Caatinga biome, located in the Brazilian semi-arid region, is the most populous semi-arid region in the world, causing intensification in land degradation and loss of biodiversity over time. The main objective of this paper is to determine and analyze the changes in land cover and use, over time, on the biophysical parameters in the Caatinga biome in the semi-arid region of Brazil using remote sensing. Landsat-8 images were used, along with the Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) in the Google Earth Engine platform, from 2013 to 2019, through spatiotemporal modeling of vegetation indices, i.e., leaf area index (LAI) and vegetation cover (V_C). Moreover, land surface temperature (LST) and actual evapotranspiration (ET_a) in Petrolina, the semi-arid region of Brazil, was used. The principal component analysis was used to select descriptive variables and multiple regression analysis to predict ET_a. The results indicated significant effects of land use and land cover changes on energy balances over time. In 2013, 70.2% of the study area was composed of Caatinga, while the lowest percentages were identified in 2015 (67.8%) and 2017 (68.7%). Rainfall records in 2013 ranged from 270 to 480 mm, with values higher than 410 mm in 46.5% of the study area, concentrated in the northern part of the municipality. On the other hand, in 2017 the lowest annual rainfall values (from 200 to 340 mm) occurred. Low vegetation cover rate was observed by LAI and V_C values, with a range of 0 to 25% vegetation cover in 52.3% of the area, which exposes the effects of the dry season on vegetation. The highest LST was mainly found in urban areas and/or exposed soil. In 2013, 40.5% of the region’s area had LST between 48.0 and 52.0 °C, raising ET_a rates (~4.7 mm day⁻¹). Our model has shown good outcomes in terms of accuracy and concordance (coefficient of determination = 0.98, root mean square error = 0.498, and Lin’s concordance correlation coefficient = 0.907). The significant increase in agricultural areas has resulted in the progressive reduction of the Caatinga biome. Therefore, mitigation and sustainable planning is vital to decrease the impacts of anthropic actions.

Management practices can affect the phenology and, consequently, the harvest time and crop production level of forage cactus. This study aimed at evaluating the effect of irrigation depths and cropping systems on the phenophases and cutting time of the forage cactus Opuntia stricta (Haw.) Haw. The experimental design was a randomized block with split plots and four replications. Irrigation depths based on reference evapotranspiration (8.75 %, 17.5 %, 26.25 % and 35 % ETo) and a control (0 % ETo) made up the plots, while cropping systems (exclusive cropping, exclusive cropping on mulch and forage cactus-sorghum intercropping) were distributed in the subplots. Cladode emission morphogenesis was used to define the phenological phases, while the extrapolation of the monthly dry matter accumulation rate was applied to obtain the cutting time. The use of irrigation depths significantly increased the phenophase II (higher emission of second-order daughter cladodes), decreasing the phenophase III, associated with third-order daughter cladodes. The phenophase III was lower in the exclusive cropping on mulch and forage cactus-sorghum intercropping systems, when compared to the exclusive cropping system. The ideal cutting time for irrigated forage cactus is 19 months, regardless of the cropping system. The exclusive cropping on mulch and forage cactus-sorghum intercropping systems significantly increased the monthly forage dry matter accumulation rate, with an earlier cutting time for the forage cactus-sorghum intercropping system (17 months).

Resumo:O objetivo deste trabalho foi determinar a variação sazonal dos componentes do balanço de energia e avaliar o controle biofísico da evapotranspiração, em área de Caatinga preservada, em condições de seca intensa. O experimento foi conduzido em 2012, tendo-se utilizado o sistema "eddy covariance", instalado a 16,9 m acima da superfície do solo. Além disso, foram realizadas medidas de temperatura, umidade, radiação solar, saldo de radiação, fluxo de calor no solo e temperatura do solo. Os dados dos fluxos de calor sensível e latente foram processados com o programa Alteddy e analisados em escalas diária e sazonal. Com os dados do fluxo de calor latente, foram determinados os valores da evapotranspiração, bem como os indicadores da sua sensibilidade às condições ambientais: fator de desacoplamento, e resistências aerodinâmica e da superfície. O saldo de radiação apresentou forte sazonalidade, com comportamento dependente da radiação solar. A partição dos componentes do balanço de energia revelou que a ocorrência de seca intensa maximiza a destinação da energia disponível ao fluxo de calor sensível, e que a evapotranspiração nessa condição é especialmente dependente do deficit de pressão de vapor e da resistência da superfície.

O objetivo deste trabalho foi analisar a resposta produtiva, a eficiência do uso de água e a viabilidade econômica de cultivos de milho e de feijão-caupi em sistemas de plantio exclusivo e consorciado na região semiárida do Nordeste brasileiro. O experimento foi desenvolvido no município de Petrolina (PE). As culturas, nos diferentes sistemas de plantio (exclusivo e consorciado), foram submetidas a cinco lâminas de irrigação, aplicadas logo após o pendoamento no milho e na fase de floração do feijão-caupi aos 40 dias depois da semeadura. Combinando as configurações de sistema de cultivo e as diferentes lâminas de irrigação, as culturas do milho e do feijão-caupi foram submetidas a 15 tratamentos distintos. Para avaliar o desempenho das culturas nos diferentes tratamentos foram utilizados indicadores que consideram a resposta produtiva da cultura e o desempenho de aplicação de água no sistema de produção. Estes foram calculados por meio de dados de rendimento total, da relação entre os preços da produção comercial de grãos e da lâmina de água aplicada ao sistema. A produtividade de grãos das culturas do milho e feijão-caupi em resposta à disponibilidade hídrica no solo foi menor no plantio consorciado, em relação ao plantio exclusivo. Mesmo assim, em termos econômicos a adoção do consórcio foi mais vantajosa.