Este trabalho teve como objetivo geral determinar o volume total de água escoada e a produção de sedimentos provenientes de segmentos de estradas florestais submetidas às condições de chuva natural e, com esses resultados, validar o modelo WEPP por meio de comparações entre dados observados e dados preditos pelo modelo. A pesquisa foi realizada no projeto de reflorestamento, povoamento de Pinus caribaea Morelet e Pinus oocarpa Schiede, pertencente à Fazenda Monte Alegre, em Agudos – São Paulo. O universo abrangido pela pesquisa foi constituído de 16 segmentos de estrada. Foram estudadas duas declividades (1 e 7%) e dois comprimentos (20 e 40 m), caracterizando quatro tratamentos: comprimento do segmento de 20 m e 1% de declividade, comprimento de 40 m e 1% de declividade, comprimento de 20 m e 7% de declividade e comprimento de 40 m e 7% de declividade. De cada tratamento foram feitas quatro repetições. Para determinação da quantidade de material erodido foram instalados tambores coletores, localizados na parte inferior das estradas. Posteriormente, os arquivos de clima, precipitação, solo, inclinação e comprimento do segmento foram introduzidos e adaptados ao modelo de predição de erosão WEPP com o propósito de dar validação a este, visando a confecção de um modelo apropriado às condições florestais brasileiras. Os resultados das análises permitiram concluir o seguinte: a) nos valores observados de volume de enxurrada, o efeito de comprimento do segmento de estrada foi significativo, ao passo que o efeito de declividade não apresentou diferença significativa; b) nos valores observados de peso do solo, o efeito de declividade do segmento foi mais significativo que o efeito de comprimento; c) nos valores de volume de enxurrada e peso do solo preditos pelo modelo WEPP, o efeito de declividade do segmento foi mais significativo que o efeito de comprimento; d) à medida que se aumentou a precipitação, ocorreu aumento quadrático do volume de enxurrada observado em todos os tratamentos; e) à medida que a precipitação aumentou, ocorreu aumento linear do peso do solo observado no comprimento do segmento de 20 m e 1% de declividade; entretanto, nos outros tratamentos, o aumento no peso do solo observado foi quadrático; f) em todos os tratamentos, o peso do solo observado cresceu exponencialmente em função do incremento no volume de enxurrada; g) na validação do modelo WEPP, os valores preditos de volume de enxurrada foram em média 166,58% superiores aos dados observados; h) os valores observados de peso do solo na declividade de 1% apresentaram variação superior de 1125,09% no segmento de estrada com 20 m de comprimento e de 724,41% no segmento com 40 m de comprimento, em relação aos valores preditos pelo modelo WEPP, indicando que, nas menores declividades, o modelo se comportou de forma não-satisfatória, subestimando as perdas; i) os valores de peso do solo preditos pelo modelo WEPP na declividade de 7% apresentaram variação superior de 6,73% no segmento de estrada com 20 m de comprimento e de 120,25% no segmento com 40 m de comprimento, em relação aos valores observados; e j) o modelo brasileiro de predição de erosão pela água (WEPP – Brasil) não se encontra totalmente calibrado para nossas condições. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT: The general objective of this work was to determine the total volume of the water runoff and the production of sediments from segments of forest roads under normal rainfall conditions, and, with the results, to test the WEPP model through comparisons between data observed and data predicted by the model. The research was carried out in a reforestation project with Pinus caribaea Morelet and Pinus oocarpa Schiede plantations, of the Fazenda Monte Alegre, in Agudos – São Paulo State, Brazil. The area covered by the research was of 16 road segments. Two slopes (1 and 7%) and two lengths (20 and 40 m) were studied, totalling four treatments: length of the segment of 20 m and slope of 1%; length of 40 m and slope of 1%; length of 20 m and slope of 7%; and length of 40 m and slope of 7%. Of each treatment, four repetitions were made. For the determination of amount of eroded matter, collector drums were placed in the lowest part of the roads. Later, files of climate, precipitation, soil, slope and segment length were included and adapted to the erosion prediction WEPP model, with the purpose of validating the model, viewing the elaboration of a model suited to the Brazilian forest conditions. The analyses results allowed the following conclusions: a) in the observed volumes of runoff, the effect of road segment length was significant, while the slope effect did not present a significant difference; b) in the observed values of soil weights, the slope effect of the segment was more significant than the length effect; c) in the values of runoff volume and soil weight predicted by the WEPP model, the slope effect of the segment was more significant than the length effect; d) as the precipitation increased, the runoff volume increased in a quadratic way, which was observed in all the treatments; e) as the precipitation increased, a linear increase of soil weight occurred in the segment length of 20 m and slope of 1%. However, in the other treatments, the increase observed in soil weight was quadratic; f) in all the treatments, the observed soil weight increased exponentially in function of the increase in the runoff volume; g) in the validation of the WEPP model, the runoff volumes predicted were, in average, 166.58% greater than the observed data; h) the observed soil weight values in the 1% slope presented a higher variation of 1125.09% in the road segment with length of 20 m, and 724.41% in the segment with 40 m in relation to the values predicted by the WEPP model. This indicates that, in lower slope values, the behaviour of the model was not satisfactory, subestimating losses; i) the soil weight values predicted by the WEPP model in the 7% of slope presented a higher variation of 6.73% in the road segment of 20 m, and 120.25% in the segment of 40m, in relation to the observed values; and j) the Brazilian model for prediction of erosion by water (WEPP-Brasil), is not totally adjusted to these conditions.

A avaliação da largura de florestas ribeirinhas para a retenção de sedimentos inclui as seguintes hipóteses: 1. A presença da Floresta Ribeirinha é eficiente na retenção de sedimentos em áreas cultivadas por cana-de-açúcar; 2. Diferentes larguras de Florestas Ribeirinhas apresentam diferentes eficiências para essa função e, 3. As larguras de florestas ribeirinhas para a retenção de sedimentos variam de acordo com as características da microbacia. Para testar essas hipóteses, foi utilizada a técnica do 137Cs em áreas agrícolas cultivadas por cana-de-açúcar e em Áreas de Preservação Permanente de Iracemápolis, incluindo um fragmento Florestal Ribeirinho Remanescente, uma Área Restaurada com espécies nativas e uma área de Cerradão em Orindiúva. Essa técnica foi aplicada concomitantemente com o programa de interface EDI (Erosion Database Interface) que associa o modelo WEPP (Water Erosion Prediction Project), e SIG (Sistema de Informações Geográficas) para calcular erosão e deposição tanto para a escala das transeções quanto para as microbacias. Para complementar o estudo, as análises morfológicas do perfil do solo serviram para dar suporte à aplicação do modelo WEPP. A análise fitossociológica destacou-se como importante ferramenta para verificar a heterogeneidade das condições da vegetação. Todas as metodologias mostraram que a Floresta Ribeirinha foi eficiente para este papel, pois a deposição ocorreu somente na Floresta e a erosão foi predominante na cana-de-açúcar. A largura de 30 m de faixa ciliar apresentou 10% de eficiência para a retenção de sedimentos nas microbacias de Iracemápolis e 63% de eficiência para a microbacia do rio Turvo. As larguras de Florestas ribeirinhas de 46m, 56 m e 34 m foram as que permitiram uma produção aceitável de sedimentos de acordo com as condições atuais nas três microbacias de estudo (Wtsy). A modelagem utilizando a interface EDI mostrou que as larguras das florestas ribeirinhas para a retenção de sedimentos devem ser analisadas considerando as características da microbacia, como o comprimento de rampa, a - 6 - declividade, o tipo de solo. A heterogeneidade dos parâmetros fitossociológicos entre as transeções com relação à diversidade, densidade, área basal total indica que a análise da largura da Floresta Ribeirinha deve considerar o posicionamento dos fragmentos de floresta na paisagem, o estado de degradação ambiental da Floresta, a largura total do fragmento, a disposição dos elementos na paisagem, o tipo de solo, o histórico de ocupação das terras. / The main hypotheses of the present study regarding the evaluation of the efficiency of riparian forest to sediment retention were: 1. Riparian Forest is an efficient system for sediment retention in watersheds; 2. Different Riparian Forests widths present different efficiencies for this function and, 3. Widths of riparian forests to sediment retention vary according to watershed characteristics. Erosion prediction methods were applied in sugarcane crop areas in Iracemápolis, SP, where a natural Riparian Forest and a Reforested area were selected for the study, and in Orindiúva, SP, were a Savana vegetation (Cerrados) was studied. The interface program EDI (Erosion Database Interface) that links WEPP model (Water Erosion Prediction Project), to GIS (Geographical Information System) was used to evaluate erosion and sediment deposition in the watersheds. Morphological analyses of soil profiles was used as a tool to help in the evaluation of WEPP model deposition estimates. Phytossociologycal studies were important to characterize the heterogeneity of the riparian vegetation. All the methodologies showed that Riparian Forests was efficient for sediment retention. Sediment deposition was observed only in the riparian ecosystem while in the cultivated land the erosion process was predominant. 30m of riparian vegetation strip showed a capacity to retain 10% of the total amount of sediments produced in Iracemapolis watershed and 63% of the total amount in the Rio Turvo watershed. The riparian width of 46m, 56 m and 34 m produced acceptable sediment retention averages considering the current management. Riparian forest width for sediment retention evaluation should consider the watershed characteristics, as shape, slope, soil, kind of soil use and vegetation, historical management analysis, and the environmental conditions of the landscape.

Submitted by VERA LÚCIA DA SILVA FARIAS null (verlucbio@yahoo.com.br) on 2017-01-12T20:11:31Z No. of bitstreams: 1 Tese_Vera_Lucia_da_Silva_Farias.pdf: 2109156 bytes, checksum: a352f68e4cb2df0cff49ade4c7573779 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-01-16T17:36:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 farias_vls_dr_jabo.pdf: 2109156 bytes, checksum: a352f68e4cb2df0cff49ade4c7573779 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-16T17:36:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 farias_vls_dr_jabo.pdf: 2109156 bytes, checksum: a352f68e4cb2df0cff49ade4c7573779 (MD5) Previous issue date: 2016-12-16 / Com a crescente preocupação com as perdas de fósforo na água de enxurrada e sedimentos erodidos enriquecidos com P, que podem aumentar o risco de eutrofização dos corpos d´água superficiais, o interesse no uso de modelos que avaliam os impactos do uso do solo, tornou-se importante. O modelo WEPP, tem uma ampla gama de aplicabilidade, uma vez que pode ser usado para simular processos de erosão, escoamento e transporte de elementos orgânicos e químicos. Entretanto, no Brasil, não há casos em que um algoritmo tenha sido associado ao WEPP para modelar o transporte de P. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de modelos para estimar as perdas de fósforo disponível, no sedimento erodido predito pelo WEPP, em uma pequena bacia hidrográfica. O presente trabalho foi realizado em área localizada no município de Tabapuã, noroeste do Estado de São Paulo. Os dados para alimentar o banco de dados do WEPP basearam-se nos componentes: climático, hidrológico e desenvolvimento vegetal. Os sedimentos erodidos foram classificados em: frações primárias, areia, silte, agregados pequenos e grandes. Com tais frações foi calculada a taxa de enriquecimento por fósforo com o WEPP (WER). Outros dois algoritmos foram utilizados para estimar o fósforo transportado com o sedimento erodido: ln(ER) = 2,682 – 0,278 ln(Sed) e) ln(ER) = 2 - 0,2 ln(Sed). Para a validação das estimativas de P nos sedimentos, utilizaram-se os critérios: o coeficiente de Nash-Sutcliffe (NS), o erro quadrático médio (RMSE), o coeficiente de massa residual (CRM) e o índice de concordância (d). Os modelos testados para estimar as taxas de enriquecimento do sedimento erodido e enxurrada por P são eficientes, quando em uso com as predições do Water Erosion Prediction Project (WEPP). As taxas de enriquecimento obtidas com o WEPP (WER), equação ln(ER) = 2,682 – 0,278 ln(Sed) e ln(ER) = 2 - 0,2 ln(Sed), respectivamente, apresentaram coeficiente de Nash-Sutcliffe (NS) próximo de 1. As perdas de P com o sedimento e enxurrada apresentaram moderado grau de dependência especial (GDE), enquanto que a erosão estimada pelo WEPP apresentou alto GDE. Perdas de fósforo solúvel com a enxurrada acima de 0,02 mg L-1, valor crítico para eutrofização, podem ser obtidas em 81% da área da bacia com uma probabilidade superior a 75%. / With the growing concern over phosphorus losses with the runoff water and eroded sediment enriched with P that can increase the risk of eutrophication of surface water bodies, interest in the use of models that assess the impacts of land use, has if important. The WEPP model has a wide range of applicability, since it can be used to simulate erosion, drainage and transport and organic chemicals. However, in Brazil, there aren’t cases in which an algorithm has been associated with the WEPP to model the transport P. Thus, the objective with this study was to evaluate the performance of mode loss of phosphorus with eroded sediment in agricultural environment to estimate phosphorus losses available in the sediment eroded predicted the WEPP in a small catchment. This work was carried out in an area located in the municipality of Tabapuã, northwest of São Paulo. The sediment losses were estimated with the WEPP model. Two approaches (P-empirical) estimated ER according to an empirical relationship, and the other approach used WER calculated by WEPP (P-WEPP). Models to estimate enrichment rates of the sediment (Sed) and runoff with the Water Erosion Prediction Project (WEPP), WER - WEPP, an equation ln(ER) = 2.682 - 0.278 ln(Sed) and ln(ER) = 2 - 0.2 ln (Sed) present coefficient of Nash-Sutcliffe (NS) next 1.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2016-08-15T15:18:46Z No. of bitstreams: 1 Waldemir Pereira de Souza.pdf: 2049790 bytes, checksum: cfb86b171794e47f98d211aa32854b10 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-15T15:18:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Waldemir Pereira de Souza.pdf: 2049790 bytes, checksum: cfb86b171794e47f98d211aa32854b10 (MD5) Previous issue date: 2015-09-18 / Soil erosion is an irreversible phenomenon that causes soil degradation and deterioration of water quality, therefore, models such as water erosion prediction project (WEPP) physical base can be increasingly used to assess erosion rill in semiarid environment. The objective was to quantify the rill erosion with relationships the WEPP and evaluate the hydraulic conditions of runoff under conditions of rill preformed. The experiment was conducted in the exu watershed in Serra Talhada, semiarid region of Pernambuco where was prepared 16 rill preformed who underwent different flow levels: 5.87 L min-1, 12.10 L min-1, 20.33 L min-1 and 27.57 L min-1 in Entisol fluvent. With the performance of the concentration of runoff in rill experimental produced flow regimes slow turbulent in the largest flows applied characterizing the characterizing the occurrence of erosion in rill. The erodibility values in rill (Kr)was 0.0011 kgN-1s-1 and critical shear corresponds to 1.91 Pa. The values of soil losses to erosion rill were considered high for Entisol fluvent behaving smaller particle size composition with a higher percentage of sand. / A erosão do solo é um fenômeno irreversível que causa a degradação do solo e a deterioração da qualidade da água, dessa forma, modelos como o Projeto de Predição de Erosão Hídrica (WEPP) de base física podem ser cada vez mais utilizados na avaliação da erosão do solo em sulcos em ambiente semiárido. Objetivou-se quantificar a erosão em sulcos com as relações de erosão do WEPP e avaliar as condições hidráulicas do escoamento superficial sob condições de sulcos pré-formados. O experimento foi realizado na Bacia do Riacho Exu, no município de Serra Talhada, região semiárida de Pernambuco onde foram preparadas parcelas experimentais que consistiram em 16 sulcos pré-formados que foram submetidos a aplicação de diferentes níveis de vazão: 5,87 Lmin-1, 12,10 Lmin-1, 20,33 Lmin-1 e 27,57 Lmin-1 em Neossolo Flúvico. Com a atuação da concentração do escoamento superficial nos sulcos experimentais produziram regimes de escoamento na faixa de turbulento lento nos maiores fluxos aplicados caracterizando a ocorrência da erosão em sulcos. Os valores de erodibilidade em sulcos (Kr) foi de 0,0011 KgN-1s-1 e a tensão crítica de cisalhamento corresponde a 1,91 Pa. Os valores das perdas de solo para a erosão em sulcos foram consideradas altas para um Neossolo Flúvico comportando menor composição granulométrica com maior percentagem de areia.

A avaliação da largura de florestas ribeirinhas para a retenção de sedimentos inclui as seguintes hipóteses: 1. A presença da Floresta Ribeirinha é eficiente na retenção de sedimentos em áreas cultivadas por cana-de-açúcar; 2. Diferentes larguras de Florestas Ribeirinhas apresentam diferentes eficiências para essa função e, 3. As larguras de florestas ribeirinhas para a retenção de sedimentos variam de acordo com as características da microbacia. Para testar essas hipóteses, foi utilizada a técnica do 137Cs em áreas agrícolas cultivadas por cana-de-açúcar e em Áreas de Preservação Permanente de Iracemápolis, incluindo um fragmento Florestal Ribeirinho Remanescente, uma Área Restaurada com espécies nativas e uma área de Cerradão em Orindiúva. Essa técnica foi aplicada concomitantemente com o programa de interface EDI (Erosion Database Interface) que associa o modelo WEPP (Water Erosion Prediction Project), e SIG (Sistema de Informações Geográficas) para calcular erosão e deposição tanto para a escala das transeções quanto para as microbacias. Para complementar o estudo, as análises morfológicas do perfil do solo serviram para dar suporte à aplicação do modelo WEPP. A análise fitossociológica destacou-se como importante ferramenta para verificar a heterogeneidade das condições da vegetação. Todas as metodologias mostraram que a Floresta Ribeirinha foi eficiente para este papel, pois a deposição ocorreu somente na Floresta e a erosão foi predominante na cana-de-açúcar. A largura de 30 m de faixa ciliar apresentou 10% de eficiência para a retenção de sedimentos nas microbacias de Iracemápolis e 63% de eficiência para a microbacia do rio Turvo. As larguras de Florestas ribeirinhas de 46m, 56 m e 34 m foram as que permitiram uma produção aceitável de sedimentos de acordo com as condições atuais nas três microbacias de estudo (Wtsy). A modelagem utilizando a interface EDI mostrou que as larguras das florestas ribeirinhas para a retenção de sedimentos devem ser analisadas considerando as características da microbacia, como o comprimento de rampa, a - 6 - declividade, o tipo de solo. A heterogeneidade dos parâmetros fitossociológicos entre as transeções com relação à diversidade, densidade, área basal total indica que a análise da largura da Floresta Ribeirinha deve considerar o posicionamento dos fragmentos de floresta na paisagem, o estado de degradação ambiental da Floresta, a largura total do fragmento, a disposição dos elementos na paisagem, o tipo de solo, o histórico de ocupação das terras. / The main hypotheses of the present study regarding the evaluation of the efficiency of riparian forest to sediment retention were: 1. Riparian Forest is an efficient system for sediment retention in watersheds; 2. Different Riparian Forests widths present different efficiencies for this function and, 3. Widths of riparian forests to sediment retention vary according to watershed characteristics. Erosion prediction methods were applied in sugarcane crop areas in Iracemápolis, SP, where a natural Riparian Forest and a Reforested area were selected for the study, and in Orindiúva, SP, were a Savana vegetation (Cerrados) was studied. The interface program EDI (Erosion Database Interface) that links WEPP model (Water Erosion Prediction Project), to GIS (Geographical Information System) was used to evaluate erosion and sediment deposition in the watersheds. Morphological analyses of soil profiles was used as a tool to help in the evaluation of WEPP model deposition estimates. Phytossociologycal studies were important to characterize the heterogeneity of the riparian vegetation. All the methodologies showed that Riparian Forests was efficient for sediment retention. Sediment deposition was observed only in the riparian ecosystem while in the cultivated land the erosion process was predominant. 30m of riparian vegetation strip showed a capacity to retain 10% of the total amount of sediments produced in Iracemapolis watershed and 63% of the total amount in the Rio Turvo watershed. The riparian width of 46m, 56 m and 34 m produced acceptable sediment retention averages considering the current management. Riparian forest width for sediment retention evaluation should consider the watershed characteristics, as shape, slope, soil, kind of soil use and vegetation, historical management analysis, and the environmental conditions of the landscape.

Submitted by GRENDA HINGRID ALCANTARA (grendaalcantara@outlook.com) on 2018-10-04T10:38:02Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Grenda.pdf: 1551203 bytes, checksum: b29f515793930c19d42450e6fb2bd2c6 (MD5) / Rejected by Neli Silvia Pereira null (nelisps@fcav.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: 1 - A ficha catalográfica e o certificado de aprovação estão em ordem invertida. Primeiro vem a ficha e depois o certificado. 2- Está faltando o resumo em inglês no repositório. Agradecemos a compreensão. on 2018-10-04T14:53:32Z (GMT) / Submitted by GRENDA HINGRID ALCANTARA (grendaalcantara@outlook.com) on 2018-10-04T22:12:52Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Grenda imprimir .pdf: 1550980 bytes, checksum: 54ea8cf2c739e50badf9194898503dba (MD5) / Approved for entry into archive by Neli Silvia Pereira null (nelisps@fcav.unesp.br) on 2018-10-08T17:15:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alcantara_gh_me_jabo.pdf: 1550980 bytes, checksum: 54ea8cf2c739e50badf9194898503dba (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-08T17:15:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alcantara_gh_me_jabo.pdf: 1550980 bytes, checksum: 54ea8cf2c739e50badf9194898503dba (MD5) Previous issue date: 2018-07-11 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Em modelos de predição da erosão, caso do Water Erosion Prediction Project – WEPP, há a necessidade da determinação de propriedades do solo relativas à sua resistência à erosão. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi determinar a erodibilidade em sulcos (Kr) e a tensão cisalhante crítica (tc) em Latossolos com diferentes teores de óxidos de ferro na região nordeste do Estado de São Paulo. A erosão em sulcos foi avaliada com chuva simulada de intensidade média de 65 mm h-1 aplicada por 65 minutos, além de fluxos adicionais de água (11, 39 e 64 L min-1), em seis sulcos pré-formados, em cada Latossolo, com 9,0 m de comprimento, 0,10 m de profundidade e 0,25 m de largura em cada solo. Os valores Kr para os Latossolos foram de 0,0094 s m-1 a 0,0035 s m-1. Os Latossolos mais cauliníticos apresentaram os maiores valores de Kr. Já os valores de tc foram de 2,915 N m-2 a 2,514 N m-2. A razão Ct/(Ct+Gb) explicou 90% das variações na erodibilidade em sulcos e 94% das observadas para a tensão cisalhante crítica nos quatro Latossolos. / In erosion prediction models, in the case of the Water Erosion Prediction Project (WEPP), it is necessary to determine the soil properties related to its erosion resistance. Thus, the objective of this work was to determine the RILL erodibility (Kr) and critical shear stress (tc) in Oxisols with different levels of iron oxides in the northeastern region of the State of São Paulo. Furrow erosion was evaluated with simulated rain of 65 mm h-1 mean intensity applied for 65 minutes, as well as additional water flows (11, 39 and 64 L min-1) in six preformed grooves in each Latosol, 9.0 m in length, 0.10 m in depth and 0.25 m in width in each soil. The Kr values for the Oxisols were 0.0094 s m-1 to 0.0035 s m-1. The most kaolinitic Oxisols presented the highest values of Kr. The values of tc were 2.915 N m-2 to 2.514 N m-2. The Ct/(Ct + Gb) ratio explained 90% of the variations in erodibility in grooves and 94% of those observed for critical shear stress in the four Oxisols. / CNPQ 143683/2016-0

The main objective of this study was to test the sediment prediction capability of the Water Erosion Prediction Project (WEPP) model on tropical watersheds and also identify erosion hotspot areas. The maximum total discharge at the watershed outlet was 3,462m3/s. Runoff also varied with soil type in all four watersheds. The highest average annual runoff depths occurred on areas with high percentage of ferralic cambisols and humic acrisols soils. The lowest runoff depth was in areas with high percentage of rhodic ferralsols and eutric leptosols soils in Kibungo chini. The soil loss and sediment yield had the same relationship as the runoff changes. The highest and lowest total average annual soil loss rate was estimated in Mfizigo juu and Kibungo chini respectively. The cultivated land contributed to over 81% of soil loss and 86% of sediment yield in all four scenarios. The overall spatial results maps indicated WEPP model can help managers to implement necessary precaution measures to prevent sediment yield and soil erosion.

A significant source of sediment in many watersheds is that associated with the layout, construction, and maintenance of roadways. Much work has been done in more mesic forested environments with little or none in semiarid systems. Acc urate estimation of runoff and sediment yield from native surfaced roads located in semiarid mountainous ecosystems is important to both private and public regulatory agencies. The Watershed Erosion Prediction Project (WEPP) model represents the most current erosion prediction technology. WEPP has been applied to the problems of logging road erosion in more mesic forests but has not been tested or evaluated on roadways located in semiarid mountainous ecosystems. Six rainfall simulation experiments were conducted to measure runoff and sediment yield off three separate plots located on Tickville Road, located on Camp W.G. Williams, a National Guard Training Center in Utah . These data were compared with runoff and erosion estimates produced by the WEPP model. WEPP cropland and rangeland erodibility equations were used to predict rill erodibility (Kr), interrill erodibility (Ki), and critical shear (TAUc). These were tested for their effectiveness in predicting road erodibilities in these environments. A sensitivity analysis was performed on those parameters that were suspected of having a substantial impact on model output and accuracy. There was an excellent correlation between predicted and observed total runoff volumes for all simulations (R2= 0.96). The differences were greater than 10% only for plot 2 wet; otherwise, the average difference for all six simulations was 4.9%. When using Kr, K.i , and TAUc as predicted by rangeland methods, predicted sediment yields differed from those measured, on average, by 82%. Predicted sediment yields differed by only 22% compared to calculated sediment yields, when using the cropland erodibility equations to predict Kr, K.i , and TAUc. A sensitivity analysis showed that percent slope, slope length, days since last tillage, and ridge roughness all had a significant impact on WEPP predicted sediment yields. Results show the effectiveness of the WEPP model in predicting runoff and erosion off native surfaced roads in these semiarid mountainous regions.

A expansão agropecuária governa as mudanças no uso do solo no Brasil devido à alta demanda dos mercados interno e externo por alimento, fibra e energia. Entretanto, os efeitos e os processos decorrentes dessas alterações no ciclo hidrológico e na conservação do solo são pouco estudados de forma experimental em regiões de clima tropical e subtropical. No Estado de São Paulo, o uso do solo acontece de forma intensiva, as áreas de Cerrado nativo estão fragmentadas e pastagens vêm sendo substituídas por plantações de cana-de-açúcar devido à alta demanda por etanol e açúcar. Este trabalho tem como objetivo compreender as relações, trocas, variações e tendências das componentes do balanço hídrico e dos processos erosivos em potenciais mudanças no uso do solo que são encontradas no Sudeste do Brasil: de condições naturais (Cerrado sensu stricto) para pastagem, cana-de-açúcar e solo exposto. Para isso, foram monitorados, nos diferentes usos do solo, as condições meteorológicas, o escoamento superficial, a evapotranspiração, o conteúdo de água no solo, a erosão do solo e a flutuação do nível freático do aquífero. As alterações no uso do solo modificam significativamente o balanço hídrico, com aumento do escoamento superficial (pelo menos 14 mm ano-1) e diminuição da evapotranspiração (pelo menos 529 mm ano-1) quando o Cerrado sensu stricto é substituído por pastagem ou cana-de-açúcar. Entretanto, no Cerrado sensu stricto o volume de água disponível para percolação ao longo da zona não saturada e potencial recarga do aquífero tende a ser menor que em áreas agrícolas. As observações mostram que o solo exposto e a cana-de-açúcar possuem os maiores valores erosão do solo (16,00 ± 5,97 t ha-1 ano-1 e 0,64 ± 0,49 t ha-1 ano-1, respectivamente). Além disso, há semelhanças entre as taxas de perda de solo na pastagem (0,11 ± 0,04 t ha-1 ano-1) e no Cerrado sensu stricto (0,14 ± 0,06 t ha-1 ano-1). Devido às curtas séries de dados de escoamento superficial e erosão do solo, a adoção de modelos de base física como o WEPP (Water Erosion Prediction Project), é alternativa viável para simulações que considerem as variabilidades climáticas de regiões subtropicais. Projeções climáticas revelam que não ocorrerão alterações significativas nas respostas (escoamento superficial e erosão do solo) em relação ao clima base atual apesar do aumento significativo na precipitação nos cenários mais drásticos (entre 5% e 9%). Por fim, a manutenção do ciclo hidrológico e o controle da erosão do solo alcançados pelo Cerrado sensu stricto são benefícios que contrastam com a diminuição da recarga potencial do aquífero em áreas de vegetação densa. A cana-de-açúcar e a pastagem são usos do solo concorrentes e seus efeitos nos padrões hidrológicos e na erosão do solo se equilibram. / The agricultural expansion in Brazil drives land use changes due to the higher demand of internal and external markets for food, fiber and fuel. However, the effects and processes that result from these changes on hydrological cycle and soil conservation are not well explored in an experimental approach under tropical and subtropical climates. The land use is intense in the State of São Paulo, where the undisturbed woodlands in the Cerrado biome are fragmented and pasturelands are transformed in sugarcane plantations due to the higher sugar and ethanol demands. This thesis aims to comprehend the relations, trade-offs and variations of the water balance components and soil erosion processes under potential land use changes that can be found in southeastern Brazil: from natural landscapes (wooded Cerrado) to pastureland, sugarcane and bare soil. They were monitored in these different land uses: meteorological conditions, runoff, evapotranspiration, soil moisture content, soil erosion, and water table fluctuation. The land uses changes significantly influence the water balance, increasing the runoff (at least 14 mm yr-1) and decreasing evapotranspiration (at least 529 mm yr-1) when wooded Cerrado is substituted by pasture or sugarcane. Nevertheless, the soil water content available for deep percolation through the unsaturated zone and potential aquifer recharge in the wooded Cerrado tend to be smaller than in agricultural fields. Soil loss observations reveal that bare soil and sugarcane have the highest rates (16.00 ± 5.97 t ha-1 yr1 and 0.64 ± 0.49 t ha-1 yr-1, respectively). Additionally, there are similarities between the soil loss rates of pastureland (0.11 ± 0.04 t ha-1 yr-1) and wooded Cerrado (0.14 ± 0.06 t ha-1 yr-1). Due to the short-period observations of runoff and soil erosion, the use of a process-based model such as WEPP (Water Erosion Prediction Project) is a feasible alternative for simulations considering climatic variability under subtropical conditions. Projected climates reveal that in spite of significant increased rainfall (between 5% and 9%) in the most drastic scenarios, there are no significant changes on runoff and soil erosion rates in relation to the actual baseline climate. Finally, the hydrological stability and soil erosion control are benefits reached by the wooded Cerrado that contrast with the decrease in potential aquifer recharge in a dense vegetation area. Sugarcane and pasture are concurrent land uses and their effects on hydrological patterns and soil erosion are equivalent.

A expansão agropecuária governa as mudanças no uso do solo no Brasil devido à alta demanda dos mercados interno e externo por alimento, fibra e energia. Entretanto, os efeitos e os processos decorrentes dessas alterações no ciclo hidrológico e na conservação do solo são pouco estudados de forma experimental em regiões de clima tropical e subtropical. No Estado de São Paulo, o uso do solo acontece de forma intensiva, as áreas de Cerrado nativo estão fragmentadas e pastagens vêm sendo substituídas por plantações de cana-de-açúcar devido à alta demanda por etanol e açúcar. Este trabalho tem como objetivo compreender as relações, trocas, variações e tendências das componentes do balanço hídrico e dos processos erosivos em potenciais mudanças no uso do solo que são encontradas no Sudeste do Brasil: de condições naturais (Cerrado sensu stricto) para pastagem, cana-de-açúcar e solo exposto. Para isso, foram monitorados, nos diferentes usos do solo, as condições meteorológicas, o escoamento superficial, a evapotranspiração, o conteúdo de água no solo, a erosão do solo e a flutuação do nível freático do aquífero. As alterações no uso do solo modificam significativamente o balanço hídrico, com aumento do escoamento superficial (pelo menos 14 mm ano-1) e diminuição da evapotranspiração (pelo menos 529 mm ano-1) quando o Cerrado sensu stricto é substituído por pastagem ou cana-de-açúcar. Entretanto, no Cerrado sensu stricto o volume de água disponível para percolação ao longo da zona não saturada e potencial recarga do aquífero tende a ser menor que em áreas agrícolas. As observações mostram que o solo exposto e a cana-de-açúcar possuem os maiores valores erosão do solo (16,00 ± 5,97 t ha-1 ano-1 e 0,64 ± 0,49 t ha-1 ano-1, respectivamente). Além disso, há semelhanças entre as taxas de perda de solo na pastagem (0,11 ± 0,04 t ha-1 ano-1) e no Cerrado sensu stricto (0,14 ± 0,06 t ha-1 ano-1). Devido às curtas séries de dados de escoamento superficial e erosão do solo, a adoção de modelos de base física como o WEPP (Water Erosion Prediction Project), é alternativa viável para simulações que considerem as variabilidades climáticas de regiões subtropicais. Projeções climáticas revelam que não ocorrerão alterações significativas nas respostas (escoamento superficial e erosão do solo) em relação ao clima base atual apesar do aumento significativo na precipitação nos cenários mais drásticos (entre 5% e 9%). Por fim, a manutenção do ciclo hidrológico e o controle da erosão do solo alcançados pelo Cerrado sensu stricto são benefícios que contrastam com a diminuição da recarga potencial do aquífero em áreas de vegetação densa. A cana-de-açúcar e a pastagem são usos do solo concorrentes e seus efeitos nos padrões hidrológicos e na erosão do solo se equilibram. / The agricultural expansion in Brazil drives land use changes due to the higher demand of internal and external markets for food, fiber and fuel. However, the effects and processes that result from these changes on hydrological cycle and soil conservation are not well explored in an experimental approach under tropical and subtropical climates. The land use is intense in the State of São Paulo, where the undisturbed woodlands in the Cerrado biome are fragmented and pasturelands are transformed in sugarcane plantations due to the higher sugar and ethanol demands. This thesis aims to comprehend the relations, trade-offs and variations of the water balance components and soil erosion processes under potential land use changes that can be found in southeastern Brazil: from natural landscapes (wooded Cerrado) to pastureland, sugarcane and bare soil. They were monitored in these different land uses: meteorological conditions, runoff, evapotranspiration, soil moisture content, soil erosion, and water table fluctuation. The land uses changes significantly influence the water balance, increasing the runoff (at least 14 mm yr-1) and decreasing evapotranspiration (at least 529 mm yr-1) when wooded Cerrado is substituted by pasture or sugarcane. Nevertheless, the soil water content available for deep percolation through the unsaturated zone and potential aquifer recharge in the wooded Cerrado tend to be smaller than in agricultural fields. Soil loss observations reveal that bare soil and sugarcane have the highest rates (16.00 ± 5.97 t ha-1 yr1 and 0.64 ± 0.49 t ha-1 yr-1, respectively). Additionally, there are similarities between the soil loss rates of pastureland (0.11 ± 0.04 t ha-1 yr-1) and wooded Cerrado (0.14 ± 0.06 t ha-1 yr-1). Due to the short-period observations of runoff and soil erosion, the use of a process-based model such as WEPP (Water Erosion Prediction Project) is a feasible alternative for simulations considering climatic variability under subtropical conditions. Projected climates reveal that in spite of significant increased rainfall (between 5% and 9%) in the most drastic scenarios, there are no significant changes on runoff and soil erosion rates in relation to the actual baseline climate. Finally, the hydrological stability and soil erosion control are benefits reached by the wooded Cerrado that contrast with the decrease in potential aquifer recharge in a dense vegetation area. Sugarcane and pasture are concurrent land uses and their effects on hydrological patterns and soil erosion are equivalent.