Processos hidrológicos em uma sub-bacia do Parque Estadual da Serra do Mar, núcleo Santa Virgínia

The present paper aimed to describe the hydrological functioning of a small catchment covered by the Atlantic rainforest within the State Park of Serra do Mar, Sao Paulo state, Brazil. To reach these goals, the hydrological processes were monitored during 2008 and 2009. The surface runoff, groundwater, streamflow, precipitation, net precipitation and soil water storage at 0.15m, 0.30m, 0.50m and 0.90m, were monitored through nine 2.25 m2 plots, tensiometer, tipping-bucket rain gauges, trough-type collectors and H-flume, respectively. Aiming to clarify the soil hydrological processes, the soil saturated hydraulic conductivity was measured in the field at the depths of water storage measurements using a constant head permeameter. For 2008, the annual precipitation (P) was 1716 mm. Interception losses accounted for 33% of the annual precipitation. The runoff coeficient was 40% of annual rainfall. For 2009, annual precipitation was 3003 mm. Approximately 32% of rainfall was intercepted. Runoff coeficient was 48% of annual rainfall. The predominance of low rainfall intensity (0 – 5 mm h-1) substantially below the Ksat median at 0.15 m allowed us to infer that the soil accommodates the majority of the rain events. This inference is corroborated by low surface runoff coeficients. The higher precipitation in 2009 caused a significant increase in throughfall, surface runoff, a daily flow relative to 2008, showing the temporal variability that high precipitation years promote on the hydrologic dynamic of catchments covered by the Atlantic Rainforest.O presente estudo visou caracterizar o funcionamento hidrológico de uma microbacia com cobertura de Mata Atlântica, localizada no Parque Estadual da Serra do Mar, núcleo Santa Virgínia. Para isso, foram quantificados os compartimentos hidrológicos, durante os anos de 2008 e 2009. Os resultados mostraram que em 2008, os valores de precipitação (P), interceptação (I), transpiração (T) e deflúvio (Q) foram de 1716 mm, 574 mm (33%), 461 mm (27%) e 681 mm (40%), ao passo que, em 2009, esses valores foram de, respectivamente, 3003 mm, 960 mm (32%), 610 mm (20,3%) e 1433 mm (48%). O predomínio de intensidades de chuva de 0 a 5 mm.h-1 e Ksat a 0,15 m de profundidade geralmente acima dos valores de intensidade de chuva faz com que quase totalidade da chuva se infiltre no solo. Como consequência, há uma baixa geração de escoamento superficial e os potenciais matriciais da água do solo próximos a zero são observados ao longo do ano. A maior precipitação apresentada em 2009 em relação a 2008 causou aumento significativo na precipitação interna, escoamento superficial e deflúvio diário elucidando a variabilidade temporal que anos mais úmidos podem provocar na dinâmica hidrológica de bacias cobertas por Mata Atlântica

Hydrological processes in wathershed within the State Park of Serra do Mar, Santa Virgínia stewardship

O presente estudo busca caracterizar o funcionamento hidrológico de uma sub-bacia com cobertura de Mata Atlântica, localizada no Parque Estadual da Serra do Mar, núcleo Santa Virgínia. Para isso, foram monitorados entre os anos de 2008 e 2009, alguns processos hidrológicos: escoamento superficial, umidade do solo (0,15, 0,30, 0,50 e 0,90 metros de profundidade), transprecipitação, precipitação e vazão, através de nove parcelas de escoamento superficial, tensiômetros, pluviômetros comuns, pluviógrafo tipo báscula e calha tipo H, respectivamente. Com o intuito de elucidar os processos hidrológicos que geram escoamento direto, mediu-se a condutividade hidráulica do solo (Ksat) nas mesmas profundidades da umidade do solo, com a utilização de um permeâmetro de carga constante. Os resultados evidenciaram que em 2008, os valores de precipitação (P), interceptação (I), transpiração (T) e deflúvio (Q) foram de 1716 mm, 574 mm (33%), 461 mm (27%) e 681 mm (40%), ao passo que, em 2009, esses valores foram de, respectivamente, 3003 mm, 960 mm (32%), 610 mm (20,3%) e 1433 mm (48%). O predomínio de intensidades de chuva de 0 a 5 mm.h-1 e geralmente valores superiores de Ksat a 0,15 m de profundidade faz com que quase sua totalidade da se infiltre no solo. Como consequência, há uma baixa geração de escoamento superficial e os potenciais matriciais da água do solo próximos a zero são observados ao longo do ano. A maior precipitação apresentada em 2009 em relação a 2008 causou aumento significativo na precipitação interna, escoamento superficial e deflúvio diário elucidando a variabilidade temporal que anos mais úmidos podem provocar na dinâmica hidrológica de bacias cobertas por Mata Atlântica.The present paper aimed to describe the hydrological functioning of a small catchment covered by the Atlantic rainforest within the State Park of Serra do Mar, Sao Paulo state, Brazil. To reach these goals, the hydrological processes were monitored during 2008 and 2009. The surface runoff, groundwater, streamflow, precipitation, net precipitation and soil water storage at 0.15m, 0.30m, 0.50m and 0.90m, were monitored through nine 2.25 m2 plots, tensiometer, tipping-bucket rain gauges, trough-type collectors and H-flume, respectively. Aiming to clarify the soil hydrological processes, the soil saturated hydraulic conductivity was measured in the field at the depths of water storage measurements using a constant head permeameter. For 2008, the annual precipitation (P) was 1716 mm. Interception losses accounted for 33% of the annual precipitation. The runoff coefficient was 40% of annual rainfall. For 2009, annual precipitation was 3003 mm. Approximately 32% of rainfall was intercepted. Runoff coefficient was 48% of annual rainfall. The predominance of low rainfall intensity (0 - 5 mm h-1) substantially below the Ksat median at 0.15 m allowed us to infer that the soil accommodates the majority of the rain events. This inference is corroborated by low surface runoff coefficients. The higher precipitation in 2009 caused a significant increase in throughfall, surface runoff, a daily flow relative to 2008, showing the temporal variability that high precipitation years promote on the hydrologic dynamic of catchments covered by the Atlantic Rainforest

Partição de Chuva e Nível Freático em uma Floresta Ripária Tropical nos Domínios da Savana Brasileira

As florestas ripárias contribuem com diversos serviços ecossistêmicos, tais como filtragem de poluentes, controle de erosão, influencia na qualidade da água, entre outros. No entanto, pouco se sabe a respeito do funcionamento hidrológico das florestas que ladeiam os corpos d’água na região da savana brasileira. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a partição de chuva e o nível do lençol freático em uma floresta ripária tropical situada nos domínios da savana brasileira. Para isso, mediu-se a precipitação, precipitação interna, interceptação do dossel, interceptação da serrapilheira e o nível do lençol freático. O volume da precipitação, da precipitação interna e, da interceptação do dossel foram, respectivamente, 1685 mm, 1440 mm (85,5%) e, 245 mm (14,5%). No mesmo período, a interceptação da serrapilheira foi de 59,1%. Já o nível do lençol freático teve média de 33,4 cm, com maior aproximação da superfície do solo no período úmido (média de 27,8 cm) do que no período seco (média de 64,3 cm)

Canopy water retention capacity : comparison between the Atlantic Rainforest and the forest plantation of eucalypt

A Mata Atlântica, um dos ecossistemas mais ameaçados do planeta, reduzida atualmente a menos de 8% de sua cobertura original, necessita de atenção especial para sua melhor conservação. O objetivo do estudo foi comparar a capacidade de retenção de água do dossel vegetativo em uma microbacia coberta por Floresta Ombrófila Densa (Mata Atlântica), situada no Parque Estadual da Serra do Mar e outra com cobertura de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis em área próxima ao Parque. O monitoramento foi realizado nos anos de 2008 e 2009 através de pluviômetros e a retenção de água do dossel florestal foi avaliada a partir de regressões lineares entre a precipitação (PR) e a precipitação interna (TR). Os resultados mostraram que com exceção da interceptação na época “seca” que apresentou os menores coeficientes de determinação (R2), sendo de 77% no eucalipto e 82% na Mata Atlântica, as variáveis apresentaram bom ajuste com a precipitação incidente com coeficientes maiores de 90%. A microbacia de Mata Atlântica obteve maior capacidade de retenção de água das copas em relação ao eucalipto, em todo o período de estudo foi observado que precipitações inferiores a 5 mm na Mata Atlântica e 0,78 mm no Eucalipto são totalmente interceptadas pelo dossel florestal e o período úmido apresentou a maior capacidade de retenção de água, provavelmente pela maior regeneração vegetal nesta época, já que no período seco a queda das folhas pode diminuir a retenção.The Atlantic rainforest is one of the most endangered ecosystems of our planet, this area presents only 8% of its original distribution, needs special attention to improve its conservation goals. This study aimed to compare the water retention capacity of the canopy in two watersheds an entirely covered by Atlantic Forest (Rain Forest), located in “Parque Estadual da Serra do Mar” and other covered with Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis in an adjacent area. Monitoring was carried out in the years of 2008 and 2009 through rain gauges and the water retention of the forest canopy was evaluated from linear regressions between precipitation (PR) and internal elevation (TR). The results showed that, with the exception of interception in the “dry” season that presented the lowest coefficients of determination (R2), being 77% in the eucalypt and 82% in the Atlantic Forest, the variables presented a good fit with the incident precipitation, with higher coefficients of 90%. The Atlantic Forest showed higher retention capacity of water in relation to Eucalyptus, where rainfall lower than 5 mm in the Atlantic Forest and 0.78mm in eucalypt are fully intercepted by the forest canopy and the wet period presented the greatest water retention capacity, probably due to the greater vegetation regeneration at this time, since in the dry period the leaves fall can decrease the retention

Campo úmido antrópico: efeito sobre as concentrações de nitrogênio inorgânico da água subterrânea Man-induced wetlands: effect on groundwater inorganic nitrogen

Na região da Mata Atlântica, a conversão de florestas a pastagens fez com que vários pequenos cursos de água fossem assoreados. Desta forma, eles passaram a ser habitados por espécies de plantas adaptadas ao ambiente de solos encharcados sendo estes ecossistemas denominados campos úmidos antrópicos. Campos úmidos naturais atuam vigorosamente na remoção de nutrientes dissolvidos tanto pela ação de diversos processos biológicos e físico-químicos. Neste contexto, o presente trabalho testou a hipótese de que as áreas úmidas de origem antrópica (originadas de intenso assoreamento) possuem a mesma função biogeoquímica das áreas úmidas naturais que é o de remoção de nutrientes como o nitrogênio. Por meio da amostragem semanal de água subterrânea em dois poços de aqüífero freático localizados em uma vertente, um dentro do campo úmido e outro a 20 metros acima no sentido do interflúvio, notou-se um decréscimo significativo nas concentrações de amônio e de nitrato quando a água subterrânea entra na referida área úmida. A remoção foi de 84% e 81% de, respectivamente, nitrato e amônio. Estas evidências constituem indícios que estes campos úmidos de origem antrópica atuam de maneira similar os naturais e construídos no tocante à remoção de nitrogênio inorgânico.AbstractIn the Atlantic rain forest region of Brazil the conversion of forest to pasture transformed small streams into wetlands as a consequence of the acute sediment deposition process. Natural and man constructed wetlands are known for theirability to remove substantial amounts of nutrients due to effects of many species of macrophytes. In this context, we raise the hypothesis that the unintentional man created wetlands (due to sediment deposition) have the same biogeochemical effect of natural and constructed wetlands on nutrients such as nitrogen. For this purpose, we installed two wells. The first one was sited in an area adjacent to thestream and within the wetland area. The second one was sited approximately twenty meters upslope. By sampling groundwater on a weekly basis, we show that significant decreases could be detected regarding both ammonium and nitrate. The removal efficiency was 84% and 81%, for nitrate and ammonium, respectively. Despite the fact that the potential processes that remove nitrogen are not clear,these evidences indicate that these man-induced wetlands have the same function of the natural and constructed counterparts. 

Riparian vegetation and water yield: A synthesis

s u m m a r y Forested riparian zones perform numerous ecosystem functions, including the following: storing and fixing carbon; serving as wildlife habitats and ecological corridors; stabilizing streambanks; providing shade, organic matter, and food for streams and their biota; retaining sediments and filtering chemicals applied on cultivated/agricultural sites on upslope regions of the catchments. In this paper, we report a synthesis of a different feature of this type of vegetation, which is its effect on water yield. By synthesizing results from studies that used (i) the nested catchment and (ii) the paired catchment approaches, we show that riparian forests decrease water yield on a daily to annual basis. In terms of the treated area increases on average were 1.32 ± 0.85 mm day À1 and 483 ± 309 mm yr À1 , respectively; n = 9. Similarly, riparian forest plantation or regeneration promoted reduced water yield (on average 1.25 ± 0.34 mm day À1 and 456 ± 125 mm yr À1 on daily and annual basis, respectively, when prorated to the catchment area subjected to treatment; n = 5). Although there are substantially fewer paired catchment studies assessing the effect of this vegetation type compared to classical paired catchment studies that manipulate the entire vegetation of small catchments, our results indicate the same trend. Despite the occurrence of many current restoration programs, measurements of the effect on water yield under natural forest restoration conditions are still lacking. We hope that presenting these gaps will encourage the scientific community to enhance the number of observations in these situations as well as produce more data from tropical regions

Water infiltration in the Brazilian tropical savanna: the case of Cerrado típico

A savana brasileira, regionalmente conhecida como Cerrado é uma importante fonte de água devido à sua posição espacial na região de terras de alta altitude conhecida como Planalto Central do Brasil. No entanto, o funcionamento hidrológico desse complexo conjunto de ecossistemas e duas inúmeras variações são pouco compreendidos. O objetivo do presente estudo foi caracterizar a permeabilidade da superfície do solo à água em um dos mais comuns tipos de vegetação do Cerrado: o Cerrado típico que é um tipo de savana. Foram medidas a capacidade de infiltração usando o infiltrômetro  Mini-Disk (n = 15) e a resistência do solo à penetração usando o penetrômetro Stolf (n = 7) em um Latossolo sob Cerrado típico localizado em Brasília (Planaltina), Distrito Federal, Brasil. Os resultados indicaram uma alta capacidade de infiltração sob Cerrado típico que pode estar associada à uma baixa resistência do solo à penetração. Este fato destaca a importância dos ecossistemas naturais sem distúrbio, no presente caso o Cerrado típico, como uma cobertura da terra que favorce processos hidrológicos que promovem a recarga do solo e a da água subterrânea que mantém a água nos corpos d´água e reservatórios da região.The Brazilian savanna, regionally known as Cerrado is an important water source due to its spatial position in the highlands known as Planalto Central of Brazil. Yet, the hydrological functioning of such complex ecosystems and its many variations is poorly understood. In this paper, we characterized the soil surface permeability to water under in one of the most common vegetation types: the Cerrado típico which is a type of savanna. In doing so, we measured infiltration capacity using the Mini-Disk infiltrometer (n = 15) and soil resistance to penetration using the Stolf penetrometer (n = 7) in a Latossolo (oxisol) under Cerrado típico located in Brasília (Planaltina), Distrito Federal, Brazil. Our  results indicated a high infiltration capacity under Cerrado típico which is potentially associated with a low penetration resistance. This fact might highlight the importance of the natural undisturbed ecosystems, in this case Cerrado típico, as a land-cover which favors hydrological processes which, in turn, promotes soil-groundwater recharge that are inportant to maintain water bodies and reservoirs in the region

ANÁLISE DE CLASSIFICADORES DE ESTÁGIOS SUCESSIONAIS EM UM FRAGMENTO DE MATA ATLÂNTICA

Apesar da reconhecida importância da Mata Atlântica, há uma escassez de estudos utilizando o sensoriamento remoto como ferramenta para identificação e classificação dos diferentes estágios sucessionais de seus remanescentes florestais. Neste estudo comparamos o desempenho de diferentes métodos para classificação de estágio sucessional e investigamos a existência de sazonalidade na resposta espectral de uma floresta tropical densa na Mata Atlântica. Usamos amostras de treinamento de três estágios sucessionais obtidas a partir de uma ortofoto de 2010 e selecionamos imagens Landsat 5 TM para os anos de 2009, 2010 e 2011, considerando os meses de maiores e menores médias históricas de temperatura e precipitação. Para avaliação da sazonalidade da resposta espectral usamos o teste de Mann-Whitney, comparando cada banda do espectro eletromagnético e estágios sucessionais entre as épocas de aquisição das imagens. Para classificação da cobertura vegetal usamos três Índices de vegetação (NDVI, EVI e NDMI) e Análise Discriminante Quadrática (QDA). Comparamos a acurácia dos classificadores a partir de matrizes de validação cruzada. Nossos resultados mostram diferenças significativas entre os estágios sucessionais para todas as bandas espectrais, com melhor distinção na época de menores temperaturas e precipitação. QDA foi o classificador com maior acerto global (92%), seguido por NDMI (68%), NDVI (67%) e EVI (59%). Concluímos que QDA é, dentre os classificadores avaliados, o mais eficiente para classificação sucessional da floresta e que imagens obtidas em época de menor precipitação e temperatura geram uma melhor distinção entre estágios sucessionais para essa fisionomia florestal

Effects of conversion of riparian forest to pasture on soil physical and hydraulic properties

Os efeitos da mudança de uso da terra (MUT) sobre as propriedades físico-hídricas do solo ainda precisam ser devidamente compreendidos no âmbito da bacia hidrográfica do rio Araguaia. Em muitos casos, a MUT ocorre em ambientes ripários, o que potencializa seu impacto nos ecossistemas terrestres e aquáticos. Diante disso, o objetivo do estudo foi avaliar os efeitos da MUT nas propriedades físico-hídricos do solo de uma pastagem (anteriormente floresta ripária) em relação a uma floresta ripária. O estudo foi desenvolvido no município de Cocalinho-MT. Os ensaios de capacidade de infiltração e resistência do solo à penetração foram realizados em transectos lineares. A pastagem em ambiente ripário apresentou significativas reduções de capacidade de infiltração e aumento da resistência do solo à penetração. Isso potencializa a ocorrência de processos erosivos e favorece a degradação de ecossistemas terrestres e aquáticos.The eff ects of land-use change (LUC) on the soil physical and hydraulic properties still need to be properly understood within the Araguaia River basin. In many cases, LUC occurs in riparian areas, and the negative consequences of its impacts are relevant to both terrestrial and aquatic ecosystems. In this paper, we examined the eff ect of LUC in the pasture (previously riparian area) and to riparian area. In doing so, we selected a pasture and a forest located in a riparian area. We developed the study in the municipality of Cocalinho-MT. We performed the infi ltration capacity and soil penetration resistance assays in linear transects. The pasture had lower infi ltration capacity and higher penetration resistance, attributed to trampling. Such changes can trigger erosion, which has the potential to degrade both terrestrial and aquatic ecosystems

EFEITOS DA CONVERSÃO DE FLORESTA RIPÁRIA EM PASTAGEM SOBRE AS PROPRIEDADES FÍSICO-HÍDRICAS DO SOLO

The eff ects of land-use change (LUC) on the soil physical and hydraulic properties still need to be properly understood within the Araguaia River basin. In many cases, LUC occurs in riparian areas, and the negative consequences of its impacts are relevant to both terrestrial and aquatic ecosystems. In this paper, we examined the eff ect of LUC in the pasture (previously riparian area) and to riparian area. In doing so, we selected a pasture and a forest located in a riparian area. We developed the study in the municipality of Cocalinho-MT. We performed the infi ltration capacity and soil penetration resistance assays in linear transects. The pasture had lower infi ltration capacity and higher penetration resistance, attributed to trampling. Such changes can trigger erosion, which has the potential to degrade both terrestrial and aquatic ecosystems.Os efeitos da mudança de uso da terra (MUT) sobre as propriedades físicohídricas do solo ainda precisam ser devidamente compreendidos no âmbito da bacia hidrográfi ca do rio Araguaia. Em muitos casos, a MUT ocorre em ambientes ripários, o que potencializa seu impacto nos ecossistemas terrestres e aquáticos. Diante disso, o objetivo do estudo foi avaliar os efeitos da MUT nas propriedades físico-hídricos do solo de uma pastagem (anteriormente fl oresta ripária) em relação a uma fl oresta ripária. O estudo foi desenvolvido no município de Cocalinho-MT. Os ensaios de capacidade de infi ltração e resistência do solo à penetração foram realizados em transectos lineares. A pastagem em ambiente ripário apresentou signifi cativas reduções de capacidade de infi ltração e aumento da resistência do solo à penetração. Isso potencializa a ocorrência de processos erosivos e favorece a degradação de ecossistemas terrestres e aquáticos