Dinâmica da água em áreas de recarga de nascentes em dois ambientes na Região Alto Rio Grande, Minas Gerais / Water dynamics in springs recharge areas in two environments in the alto Rio Grande Region, Minas Gerais

RESUMO Apesar da importância da água na Terra, pouco se conhece sobre sua dinâmica no solo e, consequentemente, poucas são as informações sobre sua preservação em quantidade e qualidade. Diante disso, objetivou-se, neste trabalho, gerar informações que dessem subsídio ao entendimento da dinâmica da água no solo em áreas de recarga de nascentes. Para tanto, realizou-se o monitoramento da vazão e da precipitação nas áreas de recarga de duas pertencentes, verificando a relação existente entre os atributos físico-hídricos do solo intimamente relacionados à recarga subterrânea, além das características pedológicas, do uso do solo, da cobertura vegetal e da declividade. Os resultados mostraram que a sinalização de que os Cambissolos apresentam maior capacidade de infiltração e, consequentemente, recarga, em relação aos Latossolos, não se confirmou neste trabalho. Mesmo havendo uma grande discrepância nas classes de relevo entre as áreas de recarga das nascentes, esse efeito não foi suficiente para reduzir o processo de recarga. As condições de uso do solo não foram substancialmente diferentes a ponto de influenciar o processo de infiltração. O grande diferencial entre as áreas de recarga das nascentes em relação à capacidade de gerar deflúvio base se explica pelos atributos físico-hídricos e pelo índice pluviométrico, que, neste caso, resultaram em uma associação mais efetiva na área da nascente L1. A elevada capacidade de retenção de água no Latossolo, reflexo da maior microporosidade associada a sua maior profundidade, é uma característica desfavorável para o processo de recarga quando comparado ao Cambissolo, que tem horizonte B incipiente e menores profundidades.

ABSTRACT Despite the importance of water on earth, little is known about its dynamics in the soil, and consequently, there is little information about its preservation in quantity and quality. Therefore, the objective of this research was to generate information to support the understanding of water dynamics in soil springs in recharge areas. Thus, we carried out monitoring flow and precipitation in the areas of two belonging clearance, verifying the relationship between the physical and water attributes of the soil closely related to groundwater recharge, in addition to soil characteristics, land use, cover vegetation and slope. The results showed that the signaling that Cambisoils have higher infiltration capacity and consequently clearance in relation to Latosols was not confirmed in this study. Even though there is a large discrepancy in relief classes between the recharge areas of springs, this effect was not sufficient to reduce the recharge process. Land use conditions were not substantially different as to influencing the infiltration process. The big difference between the recharge areas of the springs on the ability to generate runoff base is explained by physical-water attributes and rainfall, which in this case resulted in a more effective association in the area of ​​spring L1. The higher water retention capacity of the Oxisol, reflecting the higher microporosity associated with its greater depth, is an unfavorable feature for the recharge process, when compared to Inceptisol, which has an incipient B horizon and lower depths.

Simulação do transporte de partículas em suspensão e de poluentes dissolvidos pelo escoamento em superfícies impermeáveis: uma contribuição ao saneamento urbano / Simulation of the transport of suspended particles and dissolved pollutants by runoff on impervious surfaces: a contribution to urban sanitation

RESUMO Um dos impactos da urbanização no meio ambiente é a alteração do processo de transformação da chuva em escoamento superficial, levando à alteração da qualidade dos recursos hídricos. Com este trabalho, objetivou-se simular o transporte de partículas em suspensão e de poluentes dissolvidos, transportados pelo escoamento, sobre uma superfície impermeável em escala de laboratório. O modelo experimental consistiu de um simulador para a aplicação de chuva artificial sobre uma superfície acrílica impermeável com 8,40 m2, na qual foram definidas quatro posições para a distribuição do cloreto de sódio e da areia fina, simulando fontes difusas de poluição. Os resultados indicaram diferenças entre os tempos de pico do transporte de poluentes dissolvidos e em suspensão, em função da posição desses. O efeito de first flush foi verificado para os poluentes dissolvidos independentemente da posição da fonte, enquanto para os poluentes transportados em suspensão o mesmo efeito só foi verificado quando a fonte estava mais próxima da saída da superfície impermeável.

ABSTRACT One of the impacts of urbanization on the environment is the changes in the rainfall-runoff process, causing changes in water resources quality. The objective of this project was to simulate the transport of suspended particles and pollutants dissolved on runoff, an impermeable surface at laboratory scale. The experimental model consisted on a simulator for the application of artificial rainfall on an impermeable surface with 8,40 m2, in which sodium chloride and fine sand were distributed in four defined regions, simulating sources of diffuse pollution. The results showed differences between peak transport times of dissolved and suspended pollutants, depending on their position. The first-flush effect was observed for the dissolved pollutants independently of the source position, whereas for the pollutants transported in suspension the same effect was only found when the source was closer to the outlet of the impervious surface.

Desempenho de métodos de estimativa da evapotranspiração de referência para a região da Serra da Mantiqueira, MG / Performance of the reference evapotranspiration estimating methods for the Mantiqueira range region, MG, Brazil

Objetivou-se, com o presente trabalho, avaliar o desempenho de métodos de estimativa da evapotranspiração de referência (ETo) nas escalas diária e mensal, durante os períodos chuvoso (outubro a março) e seco (abril a setembro), nos anos de 2007 e 2008, para a bacia hidrográfica do ribeirão Lavrinha, região da Serra da Mantiqueira, Minas Gerais (MG). O método de Penman-Monteith-FAO foi utilizado como referência. Para avaliação do desempenho dos métodos, foram considerados os coeficientes de correlação (r) e determinação (r²), concordância de Willmott (d), desempenho (c) de Camargo & Sentelhas e erro padrão de estimativa (EPE). Em geral, verificou-se que os métodos que envolvem radiação solar foram mais precisos na estimativa da ETo em relação aos métodos que envolvem apenas a temperatura do ar. Foram obtidas melhores estimativas pelos métodos de Jensen-Haise, FAO Radiação, Penman e Blaney-Criddle FAO para ambos os períodos, com coeficientes de desempenho entre "ótimo" e "muito bom". Os métodos Jensen-Haise, FAO Radiação e Blaney-Criddle FAO são mais indicados para estimativas em escala diária, para a região da Serra da Mantiqueira, por apresentarem maior precisão e formulações mais simples, enquanto que o método de Jensen-Haise apresentou o menor EPE nas estimativas em escala mensal.

The objective of this research was to evaluate the performance of reference evapotranspiration (ETo) estimating methods, in daily and monthly intervals, considering the rainy-summer (October to March) and dry-winter (April to September) seasons, in 2007 and 2008, in Mantiqueira range region, MG. To evaluate the performance methods were considered: the correlation (r) and determination (r²) coefficients, Willmott agreement (d), e Camargo & Sentelhas performance (c) and standard error estimate (SEE), taking Penman-Monteith-FAO as reference. It was verified that the methods based on solar radiation were more accurate than those based only on air temperature. Jensen-Haise, Radiation FAO, Penman and Blaney-Criddle FAO have produced better estimates in both seasons, obtaining good reliability on ETo estimate for the region, presenting "high" and "very good" performance. Jensen-Haise, Radiation FAO and Blaney-Criddle FAO are the most indicated methods in daily scale to the Mantiqueira range region due to present simpler mathematical structure and good performance, while the Jensen-Haise method presented the smallest standard error for the monthly scale.

Efeito de épocas de irrigação e de parcelamento de adubação sobre a produtividade do cafeeiro 'Catuaí' / Effect of times of irrigation and splitting of fertilizer on the productivity of 'Catuaí' coffee plant

Objetivou-se, no presente trabalho, avaliar o efeito de épocas de irrigação e de parcelamentos de adubação sobre a produtividade do cafeeiro. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados com parcelas subdividas em faixas. O experimento foi composto por 4 blocos (repetições), cada bloco foi dividido em 4 parcelas, que receberam o efeito de diferentes parcelamentos de adubação (4, 12, 24 e 36 aplicações de fertilizantes), as parcelas foram subdivididas em 5 subparcelas, correspondentes às diferentes épocas de irrigação: "A" entre 01/06 e 30/09, "B" entre 15/07 e 30/09, "C" de 01 a 30/09, "D" entre 01/06 e 30/09 com adubação manual e "E" não irrigada. Promoveu-se análise de variância sobre os dados de produtividade, identificando-se que houve efeito apenas do fator épocas de irrigação sobre a mesma. O teste de comparação de médias possibilitou concluir que a irrigação entre 01/06 e 30/09, seja com o uso de fertirrigação ou com aplicação manual de fertilizantes, proporcionou as melhores médias de produtividade.

This work aimed to evaluate the irrigation time and fertilizer splitting effects on coffee crop productivity. Random blocks with parcels subdivided into strips were the experimental design applied. The blocks had four replications and were divided into four plots. These plots (4, 12, 24 and 36 fertilizer applications) were subdivided into five subplots associated to different irrigation times: "A" between 06/01 and 09/30, "B" between 07/15 and 09/30, "C" between 09/01 and 09/30, "D" between 06/01 and 09/30 with manual application of fertilizer and "E" without irrigation. Analysis of variance was applied to evaluate the coffee crop productivity, which showed that only the irrigation time factor was effective. The mean comparison test allowed concluding that irrigation between 06/01 and 09/30, with fertigation or with manual application of fertilizer, produced the best productivity means.

Continuidade espacial de atributos físico-hídricos do solo em sub-bacia hidrográfica de cabeceira / Spatial continuity of soil physical-hydric attributes at headwater watershed

O conhecimento da estrutura de continuidade espacial dos atributos fisico-hídricos de solos é uma importante ferramenta para o manejo solo em sub-bacias hidrográficas. No entanto, o mapeamento produzido não pode apresentar-se enviesado, com tendências, como acontece com aqueles puramente geométricos. Desta forma, neste trabalho, objetivou-se avaliar modelos de semivariogramas, bem como, métodos de ajuste, para volume total de poros (VTP), condutividade hidráulica do solo saturado (k o), porosidade drenável (m), umidade volumétrica na capacidade de campo (qcc), umidade volumétrica no ponto de murcha permanente (qpmp) e capacidade total de armazenamento de água (CTA), em uma sub-bacia hidrográfica na cabeceira do Rio Grande, na Serra da Mantiqueira. Para isto, foram feitas amostragens em 198 pontos na camada de 0-0,15m em grids de 300m x 300m, 60m x 60m e 20m x 20m. Foram ajustados os modelos de semivariogramas esférico, exponencial e gaussiano ao semivariograma experimental, pelos métodos dos mínimos quadrados ponderados (MQP) e máxima verossimilhança (MV). A análise variográfica mostrou que todos os atributos estudados apresentaram-se estruturados espacialmente. A maioria dos atributos apresentou melhor ajuste pela metodologia dos MQP, exceção feita aos atributos porosidade drenável e qpmp. Não houve predominância de nenhum modelo específico de semivariogramas para os atributos avaliados.

The knowledge of spatial continuity of soil physical-hydric attributes is an important tool for soil management on watersheds. However, the mapping cannot present bias as produced by essential geometric interpolator. This work aims to evaluate semi-variogram models and respective methods of adjustment for total porosity (VTP), hydraulic conductivity saturated (k o), drainable porosity (m), soil moisture in field capacity (qcc), soil moisture in permanent wilt point (qpmp) and soil water storage capacity (CTA) on headwater watershed, in Mantiqueira Mountain region. For that, samples were collected at layer of 0-0.15 m, in 198 points, following the grids of 300m x 300m, 60m x 60m and 20m x 20m. Weighted minimum squared (MQP) and Maximum Likelihood (MV) methods were used to adjust spherical, exponential and gaussian semi-variogram models. Cross validation showed that all attributes studied presented spatial continuity. Most of soil attributes presented better adjustments through MQP methodology, except drainable porosity and qpmp. It was not possible to determine only one semi-variogram model to all soil attributes evaluated.

Continuidade espacial de chuvas intensas no estado de Minas Gerais / Spatial continuity of intense rainfall in Minas Gerais State, Brazil

O mapeamento de variáveis climáticas, como chuvas intensas, é de fundamental importância para o manejo ambiental. Para isto, ferramentas estatísticas para interpolação espacial devem ser devidamente analisadas e caracterizadas. Assim, objetivou-se com este trabalho analisar modelos e métodos de modelagem do semivariograma que melhor se ajustem a chuvas intensas com duração de 20, 60, 360 e 1440 minutos e tempos de retorno de 5, 50 e 100 anos, fornecendo subsídios primordiais para espacialização da mesma pelo interpolador geoestatístico, para o Estado de Minas Gerais. Foram testados os modelos esférico, exponencial e gaussiano pelos métodos de ajuste da Máxima Verossimilhança (MV) e Mínimos Quadrados Ponderados (MQP). Utilizou-se como critério de escolha do melhor modelo, o menor erro médio gerado pela validação cruzada, e em caso de similaridade, também foram considerados o maior grau de dependência espacial e o menor efeito pepita, além da análise visual do ajuste do modelo ao semivariograma experimental. O modelo exponencial se sobressaiu em nove das doze situações analisadas, o gaussiano em duas e o esférico em uma situação. Quanto aos métodos de ajuste, o MQP sobressaiu em todos os casos estudados, o que permite sugerir o modelo exponencial ajustado pelo método dos mínimos quadrados ponderados como sendo o mais adequado para o mapeamento da chuva intensa para as condições do Estado de Minas Gerais.

Climate variables mapping, as intense rainfall, is very important to environmental management. Although, statistical tools for spatial interpolation should be analyzed and characterized. This paper aims to analyze models and methods of semi-variogram modeling applied to intense rainfall with duration time of 20, 60, 360 and 1440 minutes and 5, 50 and 100 years of recurrence and consequently, giving support for its mapping, using kriging, in Minas Gerais State. Exponential, Spherical and Gaussian semi-variogram models were tested based on Weighted Minimum Square (WMS) and Maximum Likelihood (ML) methods, using GeoR software. For the best model and method evaluation was considered the mean absolute error produced by cross-validation. For mean error similarity, it was considered the spatial degree of dependence and smaller nugget effect. Visual adjustment of semi-variogram was also analyzed to complete the selection. Exponential model was predominant in nine of twelve situations, followed by Gaussian model in two situations and Spherical for just one. Weighted Minimum Square was the best adjust method in all situations. These results have indicated the exponential model adjusted by Weighted Minimum Square to intense rainfall mapping for Minas Gerais State conditions.

Precipitação provável para a região de Madre de Deus, Alto Rio Grande: modelos de probabilidades e valores característicos / Probable rainfall for Madre de Deus county, Alto Rio Grande region: distribution probability models and values characteristics

Nos dias atuais a irrigação é uma das principais técnicas a serviço da agricultura. Entretanto, a consideração da irrigação como única fonte de suprir a demanda de água para as plantas pode acarretar em sistemas superdimensionados, o que contribui para elevar seu custo de implantação. Uma das alternativas utilizadas na solução desse problema consiste em considerar a precipitação a um determinado nível de probabilidade, ou seja, a precipitação provável, o que possibilitaria fazer a irrigação complementar. Assim, objetivou-se com o presente trabalho, caracterizar a precipitação provável na região do município de Madre de Deus, MG, comparando quatro diferentes modelos de distribuição de freqüência (Gama, Normal, Log-normal 2 e 3 parâmetros). As lâminas diárias foram totalizadas em períodos de 10, 15 e 30 dias, sendo avaliadas com 13 diferentes níveis de probabilidades, para séries históricas de 57 anos de observação, compreendido entre 1942 e 1999. Foi aplicado o teste de Kolmogorov-Smirnov a fim de avaliar a adequabilidade das mesmas e verificar qual modelo é mais adequado para cada uma das séries históricas. Observou-se que os modelos de probabilidade adequaram-se melhor ao período chuvoso, sendo a distribuição Log-normal 3 parâmetros a mais adequada para as séries históricas de período mensal e a distribuição Gama para os períodos quinzenal e decendial.

Nowadays, irrigation is one of the most important agricultural technique. Therefore, this technique can not be the only source to supply water for crops, because the irrigation system may be over designed, increasing installation costs. One of alternatives to solve this problem is to analyze the probability of rainfall, decreasing costs and easing the irrigation management. This study purposes to characterize probable rainfall for Madre de Deus Village, comparing four (4) probability distribution models (Gama, Normal, Log-normal at 2 and 3 parameters). Daily rainfall depths were totalized in consecutive periods of 10, 15 and 30 days, being evaluated for 13 different probability levels, using historical series of 57 year observation, between 1942 and 1999. Kolmogorov-Smirnov statistical test was applied to evaluate the adequacy of the adjusted probability models, towards to the most adequate model for each historical series. Log-normal at 3 parameters was the most adequate for monthly periods and for fortnight and decennial periods, Gama distribution was the best model.