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X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA


 

 

Identificação de mudanças nas características e propriedades de um solo sob cobertura vegetal distinta na microbacia da Estrangina, Petrópolis, RJ.

 

 

 

Fernanda Araújo dos Santos 1;

Neusa Maria Costa Mafra 1;

Beata Emoke Madari 2

 

 

 

1 Universidade do Estado do Rio de Janeiro/ Depto. de Geografia;

 2 Empresa Brasileira de Pesquisas Agropecuárias/ CNPS.

 

 

 

Palavras-chave:Cobertura vegetal, propriedades e características do solo

3 - Aplicação da Geografia Física à Pesquisa
3.4 - Aplicação temática em estudos de casos

 

 

 

 

 

A cobertura pedológica é parte integrante do ecossistema no qual ela se desenvolve, sendo o solo, um agente de elaboração das formas de relevo e o homem, um poderoso agente de transformação do solo (Ruellan, 1988). Por ser considerado um meio dinâmico, organizado, de concentrações minerais, orgânicas e biológicas, o solo possui propriedades físicas, químicas e biológicas que estão sujeitas a alterações quando há modificação no sistema edáfico por algum tipo de intervenção antrópica.

Segundo Queiroz Neto (1984), quando o solo é apropriado de uma maneira inadequada, pode ser degradado de modo intenso, chegando a sofrer modificações que alteram o comportamento e a dinâmica das paisagens. As diversas formas de degradação do solo, derivadas do seu uso e manejo inadequado, apresentam níveis mais críticos nas regiões tropicais úmidas, onde  os solos naturalmente possuem limitações ligadas à acidez e baixa reserva mineral. De acordo com Pla Sentís (1993), na América Latina, muitos dos desmatamentos ocorridos em áreas montanhosas em função do uso do solo por cultivos e pastos têm intensificado a degradação do mesmo, colocando em risco a manutenção de bacias hidrográficas e tendo como conseqüências: a perda de solo por erosão e a sedimentação acelerada nos rios; as perdas de nutrientes e a redução do abastecimento de água para o consumo humano e agrícola; e o aumento dos riscos de inundações.

Na área serrana do estado do Rio de Janeiro tem-se constatado a ocupação agrícola em áreas de topografia acidentada, sendo desenvolvidas, sobretudo, atividades como a horticultura, a silvicultura e a floricultura, para as quais o uso e o manejo têm revelado a falta de um planejamento adequado à real potencialidade do solo, prevalecendo o fator econômico sobre a capacidade e a limitação de uso. A ocupação vem sendo efetuada em áreas cujas características do entorno são, em sua maioria, restritivas ao uso, sobretudo aquelas que dizem respeito aos gradientes das encostas (geralmente superam os 45%).

Sabe-se que o uso e o manejo do solo alteram as propriedades físicas e químicas do solo, ocasionando o aumento da densidade (Klein & Libardi, 2002; Tormena et al, 1998), a redução da porosidade, a alteração na distribuição do diâmetro dos poros e a diminuição da estabilidade dos agregados e dos conteúdos de carbono orgânico. A densidade é alterada quando o solo é submetido a diferentes tipos de cultivo e manejo, associados ao uso intensivo através de máquinas e de irrigação. O aumento dos seus valores está diretamente ligado à compactação e tem sido relacionado com a redução da porosidade total e da macroporosidade. A compactação do solo impede a infiltração de água, que passa a escoar superficialmente, carreando sedimentos. Esta mudança na trajetória da água pode acarretar conseqüências mais graves, tais quais, a erosão em sulcos e até mesmo, a formação de voçorocas.

Este trabalho tem como objetivo avaliar as mudanças ocorridas em algumas propriedades físicas e químicas em uma mesma classe de solo e sob as mesmas condições de declividade e morfologia, porém sob diferentes coberturas vegetais. Integra  uma das vertentes do projeto “Planificação de uso do solo no município de Petrópolis (RJ): distritos de Posse e Pedro do Rio”, o qual vem sendo desenvolvido pelo Grupo de Investigação Solos-Paisagem (GISP), do Departamento de Geografia da UERJ.  

A microbacia da Estrangina, parte integrante da bacia do Rio Bonito, situada no extremo norte do município de Petrópolis, RJ, (Figuras 1 e 2), caracteriza-se por um clima tropical úmido de regime mesotérmico, típico da área montanhosa da Serra dos Órgãos. Sua geomorfologia está constituída por degraus escalonados de serra, paredões rochosos, vales encaixados e colinas muito dissecadas. As unidades de solo dominantes nesse primeiro compartimento são os NEOSSOLOS LITÓLICOS e os CAMBISSOLOS; no último, predominam os LATOSSOLOS VERMELHO-AMARELOS sobre os ARGISSOLOS. Nos fundos de vale ocorrem NEOSSOLOS FLÚVICOS e GLEISSOLOS HÁPLICOS (Embrapa, 1999).

 

Fig.1 Localização da área de estudos

 

Fig. 2 Situação da Micro-bacia da Estrangina

 

Materiais e Métodos

O presente estudo foi realizado na Fazenda Nova Lisboa, localizada na microbacia da Estrangina (Figura 2), correspondendo a área de estudos, a uma seção de encosta (fig 3), com 35% de declividade, situada a 930 metros de altitude, onde foram selecionadas duas áreas sob as mesmas condições edáficas (LATOSSOLO VERMELHO-AMARELO), de declividade e de morfologia e para as quais buscou-se estabelecer a comparação entre os efeitos de diferentes coberturas vegetais sobre as características do solo. Essas duas áreas, identificadas como Parcelas I e II, foram delimitadas em células de amostragem, cuja dimensão de 20m x 12m foi similar para ambas e cujo esquema encontra-se representado pela Figura 5. Para que fosse efetuada a delimitação das parcelas, foi necessária uma prévia preparação, que consistiu em duas etapas: a) a remoção da vegetação das áreas de demarcação das parcelas e das áreas que correspondiam aos transects de cada uma delas; b) medição e demarcação das parcelas através de fio condutor (Figura 4). A amostragem dos solos foi realizada no período entre outubro de 2002 e janeiro de 2003. O critério estabelecido para o delineamento experimental utilizado foi a variabilidade espacial dos atributos dos solos, os quais tendem a apresentar maior diferenciação nos horizontes superficiais em função de mudanças externas, diminuindo conforme o aumento da profundidade. Fundamentado nesse pressuposto tomou-se por iniciativa analisar as amostras coletadas à profundidade entre 0 e 5cm para todos os pontos dentro das duas parcelas. O número de amostras analisadas correspondentes às profundidades 5-10cm e 10-20cm, foi menor. Os critérios para a escolha dos pontos submetidos à coleta, obedeceram a um traçado entrecruzado dentro das parcelas, com o objetivo de alcançar as situações de topo da parcela, meia-parcela e sopé da parcela. Cada parcela foi divida em três transects (A, B, C, para Parcela I e D, E, F, para a Parcela II) e em cada transect foram selecionados 5 pontos de amostragem, totalizando 15 pontos para cada parcela. Na Parcela I foram coletadas amostras nas três profundidades (0-5cm, 5-10cm e 10-20cm) nos 15 pontos de amostragem onde então, foram selecionadas 28 amostras para a posterior análise em laboratório, seguindo o esquema da Figura 6. Na Parcela II a coleta procedeu conforme o esquema da Figura 6, totalizando também 28 amostras a serem analisadas.

 

Fig.3 Vista parcial das Parcelas I e II

 

Fig. 4 Delimitação da área da  Parcela I

 

 

Fig. 5. Representação esquemática das amostras para coleta das duas parcelas (I e II) estudadas e dos respectivos transects (A, B, C e D, E ,F).

 

A área onde está incluída a Parcela I foi submetida a diversos usos, como a pastagem e cultivos de feijão e jiló, tendo sido este último, implementado um ano antes da delimitação desta parcela. A Parcela II encontra-se em área de mata estabelecida há 15 anos, cujo uso anterior foi o pasto. A figura 3 representa a vista parcial dessas duas áreas.

 

Fig. 6. Representação esquemática das amostras para análise laboratorial das duas parcelas (I e II) estudadas e dos respectivos transects (A,B, C e D, E, F).

 

Para fins de determinação da densidade, as amostras foram coletadas através do anel de Kopecky, sendo considerados 100cm3 de amostra por profundidade, num total de 45 amostras para a Parcela I. Já para a Parcela II, foi coletado um total de 28 amostras. Esse número foi adotado em função das também 28 amostras selecionadas para análise em laboratório para a Parcela I. A determinação da densidade aparente seguiu o método do anel volumétrico (Embrapa, 1997). A densidade das partículas do solo (densidade real) foi determinada pelo método do balão volumétrico (op. cit.). A porosidade total do solo foi calculada a partir da relação entre a densidade de partículas e a densidade do solo (op. cit.). A determinação da densidade das partículas e densidade aparente foi realizada no Laboratório de Geografia Física (LAGEFIS), do Departamento de Geografia (UERJ). Para a determinação dos agregados, ainda em campo, as amostras passaram por peneira de 19,0 mm de abertura e acondicionadas em sacos plásticos para, em seguida, serem colocadas cuidadosamente em caixas rígidas, de forma a preservar a estrutura natural das amostras de solo durante a viagem. Para análise de fertilidade de rotina foram selecionadas três amostras compostas para cada parcela. A análise de fertilidade, a granulométrica (Embrapa, 1997), bem como as análises de carbono orgânico (Yeomans & Bremner, 1988) e estabilidade dos agregados, foram realizadas na EMBRAPA-CNPS (Empresa Brasileira de Pesquisas Agropecuárias - Centro Nacional de Pesquisa de Solos, R. J). As duas últimas análises citadas encontram-se em fase de conclusão.

 

Resultados e discussão

 

Foram constatadas algumas mudanças nas características e propriedades do solo sob as diferentes coberturas vegetais estudadas. A Figura 7 mostra o comportamento da densidade aparente dos solos sob distintas coberturas vegetais, representado pelos valores médios dos pontos de amostragem nos dois campos experimentais (parcelas). Comparando estes valores, observa-se que os menores foram encontrados para solos sob a Parcela II, aumentando ligeiramente conforme a profundidade. Os valores mais elevados foram verificados para Parcela I em todas as profundidades, embora não fossem observadas diferenças significativas entre estes valores e aqueles alcançados para as mesmas profundidades para a Parcela II. Guerra (1994) cita a agricultura como o fator que mais altera a densidade do solo, devido ao uso de máquinas agrícolas e à redução dos conteúdos de matéria orgânica no solo. Os baixos valores para a densidade aparente apresentados para as Parcelas I e II, parecem revelar que as práticas de preparo e de manejo não ocorreram de modo a comprometer de forma significativa as características e propriedades naturais do solo ao longo da encosta, o que vem a corroborar as informações obtidas através das entrevistas realizadas com os agricultores mais antigos da Fazenda Nova Lisboa. De qualquer forma, ainda que os valores de densidade não tenham atingido níveis considerados altos para ambas as áreas, verifica-se a tendência ao aumento destes valores para Parcela I, quando comparados com os da área de floresta secundária (Parcela II). Na Figura 8 são apresentados os resultados de porosidade total, cujos valores foram mais baixos para a Parcela I. Este fato viria a corroborar os resultados de Roth at al. (1991), Tormena et al (1998) e Klein & Libardi (2002), que constataram em seus estudos, a diminuição da porosidade total e o aumento da densidade do solo quando este é alterado pelo manejo. O aumento dos valores de densidade para a Parcela I, juntamente com a redução da sua porosidade total, revelaria, a princípio, uma tendência deste solo à compactação, confirmando o que advogam Jorge et al (1991), citando estas propriedades como controladoras da relação ar - água e indicadoras do estado de compactação do solo.

 

Fig. 7

 

Fig. 8

 

Os dados relativos às médias dos valores de acidez e fertilidade de rotina do solo para a caracterização química das amostras de ambas as parcelas estudadas, encontram-se na Tabela 1. Os valores de Ca, K e P para a Parcela I são superiores aos apresentados para a Parcela II, sugerindo a incorporação de fertilizantes e calcário ao solo pelo agricultor nas épocas de preparo e plantio. Os valores de carbono orgânico foram mais altos para a Parcela II, provavelmente devido à maior adição de matéria orgânica nesta parcela, confirmando a eficiência da densidade da cobertura florestal na proteção do solo contra os efeitos da erosividade da chuva. (Guerra, 1994).  A menor taxa de carbono orgânico na Parcela I pode ser explicada pelo uso e pelas práticas de manejo que aceleraram as perdas de matéria orgânica por erosão e pela mineralização.

 

 

ANÁLISE DE ACIDEZ E FERTILIDADE

 

pH

(água)

 

pH

(KCL)

 

Ca

(cmol/Kg)

 

Mg

(cmol/Kg)

 

K

(cmol/Kg)

 

Na

(cmol/Kg)

 

P

(mg/kg)

 

C

(g/kg)

 

N

(g/kg)

 

C/N

 

Parcela I

5,6

4,8

13,3

0,6

0,3

0,01

26,3

17,6

1,8

10

Parcela II

5,1

5,1

1,8

0,8

0,1

0,01

1,3

23,3

2,1

11

 

 

Fig. 9
 


Fig. 10
 


Fig. 11


As Figuras 9, 10 e 11 correspondem aos gráficos representativos da análise granulométrica dos solos sob as Parcelas I e II para as três profundidades (0-5cm, 5-10cm, 10-20cm). Os valores correspondentes à fração argila (Figura 9) foram maiores na área de floresta secundária. Na Parcela I, estes valores mostraram-se um pouco mais baixos, tendendo a aumentar conforme o aumento da profundidade. Os valores de silte (Figura 10) mostraram-se mais baixos na área de floresta, contrastando com os valores encontrados para a área de cultivo, principalmente nos primeiros 5cm de profundidade. Na Figura 11 observa-se, principalmente, nos primeiros 10cm de profundidade, que os valores de areia da Parcela II foram maiores, podendo-se considerar o papel da cobertura vegetal de Parcela II (15anos) na preservação desta fração do solo, que visivelmente se contrasta com os valores da Parcela I.

Conclusão
As maiores diferenças entre as propriedades do solo estudadas foram verificadas para os valores de Ca, K e P, carbono orgânico e densidade aparente. Foram constatadas diferenças entre as parcelas I e II, no que diz respeito a compactação do solo, resultante da ação antrópica e constatada através da redução do volume de poros e aumento da densidade aparente. Os valores para este último parâmetro não alcançaram sequer 1.2 (g/cm3) para Parcela I, submetida a cultivo, não indicando portanto, um grau significativo de compactação do solo.
Segundo alguns autores como Machado et al (1981), consideraram em seus trabalhos, valores de densidade aparente superiores a 1.30 (g/cm3), para horizontes superficiais de solos cultivados, como indicadores de graus de compactação, consideráveis.
Estão sendo analisados os conteúdos de carbono orgânico e a estabilidade de agregados para ambas as parcelas, com a finalidade de relacioná-los com os valores obtidos anteriormente e dessa forma, contribuir com a identificação de mudanças ocorridas nas demais características e propriedades do solo sob as duas coberturas vegetais estudadas.

Referências Bibliográficas

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MACHADO, J.A; PAULA SOUZA, D.M;BRUM, AC.R. Efeito de anos de cultivo convencionalem propriedades físicas dos solos. Revista Brasileira de Ciência do Solo. Vol 5187-189, 1981


ROTH, C. H., CASTRO FILHO, C. de, MEDEIROS, G. B. de. Análise de fatores físicos e químicos relacionados com a agregação de um latossolo roxo distrófico. Revista Brasileira de Ciência do Solo. Vol. 15, p. 241-248, 1991.


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TORMENA, C. A., ROLOFF. G., SÁ, J. C. M. Propriedades físicas do solo sob plantio direto influenciadas por calagem, preparo inicial e tráfego. Revista Brasileira de Ciência do Solo. Vol. 22, p. 311-317, 1998.


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