PERMANENCE OF WATER EFFECTIVENESS IN THE ROOT ZONE OF THE CAATINGA BIOME
DOI:
https://doi.org/10.1590/1983-21252016v29n320rcKeywords:
Wilting point. Soil. Semiarid environment.Abstract
Soil is an important water compartment into a watershed scale, mainly due to its role in providing water to plants and to the influence of antecedent moisture on the runoff initiation. The aim of this research is to assess the permanence of water effectiveness in the soil under preserved-vegetation constraints in the Caatinga biome, in the semiarid northeastern Brazil. For this purpose, hourly soil moisture measurements were collected with TDR and analyzed between 2003 and 2010 for three soil-vegetation associations in the Aiuaba Experimental Basin. The results showed that in nine months per year soil moisture was below wilting point for two associations, whose soils are Chromic Luvisol and Haplic Lixisol (Abruptic). In the third association, where the shallow soil Lithic Leptosol prevails, water was found non-effective four months per year. A possible reason for the high water permanence in the shallowest soil is the percolation process, generating sub-surface flow, which barely occurs in the deeper soils. In situ observations indicates that the long period of soil moisture below the wilting point was not enough to avoid the blooming season of the Caatinga vegetation during the rainy periods. Indeed, after the beginning of each rainy season, there is a growth of dense green vegetation, regardless of the long period under water shortage.Downloads
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References
ANTONINO, A. C. D. et al. A simplified water transfer model of the reservoir- ebb tide system, including preferential flow, in the semi- arid region in Northeastern Brazil. Journal of Hydrology, Amsterdam, v. 287, n. 1-4, p. 147-160, 2004.
AULER, A. C. et al. Soil physico-hydrical properties resulting from the management in Integrated Production Systems. Revista Ciência Agronômica, Fortaleza, v. 45, n. 5, p. 976-989, 2014.
BLANCO, C. J. C.; SECRETAN, Y.; FAVRE, A. Análise, aplicação e transposição de um modelo chuva-vazão para simulação de curvas de permanência de pequenas bacias da Amazônia. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 12, n. 1, p. 205-216, 2007.
CAMPOS J. N. B. Modeling the Yield-Evaporation-Spill in the Reservoir Storage Process: The Regulation Triangle Diagram. Water Resources Management, Amsterdam, v. 24, n. 13, p. 3487-3511, 2010.
CHEN, L. et al. The effect of land cover/vegetation on soil water dynamic in the hilly area of the loess plateau, China. Catena, Amsterdam, v. 70, n. 2, p. 200–208, 2007.
CHOW, V. T.; MAIDMENT, D.; MAYS, L. W. Applied Hydrology. McGraw Hill, 1988. 572 p.
COSTA, A. C. et al. Analysis of channel transmission losses in a dryland river reach in north-eastern Brazil using streamflow series, groundwater level series and multi-temporal satellite data. Hydrological Processes, New York, v. 27, n. 7, p. 1046-1060, 2013.
COSTA, A. C.; BRONSTERT, A.; DE ARÚJO, J. C. A channel transmission losses model for different dryland rivers. Hydrology and Earth System Sciences, Munique, v. 16, n. 4, p. 1111–1135, 2012.
COSTA, C.A.G. et al. Spatial behaviour of soil moisture in the root zone of the Caatinga biome. Revista Ciência Agronômica, Fortaleza, v. 44, n. 4, p. 685-694, 2013.
CRUZ, J. C.; TUCCI, C. E. M. Estimativa da disponibilidade hídrica através da curva de permanência. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 13, n. 1, p. 111-124, 2008.
DE ARAÚJO, J. C.; PIEDRA J. I. G. Comparative hydrology: analysis of a semiarid and a humid tropical watershed. Hydrological Processes, New York, v. 23, n. 8, p. 1169–1178, 2009.
DE ARAÚJO, J. C. et al. Water scarcity under scenarios for global climate change and regional development in semiarid Northeastern Brazil. Water International, Amsterdam, v. 29, n. 2, p. 209-220, 2004.
DE ARAÚJO, J. C.; GÜNTNER, A.; BRONSTERT, A. Loss of reservoir volume by sediment deposition and its impact on water availability in semiarid Brazil. Hydrological Sciences Journal des Sciences Hydrologiques, Wallingford, v. 51, n. 1, p. 157-170, 2006.
DE JONG VAN LIER, Q.; VAN DAM, J. C.; METSELAAR, K. Root Water Extraction under Combined Water and Osmotic Stress. Soil Science Society of America Journal, Madison, v. 73, n. 3, p. 862-875, 2009.
DE JONG VAN LIER, Q. et al. Macroscopic Root Water Uptake Distribution Using a Matric Flux Potential Approach. Vadose Zone Journal, Madison, v. 7, n. 3, p. 1065-1078, 2008.
DOWNER, C. W.; OGDEN, F. L. Appropriate vertical discretization of Richards equation for two-dimensional watershed-scale modelling. Hydrological Processes, New York, v. 18, n. 1, p. 1-22, 2004.
CLAESSEN, M. E. C. et al. Manual de métodos de análise de solo. 2. ed. Rio de Janeiro, RJ: EMBRAPA, 1997. 212 p.
FIGUEIREDO, J. V. et al. Runoff initiation in a preserved semiarid Caatinga small watershed, Northeastern Brazil. Hydrological Processes, New York, 2016. DOI: 10.1002/hyp.10801
GÜNTNER, A.; BRONSTERT, A. Representation of landscape variability and lateral redistribution processes for large-scale hydrological modelling in semi-arid areas. Journal of Hydrology, Amsterdam, v. 297, n. 1-4, p. 136-161, 2004.
JUHÁSZ, C. E. P. et al. Dinâmica físico-hídrica de uma toposseqüência de solos sob savana florestada (cerradão) em Assis, SP. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 30, n. 3, p. 401-412, 2006.
LARCHER, W. Ecofisiologia Vegetal. São Carlos, SP: RIMA, 2004. 531 p.
MALVEIRA, V.; de ARAÚJO, J.; GÜNTNER, A. Hydrological Impact of a High-Density Reservoir Network in Semiarid Northeastern Brazil. Journal of Hydrologic Engineering, Reston, v. 17, n. 1, p. 109-116, 2012.
MEDEIROS, P. H. A. et al. Modelling spatio-temporal patterns of sediment yield and connectivity in a semi-arid catchment with the WASA-SED model. Hydrological Sciences Journal des Sciences Hydrologiques , Wallingford, v. 55, n. 4, p. 636-648, 2010.
MEDEIROS, P. H. A.; DE ARAÚJO, J. C.; ANDRELLO, A. C. Uncertainties of the 137Cs technique for validation of soil redistribution modelling in a semiarid meso-scale watershed. Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v. 34, n. 2, p. 222-235, 2014.
MEDEIROS, P. H. A.; DE ARAÚJO, J. C. Temporal variability of rainfall in a semiarid environment in Brazil and its effect on sediment transport processes. Journal of Soils and Sediments, Heidelberg, v. 14, n. 7, p. 1216-1223, 2014.
MONTENEGRO, A. A. A.; RAGAB, R. Hydrological response of a Brazilian semi-arid catchment to different land use and climate change scenarios: a modelling study. Hydrological Processes, New York, v. 24, n. 19, p. 2705-2723, 2010.
MONTENEGRO, S. M. G.; RAGAB, R. Impact of possible climate and land use changes in the semi arid regions: A case study from North Eastern Brazil. Journal of Hydrology, Amsterdam, v. 434-435, n. 1, p. 55-68, 2012.
NEVES, A. L. R. et al. Monitoring soil coverage and yield of cowpea furrow irrigated with saline water at different phenological stages. Revista Ciência Agronômica, Fortaleza, v. 41, n. 1, p. 56 - 59, 2010.
NOVAES, L. F. et al. Modelo para a quantificação da disponibilidade hídrica: Parte 2 - Análise do comportamento do modelo para a estimativa da Q7,10 na Bacia do Paracatu. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 14, n. 1, p. 27-39, 2009.
PINHEIRO, E. A. R. et al. Importance of soil-water to the Caatinga biome, Brazil. Ecohydrology, Londres, 2016. DOI: 10.1002/eco.1728
PINHEIRO, E. A. R.; COSTA, C. A. G.; DE ARAÚJO, J. C. Effective root depth of the Caatinga biome. Journal of Arid Environments, Amsterdam, v. 89, n. 1, p. 1-4, 2013.
PINHEIRO, V. B.; NAGHETTINI, M. Calibração de um modelo chuva-vazão em bacias sem monitoramento fluviométrico a partir de curvas de permanência sintéticas. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 15, n. 2, p. 143-156, 2010.
PORPORATTO, A. et al. Ecohydrology of water-controlled ecosystems. Advances in Water Resources, Amsterdam, v. 25, n. 8-12, p. 1335-1348, 2002.
RODRIGUES, J. O. et al. Sazonalidade de variáveis biofísicas em regiões semiáridas pelo emprego do sensoriamento remoto. Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v. 29, n. 3, p. 452-465, 2009.
SANTOS, J.; ARAÚJO, E. L. ; ALBUQUERQUE, U. P. Richness and distribution of useful woody plants in the semi-arid region of northeastern Brazil. Journal of Arid Environments, Amsterdam, v. 72, n. 5, p. 652-663, 2008.
SENEVIRATNE, S. L. et al. Investigating soil moisture–climate interactions in a changing climate: A review. Earth-Science Reviews, Amsterdam, v. 99, n. 3-4, p. 125-161, 2010.
SILANS, A. M. B. P. de, ALMEIDA, C. das N.; PORTO, R. de Q. Impacto da incerteza na representatividade da repartição espacial da precipitação sobre os hidrogramas e as curvas de permanência obtidos de um modelo chuva-vazão distribuído. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 14, n. 2, p. 59-71, 2009.
SILVA, J. R. L. da; MONTENEGRO, A. A. A.; SANTOS, T. E. M. dos. Caracterização física e hidráulica de solos em bacias experimentais do semiárido brasileiro, sob manejo conservacionista. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v. 16, n. 1, p. 27-36, 2012.
SOUZA, E. R. et al. Temporal stability of soil moisture in irrigated carrot crops in Northeast Brazil. Agricultural Water Management, Amsterdam, v. 99, n. 1, p. 26-32, 2011.
STREDA, T. et al. Effective use of water by wheat varieties with different root system sizes in rain-fed experiments in Central Europe. Agricultural Water Management, Amsterdam, v. 104, n.1, p. 203– 209, 2012.
WANG, L. et al. Dryland ecohydrology and climate change: critical issues and technical advances. Hydrology
AULER, A. C. et al. Soil physico-hydrical properties resulting from the management in Integrated Production Systems. Revista Ciência Agronômica, Fortaleza, v. 45, n. 5, p. 976-989, 2014.
BLANCO, C. J. C.; SECRETAN, Y.; FAVRE, A. Análise, aplicação e transposição de um modelo chuva-vazão para simulação de curvas de permanência de pequenas bacias da Amazônia. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 12, n. 1, p. 205-216, 2007.
CAMPOS J. N. B. Modeling the Yield-Evaporation-Spill in the Reservoir Storage Process: The Regulation Triangle Diagram. Water Resources Management, Amsterdam, v. 24, n. 13, p. 3487-3511, 2010.
CHEN, L. et al. The effect of land cover/vegetation on soil water dynamic in the hilly area of the loess plateau, China. Catena, Amsterdam, v. 70, n. 2, p. 200–208, 2007.
CHOW, V. T.; MAIDMENT, D.; MAYS, L. W. Applied Hydrology. McGraw Hill, 1988. 572 p.
COSTA, A. C. et al. Analysis of channel transmission losses in a dryland river reach in north-eastern Brazil using streamflow series, groundwater level series and multi-temporal satellite data. Hydrological Processes, New York, v. 27, n. 7, p. 1046-1060, 2013.
COSTA, A. C.; BRONSTERT, A.; DE ARÚJO, J. C. A channel transmission losses model for different dryland rivers. Hydrology and Earth System Sciences, Munique, v. 16, n. 4, p. 1111–1135, 2012.
COSTA, C.A.G. et al. Spatial behaviour of soil moisture in the root zone of the Caatinga biome. Revista Ciência Agronômica, Fortaleza, v. 44, n. 4, p. 685-694, 2013.
CRUZ, J. C.; TUCCI, C. E. M. Estimativa da disponibilidade hídrica através da curva de permanência. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 13, n. 1, p. 111-124, 2008.
DE ARAÚJO, J. C.; PIEDRA J. I. G. Comparative hydrology: analysis of a semiarid and a humid tropical watershed. Hydrological Processes, New York, v. 23, n. 8, p. 1169–1178, 2009.
DE ARAÚJO, J. C. et al. Water scarcity under scenarios for global climate change and regional development in semiarid Northeastern Brazil. Water International, Amsterdam, v. 29, n. 2, p. 209-220, 2004.
DE ARAÚJO, J. C.; GÜNTNER, A.; BRONSTERT, A. Loss of reservoir volume by sediment deposition and its impact on water availability in semiarid Brazil. Hydrological Sciences Journal des Sciences Hydrologiques, Wallingford, v. 51, n. 1, p. 157-170, 2006.
DE JONG VAN LIER, Q.; VAN DAM, J. C.; METSELAAR, K. Root Water Extraction under Combined Water and Osmotic Stress. Soil Science Society of America Journal, Madison, v. 73, n. 3, p. 862-875, 2009.
DE JONG VAN LIER, Q. et al. Macroscopic Root Water Uptake Distribution Using a Matric Flux Potential Approach. Vadose Zone Journal, Madison, v. 7, n. 3, p. 1065-1078, 2008.
DOWNER, C. W.; OGDEN, F. L. Appropriate vertical discretization of Richards equation for two-dimensional watershed-scale modelling. Hydrological Processes, New York, v. 18, n. 1, p. 1-22, 2004.
CLAESSEN, M. E. C. et al. Manual de métodos de análise de solo. 2. ed. Rio de Janeiro, RJ: EMBRAPA, 1997. 212 p.
FIGUEIREDO, J. V. et al. Runoff initiation in a preserved semiarid Caatinga small watershed, Northeastern Brazil. Hydrological Processes, New York, 2016. DOI: 10.1002/hyp.10801
GÜNTNER, A.; BRONSTERT, A. Representation of landscape variability and lateral redistribution processes for large-scale hydrological modelling in semi-arid areas. Journal of Hydrology, Amsterdam, v. 297, n. 1-4, p. 136-161, 2004.
JUHÁSZ, C. E. P. et al. Dinâmica físico-hídrica de uma toposseqüência de solos sob savana florestada (cerradão) em Assis, SP. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 30, n. 3, p. 401-412, 2006.
LARCHER, W. Ecofisiologia Vegetal. São Carlos, SP: RIMA, 2004. 531 p.
MALVEIRA, V.; de ARAÚJO, J.; GÜNTNER, A. Hydrological Impact of a High-Density Reservoir Network in Semiarid Northeastern Brazil. Journal of Hydrologic Engineering, Reston, v. 17, n. 1, p. 109-116, 2012.
MEDEIROS, P. H. A. et al. Modelling spatio-temporal patterns of sediment yield and connectivity in a semi-arid catchment with the WASA-SED model. Hydrological Sciences Journal des Sciences Hydrologiques , Wallingford, v. 55, n. 4, p. 636-648, 2010.
MEDEIROS, P. H. A.; DE ARAÚJO, J. C.; ANDRELLO, A. C. Uncertainties of the 137Cs technique for validation of soil redistribution modelling in a semiarid meso-scale watershed. Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v. 34, n. 2, p. 222-235, 2014.
MEDEIROS, P. H. A.; DE ARAÚJO, J. C. Temporal variability of rainfall in a semiarid environment in Brazil and its effect on sediment transport processes. Journal of Soils and Sediments, Heidelberg, v. 14, n. 7, p. 1216-1223, 2014.
MONTENEGRO, A. A. A.; RAGAB, R. Hydrological response of a Brazilian semi-arid catchment to different land use and climate change scenarios: a modelling study. Hydrological Processes, New York, v. 24, n. 19, p. 2705-2723, 2010.
MONTENEGRO, S. M. G.; RAGAB, R. Impact of possible climate and land use changes in the semi arid regions: A case study from North Eastern Brazil. Journal of Hydrology, Amsterdam, v. 434-435, n. 1, p. 55-68, 2012.
NEVES, A. L. R. et al. Monitoring soil coverage and yield of cowpea furrow irrigated with saline water at different phenological stages. Revista Ciência Agronômica, Fortaleza, v. 41, n. 1, p. 56 - 59, 2010.
NOVAES, L. F. et al. Modelo para a quantificação da disponibilidade hídrica: Parte 2 - Análise do comportamento do modelo para a estimativa da Q7,10 na Bacia do Paracatu. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 14, n. 1, p. 27-39, 2009.
PINHEIRO, E. A. R. et al. Importance of soil-water to the Caatinga biome, Brazil. Ecohydrology, Londres, 2016. DOI: 10.1002/eco.1728
PINHEIRO, E. A. R.; COSTA, C. A. G.; DE ARAÚJO, J. C. Effective root depth of the Caatinga biome. Journal of Arid Environments, Amsterdam, v. 89, n. 1, p. 1-4, 2013.
PINHEIRO, V. B.; NAGHETTINI, M. Calibração de um modelo chuva-vazão em bacias sem monitoramento fluviométrico a partir de curvas de permanência sintéticas. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 15, n. 2, p. 143-156, 2010.
PORPORATTO, A. et al. Ecohydrology of water-controlled ecosystems. Advances in Water Resources, Amsterdam, v. 25, n. 8-12, p. 1335-1348, 2002.
RODRIGUES, J. O. et al. Sazonalidade de variáveis biofísicas em regiões semiáridas pelo emprego do sensoriamento remoto. Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v. 29, n. 3, p. 452-465, 2009.
SANTOS, J.; ARAÚJO, E. L. ; ALBUQUERQUE, U. P. Richness and distribution of useful woody plants in the semi-arid region of northeastern Brazil. Journal of Arid Environments, Amsterdam, v. 72, n. 5, p. 652-663, 2008.
SENEVIRATNE, S. L. et al. Investigating soil moisture–climate interactions in a changing climate: A review. Earth-Science Reviews, Amsterdam, v. 99, n. 3-4, p. 125-161, 2010.
SILANS, A. M. B. P. de, ALMEIDA, C. das N.; PORTO, R. de Q. Impacto da incerteza na representatividade da repartição espacial da precipitação sobre os hidrogramas e as curvas de permanência obtidos de um modelo chuva-vazão distribuído. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 14, n. 2, p. 59-71, 2009.
SILVA, J. R. L. da; MONTENEGRO, A. A. A.; SANTOS, T. E. M. dos. Caracterização física e hidráulica de solos em bacias experimentais do semiárido brasileiro, sob manejo conservacionista. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v. 16, n. 1, p. 27-36, 2012.
SOUZA, E. R. et al. Temporal stability of soil moisture in irrigated carrot crops in Northeast Brazil. Agricultural Water Management, Amsterdam, v. 99, n. 1, p. 26-32, 2011.
STREDA, T. et al. Effective use of water by wheat varieties with different root system sizes in rain-fed experiments in Central Europe. Agricultural Water Management, Amsterdam, v. 104, n.1, p. 203– 209, 2012.
WANG, L. et al. Dryland ecohydrology and climate change: critical issues and technical advances. Hydrology
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20-07-2016
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Agricultural Engineering
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