ABSTRACT Interception loss plays an important role in rainfall partitioning, retaining significant amounts of water that would be directed to the soil. In this work, the objective was to measure interception by vegetation and evaluate the Rutter and Gash models to estimate the interception in different yerba mate production systems. The study was conducted the period from July/2019 to March/2020 in the municipality of Guarapuava, southern Brazil. The total rainfall, stemflow, and the throughfall were monitored in each rainfall event. Rutter and Gash interception models were applied. The interception losses estimated by Rutter and Gash models were considered satisfactory but, in general, underestimated. In the yerba mate monoculture system, an average interception loss of 15.6% was recorded, in the yerba mate agroforest, 21.4%, and, in the native Mixed Ombrophilous Forest, 16.2%. Rutter's model presented estimates close to the measured rainfall interception estimate for the yerba mate monoculture system and Gash's model for the agroforestry system and the native Ombrophilous Mixed Forest.

RESUMO A perda de intercepções desempenha um papel importante na divisão da chuva, retendo quantidades significativas de água que seriam direcionadas para o solo. Neste trabalho, o objetivo foi medir a intercepção por vegetação e avaliar os modelos Rutter e Gash para estimar a intercepção em diferentes sistemas de produção de erva-mate. O estudo foi realizado no período de Julho/2019 a Março/2020 no município de Guarapuava, sul do Brasil. Foram monitoradas a chuva total, o escoamento pelo tronco e a precipitação interna em cada evento pluviométrico. Foram aplicados modelos de intercepção de Rutter e Gash. Os resultados da perda por intercepção estimados pelos modelos Rutter e Gash foram considerados satisfatórios e, em geral, subestimaram a perda por intercepção. No sistema de monocultura de erva-mate, foi registrada uma perda média de intercepção de 15,6%, na agrofloresta de erva-mate, 21,4%, e na Floresta Ombrófila Mista nativa, 16,2%. O modelo de Rutter apresentou estimativas próximos da estimativa de interceptação pluviométrica medida para o sistema de monocultura de erva-mate e o modelo de Gash para o sistema agroflorestal e a Floresta Ombrófila Mista nativa.

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.

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 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 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 A adoção de medidas preventivas ou de controle dos processos erosivos requer um entendimento não somente dos fatores que influenciam a erosão, mas também das condições de transporte. Contudo a produção de sedimentos de uma bacia é função da disponibilidade de material erodido e da capacidade de transporte. Assim, objetivou-se com esse estudo identificar os fatores relacionados com a capacidade de transporte de sedimentos em área com vegetação de caatinga, em escalas espaciais distintas. O estudo foi desenvolvido na Bacia Experimental de Iguatu, Ceará, com monitoramento nas escalas de microbacia com 2,06 ha e parcela de 20 m2. As variáveis investigadas no período de 2009 a 2014 foram: altura pluviométrica, intensidades das chuvas, umidade antecedente do solo, precipitação antecedente dos últimos 5 dias, dias consecutivos secos, vazão de pico, lâmina escoada e produção de sedimentos. No período de estudo foram registrados 263 eventos de chuvas (> 2 mm) e 86 eventos geradores de escoamento. Com auxílio de Análises das Componentes Principais, foram formadas três Componentes Principais (CP) explicando mais de 79 % da variância total. Nas CP1, CP2 e CP3 foram enquadradas, respectivamente, variáveis relacionadas ao poder energético da chuva em desagregar partículas de solo; a energia para o transporte de sedimentos e ao conteúdo de água no solo. Nas escalas estudadas a produção de sedimentos apresentou elevada correlação com a lâmina escoada, indicando condições limitantes de produção de sedimento pela energia do fluxo de massa.

ABSTRACT The adoption of measures to prevent and control erosive processes requires information about the factors affecting the erosion and the sediment transport conditions. However, the sediment yield of a basin depends on the availability of eroded material and the sediment transport capacity. Thus, the objective of this study was to identify the factors that affect the sediment transport capacity at different spatial scales in an area with caatinga vegetation. The study was carried out in the Iguatu Experimental Basin, in the state of Ceará, Brazil, from 2009 to 2014, by monitoring two scale levels: watershed with 2.06 ha, and erosion plot with 20 m². The variables evaluated for the rainfall events were precipitation, intensity of rainfall, antecedent soil moisture, precipitation of the antecedent five days, consecutive dry days, peak flow, runoff depth, and sediment yield. During the study period, 263 rainfall events (>2 mm) and 86 events generating runoff were recorded. Three Principal Components (PC) were developed using the Principal Component Analysis, which explained more than 79% of the total variance. Variables connected to the kinetic energy capacity of the rainfall to disaggregate soil particles, the energy for sediment transport, and the soil water content were framed in the CP1, CP2, and CP3, respectively. In the evaluated scales, the sediment yield presented a high correlation with the runoff depth, which indicates limiting conditions for sediment yield by the mass flow energy.

RESUMO Tendo como objetivo responder ao questionamento de como o raleamento da cobertura vegetal de uma floresta tropical seca, caatinga, pode interferir no coeficiente de escoamento superficial, desenvolveu-se este estudo em três anos hidrológicos (2008, 2011 e 2013). O experimento foi conduzido no município de Iguatu no estado do Ceará, Brasil. No ano de 2008 a cobertura vegetal era caatinga em regeneração há 30 anos. A vegetação foi submetida ao manejo de raleamento em 2009, 2011 e 2013, eliminando-se as árvores com diâmetro inferior a 10 cm a altura do peito. Para investigar a resposta hidrológica em função da altura pluviométrica diária, tendo-se por base a distribuição de frequência acumulada, os eventos foram divididos em três classes pluviométricas (CP): CP ≤ 30 mm, 30 < CP ≤ 50 mm e CP > 50 mm. Para identificar se os coeficientes de escoamento gerados antes e após o raleamento da vegetação apresentavam diferenças significativas, aplicou-se o teste “t” de Student ao nível de 1%. Antes do raleamento (2008), a CP ≤ 30 mm registrou o maior percentual do coeficiente de escoamento diferindo estatisticamente ao nível de 1% de significância dos outros anos. Para eventos de grande magnitude (CP > 50 mm), os resultados apontam que o escoamento apresenta uma maior dependência das características da chuva e das condições de umidade do solo. O maior desenvolvimento do estrato herbáceo devido ao raleamento resultou em uma redução do fluxo do escoamento superficial.

ABSTRACT The objective of this work was to assess the effect of vegetation on the runoff coefficients of a Caatinga dry tropical forest before and after thinning. Thus, an experiment was conducted with evaluations in three hydrological years (2008, 2011 and 2013) in Iguatu, State of Ceará, Brazil. In 2008, the vegetation consisted of a 30-year regenerating Caatinga forest. The vegetation was subjected to thinning in 2009, 2011 and 2013, removing trees with less than 10-cm diameter at breast height. Hydrological responses were evaluated as a function of daily precipitation water depths, based on cumulative frequency distribution, by dividing precipitation events into three classes (CP) (CP≤30, 30<CP≤50 and CP>50 mm). Significant differences between runoff coefficients before and after vegetation thinning were assessed through the Student's t-test (p<0.01). Before thinning (2008), CP≤30 mm showed the highest runoff coefficient, differing statistically (p<0.01) from the other years. The results of precipitation events of great magnitude (CP>50 mm) indicate that the runoff is greatly dependent on rainfall characteristics and soil moisture conditions. The greater development of herbaceous vegetation due to thinning reduced the surface runoff.

RESUMO Obejtivou-se com este estudo investigar as caracteristicas das chuvas (altura precipitada, I30 e erosividade) e suas correlações com a produção de sedimentos em três microbacias submetidas aos seguintes manejos: Caatinga em Regeneração (CER) há 35 anos; Caatinga Raleada (CRA) passou pelo raleio das árvores com diâmetro menor que 10 cm; Desmatamento/Queima/Plantio de Pastagem (DQP). A área de estudo é representative de região semiárida tropical e está localizada na parte central do estado do Ceará. Foram monitorados eventos puviométricos, escoamento superficial e produção de sedimentosdos anos de 2010 a 2015. As características das chuvas foram submetidas a correlação de Pearson a nível de 1 e 5 % de significância e os eventos que produziram sedimentos em cada microbacia foram agrupados hierarquicamente pela técnica de Análise de Agrupamento Hierárquico. Ao todo foram registrados 200 eventos pluviométricos dos quais 23, 18 e 43 eventos produziram sedimentos nas microbacias CER, CRA e DQP respectivamente. A adoção do manejos de raleamento reduziu a produção de sedimentos em 53,5 %, enquanto que o DQP promoveu um aumento das perdas de solo em 14 % em relação à CER. A produção de sedimentos expressou uma maior correlação com o I30 para as três microbacias expressando a maior dependência do processo erosive da intensidade das chuvas.

ABSTRACT The objective of this work was to evaluated the precipitation characteristics (depth, I30 and erosivity) and their effects on sediment production in three watersheds under different managements of land use 35-year regenerating Caatinga (RC), thinned Caatinga (TC), which underwent thinning of trees with diameter smaller than 10 cm; and deforested Caatinga (followed by burning and pasture) (DC). The experimente was conducted in the central, tropical semiarid region of the State of Ceará, Brazil. The precipitation events, surface runoff and sediment production were monitored from 2010 to 2015. The precipitation characteristics were subjected to Pearson's correlation at 1 and 5% of significance and the events that produced sediments in each watershed were hierarchically grouped by hierarchical cluster analysis technique. Two hundred precipitation events were recorded, with 23 (RC), 18 (TC) and 43 (DC) events producing sediments. The use of thinning (TC) decreased the sediment production by 53.5%, while the deforestation, burn and pasture cultivation (DC) increased soil losses by 14%, compared with the RC. The sediment production was greatly correlated with the I30 in the three watersheds, denoting the erosion process great dependence on the precipitation intensity.

RESUMO O presente estudo objetivou investigar a influência da ação antrópica na precipitação efetiva (Pe) e nas perdas de solo em microbacias submetidas a diferentes usos do solo em região de floresta tropical seca. A área experimental está localizada na parte central do estado do Ceará, Brasil. Os usos do solo investigados foram: Caatinga em Pousio (CP), Caatinga Raleada (CR) e manejo de Desmatamento da Caatinga seguido de Queima e cultivo de Pastagem (DQP). O monitoramento foi realizado na estação chuvosa (janeiro a maio) de 2010, com uma ocorrência de 57 eventos naturais de chuva, totalizando 941 mm precipitados. Na quantificação da Pe e produção de sedimentos foi feito um somatório para todos os eventos ocorridos no período de estudo e nas perdas de solo consideraram-se os sedimentos em suspensão e em arraste. Em condições de pousio, a Pe e a produção de sedimentos foram de 15,13 mm e 167,81 kg ha-1 respectivamente. Os menores valores de Pe (11,28 mm) ocorreram na microbacia cujo uso da terra era o CR, cujas perdas de solo totalizaram 42,04 kg ha-1. No uso da terra DQP foi registrada a maior Pe anual com 112,88 mm ano-1 de lâmina escoada acumulada, bem como as maiores perdas de solo anual (3.114,97 kg ha-1). A maior inferência da cobertura vegetal nos dois processos investigados ocorreu para os primeiros eventos, quando o estrato herbáceo ainda não estava desenvolvido.

ABSTRACT The objective of this work was to evaluate the influence of anthropic activities on the effective precipitation (eP) and soil loss in watersheds under different land uses in a tropical dry forest region. The experimental area was located in the central part of the State of Ceará, Brazil. The land uses evaluated were: fallow Caatinga (FC), thinned Caatinga (TC) and deforested Caatinga followed by a burning procedure and pasture cultivation (DBP). The areas were monitored in the rainy season (January to May, 2010), when 57 natural rainfalls occurred, totaling 941 mm of precipitation. The eP and sediment productions were quantified by the sum of all occurrences during the study period, and the soil loss was represented by suspended and dragged sediments. The eP was 15.13 mm and sediment produced was 167.81 kg ha-1 in FC conditions. The eP values was smaller (11.28 mm) in the watershed with TC, which had soil loss sum of 42.04 kg ha-1. The largest annual eP was found in the DBP area, with 112.88 mm yr-1 of accumulated water depth, which also showed the greater annual soil loss (3114.97 kg ha-1). The greatest interference of plant cover in the two variables evaluated occurred in the first precipitation events, when the plants were not yet fully developed.

RESUMO As florestas secas são amplamente distribuídas nos trópicos, e estudos que visam quantificar o estoque de carbono nessas florestas são importantes para que possa ser quantificada sua participação como mitigadora dos efeitos das mudanças climáticas. Nesse sentido, objetivou-se com essa pesquisa quantificar o estoque de carbono nos componentes: arbustivoarbóreo, herbáceo, serrapilheira e raízes em um fragmento de floresta tropical seca, com 30 anos de regeneração, no município de Iguatú-CE. Inicialmente, realizou-se o inventário da vegetação, através de um levantamento florístico e fitossociológico do componente arbustivo-arbóreo. Posteriormente, estimou-se sua biomassa, empregando-se equações alométricas; em sequencia foi quantificado o carbono estocado. Já o estoque de carbono contido na serrapilheira e nas plantas herbáceas foi determinado através do monitoramento de suas biomassas, durante 24 meses, com posterior conversão dessas para carbono. O estoque de carbono contido nas raízes foi estimado através do produto entre suas biomassas e a concentração de carbono, para isso foram coletadas 20 amostras na camada de até 30 cm de profundidade no período seco e chuvoso, totalizando 40 amostras por ano. O teor de carbono varia de acordo com o compartimento avaliado, e somando-se o carbono estocado nos compartimentos arbustivo-arbóreo (19,27 t ha-1), serrapilheira (2,62 t ha-1), plantas herbáceas (0,57 t ha-1) e raízes (4,73 t ha-1), o carbono total estocado na floresta tropical seca com 30 anos de regeneração está em torno de 27,19 t C ha-1. Isso evidencia, portanto, a contribuição efetiva da floresta tropical seca na diminuição do CO2 atmosférico.

ABSTRACT The dry forests are the type most widely distributed vegetation in the tropics, and studies aimed at quantifying the carbon stock in these forests are important for it to be quantified their participation as mitigating the effects of climate change. With that in mind, the aim of this research was to quantify the carbon stocks in the woody, herbaceous, litter and root components of a patch of dry tropical forest, with 30 years of regeneration in Iguatu-CE, Brazil. Initially the vegetation was inventoried by means of a floristic and phytosociological survey of the woody component in a 1 ha area which had been under conservation. The biomass was then estimated employing allometric equations, and the stored carbon was quantified. Stocks of carbon in the litter and the herbaceous plants were determined by monitoring their biomass over 24 months, with subsequent conversion into carbon. Carbon stocks in the roots were estimated as the product of their biomass and carbon concentrations, for this were collected 20 samples at a depth of up to 30 cm deep in the dry and rainy season. It was found that the carbon content varies with the chamber and evaluated by adding carbon stored in woody compartments (19,27 t ha-1) litter (2.62 t ha-1) plants herbaceous (0.57 t ha-1) and roots (4.73 t ha-1), the total carbon stored in the dry tropical forest with 30 years of regeneration is around 27.19 t C ha-1. The dry tropical forest acts effectively in reducing CO2 atmospheric.