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E3-3.4T353

X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA



MONITORAMENTO DOS FLUXOS DE ÁGUA SOB DIFERENTES TÉCNICAS DE MANEJO E USO: IMPORTÂNCIA NA ANÁLISE DOS PROCESSOS EROSIVOS -CAMPUS EXPERIMENTAL DE AVELAR, RJ




Bertolino A. V. F.A. anaval@uerj.br 1,2;
Souza A. P. 2;
& Fernandes N.F. 2.




1 Universidade do Estado do Rio de Janeiro - Depto de Geografia – FFP
2 Universidade Federal do Rio de Janeiro - Depto de Geografia – PPGG




Palavras-chave: monitoramento; manejo; erosão
Eixo 3: Aplicação da Geografia Física à Pesquisa
Sub-eixo 3.4: Aplicações temáticas em estudos de casos



 

I) Introdução

O entendimento da dinâmica dos fluxos de água apresenta grande importância nos estudos voltados para a hidrologia dos solos. É consenso que diferentes técnicas de manejo podem auxiliar no aumento da velocidade de infiltração, com o intuito de minimizar os processos erosivos, bem como auxiliar na conservação dos solos. O objetivo deste trabalho é avaliar a dinâmica dos fluxos de água em parcelas de erosão com diferentes técnicas de manejo e uso, a fim de correlacionar com o processo erosivo das parcelas.

II) Área de estudo


Desde 1995 vem sendo desenvolvidos estudos voltados para a caracterização do meio físico/biótico/econômico/social no município de Paty do Alferes, mais especificamente, no córrego do Saco-rio Ubá (Lumbreras et al., 1997; Kunzmann et al., 1997; Palmieri, 1998; Marques e Pinheiro, 1997; Ramalho et al., 1997, entre outros) e têm como meta central buscar soluções para os problemas ambientais da região contando com a participação de diversas entidades, tais como: Embrapa – Solos, UFRJ, UFRRJ, UERJ, UFF, Fiocruz/INT, EMATER-RIO/PMPA.
A área de Paty do Alferes, localizada na região serrana do estado do Rio de Janeiro, mantém na agricultura sua principal atividade. A região destaca-se no Estado do Rio de Janeiro como a segunda maior produtora de tomate (IBGE, 2000). Nesta área são produzidos cerca de 40% de todo o tomate comercializado no Estado e um grande percentual de outras olerículas como: repolho, vagem, pepino, pimentão, etc.

O relevo é característico do domínio morfoclimático de “Mar de Morros” (Ab Saber, 1970), com predomínio de topografia forte-ondulada e ondulada e vales estreitos encaixados, com algumas encostas e pequenas elevações de topografia suave ondulada. Segundo Silva et al., (1997) a região de Paty do Alferes apresenta três domínios geomorfológicos, sendo o primeiro às feições degraus e serras (desnivelamento > 400 m e entre 200 a 400 m); o segundo, referente aos compartimentos de colinas suaves, correspondendo à porção central do município, ao longo do vale do córrego do Saco/rio Ubá (desnivelamentos de 50 a 100 m; e um terceiro associado à presença de degraus reafeiçoados e colinas dissecadas. Segundo os autores, há um predomínio de processos erosivos desconectados da rede de drenagem especialmente nas encostas declivosas dos compartimentos de degraus e serras reafeiçoados e colinas dissecadas, associado a descontinuidade lito-estruturais e/ou pelo tipo de material de superfície; já nos domínios de colinas suaves, apresentam-se voçorocas conectadas associadas à dinâmica de esvaziamento das sub-bacias de drenagem, ou ainda ravinas e voçorocas desconectadas relacionadas ao uso agrícola.

Localizada na região de Mata Atlântica apresenta um relevo com declividade média de 25% e o principal sistema de preparo do solo é a aração morro abaixo sem a aplicação de prática conservacionista, além do uso abusivo e indiscriminado de agroquímicos que contribuem para alterar o equilíbrio do agroecossistema. Segundo Ramalho et al. (1997), o município vem apresentando diversos problemas relacionados a desmatamentos, utilização de práticas não adequadas às condições edafo-climáticas, realização de 90% das atividades agrícolas em encostas com declives acentuados, entre outras. Isto vem acarretando um desequilíbrio do ecossitema, sendo um dos indicadores desse desequilíbrio a alta concentração de pragas e doenças nos cultivos realizados na região.

Segundo Lumbreras et al.(1998), o material de origem é pouco diversificado, apesar disto nota-se na área um grande número de classes de solos, o que reflete a grande variabilidade da paisagem. Verifica-se principalmente a presença expressiva de solos intergrades, entre Latossolos, Podzólicos e Cambissolos. Em geral são argilosos, argila de baixa atividade, bem drenados, de baixa fertilidade natural, com variada espessura do sólum, e que apresentam elevada suscetibilidade à erosão, principalmente devido ao predomínio de relevo muito movimentado, que demanda por sua vez práticas racionais de manejo e conservação. Segundo os mesmos autores, os solos da região podem ser distribuídos em três grandes domínios ambientais, sendo o primeiro o domínio de serras, onde ocorrem Latossolo Vermelho-Escuro, Latossolo Vermelho-Amarelo, Cambissolo e solos intergrades entre estas classes, sendo todos álicos; o segundo, relacionado as depressões colinosas, onde ocorrem principalmente o Podzólico Vermelho-Amarelo, Latossolo Vermelho-Amarelo e solos intergrades entre estas classes, sendo os mesmos de caráter álico e distrófico; e um terceiro associado a zona de alinhamento, onde predomina o Podzólico Vermelho-Escuro e, menos frequentemente, Cambissolo, sendo ambos eutróficos.

III) Materiais e métodos:


O presente estudo foi desenvolvido no Campus Experimental da PESAGRO/RJ, localizado em Avelar, no município de Paty do Alferes, estando esta área inserida na bacia do córrego do Saco-rio Ubá.

O estudo foi desenvolvido em quatro parcelas de erosão, sendo que cada parcela possui uma dimensão de 22,0 x 4,0 m, totalizando 88 m2 e apresenta um ponto de coleta de água ao final e dois tanques para o armazenamento de água pluvial e de solo, de acordo com o modelo de Wischmeier (Meyer & Wischmeier, 1969).
 
Na área da estação experimental de Avelar há o predomínio de Latossolo Vermelho-Amarelo (LV) Distrófico típico (EMBRAPA/Solos, 1999).

Segundo Kunzmann et al. (1997), a área onde estão inseridas as parcelas possui uma declividade de 30% e as mesmas apresentam as seguintes características:
Parcela A – sistema sem presença de cobertura vegetal, com utilização de arado de disco com trator (SC).

Parcela B – sistema de preparo convencional, com utilização de queimada de resíduos da cultura anterior, e uma aração com arado de discos, na profundidade de cerca de 20 cm e, uma gradagem, com trator morro abaixo (PC).

Parcela C – sistema sem utilização de queimada, arado com junta de boi e plantação em nível (PN). A cada 6 ou 7 metros presença de faixa de grama (capim Colonião).

Parcela D – sistema de cultivo mínimo/plantio direto (PD). plantio direto nas covas, sem queima de resíduos e com preservação da cobertura vegetal nas entre linhas da cultura.

Com o intuito de avaliar o comportamento hidrológico nas parcelas de erosão do Campo Experimental de Avelar - PESAGRO/RJ, foram instaladas 08 baterias de sensores de matriz granular(GMS's) (Shock, 1997), totalizando 16 instrumentos, tendo sido distribuídas 02 baterias por cada parcela (parcela A, B, C e D).
Os instrumentos foram instalados nas profundidades de 15 e 30 cm, uma vez que estes tipos de instrumentos são adequados para monitorar zonas onde os potenciais são extremamente baixos. Os dados obtidos através dos GMS's possibilitaram a caracterização do potencial matricial da água no solo, bem como o seu direcionamento.

Os valores de sucção do solo foram medidos diariamente às 7:00 e 17:00 h. A caracterização da distribuição espacial e temporal do potencial matricial (Hp) foi realizada tanto nos períodos mais úmidos (verão), quanto nos períodos secos (inverno), e também, durante os eventos de chuva.

Com o objetivo de correlacionar as propriedades físicas do solo com a dinâmica hidrológica e a erosão das parcelas foram coletadas amostras deformadas e indeformadas para caracterização dos materiais. No interior das parcelas foram retiradas amostras em duplicatas, na porção superior, média e inferior, nas profundidades de 0-5, 15-20, 30-35 e 80-85 cm, totalizando 96 amostras.

Foram coletadas amostras indeformadas em duplicatas com anéis de 50 cm3 para os ensaios de macroporosidade, microporosidade e porosidade total e densidade aparente (EMBRAPA, 1997).

Para realização dos ensaios de macroporosidade, microporosidade e porosidade total foi utilizado o método da mesa de tensão. Em laboratório, as amostras foram saturadas por 24 horas. Para se verificar o grau de saturação das amostras, as mesmas foram pesadas ao longo do tempo até atingirem peso constante (P1). Após a saturação as amostras foram transferidas para a mesa de tensão e colocadas sobre um mata-borrão por um período de 72 horas ou mais (dependendo do material), sob uma tensão de 60 cm de água. Esta tensão é suficiente para retirar a água somente dos macroporos das amostras. Após a retirada da água dos macroporos pesa-se novamente as amostras (P2) e coloca-se em estufa por 24 horas, obtendo-se o peso da amostra seca a 110oC (P3).

IV) Resultados:


A análise da diferenciação da densidade e da porosidade do solo nos diferentes tratamentos se torna uma variável preponderante, pois sabe-se que diferentes manejos podem causar transformações ao longo do perfil. Essas propriedades se alteram ao longo do tempo por intermédio dos manejos e usos do solo, desta forma a caracterização das mesmas se torna um parâmetro importante na avaliação da dinâmica hidrológica e dos processos erosivos.

Avaliando os dados de densidade do solo, constatou-se que ocorreram diferenças significativas entre os sistemas de preparo. Os resultados demonstram que nos primeiros centímetros do solo há os menores valores de densidade aparente, indicando que há uma menor compactação do solo na porção superficial. Observa-se que com o aumento da profundidade há um aumento da densidade aparente em todas as parcelas, com exceção da parcela SC. Os resultados indicam que na profundidade de 0-5 cm os valores da densidade aparente variam pouco. Há mudanças significativas entre as parcelas SC e CM e PC e CM, sendo que esta propriedade tendeu a ser menor no CM (1,08 g/cm3) do que nas parcelas PN, PC e SC (1,16, 1,22 e 1,25 g/cm3). Para a camada de 15-20 cm observa-se a menor densidade aparente para SC, PC, CM e PN (1,19, 1,38, 1,47 e 1,52 g/cm3). Os valores indicam mudanças significativas entre os tratamentos SC e PC, SC e PN e SC e CM. Na camada de 30-35 cm a menor densidade aparente está associada a parcela SC (1,32 g/cm3), sendo que existem mudanças significativas somente entre SC e PN e SC e CM.

Preliminarmente, observa-se que os valores de densidade aparente são maiores nas parcelas que utilizam implementos agrícolas PC e SC e menores na PN e CM.
Não observou-se diferenças estatísticas significativas nos valores de densidade aparente da parcela SC. No entanto, constata-se que a porção superficial da parcela SC apresenta a maior densidade aparente entre as diferentes parcelas na camada de 0-5 cm (1,25 g/cm3) e as menores em subsuperfície (1,19 e 1,32 g/cm3). A densidade mais elevada na camada superficial pode estar associada tanto a granulometria mais fina do material, quanto ao efeito do salpicamento. Na transição da camada de 0-5 cm para 15-20 cm, há nos sistemas SC e PC os menores valores de densidade aparente e as maiores porosidades, talvez isto possa sugerir que a utilização de implementos agrícolas (arado de disco e gradagem) tenha revolvido o solo mais profundamente. O sistema PC apresentou diferenças significativas somente entre as camadas de 0-5 e 15-20 cm.

A parcela PN apresenta diferença significativa entre a camada 0-5cm e 30-35 cm, demonstrando o efeito do tratamento na camada mais profunda.

Por fim, o CM apresenta diferença significativa nas camadas de 0-5 e 15-20 e 0-5 e 30-35 cm. Na camada superficial observa-se os menores valores de densidades aparentes, tal fato pode estar relacionado ao tipo de manejo utilizado, onde ao longo do tempo há um aumento da fauna, da matéria orgânica o que resulta numa melhor estruturação física do solo. Na porção de sub-superfície nota-se que o CM e o PN apresentam um aumento da densidade aparente.

Nas áreas de cultivo mínimo é natural o aumento da densidade aparente nos primeiros anos de manejo, pois devido ao não revolvimento desta camada por implementos agrícolas pode haver um maior adensamento da matriz. Entretanto, ao longo do tempo com a incorporação de matéria orgânica a compactação tende a diminuir (Fernandes et al., 1983). Lucarelli (1997) verificou que área com plantio direto revelou um melhor desempenho quanto à distribuição por tamanho de agregados, especialmente no horizonte Ap, que é o mais suscetível as alterações impostas pelo uso e manejo. Constatou ainda que na área que foi utilizado arado de discos morro abaixo, há valores menores no horizonte Ap em relação ao diâmetro médio ponderado dos agregados. Em relação a estabilidade dos agregados, o plantio direto apresentou o melhor desempenho, sendo que o arado de disco morro baixo apresentou estabilidade menor.

O aumento da densidade do solo provoca a redução da porosidade total, especificamente da macroporosidade que interfere na capacidade de infiltração dos solos. Os resultados médios de porosidade total tendem a decrescer com o aumento da profundidade em todos os tratamentos, com exceção do sistema SC, na profundidade de 15-20 cm. A camada 0-5 cm não apresentou diferença significativa entre os tratamentos. Entretanto, observa-se na camada superficial que os sistemas PC e CM apresentaram os maiores percentuais de porosidade total. Na profundidade de 15-20 cm, houve diferença significativa entre todos os tratamentos com exceção para SC e PC e para PN e CM. Já a camada de 30-35 cm apresentou somente diferença entre PC e PN. Desta maneira, os dados demonstram que com o aumento da profundidade poderá ocorrer redução no processo de infiltração nos sistemas PC, PN e CM.

Comparando-se os resultados de porosidade total com os de densidade aparente, verifica-se de uma maneira geral que há um comportamento inverso dos valores de densidade aparente com a porosidade total.

Apesar do plantio direto apresentar a menor porosidade total em subsuperfície Wu et al. (1992), ressaltam que os poros dos sistemas de plantio direto transmitem água de forma mais eficaz do que o sistema convencional, o que faz com que o solo da área de plantio direto mesmo apresentando porosidade total menor tenha uma condutividade hidráulica maior ou igual à do preparo convencional. Piratello (1997) encontrou valores de condutividade hidráulica maiores do tratamento SC para o PN e valores próximos entre PC e CM, na camada mais superficial. Em profundidade (10-20 cm), houve um aumento da condutividade para a área de CM. O autor associa tal fato ao melhor arranjamento dos poros nesta profundidade.

A maior taxa de infiltração nos sistemas com menor mobilização de solo (plantio direto) está relacionada a maior quantidade de resíduos sobre o solo e a estabilização dos agregados. Em contrapartida, em sistemas que mobilizam muito o solo há uma tendência da porosidade ser maior, mas os poros não apresentam continuidade e uma maior resistência.

Os resultados das análises de macroporosidade demonstraram que há um decréscimo com o aumento da profundidade em todos os tratamentos, com exceção do sistema SC, na profundidade 15-20 cm. Há uma variação da macroporosidade da ordem de (22%), sendo o menor valor de17% e o maior de 39%. A profundidade de 0-5 cm apresenta os maiores valores de macroporosidade com uma pequena variação entre os dados da ordem de 4% (35% a 39%), sendo o maior valor relacionado a parcela CM, não tendo sido observada diferença significativa entre os tratamentos. Entretanto, nas profundidades de 15-20 cm e 30-35 cm, verifica-se variações estatísticas significativas. Na profundidade de 15-20 cm a parcela SC apresenta o maior valor de macroporosidade, vindo em seguida o PC, PN e CM. Constata-se variações significativas entre todos os tratamentos com exceção para PC e PN e para PN e CM. Nota-se que os maiores valores de macroporosidade estão relacionados aos sistemas que sofreram um preparo do solo mais intenso. A profundidade de 30-35 cm apresenta dois grupos distintos, primeiro composto pelos sistemas SC, PC e CM que apresentam macroporosidades mais elevadas e o segundo pelo PN que apresenta o menor valor. Todas as parcelas apresentaram mudanças significativas entre as profundidades de 0-5 e 15-20 cm, com exceção para SC, sendo que entre 0-5 e 30-35cm somente PN e CM

Os valores de microporosidade apresentam comportamento inverso ao da macroporosidade, ou seja, a partir da camada de 0-5 cm para 15-20 cm há um aumento relativo da microporosidade, com exceção do sistema SC. Os dados da camada de 0-5 cm não diferem estatisticamente, podendo-se observar um comportamento mais homogêneo entre os diferentes sistemas. Na camada de 15-20 cm houve um aumento na variação da microporosidade, especialmente nas parcelas PC, PN e CM, onde constata-se que entre o sistema SC e PC, PN,CM houveram diferenças significativas. A camada de 30-35 cm não apresentou diferenças significativas, exceção para SC e PN. O PN apresentou a menor microporosidade entre todas as parcelas, o que pode estar relacionado ao tipo de tratamento (tração animal) que apesar de alterar menos o solo do que o PC, também causa compactação. Os dados apresentam diferenças significativas somente nos tratamentos PN (0-5 e 30-35 cm) e CM (0-5 e 15-20 cm).

Verifica-se que a microporosidade apresenta nas profundidades de 15-20 e 30-35 cm em todas as parcelas, com exceção da parcela A (15-20 cm) valores absolutos maiores que a macroporosidade, sendo que o comportamento da porosidade total é similar ao da macroprosidade. Estes resultados sugerem que o comportamento da dinâmica da água no solo será mais condicionado pela macroporosidade do que pela microporosidade.

O comportamento hidrológico da média geral do potencial matricial por parcela demonstra que os sistemas plantio em nível (PN) e cultivo mínimo (CM), apresentam uma drenagem mais rápida em todo o período (Figura 1). Em contrapartida, observa-se que a parcela que apresenta o plantio convencional (PC) necessita mais tempo para ser drenada
 


Figura 1 - Media geral por parcela do potencial matricial dos sistemas plantio convencional, em nível e cultivo mínimo.


Em relação ao potencial matricial nas diferentes parcelas por profundidade verifica-se que a profundidade mais superficial (15 cm), apresenta os menores potenciais (-75 kPa), assim como, de uma maneira geral uma rápida resposta em relação a drenagem. Em contrapartida, a profundidade de 30 cm apresenta potenciais maiores na faixa de -60 kPa.


Figura 2 - Media geral do potencial matricial da profundidade de 15 cm por parcela.


Figura 3 - Media geral do potencial matricial da profundidade de 30 cm por parcela.
Comparando-se os diferentes sistemas, observa-se que os sistemas PC e CM apresentam ao longo do tempo monitorado, valores de potenciais matriciais próximos a saturação em maior freqüência do que o sistema PN (Figuras 3 e 4). O PN apresentou ao longo do tempo monitorado potenciais menores em relação aos outros sistemas.

 


Observa-se que as parcelas PC, PN e CM apresentam comportamentos hidrológicos distintos, nas camadas de 15 e 30 cm. Constata-se assim que os diferentes tipos de usos e manejo alteram a dinâmica hidrológica das parcelas, bem como os processos erosivos.

Figura 4 - Media geral do potencial matricial por profundidade da parcela de Plantio Convencional.

Figura 5 - Media geral do potencial matricial por profundidade da parcela de cultivo mínimo.



Referências bibliográficas:

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