Physical characterizaton of 'sediments and soils of two lowland lakes in Central Amazonia

The hydrologic regime, with high and low water levels make the low land very succeptible to ecological changes, in both soils and lakes. During high level periods, low land is "fertilized" by sediment deposition, making these areas the most fertile areas of the Amazonian region. This work is an evalution of soil and sediment characteristics of two low land lakes: Passarinho and Gravetão. They are situated near Manaus, Brazil. Parameters studied were: texture, and water retention. The results show that soils and sediments have high water retention properties, with maximum values around 45 mm/10cm, considering the available water between -10 and -1500 kPa. Silt is the main component in most samples, varying from 17 to 71%.O regime hidrológico de nível de água baixo e alto torna as várzeas suscetíveis a alterações ecológicas, tanto nos solos quanto nos lagos. No período de nível de água alto, as várzeas são "fertilizadas" pelo sedimento cm suspensão que é depositado, tomando essas áreas as mais férteis da Região Amazônica. O presente trabalho avalia as características de solos e de sedimentos de dois lagos de várzea (Passarinho e Gravetão, situados próximo a Manaus) no que tange às propriedades físicas como a textura c curvas de retenção de água. Os resultados revelam que os solos e os sedimentos têm alta capacidade de reter a água, c consequentemente de água disponível, com valores máximos da ordem de 45 mm/10cm, considerando a água disponível entre os potenciais -10 e -1500 kPa. A fração silte da composição granulométrica foi, na maioria dos resultados, a mais expressiva, variou de 17 a 71%

Throughfall and rainfall interception by an upland forest submitted to selective logging in Central Amazonia

Throughfall and rainfall interception were measured during a 2-year period in forest submitted do selective logging (6-10 trees or 34 m³ ha-1 of timber). In the first year data were collected continuously; in the following year, data were obtained during intensive campaigns at different seasons. The goal was to quantify the changes produced by selective logging, both on throughfall and rainfall interception, and consequently in the forest hydrological cycle. The internal throughfall varied from 74.2 to 87.1%, in the pristine forest area (control), to 86.9 - 92.9%, in the managed plots, after selective logging. However, the changes in internal throughfall, which is the water transfer from the atmosphere to soil after percolating the forest canopy, due to the selective logging, were not significant. On the other hand, the rainfall interception, one part of the hydrological cycle, which returns water vapour to the atmosphere, contributing for the formation of new rains, was significantly changed by forest management, producing a decrease in the water retained by the forest canopy.Em uma área de floresta de terra firme na Amazônia Central submetida à extração seletiva de madeira (6-10 árvores ou 34 m³ ha-1 de madeira), foram medidas a precipitação interna e a interceptação da água da chuva num período de mais de dois anos. No primeiro ano, os dados coletados foram contínuos; no ano seguinte, as informações foram obtidas em campanhas intensivas em diferentes épocas do ano. Procurou-se quantificar as alterações produzidas pela extração seletiva na precipitação interna e na interceptação da chuva e, conseqüentemente, no ciclo hidrológico. Na floresta intocada (controle), a precipitação interna variou de 74,2 a 87,1 % e nas parcelas manejadas de 86,9 a 92,9%, verificando-se um aumento na precipitação interna após a extração seletiva de madeira. No entanto, as alterações provocadas pela extração seletiva na precipitação interna, que é a transferência de água da atmosfera para o solo após percolar o dossel da floresta, não foram estatisticamente significativas. Mas a interceptação da chuva, uma das partes do ciclo hidrológico, que retorna para a atmosfera e contribui para novas chuvas, foi significativamente alterada pela extração seletiva, provocando uma diminuição da quantidade de água retida pelo dossel

Soil nutrients in selectively logged upland rain forest in Central Amazonia

Soil pH, organic matter, and concentrations of extractable-P, exchangeable K, Ca, Mg and Al were measured in selectively logged plots of upland rain forest, 80 km north of Manaus. Soil type corresponds to an acid and very clayey Oxisol, (ca. 80 % of clay). Two control plots of intact forest and two plots submitted to selective logging were studied in 1987 and 1993. Results confirmed high soil acidity, and showed highest concentrations of extractable-P, and exchangeable-K, Ca, Mg and Al in the wet season. Both control and logged plots, showed the following ranking of concentrations for soil pit analyses: Al > Ca > K > Mg, in the wet season, and Al > K > Mg > Ca in the dry season. There are evidences that the timber residues left from selective logging rises soil nutrient values through decay, especially during the wet season.Foram medidos o pH, a matéria orgânica, o fósforo assimilável, o potássio, o magnésio, o cálcio e o alumínio trocáveis no solo de uma área de manejo florestal em floresta de terra firme localizada a 80 km ao norte de Manaus. O solo é um Latossolo Amarelo álico de textura muito argilosa. O experimento constou de duas parcelas controle e duas que sofreram manejo em tempos distintos (uma em 1987 e a outra em 1993). Os resultados mostraram que esses solos são muito ácidos e que os teores de fósforo assimilável, potássio, magnésio, cálcio, e alumínio trocáveis são mais altos no período chuvoso do que no período seco. Nos perfis do solo da floresta remanescente e do centro de clareira do manejo de 1987, as concentrações dos elementos estudados seguiram a ordem Al > Ca > K > Mg no período chuvoso e Al > K > Mg > Ca no início do período seco. Há evidências de que os resíduos de madeira deixados pela extração seletiva aumentaram a concentração de nutrientes no solo, pela sua decomposição, especialmente na estação chuvosa

Surface runoff model in the Reserva Florestal Adolpho Ducke experimental watershed

In this study, experimentation and hydrologic modeling of rainfall events transformed into runoff in natural forest systems, are investigated, including the following treatments: construction of an iterative optimization computational algorithm to identify the average unity hydrograph (rain-discharge transfer function) of the watershed, and to compute the effective rainfalls adequate to each discharge-rainfall event; applying the methodology to the Igarapé Bolívia watershed, which is located inside the Adolpho Ducke Forest Reserve; analysis and interpretation of the established algorithm, focusing on its convergence and on the significance of the results of this optimization process; and comparison with other studies in small watersheds of Central Amazonia. Rainfall and runoff measurements were made from July 2004 to September 2006, including the preparation phase of the level-discharge curve of the Igarapé Bolívia and the making of a large and diversified set of rainfall and runoff events.Neste estudo, a experimentação e a modelagem hidrológica de eventos de precipitação transformada em escoamento superficial em sistemas naturais de floresta são investigadas, contemplando os seguintes tratamentosconstrução de algoritmo computacional iterativo de otimização para a identificação do hidrograma unitário médio (função de transferência chuva-descarga) da bacia e para o cálculo das precipitações efetivas adequadas à cada evento chuva-escoamento; aplicação da metodologia à bacia hidrográfica do igarapé Bolívia, situada no interior da Reserva Florestal Adolpho Ducke; análise e interpretação do algoritmo criado, enfocando a sua convergência e o significado dos resultados desse processo de otimização; e comparação com outros estudos em pequenas bacias da Amazônia Central. O período de medidas de chuva e de vazões estende-se de julho de 2004 a setembro de 2006, incluindo a fase de preparação da curva-chave do igarapé Bolívia e a formação de um conjunto amplo e diversificado de eventos de chuva e de escoamento no curso d'água

Potentiometric map based on integrated piezometer data with geophysical results, Manaus-AM / Mapa potenciométrico a partir de dados de piezômetros integrados com resultados de geofísica em Manaus-AM

The research carried out consisted of a field survey upstream of the Lago Amazônico area and close to the Ecological Effluent Treatment Station (ETEE) of the National Institute for Research in the Amazon - INPA. The objective of the study was to detect possible impacts on the quality of groundwater due to the ETEE and the waters of Lago do Bosque da Ciência, which requires knowledge of the direction of groundwater flow at the site. The geophysical resistivity method, through the technique of vertical electrical sounding with the Schlumberger arrangement, was applied with the purpose of defining the depth of the top of the saturated zone in the study area as well as detecting possible impacts of the effluents of the treatment plant in subsurface. The resistivity method, through measurements by equipment placed on the surface, determines the electrical resistivity of the materials and their subsurface contrasts at different depths. In the area, three piezometers were installed, which enabled the calibration of the interpretation of the results of vertical electrical sounding. The survey of geophysical data provided a volume of information about the subsurface situation of the layout, lithological content and the depth of the water level of the subsurface layers through the seven vertical electrical surveys carried out around the INPA Lake and close to the ETEE. The results of the interpretation of the vertical electrical sounding and water level depth measurements in the piezometers were integrated to produce a potentiometric map to understand the hydrogeological behavior from the point of view of underground flow. The electrical resistivity values, relatively high in the study area, attribute a predominantly sandy lithological constitution, a result that is consolidated with the lithological description of the piezometers. The top of the saturated layer around the lake is deeper compared to the lake, causing its waters to seep into the aquifer. This is because the lake is artificial, constantly receiving water to maintain its level. The potentiometric map indicates a practically radial flow direction, with a slight inclination towards the north. The electrical surveys carried out near the treatment plant showed lower resistivity values, which may be related to the influence of effluents in the subsurface. The study was carried out with resources provided for in Law No. 8,387 and in accordance with Article 21 of Decree 10,521 / 2020 - INPA / SAMSUNG Partnership

Variações do Carbono Orgânico Dissolvido e de Atributos Físicos do Solo Sob Diferentes Sistemas de Uso da Terra na Amazônia Central

O presente estudo teve como objetivo verificar a relação entre C orgânico dissolvido (COD) e atributos físicos do solo em diferentes sistemas de uso da terra na Amazônia central. Quantificaram-se as concentrações de COD sob floresta primária, em três posições topográficas, e em áreas de pastagem, sucessão secundária e sistema agroflorestal (SAF) até a profundidade de 2 m. Instalaram-se extratores de solução do solo para coleta e análise do C da solução na fase orgânica durante um ciclo hidrológico. As concentrações médias de C orgânico dissolvido (COD) na solução do solo seguiram a ordem SAF ou sucessão secundária > floresta (platô) > pastagem (períodos seco e chuvoso-seco), exceto nos períodos chuvoso e seco-chuvoso, em que a pastagem iguala ou ultrapassa as concentrações de COD dos outros ambientes em determinadas profundidades. Os resultados demonstraram a capacidade do SAF e sucessão secundária em recuperar e, ou, disponibilizar o C na solução do solo, sendo formas de utilização do solo recomendadas para manter o C no ambiente terrestre. O COD apresentou variação temporal, espacial e em profundidade, decrescendo nesta última. A ação da estruturação do solo, representada pela agregação, C orgânico total (COT) e porosidade, exerce grande influência nas concentrações de COD nas camadas do solo e, aliada à matéria orgânica mais lábil do solo, determinam a manutenção do C na solução do solo. As concentrações de COD obtidas sob os diferentes ambientes estudados refletem a importância do manejo adequado do solo para a permanência do C no ecossistema do solo

Soil physical properties after selective logging in central amazônia

Soil physical variables were investigated in forest plots submitted to selective logging in Central Amazonia. After logging, soil samples were collected to obtain soil water retention curves and measure: available soil water to the plants, soil density, and total porosity. Temperature measurements were carried out for 13 months, considering six treatments: control, center of the gaps, edge of the gaps, edge of the remaining forest, remaining forest and tractor tracks. Hydraulic conductivity measurements on saturated soil were conducted both on the control forest as well as on the logged plots, with no treatment distinction. The soil showed a low available water storage capacity: only 11 to 18% can be available to the plants, up to 1 meter depth. The temperature of the soil upper layers was influenced by logging, i. e., through the opening of the gaps, light reaches the soil more intensely in the center and edge of gaps, increasing temperatures in relation to the control and the remaining forest.Variáveis físicas do solo foram investigadas em parcelas de floresta de terra firme submetidas à extração seletiva de madeira na Amazônia central. Foram obtidas curvas de retenção de água no solo, juntamente com medidas de água disponível no solo às plantas, densidade do solo e porosidade total. Medidas de temperatura do solo foram realizadas por mais de 13 meses, considerando seis tratamentoscontrole, centro da clareira, borda da clareira, borda da floresta remanescente, floresta remanescente e trilha do trator. Medidas de condutividade hidráulica de solo saturado foram feitas na floresta e em clareiras, sem distinguir os tratamentos. O solo revelou baixa capacidade de armazenar água disponívelapenas 11 a 18% da água pode estar disponível às plantas, num perfil de 1 m de profundidade. A temperatura das camadas superiores do solo foi influenciada pela extração seletiva de madeiranas clareiras abertas, a luz chega com mais intensidade no solo, proporcionando temperaturas mais elevadas no centro e nas bordas das clareiras do que no controle e na floresta remanescente

Effect of the human pressure on the streams of the Adolpho Ducke Forest Reserve, a forest area in Central Amazon

Physicochemical and chemical variables from water environments were investigated in an area of upland primary forest, near an urban area, in the municipality of Manaus. The investigated surface water streams drain both primary forest and urbanized areas, and are called igarapés in the region. The headwaters of two of these streams are in the urban area, and they run to the forest area and join to make up another stream, and later are joined with another stream which headwaters are located inside the primary forest. This study encompassed the following environmental variables: pH, water electrical conductivity, Na+, K+, Ca2+, Mg2+ and Fe2+ cations and suspended material. It was possible to see significant differences in the concentration of hydrogen ions, electrical conductivity and in the suspended material content, among the studied streams. In the stream in which the headwaters are within the reserve, the mean values corresponding to pH, electrical conductivity and suspended material were 4.47; 6.44 mS cm-1 and 1.25 mg L-1, respectively; and the highest values found in the impacted ones were 6.84, 141.50 mS cm-1 and 9.50 mg L-1. The results show that the stream which drains the forest area maintains its natural characteristics as it is protected from human activities, and the ones which come from the urban area are impacted.Foram investigadas variáveis físico-químicas e químicas de ambientes aquáticos, em área de floresta primária de terra firme, próxima à área urbana, no município de Manaus. Os cursos de águas superficiais investigados drenam tanto área de floresta primária como urbanizada e, na região, são chamados igarapés. Dois desses igarapés têm suas nascentes na área urbana, adentram a área de floresta e lá se juntam. Ainda dentro da mesma área o igarapé resultante encontra-se com um outro que drena apenas área de floresta primária. Neste estudo foram pesquisadas as variáveis ambientaispH, condutividade elétrica da água, os cátions (Na+, K+, Ca2+, Mg2+ e Fe2+) e material em suspensão. Foi possível observar diferenças significativas nas médias da concentração de íons hidrogênio, na condutividade elétrica e na quantidade de material em suspensão, entre os igarapés estudados. No igarapé cuja nascente encontra-se dentro da reserva, os valores médios correspondentes ao pH, condutividade elétrica e material em suspensão foram, respectivamente, 4,47; 6,44 mS cm-1 e 1,25 mg L-1; e os valores mais elevados registrados nos impactados foram 6,84, 141,50 mS cm-1 e 9,50 mg L-1. Os resultados mostram que o igarapé que drena área de floresta mantém suas características naturais por estar protegido das atividades antrópicas, e os que provêm da área urbana encontram-se impactados

Características hidrológicas do solo saturado na reserva florestal adolpho ducke - Amazônia Central

This study investigated the porosity and the hydraulic conductivity on the saturated zone of the soil trying to understand how these physical variables affect the hydrological processes, in an area of primary forest under urban pressure, in Central Amazonia. The experiment was carried out in the Adolpho Ducke Forest Reserve, located on the north of the city of Manaus - AM. One water measurement station (water level scale) was installed in the Igarapé Bolívia and four piezometers were installed in the site, the latter on the riparian zone, perpendicular to the course of the stream. The porosity varied in the soil profile, reaching values above 0.40 cm3/cm3. The mean values for the saturated hydraulic conductivity or basic infiltration (K) were high and varied from 89.5 ± 12.8 to 279.5 ± 9.0 mm/h. The stream water level varied from 65 to 141 cm in the observation period (November of 2005 to October of 2007). The deep soil layer piezometer, away from the water stream, varied from 166.2 e 304.9 cm. The hydraulic conductivities of the saturated soil increase with the distance from the stream on the two studied layers, determining the hydrological behavior of the water table in that site