A floresta tropical seca, caatinga: As certezas e incertezas das águas

The brazilian semi-arid is not characterized by a small rainfall depth, but by how uncertain the events are, the frequency of extreme events (droughts and floods), annual evaporation rate (1,500 mm – 3,000 mm) and crystaline base. The rainfall depth of 750 mm/year characterizes it as one of the rainiest semi-arids in the world. Due to the proximity to the equator, altitude and geology, its drainage is almost composed by ephemerous or intermitent rivers. The soil-climate interaction in the evolution process and adaptation to the natural conditions of the place resulted in the appearance of the Caatinga Biome, which has an area of 844000 km2, corresponding to 86% of the Brazillian semi-arid. The caatinga presents high biodiversity and endogenous species adapted to the climactic conditions of the tropical semi-arid. Of the more than 1700 vegetation species (trees and brush) catalogued to the present day, 19% of them are endogenous. The uncertainties of the hydrological regime, together with its geological base, are the reason for the formation of an intense network of artificial reservoirs (2,660 lakes with surface area > 20 ha) for supplying the water needed for multiple uses. This network of reservoirs is what contributed to make this region one of the dry regions with highest demographic density in the world, approximately 27 million inhabitants, which exerts a high pressure on the natural resources. Such a fact leads to the need for studies which focus on understanding the uncertainties of the hydrological processes in the tropical dry forest, the caatingaO semiárido brasileiro não se caracteriza por baixas alturas pluviométricas mas pelas incertezas dos eventos, frequente de eventos extremos (secas e cheias), taxa anual de evaporação da superfície líquida variando de 1500 mm a 3000 mm e uma base geológica cristalina. A precipitação de 750 mm ano-1, o que o caracteriza como um dos semiáridos mais chuvoso do planeta. Devido a sua proximidade ao equador, baixas altitudes e geologia, a sua rede de drenagem é composta em quase sua totalidade por rios efêmeros ou intermitentes. As interações solo-clima ocorridas no processo de evolução e adaptação às condições ambientais resultou no surgimento do Bioma Caatinga, o qual apresenta uma área de 844000 km2 correspondendo a 86% do semiárido brasileiro. A caatinga apresenta elevada biodiversidade e endogenia adaptadas às condições climáticas do semiárido tropical. Das de 1700 espécies vegetais (árvores e arbustos) forma catalogadas até os dias atuais, 19% são endógenas. As incertezas do regime hidrológico da região juntamente com a sua base geológica levaram a construção de uma intensa rede de reservatórios artificiais (2660 lagos artificiais com área superficial > 20 ha) para suprimento de água dos mais diferentes usos. Esta extensa rede de corpos hídricos, contribuiu para que a mesma se tornasse a região seca do globo de maior densidade demográfica, aproximadamente 27 milhões de habitantes, o que exerce uma elevada pressão sobre os recursos naturais.Tal fato conduz a necessidade de estudos voltados para o entendimento das incertezas dos processos hidrológicos na floresta tropical seca – caating

Natural Capital and Its Services in the Caatinga Phytogeographic Domain

A new millennium has begun, and a new paradigm in exploitation of natural resources to generate products has emerged. In this sense, a model in line with local environmental reality and based on the sustainable development goals (SDG) proposed by the UN is required. The document addresses the suitability of natural capitals in the Caatinga phytogeographic domain (CPD) for generating products, encompassing primary (solar energy and rainfall) and secondary (soil and vegetation) natural resources. These resources have well-defined scarcity (water, soil, and vegetation) and abundance (solar radiation) characteristics. Water is scarce due to uncertain rainfall and frequent droughts. Due to their fragility, soils, when shallow and/or with a low organic matter content, are susceptible to erosion and salinization. In turn, vegetation is scarce due to low potential for biomass production (50% of the area has a biomass production below 2 Mg ha-1. As for solar energy, there is no uncertainty regarding its occurrence in the CPD. Moreover, the region has the highest solar radiation intensities in Brazil, with daily averages ranging from 4.8 to 6.0 Kwh m-2 within a year. Therefore, a new model must be adopted, in which socioeconomic development is based on the potential of local natural resources. In short, abundant resources should be prioritized over scarce ones. Furthermore, exploitation must be democratized and not only in the hands of few privileged individual

Enhancing ecosystem services to minimize impact of climate variability in a dry tropical forest with vertisols

Increased droughts and variable rainfall patterns may alter the capacity to provide ecosystem services, such as biomass production and clean water provision. The impact of these factors in a semi-arid region, especially on a dry tropical forest with Vertisols and under different land uses such as regenerated vegetation and thinned vegetation, is still unclear. This study analyzes hydrologic processes under precipitation pulses and intra-seasonal droughts, and suggests management practices for ecosystem services improvement. A local 43-year dataset showed a varying climate with a decrease in number of small events, and an increase in the number of dry days and in event rainfall intensity, in two catchments with different land use patterns and with Vertisols, a major soil order in semi-arid tropics. The onset of runoff depends on the expansive characteristics of the soil rather than land use, as dry spells promote micro-cracks that delay the runoff process. Forest thinning enhances groundcover development and is a better management practice for biomass production. This management practice shows a lower water yield when compared to a regenerated forest, supporting the decision of investing in forest regeneration in order to attend to an increasing water storage demand.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

EQUAÇÕES DE INTENSIDADE – DURAÇÃO – FREQUÊNCIA DE CHUVAS PARA AS LOCALIDADES DE FORTALEZA E PENTECOSTE, CEARÁ

In this work data sets with 19 e 30 years were used for Pentecoste and Fortaleza - CE, respectively, with the aim to establish a relationship between rainfall intensity, duration and frequency. The theoretical model used was the Gumbel probability distribution. The maximum intensity rainfall was evaluated to 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 240, 360, 720 e 1440 minutes using rainfall gauge graphic. The fitted probabilistic model was tested by the Kolmogorov-Smirnov adherence test. The result showed that, the Gumbel model adjusted of data maximum intensity at a significance level of 20% in the all studied durations to Pentecoste station. The estimated values by general equation can show errors up to 40% for the location Pentecoste. This fact confirms the necessity of distinct equations for each return period. The values of probable maximum intensity calculated by developed equation can be used to estimate the rainfall intensity, except for 5 minutes duration in station of Fortaleza, which presented a tendency to underestimated the predictable values.Analisaram-se séries históricas de chuvas de 30 e 19 anos de duração, com dados coletados em duas estações meteorológicas nos municípios de Pentecoste e Fortaleza – CE, respectivamente, com o objetivo de ajustar o modelo teórico de distribuição de probabilidades de Gumbel aos dados, e estabelecer uma relação funcional entre intensidade, duração e freqüência de chuvas para essas localidades. Utilizando pluviogramas determinaram-se as intensidades pluviométricas máximas para as durações de 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 240, 360, 720 e 1440 min. O modelo probabilístico ajustado foi testado pelo teste de aderência de Kolmogorov-Smirnov, evidenciando ajuste em nível de 20% de significância, em todas as durações para a estação de Pentecoste. Os valores estimados pela equação geral podem apresentar erros de até 40% para a localidade de Pentecoste, confirmando a necessidade de equações distintas para cada período de retorno. Os dados ajustados aproximaram-se dos valores obtidos pela equação de Gumbel, evidenciando que as equações desenvolvidas podem ser empregadas na estimativa das intensidades de chuvas, com exceção da duração de 5 min na estação de Fortaleza, pois há tendência em subestimar os valores esperados

Dinâmica do nitrato e cloreto no solo e a qualidade das águas subterrâneas do distrito de irrigação Baixo Acaraú, CE.

Este trabalho foi desenvolvido objetivando-se investigar como a água em sistemas de irrigação altera a dinâmica dos íons cloreto e nitrato no perfil do solo e seus impactos na água do lençol freático do distrito de irrigação Baixo Acaraú – DIBAU, Ceará, Brasil. Na investigação da dinâmica dos íons e da umidade no perfil do solo, coletaram-se amostras a cada 50 cm de profundidade desde a superfície até a zona da franja capilar do lençol freático. As coletas foram realizadas no período chuvoso (maio/11) e seco (set/11) nas duas áreas: A1 e A2. Para se identificar a concentração dos íons nas águas do lençol freático, foi feito um monitoramento mensal durante 12 meses (ago/10 a jul/11) em dois poços inseridos em campos irrigados e dois em áreas não cultivadas. Para avaliar se as variações dos teores de umidade gravimétrica e do conteúdo dos íons Cl- e NO3 - no solo apresentavam diferenças significativas entre os períodos de estiagem e chuvoso, empregou-se o teste t de Student ao nível de 5%. Os teores de cloreto do perfil do solo da área irrigada (A1), foram superiores em 62% aos registrados na área não cultivada (A2) em ambas estações. O incremento de nitrato nos poços da área irrigada é preocupante, visto que estes em determinados meses do ano (nov/10) e (mar/11 a jun/11) excederam significativamente aos limites máximos aceitáveis para consumo humano pela Portaria No 518/2004 do Ministério da Saúde e Resolução 357/05 CONAMA

Sazonalidade na produção de serrapilheira em dois manejos no semiárido tropical

O material que é depositado ao longo do ano nas florestas tem importante papel na formação da serrapilheira, especialmente em ambientes sob estresse, como ocorre no semiárido. Este estudo objetivou identificar a inferência da cobertura vegetal na produção de serrapilheira em floresta tropical seca-Caatinga. A área em estudo localiza-se na bacia hidrográfica do Alto Jaguaribe no município de Iguatu-CE. Foram monitoradas duas microbacias, uma mantida com cobertura vegetal de caatinga em regeneração há 38 anos e outra com manejo de raleamento, mantendo-se as espécies vegetais com circunferência do caule ? 10 cm. As coletas de serrapilheira foram realizadas mensalmente (janeiro de 2011 a dezembro de 2013). Foram utilizadas 15 caixas de 1m2 dispostas aleatoriamente em cada microbacia hidrográfica. A quantidade média de serrapilheira produzida nas parcelas com caatinga em regeneração e caatinga raleada foram da ordem de 4.277,2 e 2.248,0 kg.ha-1.ano-1, respectivamente. A produção de serrapilheira apresentou um caráter sazonal, com picos de produção imediatamente posterior a quadra chuvosa, produzindo respectivamente 62,1% e 47,9% de toda a serrapilheira nos meses de maio a setembro. Isso evidencia que a caatinga em regeneração apresentou maior produção devido a sua maior quantidade de indivíduos arbóreos e maior quantidade de espécies

Perdas de solo e nutrientes em área de Caatinga decorrente de diferentes alturas pluviométricas

Objetivou-se com este estudo avaliar as perdas de solo e nutrientes por erosão hídrica em quatro áreas sob vegetação de Caatinga com diferentes coberturas vegetal em três alturas pluviométricas. Foram instalados 24 coletores de solo distribuídos em quatro microbacias (A, B, C e D) localizadas em uma área de caatinga no município de Iguatu, Ceará. Os coletores eram espaçados 3 m entre si e cada um representava uma área de 30 m2. As coletas foram realizadas a cada 24 horas no período de janeiro a maio de 2008 (período chuvoso). O solo coletado era conduzido ao Laboratório de Solos do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia (IFCE), campus Iguatu, seco em estufa e agrupados de acordo com os seguintes intervalos de altura pluviométrica como se segue: 51 mm. Para quantificar os nutrientes perdidos, foram feitas análises químicas do solo no Laboratório de Água e Solo da Embrapa Agroindústria Tropical. Os elementos analisados foram: Ca, Mg, K, Na, P, Fe, Mn, N e matéria orgânica (MO). Os resultados mostraram que a cobertura rasteira mostrou maior eficiência na redução das perdas de solo e nutrientes, visto que as áreas que apresentavam apenas cobertura rasteira tiveram menores perdas; a cobertura vegetal mostrou-se mais importante no controle do processo de erosão e as maiores perdas registradas foram da matéria orgânica

Evaluation of nitrogen and phosphorus in surface reservoirs of the semi-arid region of Brazil using mass balance

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

Similaridade da composição hidroquímica das águas freáticas do perímetro irrigado do Baixo Acaraú, Ceará, Brasil

Devido ao constante risco de contaminação das águas freáticas pela lixiviação de sais e substâncias tóxicas como resíduos de fertilizantes e pesticidas, torna-se necessário o conhecimento da dinâmica na qualidade das águas, e assim elaborar um planejamento de uso sustentável desse recurso. Tendo-se por base esta premissa elaborou-se uma investigação das águas freáticas do Perímetro Irrigado do Baixo Acaraú (DIBAU) com o objetivo de classificar a qualidade das águas quanto à sua composição hidroquímica bem como identificar os elementos determinantes da qualidade das mesmas. As coletas de água foram realizadas mensalmente por um período de 27 meses (dez/2003 a nov/2005; nov/2006 e março e abr/2007) em 10 poços rasos distribuídos aleatoriamente sobre o DIBAU. Neste estudo foram considerados os cátions (Ca2+, Mg2+, Na+ e K+) e os ânions (Cl-, HCO3- e SO4-2). A composição hidroquímica foi definida pelo do Diagrama de Piper, e a similaridade da qualidade das águas foi efetuada pela análise multivariada (análise de agrupamento). As águas dos poços investigados se agruparam sem apresentar continuidade geográfica, sendo o sódio e o cloreto os elementos determinantes dos quatro grupos formados. A similaridade das águas dos poços que formaram o Grupo 4, permitem uma redução no número de poços amostrados, o que minimiza os custos de monitoramento. Embora tenha ocorrido a formação de quatro grupos, pelo Diagrama de Piper, todas as águas foram classificadas como cloretadas sódicas. A análise de agrupamento identificou os elementos determinantes de cada grupo, enquanto o Diagrama de Piper classificou as águas sem identificar a maior ou menor contribuição de um determinado elemento

CLASSIFICAÇÃO DA SUSTENTABILIDADE DAS UNIDADES DE PRODUÇÃO AGRÍCOLA NO PERÍMETRO IRRIGADO ARARAS NORTE, CEARÁ

The aim of this study was to identify the determinant sustainability factors in agricultural production units in the Araras North Irrigated District, as well as to develop a sustainability index applying multivariate statistical technique. The approach was based on a cross-over form applied to 47 irrigators that live in the Araras North Irrigated District located in the uplands of the Acaraú watershed, Ceará, Brazil. According to the results the family education level was the major factor in determining the sustainability of the agricultural production units in the Araras North Irrigated District. The second factor was mainly related to the trade processes (selling difficulties and production transportation); while the third one was defined by the variables that express the irrigator’s family condition (the youth of the community involvement and their interest in continuing the agricultural activities). The last factor was pointed out by variables related to natural resources conservation technique. The developed Sustainability Index from selected determinant factors registered that 27.7% of the agricultural production units were classified as sustainables, 25.5% presented a threatened sustainability and 14.9% had a compromised sustainability. Among the 47 units, 11 were classified as unsustainable, which represents 23.4% of them.Este estudo teve como objetivo identificar os fatores determinantes da sustentabilidade das unidades de produção agrícola do Perímetro Irrigado Araras Norte, utilizando um índice de sustentabilidade pelo emprego de estatística multivariada. Os dados empregados nesta pesquisa foram originários de questionários aplicados a 47 irrigantes do Perímetro Irrigado Araras Norte, localizado na parte alta da bacia do rio Acaraú, Ceará, Brasil. De acordo com os resultados obtidos, o nível sócio-educacional das famílias irrigantes foi identificado como o fator de maior peso na definição da sustentabilidade das unidades de produção agrícola do Perímetro Irrigado Araras Norte. O segundo fator foi determinado por variáveis relacionadas com o processo de comercialização (dificuldades de venda e transporte da produção); enquanto que o terceiro foi definido por variáveis que expressam a situação da agricultura familiar (participação dos filhos e o interesse desses em dar continuidade às atividades agrícolas). O último fator foi apontado por variáveis relacionadas com as técnicas de conservação dos recursos naturais. O índice de sustentabilidade desenvolvido a partir dos fatores determinantes selecionados registrou que 27,7% das unidades de produção agrícola foram classificadas com sustentáveis, 25,5% apresentaram a sustentabilidade ameaçada e 14,9% sustentabilidade comprometida. Das 47 unidades, 11 foram classificadas como insustentáveis ou seriamente insustentáveis, o que corresponde a 23,4%