosão do solo. Os resultados mostraram que a perda de solo média foi de 6,2 Mg ha-1 ano-1. Em relação à tolerância de perdas de solo, 83% apresentaram taxas de erosão menores que o valor de tolerância permitido. Com relação às classes de perdas de solo, 49% da bacia tiveram perdas de solo menores que 2,5 Mg ha-1 ano-1. Entretanto, cerca de 8,7% da área da bacia apontaram taxas de erosão maiores que 15 Mg ha-1 ano-1, estando, principalmente, relacionada à classe de solo Plintossolo e as estradas, exigindo uma atenção especial para conduzir um manejo sustentável nessas áreas. O cultivo de eucalipto mostrou perdas de solo maiores que a Mata Atlântica. Desse modo, um esforço deve ser realizado a fim de aproximar as taxas de erosão para próximo dos valores na mata nativa. A implementação do modelo EUPS no ambiente SIG mostrou ser uma ferramenta simples e útil para predição da variação espacial do risco de erosão do solo e na identificação das áreas críticas para focar os esforços de conservação.

The process of water erosion occurs in watersheds throughout the world and it is strongly affected by anthropogenic influences. Thus, the knowledge of these processes is extremely necessary for planning of conservation efforts. This study was performed in an experimental forested watershed in order to predict the average potential annual soil loss by water erosion using the Universal Soil Loss Equation (USLE) and a Geographic Information System (GIS), and then compared with soil loss tolerance. All the USLE factors were generated in a distributed approach employing a GIS tool. The layers were multiplied in the GIS framework in order to predict soil erosion rates. Results showed that the average soil loss was 6.2 Mg ha-1 yr-1. Relative to soil loss tolerance, 83% of the area had an erosion rate lesser than the tolerable value. According to soil loss classes, 49% of the watershed had erosion less than 2.5 Mg ha-1 yr-1. However, about 8.7% of the watershed had erosion rates greater than 15 Mg ha-1 yr-1, being mainly related to Plinthosol soil class and roads, thus requiring special attention for the improvement of sustainable management practices for such areas. Eucalyptus cultivation was found to have soil loss greater than Atlantic Forest. Thus, an effort should be made to bring the erosion rates closer to the native forest. Implementation of the USLE model in a GIS framework was found to be a simple and useful tool for predicting the spatial variation of soil erosion risk and identifying critical areas for conservation efforts.

Relações entre o clima regional e as anomalias oceânicas e atmosféricas consistem de importantes ferramentas para o entendimento do regime de chuvas intensas em uma dada região. Neste trabalho, objetivou-se analisar a erosividade da chuva na bacia hidrográfica do Alto Rio Grande, sul de Minas Gerais. O estudo considerou as duas sub-regiões mais representativas da mesma, sendo a Serra da Mantiqueira (SM) e o Planalto Campos das Vertentes (PCV). Essas áreas podem ser afetadas pelos fenômenos associados ao El Niño Oscilação Sul (ENSO), o qual pode ser avaliado como função da Temperatura da Superfície do Mar (TSM) para a região do Niño 3.4. A erosividade da chuva foi calculada para cada evento individual de chuva entre janeiro/2006 e dezembro/2010. O coeficiente de correlação de Pearson foi usado para avaliar as possíveis relações entre as variáveis associadas às chuvas erosivas e à TSM. Os coeficientes de correlação foram significativos para ambas as sub-regiões. As correlações entre as variáveis estudadas e as oscilações negativas da TSM também foram significativas, especialmente para a sub-região SM, contudo, os coeficientes foram menores do que aqueles obtidos para oscilações positivas. Os resultados demonstram que o fenômeno El-Niño pode ser mais importante para o comportamento de chuvas intensas na cabeceira da bacia do rio Grande.

Relationships between regional climates and oceanic and atmospheric anomalies are important in understanding the rainfall regime of a given region. This work aimed to analyze rainfall erosivity in the Upper Grande River Basin, Southern Minas Gerais State, Brazil; namely the two most representative environments, the Mantiqueira Range (MR) and the Plateau of Campos das Vertentes (PCV). These areas can be affected by the El Niño Southern Oscillation (ENSO) phenomena, which can be evaluated by indicators such as Sea Surface Temperature (SST) for the Niño 3.4 Region. Rainfall erosivity was calculated for individual rainfall events from January, 2006 to December, 2010. Pearson's coefficient of correlation was used to evaluate the relationships between rainfall variables and SST. The coefficients of correlation were significant for both sub-regions. Correlations between the rainfall variables and negative oscillations of SST were also significant, especially in the MR sub-region, however, the Person's coefficients were lower than those obtained for the SST positive oscillations. These results demonstrate that El-Niño phenomenon can be considered an important factor in the intense rainfall behavior of the Upper Grande River Basin.

Diversos modelos hidrológicos têm sido desenvolvidos no intuito de auxiliar na gestão de recursos naturais em todo o mundo. Porém, a maioria desses modelos apresenta um alto grau de complexidade em relação tanto à necessidade de base de dados, quanto ao número de parâmetros de calibração. Em virtude desses fatores, se torna difícil a aplicação em bacias hidrográficas que têm bases de dados reduzidas. Neste artigo é descrito o desenvolvimento do modelo Lavras Simulation of Hydrology (LASH) em uma estrutura de SIG, buscando enfatizar seus principais componentes e parâmetros, bem como suas potencialidades. Além da descrição do modelo, também foram realizadas a análise de sensibilidade, a redução do intervalo de parâmetros e a análise de incertezas, anteriormente à fase de calibração, utilizando metodologias específicas (método de Morris, simulação de Monte Carlo e o método Generalized Likelihood Uncertainty Equation (GLUE)), com a base de dados de uma bacia hidrográfica experimental tropical brasileira (32 km²), a fim de simular a vazão total média diária. O LASH é um modelo classificado como determinístico e distribuído, que utiliza dados de longo termo e poucos mapas para predizer vazão na seção de controle de bacias hidrográficas. Foi possível identificar os parâmetros mais sensíveis do modelo para a bacia hidrográfica de referência, os quais estão associados com os componentes de escoamento de base e superficial direto. Em função do limiar conservador utilizado neste estudo, foram reduzidos os intervalos de dois parâmetros, dessa forma gerando resultados simulados mais realísticos e também facilitando a calibração automática do modelo com um menor número de iterações necessárias. O método da GLUE mostrou ser eficiente frente à análise de incertezas relacionadas à predição de vazão na bacia de estudo.

Many hydrologic models have been developed to help manage natural resources all over the world. Nevertheless, most models have presented a high complexity regarding data base requirements, as well as, many calibration parameters. This has brought serious difficulties for applying them in watersheds where there is scarcity of data. The development of the Lavras Simulation of Hydrology (LASH) in a GIS framework is described in this study, which focuses on its main components, parameters, and capabilities. Coupled with LASH, sensitivity analysis, parameter range reduction, and uncertainty analysis were performed prior to the calibration effort by using specific techniques (Morris method, Monte Carlo simulation and a Generalized Likelihood Uncertainty Estimation -GLUE) with a data base from a Brazilian Tropical Experimental Watershed (32 km²), in order to predict streamflow on a daily basis. LASH is a simple deterministic and spatially distributed model using long-term data sets, and a few maps to predict streamflow at a watershed outlet. We were able to identify the most sensitive parameters which are associated with the base flow and surface runoff components, using a reference watershed. Using a conservative threshold, two parameters had their range of values reduced, thus resulting in outputs closer to measured values and facilitating automatic calibration of the model with less required iterations. GLUE was found to be an efficient method to analyze uncertainties related to the prediction of mean daily streamflow in the watershed.

A umidade do solo é essencial para o entendimento do ciclo hidrológico, uma vez que controla a geração do escoamento superficial, infiltração de água no solo, evaporação do solo e transpiração das plantas. Este trabalho objetivou analisar os padrões espaciais da umidade superficial do solo e caracterizar a média e o desvio padrão espaciais da mesma ao longo do tempo em uma bacia hidrográfica experimental localizada na Serra da Mantiqueira, MG. As medidas da umidade superficial do solo foram conduzidas a cada 15 dias, entre Maio/2007 e Maio/2008, usando um equipamento TDR portátil, em 69 pontos amostrados na camada de 0-20 cm. Procedimentos geoestatísticos foram aplicados em todas as etapas do trabalho. Primeiramente, a continuidade espacial foi avaliada modelando-se o semivariograma experimental. Mapas de umidade do solo foram desenvolvidos com base na cokrigagem usando o padrão de declividade como variável secundária. O regime de chuvas controlou a umidade superficial do solo durante o período úmido, devido aos altos conteúdos de umidade. O uso do solo também foi outro fator fundamental na distribuição espacial da umidade do solo. O desvio padrão espacial apresentou baixos valores sob condições secas e valores mais altos sob condições úmidas.

Soil water content is essential to understand the hydrological cycle. It controls the surface runoff generation, water infiltration, soil evaporation and plant transpiration. This work aims to analyze the spatial distribution of top soil water content and to characterize the spatial mean and standard deviation of top soil water content over time in an experimental catchment located in the Mantiqueira Range region, state of Minas Gerais, Brazil. Measurements of top soil water content were carried out every 15 days, between May/2007 and May/2008. Using time-domain reflectometry (TDR) equipment, 69 points were sampled in the top 0.2 m of the soil profile. Geostatistical procedures were applied in all steps of the study. First, the spatial continuity was evaluated, and the experimental semi-variogram was modeled. For the development of top soil water content maps over time a co-kriging procedure was used having the slope as a secondary variable. Rainfall regime controlled the top soil water content during the wet season. Land use was also another fundamental local factor. The spatial standard deviation had low values under dry conditions, and high values under wet conditions. Thus, more variability occurs under wet conditions.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a estabilidade de agregados, em solos tropicais sob cultivo de eucalipto e vegetação nativa, e avaliar as relações entre a estabilidade de agregados e alguns atributos químicos e físicos do solo. Foram estudados Argissolos, Cambissolo, Latossolos e Plintossolo dentro de três regiões com cultivo de eucalipto, nos estados do Espírito Santo, Rio Grande do Sul e Minas Gerais. Para cada região, os solos com vegetação nativa foram comparados aos solos com preparo mínimo sob plantio de eucalipto. A estabilidade de agregados foi determinada por meio da técnica da curva característica da umidade em alta energia (HEMC), isto é, a curva de retenção de umidade na sucção muito baixa. Este método compara a resistência dos agregados à quebra em uma escala relativa de zero a um. Deste modo, a estabilidade de agregado em diferentes solos e práticas de manejo pode ser diretamente comparada. A razão de estabilidade de agregados foi maior que 50% em todos os solos estudados o que indica que o índice de estabilidade de agregados é alto tanto nas áreas com cultivo de eucalipto quanto naquelas com vegetação nativa. Isto sugere que o manejo do solo adotado para o eucalipto não modifica substancialmente este atributo. Nesses solos, a razão de estabilidade de agregados não mostra boa correlação com o conteúdo de argila ou de matéria orgânica. Entretanto, a matéria orgânica do solo mostra uma positiva correlação com o conteúdo de argila e com a capacidade de troca de cátion.

The objective of this work was to evaluate the aggregate stability of tropical soils under eucalyptus plantation and native vegetation, and assess the relationships between aggregate stability and some soil chemical and physical properties. Argisols, Cambisol, Latosols and Plinthosol within three eucalyptus-cultivated regions, in the states of Espírito Santo, Rio Grande do Sul and Minas Gerais, Brazil, were studied. For each region, soils under native vegetation were compared to those under minimum tillage with eucalyptus cultivation. The aggregate stability was measured using the high-energy moisture characteristic (HEMC) technique, i.e., the moisture release curve at very low suctions. This method compares the resistance of aggregates to slaking on a relative scale from zero to one. Thus, the aggregate stability from different soils and management practices can be directly compared. The aggregate stability ratio was greater than 50% for all soils, which shows that the aggregate stability index is high, both in eucalyptus and native vegetation areas. This suggests that soil management adopted for eucalyptus cultivation does not substantially modify this property. In these soils, the aggregate stability ratio does not show a good relationship with clay or soil organic matter contents. However, soil organic matter shows a positive relationship with clay content and cation exchange capacity.

O conhecimento dos fatores que influenciam a erosão hídrica é de fundamental importância no planejamento do uso do solo. Dos fatores que alteram a erosão, a precipitação pluvial, expressa pela erosividade da chuva, é um dos mais importantes. Assim, o objetivo deste estudo foi determinar a erosividade e o tempo de retorno para a região dos Tabuleiros Costeiros, no município de Aracruz, ES. Para o cálculo da erosividade, foram utilizados dados pluviométricos de janeiro de 1998 a julho de 2004, obtidos em estações climatológicas automatizadas, localizadas em área experimental da Aracruz Celulose AS, que, para este estudo, geraram dados de 5 em 5 min. A análise de regressão linear entre precipitação pluvial e erosidade para esse período permitiu obter uma equação, a qual foi usada para estimar os valores de erosidade para uma série histórica de 30 anos. A erosividade média anual foi de 8.536 MJ mm ha-1 h-1 ano-1. O período crítico em relação à erosão hídrica foi entre os meses de outubro e março. As chuvas erosivas representaram 38 %, mas, em volume, isso representou 88 % do total precipitado por ano. O período de retorno para o valor médio de erosividade foi estimado em 3,4 anos.

Knowledge on the factors influencing water erosion is fundamental for the choice of the best land use practices. Rainfall, expressed by rainfall erosivity, is one of the most important factors of water erosion. The objective of this study was to determine rainfall erosivity and the return period of rainfall in the Coastal Plains region, near Aracruz, a town in the state of Espírito Santo, Brazil, based on available data. Rainfall erosivity was calculated based on historic rainfall data, collected from January 1998 to July 2004 at 5 min intervals, by automatic weather stations of the Aracruz Cellulose S.A company. A linear regression with individual rainfall and erosivity data was fit to obtain an equation that allowed data extrapolation to calculate individual erosivity for a 30-year period. Based on this data the annual average rainfall erosivity in Aracruz was 8,536 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. Of the total annual rainfall erosivity 85 % was observed in the most critical period October to March. Annual erosive rains accounted for 38 % of the events causing erosion, although the runoff volume represented 88 % of the total. The annual average rainfall erosivity return period was estimated to be 3.4 years.