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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
FACULDADE DE AGRONOMIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DO SOLO
CONDIÇÕES FÍSICAS DA CAMADA SUPERFICIAL DO SOLO
RESULTANTES DO SEU MANEJO E INDICADORES DE QUALIDADE PARA
REDUÇÃO DA EROSÃO HÍDRICA E DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Leandro Bochi da Silva Volk
Engenheiro Agrônomo (UFRGS)
Mestre em Ciência do Solo (UFRGS)
Porto Alegre (RS), Brasil
Setembro de 2006
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
FACULDADE DE AGRONOMIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DO SOLO
CONDIÇÕES FÍSICAS DA CAMADA SUPERFICIAL DO SOLO
RESULTANTES DO SEU MANEJO E INDICADORES DE QUALIDADE PARA
REDUÇÃO DA EROSÃO HÍDRICA E DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Leandro Bochi da Silva Volk
Engenheiro Agrônomo (UFRGS)
Mestre em Ciência do Solo (UFRGS)
Tese apresentada como um dos requisitos
à obtenção do grau de
Doutor em Ciência do Solo
Porto Alegre (RS), Brasil
Setembro de 2006
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iii
AGRADECIMENTOS
Ao professor Neroli Pedro Cogo, orientador, pela experiência e
pelos conhecimentos que me foram passados, pela paciência com minhas
falhas e pela amizade.
Aos professores do Programa de Pós-Graduação em Ciência do
Solo do Departamento de Solos da Faculdade de Agronomia da Universidade
Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), pelos ensinamentos transmitidos.
À UFRGS, pelos recursos financeiros, físicos e humanos
disponibilizados.
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
(CAPES), pela bolsa de pós-graduação concedida.
À Estação Experimental Agronômica da UFRGS, na pessoa do
seu Diretor, professor Carlos Ricardo Trein, pelos recursos físicos, e aos seus
funcionários, pelo apoio.
Ao projeto CNPq/PRONEX–Solos, pelos recursos financeiros, e
ao seu funcionário, Técnico Agrícola Agostinho de Oliveira, pelo auxílio na
condução dos experimentos no campo.
Aos funcionários do Departamento de Solos da UFRGS que, de
alguma forma, me auxiliaram.
Aos colegas e amigos Alaerto Marcolan, Juliana Gomes, Josué
Beutler e Alexandre Xavier, pela amizade e companheirismo.
Aos colegas de curso da pós-graduação, pela convivência.
Aos bolsistas de iniciação científica João Paulo Dornelles Reck e
Gustavo Portz, pela dedicação e amizade, que tornaram o trabalho mais
ameno.
Aos meus pais, Nelson e Sandra, meus sogros, Antonio e
Jussara, meus irmãos, Pietro, Marcus, Júlio e Fernando.
À minha esposa Gabriela, em especial, pelo amor, apoio, carinho
e compreensão dedicados, incondicionalmente, durante o curso.
A DEUS.
iv
CONDIÇÕES FÍSICAS DA CAMADA SUPERFICIAL DO SOLO
RESULTANTES DO SEU MANEJO E INDICADORES DE QUALIDADE PARA
REDUÇÃO DA EROSÃO HÍDRICA E DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL
1/
Autor: Leandro Bochi da Silva Volk
Orientador: Neroli Pedro Cogo
SINOPSE:
O conhecimento aprimorado do fenômeno da erosão é de fundamental
importância no monitoramento da inter-relação sistemas de manejo do solo -
sustentatibilidade de agroecossistemas. Com isso em mente, desenvolveu-se
um estudo em campo, na EEA/UFRGS, em Eldorado do Sul, RS, entre maio de
2000 e abril de 2004, com o objetivo de quantificar as perdas de solo e água
por erosão hídrica em diferentes formas de manejo do solo, com vistas à
identificação de indicadores físicos de qualidade para redução da erosão
hídrica e do escoamento superficial e à investigação de valores dos
coeficientes das variáveis do subfator PLU (uso anterior da terra) do modelo
RUSLE de predição da erosão. Para isso, aplicou-se chuva simulada sobre um
Argissolo Vermelho com textura superficial franco argilo arenosa e declividade
média de 0,12 m m
-1
, cultivado em semeadura direta por diferentes períodos
com diferentes seqüências culturais, e exibindo diferentes condições físicas na
camada superficial: superfície não-mobilizada, com e sem cobertura por
resíduo cultural, e superfície mobilizada, sem cobertura por resíduo cultural.
Realizaram-se sete testes de chuva simulada, num período de seis meses,
utilizando o simulador de chuva de braços rotativos, todos eles na intensidade
constante de chuva de 64 mm h
-1
e duração de 1,5 h. As diferentes seqüências
culturais promoveram diferentes condições físicas na camada superficial do
solo, traduzidas pelos diferentes valores das características físicas de
superfície e subsuperfície avaliadas, antes e após o preparo, o que se refletiu
em diferentes respostas da erosão e do escoamento superficial. A perda de
água foi a mais elevada no solo não mobilizado, mesmo com elevada cobertura
superficial, e foi a mais baixa no solo recém-mobilizado, sem cobertura
superficial. A perda de solo foi a mais baixa no solo não-mobilizado, com
elevada cobertura superficial, acompanhada de perto pela perda tanto do solo
não-mobilizado quanto do recém-mobilizado, ambos sem cobertura superficial,
aumentando na medida em que o solo era repetidamente preparado, contudo.
A massa de raízes mortas das culturas, o diâmetro médio ponderado (DMP)
dos agregados de solo em água e o índice de rugosidade superficial do solo
(IR) mostraram-se bons indicadores de qualidade para redução da perda total
de água em todas as condições físicas estudadas da camada superficial do
solo, e muito bons indicadores para redução da perda total de solo - exceto a
condição com elevada cobertura superficial, na qual o efeito das referidas
variáveis foi irrelevante. Os valores encontrados para o coeficiente c da variável
massa de raízes do subfator PLU do modelo RUSLE ficaram na faixa reportada
na literatura.
1/
Tese de Doutorado em Ciência do Solo, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo,
Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS.
(149 p.) – Setembro, 2006.
v
PHYSICAL CONDITIONS OF THE SURFACE SOIL LAYER RESULTING
FROM ITS MANAGEMENT AND QUALITY INDICATORS FOR REDUCING
WATER EROSION AND SURFACE RUNOFF
1/
Author: Leandro Bochi da Silva Volk
Adviser: Neroli Pedro Cogo
SUMMARY:
Full knowledge of the erosion phenomenon is fundamental for
monitoring the interrelation soil management systems – agroecossystems
sustainability. Considering this, a field study was developed at the EEA/UFRGS,
in Eldorado do Sul, State of Rio Grande do Sul, Brazil, between May, 2000 and
April, 2004, with the objective of quantifying soil and water losses caused by
rainfall erosion under different forms of soil management, in order to identify
physical indicators of quality for reducing water erosion and surface runoff, as
well as to investigate coefficient values for the variables associated with the
PLU (prior land use) sub-factor in the RUSLE’s erosion prediction model. To
accomplish this, simulated rainfall was applied on a typical, sandy clay loam,
Paleudult soil, having 0.12 m m
-1
average slope-steepness, cultivated in no till
by different periods of time with different crop sequences, and exhibiting
different physical conditions in the surface layer: consolidated soil surface, with
and without crop residue on it, and freshly-tilled soil surface, without crop
residue on it. Seven simulated rainfall, erosion tests were run within a period of
six months, all of them under 64.0 mm h
-1
rainfall intensity and for 1.5-hr rainfall
duration. The different crop sequences promoted different soil physical
conditions in the surface layer, translated by the different values of the
evaluated surface and subsurface soil physical characteristics, before and after
tillage, which differently affected erosion and surface runoff. Water loss was
highest in the untilled soil surface, regardless of residue cover on it, and lowest
in the freshly-tilled soil surface, even though without crop residue on it, and it
was kept this way until the end of the experiment. Soil loss was lowest in the
untilled, covered soil surface, followed closely by either untilled or freshly-tilled
soil surfaces, both without crop residue on it, but it substantially increased as
subsequent tillage operations were performed. Crop dead roots mass, mean-
weight-diameter (MWD) of soil aggregates in water, and soil surface-roughness
index (IR) showed to be good indicators of quality for reducing water loss in all
of the studied surface soil layer’s physical conditions, and very good indicators
for reducing soil loss - except the condition with high residue cover on it, in
which the effect of the referred variables was irrelevant. The values obtained for
the c-coefficient associated with the crop root mass variable in the PLU sub-
factor of RUSLE’s erosion prediction model stayed within the range reported in
the literature.
1/
Doctorate thesis in Soil Science, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo,
Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS,
Brazil. (149 p.) - September, 2006.
vi
SUMÁRIO
Página
1. INTRODUÇÃO....................................................................................
1
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...............................................................
4
2.1. Erosão hídrica pluvial do solo.......................................................
4
2.1.1. O processo de erosão hídrica pluvial do solo no senso
físico, as formas de energia atuantes no mesmo e suas
fases básicas ou subprocessos.........................................
4
2.1.2. Os fatores que afetam a erosão hídrica pluvial do solo......
5
2.1.3. Predição da erosão hídrica pluvial do solo.........................
7
2.1.3.1. O modelo RUSLE de predição da erosão hídrica
pluvial do solo..........................................................
8
2.1.3.2. O fator C –
cobertura e manejo do solo no modelo
RUSLE....................................................................
10
2.1.3.3. Efeito residual do uso da terra e erosão hídrica
pluvial do solo.........................................................
10
2.1.3.4. O subfator PLU –
uso anterior da terra no modelo
RUSLE....................................................................
11
2.1.3.4.1. Massa de raízes e erosão hídrica pluvial
do solo.....................................................
12
2.2. Qualidade do solo.........................................................................
14
2.2.1. Conceito de qualidade do solo............................................
14
2.2.2. Qual
idade física do solo para o crescimento de plantas e
de animais..........................................................................
18
2.2.3. Qualidade física do solo para fins de minimização da
erosão hídrica pluvial.........................................................
18
2.2.4. Conflitos de qualidade física do solo para o cumprimento
de algumas de suas funções.............................................
23
2.2.5. Indicadores de qualidade física do solo para a função
específica ou subfunçã
o de minimizar a erosão hídrica
pluvial nas terras agrícolas................................................
25
2.3. Hipóteses de trabalho...................................................................
28
3. MATERIAL E MÉTODOS....................................................................
29
3.1. Localização e solo da área experimental......................................
29
3.2. Condição de realização da pesquisa e unidades
experimentais................................................................................
30
3.3. Esclarecimento dos tratamentos considerados no estudo...........
31
3.4.
História do uso do solo na área experimental utilizada na
pesquisa........................................................................................
31
3.5. Detalhamento dos tratamentos de manejo
considerados no
estudo, do início ao fim da pesquisa
(maio de 1996 a outubro
de 2003)........................................................................................
33
3.5.1. Históri
a do uso do solo nas parcelas experimentais antes
da implantação dos tratamentos de manejo
especialmente planejados para a realização deste
trabalho (período compreendido entre maio de 1996 e
vii
abril de 2000).....................................................................
34
3.5.2. História do uso do solo nas parcelas experimentais a
partir da implantação dos tratamentos de manejo
especialmente planejados para a realização deste
trabalho (período compreendido entre maio de 2000 e
outubro de 2003)................................................................
36
3.5.3. Tratamentos de manejo (uso anterior da terra)
considerados no estudo (período compreendido entre
maio de 1996 e outubro de 2003), apresentados de
forma sintética, com base na sua
preponderância no
tempo de experimentação..................................................
37
3.6. Esquema operacional utilizado na implantação e na condução
dos tratamentos de manejo especialmente planejados para a
realização deste trabalho (segunda etapa da pesquisa -
maio
de 2000 a outubro de 2003)..........................................................
38
3.7. Testes de erosão com chuva simulada empregados....................
40
3.8. Amostragens e determinações efetuadas.....................................
42
3.8.1. No campo, no solo das parcelas experimentais, após
quatro (04) anos de uso do solo com o primeiro conjunto
de tratamentos considerado no estudo, em maio de
2000,
antes da implantação do segundo conjunto de
tratamentos.......................................................................
42
a) Densidade do solo.........................................................
42
b) Porosidade total do solo................................................
42
c) Estabilidade dos agregados de solo em água...............
42
3.8.2. No campo, no solo das parcelas experimentais, após os
três anos e meio (3,5 anos) de uso do solo com o
segundo conjunto de tratamentos considerado no
estudo, em outubro de 2003, logo
após a colheita das
culturas em vigência, porém
antes do preparo do solo e
do início dos testes de erosão com chuva
simulada.............................................................................
43
a) Massa de resíduos culturais superficiais.......................
43
b) Cobertura do solo por resíduo cultural...........................
44
c) Rugosidade superficial do solo......................................
44
d) Massa seca de raízes mortas das culturas....................
44
e) Teor de matéria orgânica do solo..................................
45
f) Estabilidade dos agregados de solo em água................
45
g) Densidade do solo.........................................................
45
h) Teor de água no solo.....................................................
45
i) Porosidade total, macro e microporosidade do solo.......
45
j) Resistência do solo à penetração mecânica...................
45
3.8.3. No campo, no solo das parcelas experimentais, após o
preparo do solo, porém antes dos testes de erosão com
chuva simulada..................................................................
46
a) Massa seca de raízes mortas das culturas....................
46
b) Estabilidade dos agregados do solo em água...............
46
3.8.4. No campo, durante a realizaçã
o dos testes de erosão
com chuva simulada..........................................................
46
a) Tempos de início e equilíbrio da enxurrada...................
46
b) Velocidade da enxurrada...............................................
46
viii
c) A
mostragem da enxurrada para avaliação da
distribuição de tamanho dos sedimentos
erodidos e
transportados na mesma, nas classes de 2,00 mm
a <
0,038 mm........................................................................
47
d) Taxa instantânea de des
carga da enxurrada e coleta
de amostras para determinação da concentração
instantânea de sedimentos na mesma...........................
47
3.8.5. No campo, após a realização dos testes de erosão com
chuva simulada..................................................................
47
a) Rugosidade superficial do solo......................................
47
b) C
hecagem da intensidade das chuvas simuladas
aplicadas........................................................................
47
3.8.6. Em laboratório....................................................................
47
a) Distribuição de tamanho dos sedimentos
erodidos
transportados na enxurrada, nas classes de 0,250
mm
a < 0,038 mm..................................................................
47
b)
Taxa de perda de solo sob a condição de equilíbrio da
enxurrada e perda total de solo......................................
48
c) Perda total de água........................................................
48
d) Taxa de infiltração de água no solo n
a condição de
equilíbrio da enxurrada...................................................
48
e) Coeficiente de enxurrada (parâmetro C
da Fórmula
Racional)........................................................................
48
f) Índice D
50
dos sedimentos erodidos e
transportados na
enxurrada na sua condição de equilíbrio........................
48
3.9. Ajustes de resultados....................................................................
49
3.10. Análise estatística e interpretação dos resultados......................
49
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO..........................................................
51
4.1.
Parâmetros físicos de solo e planta nas parcelas experimentais
em dois momentos distintos entre a implantação do pri
meiro e o
término do período experimental do segundo conjunto de
tratamentos considerados no estudo, antes da aplicação dos
testes de erosão com chuva simulada empregados na
realização deste trabalho..............................................................
51
4.1.1. Condição física interna ou de subsuperfície do solo após
4 anos de uso do mesmo com o
primeiro conjunto de
tratamentos considerado no estudo
, avaliada por ocasião
da implantação do segundo conjunto de tratamentos.......
51
4.1.2.
Condição física interna ou de subsuperfície do solo após
3,5 anos de uso do mesmo com o segundo conjunto de
tratamentos considerado no estudo -
em continuidade ao
primeiro conjunto de tratamentos -
avaliada antes do seu
preparo e da aplicação dos testes d
e erosão com chuva
simulada.............................................................................
53
4.1.3.
Condição física externa ou de superfície do solo após 3,5
anos de uso do mesmo com o segundo conjunto de
tratamentos considerado no est
udo, avaliada antes do
seu preparo e da aplicação dos testes de chuva
simulada.............................................................................
58
ix
4.2. Parâmetros físicos de solo e planta nas parcelas experimentais
por ocasião da realizaçã
o dos testes de erosão com chuva
simulada........................................................................................
59
4.2.1. Parâmetros físicos internos ou de subsuperfície do solo...
59
4.2.1.1. Massa seca de raízes mortas...............................
59
4.2.1.2. Índice de estabilidade dos agregados do solo em
água (DMP)...........................................................
68
4.2.1.3. Teor de água no solo antecedente às chuvas
simuladas aplicadas..............................................
73
4.2.2. Parâmetros físicos externos ou de superfície do solo........
75
4.2.2.1. Índice de rugosidade superficial do solo...............
75
4.2.2.2.
Cobertura superficial do solo por resíduo
cultural...................................................................
79
4.3. Parâmetros de erosão hídrica n
os testes de erosão com chuva
simulada realizados......................................................................
80
4.3.1. Tempos de início e equilíbrio da enxurrada........................
80
4.3.2. Taxa de infiltração de água no solo n
a condição de
equilíbrio da enxurrada......................................................
85
4.3.3. Coeficiente de enxurrada, parâmetro C
da Fórmula
Racional.............................................................................
87
4.3.4. Velocidade da enxurrada na sua condição de equilíbrio....
88
4.3.5. Perda total de água na forma de enxurrada.......................
90
4.3.6. Taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada...........................................................................
92
4.3.7. Índice da distribuição de tamanho dos sedimentos
erodidos transportados na enxurrada (D50)
na sua
condição de equilíbrio........................................................
94
4.3.8. Perda total de solo..............................................................
95
4.4. Inter-
relações das variáveis de manejo do solo medidas no
estudo com as variáveis observadas de erosão hídrica...............
98
4.4.1. Inter-
relações com vistas à avaliação do efeito da
degradação induzida da estrutura do solo nas perdas de
água e solo por erosão hídrica...........................................
100
4.4.1.1. Taxa constante de infiltração de água no solo x
redução d
a massa de raízes, estabilidade de
agregados e rugosidade superficial do solo........
100
4.4.1.2. Perda total de água x redução da massa de
raízes e estabilidade de agregados.....................
103
4.4.1.3. Taxa de perda de solo na condição de equ
ilíbrio
da enxurrada x redução da massa de raízes,
estabilidade de agregados e rugosidade
superficial do solo................................................
105
4.4.1.4. Perda total de solo x redução da massa de
raízes e estabilidade de agregados ....................
107
4.4.1.5. Efeito residual do uso do solo com culturas
anuais na sua perda por erosão hídrica..............
110
4.4.2. Inter-
relações com vistas à avaliação de indicadores
físicos da qualidade do solo para fins de minimização da
eros
ão hídrica pluvial e do escoamento superficial a ela
associado e de valores dos coeficientes das variáveis do
subfator PLU do modelo RUSLE.......................................
112
x
4.4.2.1. Inter-
relações pontuais sob condições físicas
distintas da c
amada superficial do solo,
avaliadas antes do processo de degradação
induzida da sua estrutura (testes de chuva T1,
T2 e T3)...............................................................
112
4.4.2.1.1. Taxa constante de infiltração de água
no solo x
massa de raízes mortas,
estabilidade de agregados e
rugosidade superficial do solo.............
112
4.4.2.1.2. Perda total de água por erosão
hídrica x massa de raízes mortas,
estabilidade de agregados e
rugosidade superficial do solo.............
115
4.4.2.1.3. Taxa constante de perda de solo por
erosão hídrica x massa de raízes
mortas, estabilidade de agregados e
rugosidade superficial do solo.............
118
4.4.2.1.4. Perda total de solo por erosão hídrica
x massa de raízes mortas,
estabili
dade de agregados e
rugosidade superficial do solo.............
122
4.4.2.1.5. Eficácia de redução da erosão hídrica
da massa de raízes mortas presente
na camada superficial do solo com
vistas ao subfator PLU do modelo
RUSLE.................................................
126
4.4.2.2. Inter-
relações temporalmente embasadas na
condição física exclusiva da camada superficial
do solo mobilizada e descoberta, avaliadas
durante
o processo de degradação induzida da
sua estrutura (testes de chuva T3 a
T7).......................................................................
129
4.4.2.2.1. Taxa constante de infiltração de água
no solo x massa de raízes mortas,
estabilidade de agregados e
rugosidade superficial do solo.............
131
4.4.2.2.2.
Perda total de água por erosão
hídrica x massa de raízes mortas e
estabilidade de agregados do solo......
133
4.4.2.2.3. Taxa constante de perda de solo por
erosão hídrica x massa de raízes
mortas, estabilidade de agregados e
rugosidade superficial do solo.............
135
4.4.2.2.4. Perda total de solo por erosão hídrica
x massa de raízes mortas e
estabilidade de agregados do solo......
137
5. CONCLUSÕES...................................................................................
140
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...................................................
142
xi
RELAÇÃO DE TABELAS
Página
1. Condições ideais de alguns atributos físicos do solo relacionados
com a qualidade física do mesmo para o cumprimento satisfatório
de algumas de suas funções específicas ou subfunções.................
24
2. Sugestão de uma nova forma de consideração da qualidade do
solo para a sua função específica de resistir à erosão hídrica
causada pela água da chuva nas terras agrícolas...........................
27
3. Composição granulométrica, teor de matéria orgânica (MO) e
valores de densidade de volume (Ds), porosidade total (P) e
diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados do solo
presente na área experimental utilizada na pesquisa, em duas de
suas camadas, na sua condição original de pastagem natural de
longo prazo, avaliados em fevereiro de 1995 ..................................
30
4. Testes de erosão com chuva simulada realizados, datas de sua
aplicação e condição física superficial do solo reinante por
ocasião da realização dos mesmos, nos tratamentos
considerados no estudo....................................................................
42
5. Teor de matéria orgânica e valores de densidade, porosidade total
e diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados do solo em
água após 4 anos de uso do mesmo com o primeiro conjunto de
tratamentos considerado no estudo, em duas de suas camadas,
avaliados em maio de 2000, por ocasião da implantação do
segundo conjunto de tratamentos da pesquisa................................
52
6. Massa seca de raízes mortas, teor de matéria orgânica e diâmetro
médio ponderado (DMP) dos agregados do solo em água após
3,5 anos de uso do mesmo com o segundo conjunto de
tratamentos considerado no estudo (especialmente planejado
para a realização deste trabalho), em duas de suas camadas,
avaliados em outubro de 2003, antes do preparo do solo e da
aplicação dos testes de chuva simulada..........................................
55
7. Valores de densidade do solo (Ds), teor gravimétrico de água (Ug)
e macro, micro e porosidade total do solo após 3,5 anos de uso
do mesmo com o segundo conjunto de tratamentos considerado
no estudo (especialmente planejado para a realização deste
trabalho), em duas de suas camadas, avaliados em outubro de
2003, antes do preparo do solo e da aplicação dos testes de
chuva simulada.................................................................................
56
8. Massa seca de resíduo cultural, percentagem de cobertura e índice
de rugosidade (IR) superficiais do solo antes do seu preparo e da
aplicação dos testes de chuva simulada, avaliados em outubro de
xii
2003, nos tratamentos estudados....................................................
59
9. Teor de água no solo antecedente aos testes de erosão com chuva
simulada realizado, nos tratamentos estudados..............................
74
10. Cobertura superficial do solo por resíduo cultural antes de cada
teste de erosão com chuva simulada realizado, nos tratamentos
estudados.........................................................................................
80
11. Quantidade de água da chuva infiltrada e, ou, retida na superfície
do solo antes do inicio da enxurrada nos testes de erosão com
chuva simulada realizados, nos tratamentos estudados..................
83
12. Índice da distribuição de tamanho dos sedimentos erodidos
transportados na enxurrada (D
50
) na sua condição de equilíbrio
nos testes de erosão com chuva simulada realizados, nos
tratamentos estudados.....................................................................
95
xiii
RELAÇÃO DE FIGURAS
Página
1. Aparelho simulador de chuva de braços rotativos utilizado na
pesquisa, operando sobre um par de parcelas experimentais de
erosão...............................................................................................
30
2. Área Experimental de Erosão com Chuva Simulada III, na
EEA/UFRGS, mostrando no plano intermediário as parcelas de
erosão utilizadas na pesquisa, instaladas próximo à fonte de água
que abastecia o aparelho simulador de chuva empregado no
estudo...............................................................................................
33
3. Resistência do solo à penetração mecânica antes do seu preparo e
da aplicação dos testes de erosão com chuva simulada, nos
tratamentos estudados.....................................................................
57
4. Massa seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm nos
testes de erosão com chuva simulada realizados, nos tratamentos
com as últimas culturas empregadas no experimento.....................
61
5. Massa seca de raízes mortas na camada de solo de 10 a 20 cm
nos testes de erosão com chuva simulada realizados, nos
tratamentos com as últimas culturas empregadas no experimento.
62
6. Proporção da massa seca de raízes mortas (Mrz) na camada de
solo de 10 a 20 cm com relação a massa seca de raízes mortas
na camada de solo de 0 a 10 cm nos testes de erosão com chuva
simulada realizados, nos tratamentos com as últimas culturas
empregadas no experimento............................................................
65
7. Relação da massa seca de raízes mortas na camada de solo de 0
a 10 cm com o tempo de decorrência dos testes de erosão com
chuva simulada realizados, nos tratamentos com as últimas
culturas empregadas no experimento..............................................
67
8. Relação da redução relativa percentual da massa seca de raízes
mortas na camada de solo de 0 a 10 cm com o tempo de
decorrência dos testes de erosão com chuva simulada realizados,
nos tratamentos com as últimas culturas empregadas no
experimento......................................................................................
68
9. Diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados de solo em água
na sua camada de 0 a 10 cm para T1 e T2 e de 0 a 15 cm para T3
a T7 nos testes de chuva simulada realizados, nos tratamentos
com cultivo do solo estudados..........................................................
69
10. Relação do diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados de
solo em água na camada de 0 a 10 cm para T1 e T2 e de 0 a 15
xiv
cm para T3 a T7 com o tempo de decorrência dos testes de chuva
simulada realizados, nos tratamentos com cultivo do solo
estudados.........................................................................................
71
11. Relação da redução relativa percentual do diâmetro médio
ponderado (DMP) dos agregados de solo em água na camada de
0 a 10 cm para T1 e T2 e de 0 a 15 cm para T3 a T7 com o tempo
de decorrência dos testes de chuva simulada realizados, nos
tratamentos com cultivo do solo estudados......................................
71
12. Relação do diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados de
solo em água na camada de 0 a 10 cm para T1 e T2 e de 0 a 15
cm para T3 a T7 com a massa seca de raízes mortas na camada
de solo de 0 a 10 cm, nos tratamentos com cultivo do solo
estudados.........................................................................................
72
13. Relação do diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados de
solo em água na camada de 0 a 10 cm para T1 e T2 e de 0 a 15
cm para T3 a T7 com a redução relativa percentual da massa
seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm, nos
tratamentos com cultivo do solo
estudados.........................................................................................
73
14. Índice de rugosidade superficial do solo (IR) em momentos
distintos por ocasião da realização dos testes de erosão com
chuva simulada, nos tratamentos estudados...................................
76
15. Relação do índice de rugosidade superficial do solo (IR) medido
após a aplicação das chuvas simuladas nos testes T3 a T7 com a
redução relativa percentual do índice de estabilidade dos
agregados de solo em água (DMP) medido na sua camada de 0 a
15 cm antes da aplicação das chuvas, na condição de solo
mobilizado por meio de uma gradagem leve, nos tratamentos com
cultivo do solo estudados.................................................................
78
16. Relação do índice de rugosidade superficial do solo (IR) medido
após o seu preparo inicial por meio de uma gradagem leve (antes
do teste T3) com o diâmetro médio ponderado (DMP) dos seus
agregados medido na sua camada de 0 a 10 cm antes do
preparo, resultante dos tratamentos empregados no estudo...........
79
17. Tempo de início da enxurrada nos testes de erosão com chuva
simulada realizados, nos tratamentos estudados.............................
81
18. Tempo de equilíbrio da enxurrada nos testes de erosão com
chuva simulada realizados, nos tratamentos estudados..................
84
19. Taxa de infiltração de água no solo (if
c
) na condição de equilíbrio
da enxurrada nos testes de erosão com chuva simulada
realizados, nos tratamentos estudados............................................
86
xv
20. Coeficiente de enxurrada – parâmetro C da Fórmula Racional -
nos testes de erosão com chuva simulada realizados, nos
tratamentos estudados.....................................................................
87
21. Velocidade da enxurrada na sua condição de equilíbrio nos testes
de erosão com chuva simulada realizados, nos tratamentos
estudados.........................................................................................
89
22. Perda total de água por erosão hídrica nos testes de erosão com
chuva simulada realizados, nos tratamentos estudados..................
91
23. Taxa de perda de solo sob a condição de equilíbrio da enxurrada
(TPSq
c
) nos testes de erosão com chuva simulada realizados, nos
tratamentos estudados.....................................................................
93
24. Perda total de solo por erosão hídrica nos testes de erosão com
chuva simulada realizados, nos tratamentos estudados..................
98
25. Relação da taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada (iq
c
) com a redução relativa percentual da
massa seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm, na
condição de solo mobilizado por meio de uma gradagem leve e
descoberto (testes de chuva T3 a T7), nos tratamentos com os
últimos cultivos do experimento........................................................
101
26. Relação da taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada (iq
c
) com a redução relativa percentual do
índice de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP) na
sua camada de 0 a 15 cm, na condição de solo mobilizado por
meio de uma gradagem leve e descoberto (testes de chuva T3 a
T7), nos tratamentos com cultivo do solo estudados.......................
101
27. Relação da taxa de infiltração de água na condição de equilíbrio
da enxurrada (iq
c
) com a redução relativa percentual do índice de
rugosidade superficial do solo (IR) medido logo após os testes de
chuva simulada, na condição de solo mobilizado por meio de uma
gradagem leve e descoberto (testes de chuva T3 a T7), nos
tratamentos com cultivo do solo estudados......................................
102
28. Relação da perda total de água da chuva com a redução relativa
percentual da massa seca de raízes mortas na camada de solo de
0 a 10 cm, na condição de solo mobilizado por meio de uma
gradagem leve e descoberto (testes de chuva T3 a T7), nos
tratamentos com os últimos cultivos do experimento.......................
104
29. Relação da perda total de água da chuva com a redução relativa
percentual do índice de estabilidade dos agregados do solo em
água (DMP) na sua camada de 0 a 15 cm, na condição de solo
mobilizado por meio de uma gradagem leve e descoberto (T3 a
T7), nos tratamentos com cultivo do solo estudados.......................
104
xvi
30. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com a redução relativa percentual da massa
seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm, na
condição de solo mobilizado por meio de uma gradagem leve e
descoberto (testes de chuva T3 a T7), nos tratamentos com os
últimos cultivos empregados no experimento...................................
106
31. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com a redução relativa percentual do índice de
estabilidade dos agregados do solo em água (DMP) na sua
camada de 0 a 15 cm, na condição de solo mobilizado por meio
de uma gradagem leve e descoberto (testes de chuva T3 a T7),
nos tratamentos com cultivo do solo estudados...............................
106
32. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com a redução relativa percentual do índice de
rugosidade superficial do solo (IR) medido logo após os testes de
chuva simulada, na condição de solo mobilizado por meio de uma
gradagem leve e descoberto (testes de chuva T3 a T7), nos
tratamentos com cultivo do solo estudados......................................
107
33. Relação da perda total de solo com a redução relativa percentual
da massa seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm,
na condição de solo mobilizado por meio de uma gradagem leve e
descoberto (testes de chuva T3 a T7), nos tratamentos com os
últimos cultivos do experimento........................................................
109
34. Relação da perda total de solo com a redução relativa percentual
do índice de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP)
na sua camada de 0 a 15 cm, na condição de solo mobilizado por
meio de uma gradagem leve e descoberto (testes de chuva T3 a
T7), nos tratamentos com cultivo do solo estudados.......................
109
35. Fator residual do uso do solo com culturas anuais relacionado à
erosão hídrica em função do tempo de decorrência dos testes de
chuva simulada realizados, calculados com base nos dados de
perda total de solo obtidos na condição de solo mobilizado por
meio de uma gradagem leve e descoberto (testes de chuva T3 a
T7)....................................................................................................
111
36. Relação da taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada (iq
c
) com a massa seca de raízes mortas
na camada de solo de 0 a 10 cm em distintas condições físicas da
camada superficial do solo, independentemente dos tratamentos
com os últimos cultivos empregados no experimento......................
114
37. Relação da taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada (iq
c
) com o índice de estabilidade dos
agregados do solo em água (DMP) na sua camada de 0 a 10 para
o solo não mobilizado e de 0 a 15 cm para o solo mobilizado em
distintas condições físicas da camada superficial do solo,
xvii
independentemente dos tratamentos com cultivo do solo
estudados.........................................................................................
114
38. Relação da taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada (if
c
) com o índice de rugosidade superficial
do solo (IR) medido logo após o seu primeiro preparo (superfície
solta e descoberta - teste de chuva T3), independentemente dos
tratamentos com cultivo do solo estudados......................................
115
39. Relação da perda total de água com a massa seca de raízes
mortas na camada de solo de 0 a 10 cm em distintas condições
físicas da camada superficial do solo, independentemente dos
tratamentos com os últimos cultivos empregados no experimento..
117
40. Relação da perda total de água com o índice de estabilidade dos
agregados do solo em água (DMP) na sua camada de 0 a 10 para
o solo não mobilizado e de 0 a 15 cm para o solo mobilizado, em
distintas condições físicas da camada superficial do solo,
independentemente dos tratamentos com cultivo do solo
estudados.........................................................................................
117
41. Relação da perda total de água com o índice de rugosidade
superficial do solo (IR) medido logo após o seu primeiro preparo
(superfície solta e descoberta - teste de chuva T3),
independentemente dos tratamentos com cultivo do solo
estudados.........................................................................................
118
42. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com a massa seca de raízes mortas na
camada de solo de 0 a 10 cm em distintas condições físicas da
camada superficial do solo, independentemente dos tratamentos
com os últimos cultivos empregados no experimento......................
120
43. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com o índice de estabilidade dos agregados do
solo em água (DMP) na sua camada de 0 a 10 para o solo não
mobilizado e de 0 a 15 cm para o solo mobilizado em distintas
condições físicas da camada superficial do solo,
independentemente dos tratamentos com cultivo do solo
estudados.........................................................................................
121
44. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com o índice de rugosidade superficial do solo
(IR) medido logo após o seu primeiro preparo (superfície solta e
descoberta - teste de chuva T3), independentemente dos
tratamentos com cultivo do solo estudados......................................
121
45. Relação da perda total de solo com a massa seca de raízes
mortas na camada de solo de 0 a 10 cm em distintas condições
físicas da camada superficial do solo, independentemente dos
tratamentos com os últimos cultivos empregados no experimento..
123
xviii
46. Relação da perda total de solo com o índice de estabilidade dos
agregados do solo em água (DMP) na sua camada de 0 a 10 para
o solo não mobilizado e de 0 a 15 cm para o solo mobilizado, em
distintas condições físicas da camada superficial do solo,
independentemente dos tratamentos com cultivo do solo
estudados.........................................................................................
124
47. Relação da perda total de solo com o índice de rugosidade
superficial do solo (IR) medido logo após o seu primeiro preparo
(superfície solta e descoberta - teste de chuva T3),
independentemente dos tratamentos com cultivo do solo
estudados.........................................................................................
124
48. Relação da perda total de solo com a massa seca de raízes
mortas na camada de solo de 0 a 10 cm, na condição de solo
mobilizado por meio de uma gradagem leve e descoberto, nos
tratamentos com os últimos cultivos empregados no experimento..
128
49. Relação da taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada (iq
c
) com a massa seca de raízes mortas
na camada de solo de 0 a 10 cm na condição de solo com
superfície mobilizada e descoberta em processo de degradação
(testes de chuva T3 a T7), independentemente dos tratamentos
com os últimos cultivos empregados no experimento......................
131
50. Relação da taxa de infiltração de água na condição de equilíbrio
da enxurrada (iq
c
) com o índice de estabilidade dos agregados do
solo em água (DMP) na sua camada de 0 a 15 cm na condição de
solo com superfície mobilizada e descoberta em processo de
degradação (testes de chuva T3 a T7), independentemente dos
tratamentos com cultivo do solo estudados......................................
132
51. Relação da taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada (iq
c
) com o índice de rugosidade
superficial do solo (IR) medido logo após os testes de chuva na
condição de solo com superfície mobilizada e descoberta em
processo de degradação (testes de chuva T3 a T7),
independentemente dos tratamentos com cultivo do solo
estudados.........................................................................................
132
52. Relação da perda total de água com a massa seca de raízes
mortas na camada de solo de 0 a 10 cm na condição de solo com
superfície mobilizada e descoberta em processo de degradação
(testes de chuva T3 a T7), independentemente dos tratamentos
com os últimos cultivos empregados no experimento......................
134
53. Relação da perda total de água com o índice de estabilidade dos
agregados do solo em água (DMP) na sua camada de 0 a 15 cm
na condição de solo com superfície mobilizada e descoberta em
processo de degradação (testes de chuva T3 a T7),
xix
independentemente dos tratamentos com cultivo do solo
estudados.........................................................................................
134
54. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com a massa seca de raízes mortas na
camada de solo de 0 a 10 cm na condição de solo com superfície
mobilizada e descoberta em processo de degradação (testes de
chuva T3 a T7), independentemente dos tratamentos com os
últimos cultivos empregados no experimento...................................
135
55. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com o índice de estabilidade dos agregados do
solo em água (DMP) na sua camada de 0 a 15 cm na condição de
solo com superfície mobilizada e descoberta em processo de
degradação (testes de chuva T3 a T7), independentemente dos
tratamentos com cultivo do solo estudados......................................
136
56. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com o índice de rugosidade superficial do solo
(IR) medido logo após os testes de chuva na condição de solo
com superfície mobilizada e descoberta em processo de
degradação (testes de chuva T3 a T7), independentemente dos
tratamentos com cultivo do solo estudados......................................
136
57. Relação da perda total de solo com a massa seca de raízes
mortas na camada de solo de 0 a 10 cm na condição de solo com
superfície mobilizada e descoberta em processo de degradação
(testes de chuva T3 a T7), independentemente dos tratamentos
com os últimos cultivos empregados no experimento......................
138
58. Relação da perda total de solo com o índice de estabilidade dos
agregados do solo em água (DMP) na sua camada de 0 a 15 cm
na condição de solo com superfície mobilizada e descoberta em
processo de degradação (testes de chuva T3 a T7),
independentemente dos tratamentos com cultivo do solo
estudados.........................................................................................
138
1. INTRODUÇÃO
O solo, a água, o ar, a energia solar (luz e calor) e as plantas constituem
os recursos naturais essenciais à vida na Terra. Desta forma, eles são, todos,
igualmente importantes. No entanto, existe uma diferença definida entre eles
no que diz respeito a sua destrutibilidade, com o solo sendo o mais importante.
Isto se deve ao fato de que o solo pode sofrer um processo intenso de erosão
quando mal utilizado pelo homem (erosão acelerada ou antrópica), resultando
em taxas de desgaste e remoção do mesmo que podem largamente superar as
taxas naturais tanto de formação e renovação de solo quanto de erosão do solo
(erosão geológica ou natural). Por esta razão, para propósitos práticos -
considerando a escala de tempo do ser humano - o solo deve ser tratado como
um recurso natural não-renovável, o que ressalta a importância de sua
conservação, especialmente no que se refere ao controle da erosão. Tal
importância do solo está alicerçada no fato de que ele é o principal meio de
produção de alimentos na crosta terrestre, tanto para o homem quanto para os
animais. Seu cuidado, pois, é um pré-requisito à sobrevivência das espécies
vivas da Terra.
A erosão é a mais extensiva, prejudicial e preocupante forma de
degradação do solo no planeta, principalmente aquela causada pela água da
chuva e da enxurrada a ela associada. Estudos do efeito da erosão sobre as
civilizações antigas mostram que uma das principais causas da queda de
florescentes impérios foi a degradação do solo por tal fenômeno. Apesar dos
incessantes esforços dos cientistas de solo e profissionais de agronomia, a
erosão acelerada continua sendo a principal causa de degradação do solo no
planeta. É estimado que 84% da degradação de solo no mundo é devida à
erosão, sendo 56% pela erosão hídrica e 28% pela erosão eólica. O mau
manejo da terra (não observância das classes de capacidade de uso do solo ou
da aptidão agrícola da terra), o mau manejo da cultura (más decisões de
2
manejo tomadas posteriormente à escolha de um dado tipo de uso da terra) e a
não utilização ou utilização errônea de práticas conservacionistas de suporte
(práticas complementares de controle da erosão), permitem um processo de
erosão do solo intenso, fazendo com que ele seja o maior responsável, tanto
pela redução da sua capacidade produtiva para as culturas (dano direto da
erosão), quanto pelo assoreamento e poluição das fontes superficiais de água,
como reservatórios e rios (danos indiretos da erosão). Os danos indiretos da
erosão são causados pelos produtos da mesma, quais sejam, sedimentos e
substâncias químicas (nutrientes das plantas e defensivos agrícolas)
transportados no escoamento superficial da erosão hídrica e no vento da
erosão eólica. O processo erosivo é também o principal responsável pela
redução da capacidade do solo de regular os fluxos de água, gás e calor entre
ele e a atmosfera. Esta função do solo como regulador ambiental, entretanto,
está intimamente relacionada a sua capacidade produtiva, a qual, por sua vez,
é determinada pela qualidade física, química e biológica do mesmo.
Devido à estreita relação entre sistemas de manejo agrícola e
sustentabilidade de agroecossistemas, vem de longa data a necessidade de se
identificar e definir indicadores de qualidade do solo. A qualidade do solo é
constituída de um elemento inerente ou natural, determinado pelos materiais
geológicos e processos de sua formação, e de um elemento dinâmico,
determinado pelas práticas de manejo adotadas pelos indivíduos que utilizam a
terra, seja qual for a finalidade. Deste modo, um sistema de manejo agrícola
poderá ser considerado sustentável somente se ele for economicamente viável
e se ele mantiver ou melhorar a qualidade do solo, porém sem comprometer a
qualidade ambiental além de um grau que possa ser aceito pela sociedade
(Karlen & Stott, 1994).
Os esforços para definir e quantificar qualidade do solo não são
novos, tendo-se chegado ao consenso de que é muito difícil o estabelecimento
de condições padrão para sua avaliação. Nenhuma medição, seja ela de
natureza química, física ou biológica, tem, por si só, capacidade de indexar a
qualidade de um solo, uma vez que isso vai depender das funções pré-
definidas para o mesmo (Karlen & Stott, 1994). Assim, para que corretamente
se possa definir indicadores de qualidade do solo, é necessário que se defina
antes os objetivos ou as funções do mesmo. Uma vez bem caracterizados, tais
3
indicadores de qualidade poderão servir como parâmetros da capacidade do
solo de servir bem uma ou mais de suas funções, dentre as quais se destaca a
de meio para o crescimento de plantas e de animais, seja do ponto de vista
sócio-econômico, seja do ponto de vista ambiental (Papendick & Parr, 1992;
Karlen & Stott, 1994; Beare, 2002).
Com base no que foi exposto, é necessário que se busque mais e
melhores informações tanto sobre o processo de erosão do solo em si quanto
sobre os fatores que o afetam, nas condições locais de clima e solo,
principalmente aquelas que dizem respeito às variáveis da inter-relação
cobertura - manejo do solo. Por ainda não se dispor de informações desse tipo
em nosso meio, obtidas de forma sistemática e em base científica, não se pode
efetuar estimativas confiáveis de perda de solo por erosão no Brasil, com vistas
à elaboração de planejamentos conservacionistas de uso da terra em base
quantitativa. Tais estimativas de perda de solo são usualmente feitas por meio
de equações matemáticas, dentre as quais se destaca o modelo “RUSLE –
Revised Universal Soil Loss Equation”, versão atual do predecessor e
mundialmente conhecido modelo “USLE - Universal Soil Loss Equation”. Esse
modelo apresenta elevado potencial de uso no Brasil, porém o mesmo não
pôde ainda ser implementado em nosso meio por falta de dados de pesquisa
local. Um número muito reduzido de trabalhos de pesquisa dessa natureza foi
desenvolvido no Brasil, o que ratifica a necessidade de se desenvolver mais e
melhores pesquisas no assunto. Informações desse tipo irão também auxiliar a
avaliação da qualidade física do solo do ponto de vista de infiltração de água
no mesmo e de minimização da sua erosão hídrica pluvial, no que se refere à
produção agrícola aumentada e sustentada em nosso meio.
Considerando o que foi exposto, realizou-se o presente trabalho de
pesquisa com os seguintes objetivos principais: a) avaliar a estrutura do solo
sob diferentes manejos culturais no que se refere a sua capacidade de permitir
a livre entrada de água da chuva na superfície do solo e de resistir à erosão
hídrica pluvial, b) investigar valores de coeficientes das variáveis associadas ao
subfator PLU (uso anterior da terra) do modelo RUSLE (Equação Universal de
Perda de Solo Revisada) de predição da erosão e c) com base nos resultados
obtidos, identificar indicadores de qualidade física do solo para redução da
erosão hídrica e do escoamento superficial.
4
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
A presente revisão bibliográfica será separada em dois tópicos
principais, a saber: erosão hídrica pluvial do solo e qualidade do solo.
2.1. Erosão hídrica pluvial do solo
2.1.1. O processo de erosão hídrica pluvial do solo no senso físico, as
formas de energia atuantes no mesmo e suas fases básicas ou
subprocessos
No senso físico, o processo de erosão do solo, seja ele causado pela
água (erosão hídrica), seja ele causado pelo vento (erosão eólica), pode ser
descrito como trabalho realizado pelos agentes erosivos. Trabalho é uma
grandeza escalar, a qual resulta do produto de uma força pelo deslocamento
que ela causa em um corpo.
Na erosão hídrica pluvial do solo, a força causadora de trabalho é
representada pelo processo de queda das gotas chuva (força aplicada no modo
normal à superfície do solo) e pelo movimento da enxurrada ou escoamento
superficial dela originado (força aplicada no modo tangencial à superfície do
solo), enquanto as partículas primárias e secundárias do solo que estão a sua
superfície representam o corpo o qual sofre movimento.
A força causadora de erosão hídrica do solo provém da energia
mecânica, manifestada nas suas formas clássicas de energia cinética ou de
movimento, E
c
= mv
2
/2 (originada do movimento de água) e energia potencial ou
de posição, E
p
= mgh (originada de corpos de água ou solo situados em
diferentes posições no terreno, em estado de repouso). A energia cinética (E
c
)
da água se origina do movimento de uma dada massa (m) da mesma, seja ela
na forma de gotas de chuva, seja ela na forma de enxurrada, a qual se desloca
com uma dada velocidade (v), seja do processo de queda das gotas da chuva,
seja do movimento da enxurrada. A energia potencial (E
p
) de uma da massa
5
(m) de água (armazenada) ou de solo (na sua posição original) se origina da
diferença de posição ou altura (h) da mesma em relação a outra massa e, por
isto, ela também é referida como energia de posição. Uma vez que a
aceleração devido à força da gravidade (g) é, essencialmente, constante, a
energia potencial de uma dada massa de água ou de solo é proporcional a sua
altura acima do nível para o qual ela pode descender ou cair. Assim, uma dada
quantidade de energia potencial vai depender da massa de água ou de solo e
da diferença de elevação entre a posição original da mesma e a base do
declive para o qual ela poderá descender ou cair. Segundo o princípio de
conservação de energia de Lavoisier, a energia cinética ou de movimento pode
se transformar em energia potencial ou de repouso, e vice-versa. De maneira
geral, os maiores danos causados ao solo pela erosão hídrica pluvial nas terras
agrícolas são devidos à energia cinética da água em movimento, seja ela na
forma de chuva, seja ela na forma de enxurrada originada da chuva.
O processo erosivo do solo pode ser dividido em três fases básicas
ou subprocessos, a saber: desagregação, transporte e deposição. Na erosão
hídrica pluvial, a desagregação consiste na separação das partículas de solo
(individualizadas ou na forma de agregados) da massa que as contém, tanto
pela ação de impacto das gotas, quanto pela ação cisalhante da enxurrada
originada da chuva. Da mesma forma, o transporte das partículas de solo
desagregadas se dá tanto pelo salpico originado do impacto das gotas da
chuva quanto pelo movimento da enxurrada, podendo estes dois processos
serem simultâneos. Nos terrenos inclinados, a maior parte do transporte das
partículas de solo desagregadas se dá pelo movimento da enxurrada. A
deposição ou sedimentação do material que foi desagregado e transportado,
terceira e última fase do processo erosivo, ocorre quando a carga de
sedimentos na enxurrada é maior do que a sua capacidade de transporte
(Ellison, 1947; Foster & Meyer, 1977).
2.1.2. Os fatores que afetam a erosão hídrica pluvial do solo
Fundamentalmente, a magnitude do processo de erosão hídrica
pluvial do solo vai depender da resultante de duas forças distintas, porém
agindo em direções opostas, a saber: capacidade da chuva (e da enxurrada
dela originada) de causar erosão do solo e habilidade do solo de resistir à ação
6
da chuva (e da enxurrada dela originada) (Hudson, 1995).
A capacidade da chuva de causar erosão do solo (erosividade da
chuva) vai depender de várias das suas características, mas, principalmente,
da intensidade, duração e probabilidade de ocorrência ou período de retorno da
chuva. A intensidade da chuva resulta da razão entre quantidade e duração da
mesma, enquanto esta última é a que vai determinar a quantidade total de
chuva. De modo geral, quanto maior a duração da chuva, tanto maior é a sua
quantidade total e menor a sua intensidade média. Uma chuva de alta
intensidade contém gotas de maior diâmetro do que uma chuva de baixa
intensidade, conseqüentemente, maior é a sua velocidade terminal de queda.
Por outro lado, quanto maior a duração da chuva, apesar da sua menor
intensidade média, tanto maior será a massa ou quantidade total da mesma.
Como foi tratado no item 2.1.1, a energia cinética da chuva vai depender da
sua quantidade (massa da chuva) e da sua intensidade (velocidade de queda
das gotas da chuva). Assim, chuvas de maior quantidade e, ou, maior
intensidade irão possuir mais energia cinética e, decorrente disto, maior
capacidade de causar erosão do solo. Tais chuvas apresentam baixa
probabilidade de ocorrência ou elevado período de retorno, conseqüentemente,
elevada erosividade (Wischmeier, 1962; Foster & Meyer, 1977; Hudson, 1995).
A habilidade do solo de resistir à erosão causada pela água da chuva
(e da enxurrada dela originada), por sua vez, também é determinada por vários
fatores, mas, principalmente, da erodibilidade do solo, topografia do terreno e
práticas de manejo agrícola. A erodibilidade do solo diz respeito a sua
vulnerabilidade ou suscetibilidade à erosão, sendo, pois, a recíproca da sua
resistência à erosão. Ela resulta da interação de atributos físicos, químicos,
biológicos e mineralógicos do solo. A distribuição de tamanho das partículas do
solo, o teor de matéria orgânica, a estrutura e a permeabilidade são as
características físicas de solo que mais se relacionam com sua erodibilidade
(Wischmeier & Smith, 1978). A topografia do terreno é composta pelos
elementos: comprimento, inclinação e formato ou curvatura do declive. Estes
fatores influenciam a quantidade e a velocidade da enxurrada, as quais, por
sua vez, irão determinar a quantidade e o tamanho das partículas de solo em
suspensão na mesma (Wischmeier & Smith, 1978; Hudson, 1995). O manejo
do solo a ser adotado numa dada área representa a principal forma de se
7
aumentar a sua resistência à erosão, seja ela hídrica, seja ela eólica. A
proteção da superfície do solo contra a ação erosiva, propiciada pelo seu
manejo, principalmente decorre do crescimento das plantas e dos seus
resíduos culturais remanescentes, os quais agem contra o impacto direto das
gotas da chuva, dissipando, parcial ou totalmente, a energia cinética das
mesmas, além de contribuírem para a melhor estrutura do solo e de servirem
como obstáculo físico ao livre escoamento do fluxo superficial de água
(Wischmeier & Smith, 1978; Cogo, 1981; Amado et al., 1989). Os métodos de
preparo do solo e de semeadura das culturas e as práticas conservacionistas
de suporte, como terraços agrícolas, também são componentes de manejo que
determinam a resistência de um solo à erosão, uma vez que eles resultam em
diferentes condições físicas de superfície e subsuperfície do solo,
expressivamente interferindo na ação dos agentes erosivos (Wischmeier, 1973;
Cogo, 1981; Volk et al., 2004).
Por meio do estudo e da avaliação quantitativa dos fatores que
afetam a erosão hídrica pluvial do solo a campo, relacionados às principais
forças envolvidas no processo (de ataque, dos agentes erosivos, e de
resistência, do solo), foram desenvolvidos modelos empíricos de predição da
perda de solo por tal fenômeno, que será o assunto abordado a seguir.
2.1.3. Predição da erosão hídrica pluvial do solo
Segundo Hudson (1995), a primeira investigação científica em
erosão do solo foi feita pelo cientista de solo Wollny, na Alemanha, entre os
anos de 1877 e 1895. Pequenas parcelas foram utilizadas para observações e
medições de diversos efeitos relacionadas ao processo erosivo, como
interceptação da água chuva pela cobertura superficial do solo propiciada pelas
plantas e pelos seus resíduos culturais, deterioração da estrutura do solo pela
ação dos agentes erosivos e influência do tipo de solo e da declividade do
terreno na enxurrada e na erosão hídrica. Contudo, foi e continua sendo os
Estados Unidos da América o líder na pesquisa em erosão hídrica do solo no
mundo. O primeiro experimento de erosão com o objetivo de quantificar o
processo erosivo causado pela água da chuva e da enxurrada dela originada
foi conduzido pelo Serviço Florestal Americano, em 1915, em Utah, no estado
do Colorado, seguido de um estudo conduzido por Miller, no estado de
8
Missouri, em 1917, resultando, em 1923, na primeira publicação de resultados
de erosão hídrica do solo oriundos de parcelas experimentais de campo. Mais
tarde, Hugh Hammond Bennett, cognominado o Pai da Conservação do Solo
em todo o mundo, estabeleceu, entre os anos de 1928 e 1933, uma rede de
dez estações experimentais de conservação do solo nos Estados Unidos,
chegando a quarenta e quatro delas em 1940. Diversos trabalhos em erosão
hídrica do solo foram, então, desenvolvidos por pesquisadores americanos, na
década de 1930, como os de Baver, Borst, Woodburn e Musgrave, culminando
com o primeiro estudo detalhado, sob condições de chuva natural, realizado
por Laws, em 1940, e com a primeira análise da ação mecânica das gotas da
chuva sobre o solo, por Ellison, em 1944 (Hudson, 1995). A pesquisa analítica
em erosão hídrica pluvial do solo, no entanto, rumou para objetivos mais
específicos somente a partir de 1954, por meio de um estudo nacional
americano, onde foram avaliados os resultados de experimentos de campo até
então desenvolvidos, resultando na identificação e na representação
matemática das principais variáveis associadas ao processo erosivo pela água
da chuva e da enxurrada dela originada, como será esclarecido a seguir.
2.1.3.1. O modelo “RUSLE” de predição da erosão hídrica pluvial do solo
Como foi comentado no item anterior, as tentativas de se predizer a
perda de solo por erosão hídrica pluvial são antigas. Cook (1936) apresentou o
primeiro modelo matemático de predição da erosão hídrica pluvial do solo, e
Zingg (1940) publicou a primeira equação de predição da perda de solo por tal
fenômeno, a qual considerava, apenas, o comprimento e a inclinação do
declive. Com a evolução da pesquisa em conservação do solo nos Estados
Unidos, novos fatores e melhorias foram agregados às equações existentes, ao
mesmo tempo em que foi gerado um grande volume de dados de pesquisa
local. A partir desses dados, Wischmeier & Smith (1965, 1978) desenvolveram
a Equação Universal de Perda de Solo - EUPS (“Universal Soil Loss Equation -
USLE”), a qual é apresentada como:
A = R . K . L . S . C . P
onde A é a perda média anual (de longo prazo) de solo calculada pela
9
equação, R o fator erosividade da chuva e da enxurrada dela originada, K o
fator erodibilidade do solo, L o fator comprimento do declive, S o fator
inclinação do declive, C o fator cobertura e manejo do solo e P o fator prática
conservacionista de suporte. Desde então, novas melhorias foram adicionadas
à referida equação, chegando-se ao modelo atualmente em vigor, denominado
de Equação Universal de Perda de Solo Revisada – EUPSR (“Revised
Universal Soil Loss Equation - RUSLE”) (Renard et al., 1997). Doravante, por
questão de simplificação, será empregado apenas o termo RUSLE para
denotar a Equação Universal de Perda de Solo Revisada, como ela é
conhecida e referida no Brasil.
A RUSLE é um modelo empírico de predição da erosão hídrica
pluvial do solo designado a calcular a perda média anual (de longo prazo) de
solo essencialmente originada da erosão em entressulcos e da erosão em
sulcos, combinadas, sob condições especificadas de regime de chuva, tipo de
solo, comprimento, inclinação e formato do declive, práticas de manejo e
práticas conservacionistas de suporte. A estimativa da perda de solo feita pela
equação, em princípio, é válida para o local específico que ela está sendo
calculada, e ela se refere, somente, ao solo que foi desagregado e
transportado do terreno inclinado pela ação combinada da chuva e da
enxurrada dela originada. A equação não computa, portanto, a deposição de
sedimentos (sedimentação) ao longo do declive que sofreu erosão. Tal modelo
de predição da perda de solo por erosão consiste de um programa
computacional para sua operacionalização, e inclui dados de pesquisa que não
estavam disponíveis à época do desenvolvimento do modelo USLE. Apesar de
estrutura idêntica à do modelo USLE, o modelo RUSLE adota uma nova
tecnologia para o cálculo dos seus seis fatores e, a qualquer momento, novos
dados de pesquisa podem ser adicionados à equação (Renard et al., 1997).
Dentre os seis componentes da equação, o fator C é, ao mesmo tempo, o mais
envolvente e o mais complexo de ser obtido, tendo em vista que ele reflete o
efeito combinado da cobertura e do manejo do solo na erosão, sendo, por isto,
o mais freqüentemente utilizado para comparar impactos relativos das opções
de manejo nos planos de conservação do solo, e o qual será enfatizado no
restante desta primeira parte da revisão bibliográfica.
10
2.1.3.2. O fator C – cobertura e manejo do solo no modelo RUSLE
O efeito quantitativo deste fator na erosão hídrica pluvial do solo é
obtido pela razão da perda de solo de um terreno cultivado numa dada
condição de cobertura e de manejo com a perda de solo de um terreno mantido
continuamente descoberto e preparado convencionalmente no sentido do
declive. Na RUSLE, este fator é calculado para intervalos regulares de 15 dias,
por meio da expressão:
SLR = PLU . CC . SC . SR . SM
onde SLR (“Soil Loss Ratio”) é a razão de perda de solo para uma dada
condição de cobertura e de manejo do solo; PLU (“Prior Land Use”) o subfator
uso anterior da terra; CC (“Canopy-Cover”) o subfator cobertura do solo pela
copa das plantas; SC (“Surface-Cover”) o subfator cobertura superficial do solo
- por plantas em contato direto com o mesmo e, ou, por resíduos culturais; SR
(“Surface-Roughness”) o subfator rugosidade superficial do solo; e SM (“Soil-
Moisture”) o subfator umidade do solo. No presente trabalho, será tratado
apenas do subfator PLU – uso anterior da terra, o qual será abordado a seguir.
2.1.3.3. Efeito residual do uso da terra e erosão hídrica pluvial do solo
O efeito residual do uso da terra na erosão hídrica pluvial do solo
considera, no tempo, os seguintes aspectos: efeito das raízes das plantas e da
incorporação dos resíduos culturais na melhoria da estrutura do solo, em
termos de estabilidade de agregados, densidade e conteúdo de matéria
orgânica do solo, relacionados a sua resistência à ação erosiva; efeito do
preparo do solo ou da sua ausência na rugosidade e na porosidade superficiais
do mesmo; efeito da atividade biológica no solo e, provavelmente, muitos
outros fatores (Wischmeier, 1975; Wischmeier & Smith, 1978; Renard et al.,
1997). No modelo RUSLE, tais efeitos são integrados no subfator PLU (uso
anterior da terra) por meio da consideração da variação, no tempo, de dois
componentes do mesmo, a saber: (i) consolidação da superfície do solo e (ii)
massa de raízes vivas e, ou, mortas e de resíduos culturais incorporados na
camada superficial do solo, os quais são utilizados no cálculo da razão de
perda de solo (SLR), como será esclarecido a seguir.
11
2.1.3.4. O subfator PLU – uso anterior da terra no modelo RUSLE
O subfator PLU – uso anterior da terra representa o efeito do manejo
anterior do solo na porção interna da sua estrutura, bem como o efeito das
práticas anteriores de preparo do solo na consolidação da sua superfície e na
determinação da quantidade de raízes e de resíduos culturais incorporados ao
solo, relacionados à erosão hídrica. Este subfator é obtido por meio da
expressão:
PLU = C
f
. e
(-c . Bu)
onde C
f
é o fator consolidação da superfície do solo; c o coeficiente que
representa a eficácia relativa da massa de raízes e de resíduos culturais
incorporados ao solo na redução da erosão; B
u
a massa de raízes vivas e, ou,
mortas e de resíduos culturais incorporados na camada dos 10 cm superiores
de solo; e e a base do logaritmo neperiano.
O subfator C
f
expressa a variação temporal na erosão hídrica
pluvial do solo como resultado do efeito: (i) das operações anteriores de
preparo e cultivo do solo que causaram alterações na sua densidade,
porosidade, estabilidade de agregados e rugosidade superficial e na taxa de
decomposição das raízes das culturas e dos resíduos culturais incorporados ao
mesmo e (ii) da interrupção das operações de preparo do solo em tais
parâmetros, uma vez que, cessadas as mesmas, o solo tende a reconsolidar e
se tornar menos erodível (Dissmeyer & Foster, 1981; Streck & Cogo, 2003;
Volk et al., 2004). Assim, em solo recém e integralmente preparado, como no
preparo convencional tradicional (uma aração e duas gradagens), o valor de C
f
é igual a 1,0. Em solo não mais preparado e não mais cultivado, tal valor
decresce exponencialmente no tempo, podendo chegar ao valor de 0,45, após
sete anos de paralisação das operações de preparo do solo, nas condições dos
Estados Unidos da América (Dissmeyer & Foster, 1981). Nas condições do
Brasil, mais especificamente no estado do Rio Grande do Sul, Streck & Cogo
(2003), avaliando o efeito da reconsolidação do solo na sua perda física por
erosão hídrica pluvial, na presença e na ausência de cultivo, em condições de
campo, encontraram valor de C
f
igual a 0,16 para o solo não mais preparado e
não mais cultivado e igual a 0,06 para o solo não mais preparado, porém,
continuamente cultivado, após 2,5 anos de interrupção do seu preparo. No
12
entanto, a pura e simples comparação de valores, reportados pelos referidos
autores, em países distintos, não é possível, tendo em vista as contrastantes
diferenças locais no que se refere tanto ao tipo de solo e sistema de cultivo
empregados nos estudos quanto às condições climáticas dominantes.
A variável B
u
expressa o efeito que as raízes vivas e, ou, mortas
das culturas e os resíduos culturais incorporados ao solo têm nas taxas de
perda de solo por erosão hídrica pluvial. A eficácia destes materiais na redução
da erosão pode se manifestar de duas formas. A primeira diz respeito à ação
mecânica exercida pelas raízes das plantas e pelos resíduos culturais
incorporados ao solo (Renard et al., 1997; Cogo & Streck, 2003; Volk et al.,
2004). A segunda se refere às substâncias orgânicas exsudadas pelas raízes
das plantas e pelos resíduos culturais incorporados em decomposição, as
quais servem tanto como agente ligante na agregação das partículas de solo
quanto como fonte de energia para os microrganismos, resultando no aumento
da agregação do solo e, deste modo, da sua resistência à erosão hídrica pluvial
(Renard et al., 1997; Cogo & Streck, 2003; Volk et al., 2004). O efeito
especificamente dos resíduos culturais incorporados ao solo na redução da
erosão hídrica pluvial vai variar com a quantidade, tipo, tamanho, forma de
manejo e tempo de incorporação dos mesmos, sendo mais notório logo após a
sua incorporação. Posteriormente, seu efeito vai diminuindo e vão aumentando
as perdas de solo por erosão (Brown et al., 1989; Cogo & Streck, 2003).
2.1.3.4.1. Massa de raízes e erosão hídrica pluvial do solo
As raízes das plantas atuam na redução da erosão hídrica pluvial do
solo de duas formas. Primeiro, fisicamente ligando as partículas de solo entre si
e agindo como barreira mecânica ao livre movimento de água e de solo. Em
segundo lugar, por meio da exsudação de substâncias orgânicas, as quais irão
atuar como agentes ligantes na formação de agregados do solo, melhorando a
qualidade física da sua estrutura. As plantas se diferenciam quanto à influência
de suas raízes na melhoria da estrutura do solo, principalmente os grandes
grupos de gramíneas e leguminosas. As gramíneas têm recebido atenção
especial neste sentido, face ao efeito que elas exercem na agregação das
partículas de solo e na estabilização de tais agregados, devido sua maior
capacidade de regeneração, maior produção de matéria seca e denso sistema
13
radicular. As leguminosas, por sua vez, se destacam pela qualidade da sua
matéria seca, de fácil decomposição pelos microrganismos do solo.
A formação, estabilidade e qualidade dos agregados de solo,
afetadas pelo uso agrícola, possuem elevada correlação com a densidade de
raízes (Silva, 1993). A estabilidade dos agregados de solo depende
diretamente da ação de raízes e de hifas de fungos e, deste modo, do
crescimento do sistema radicular das plantas. As raízes das plantas estimulam
a agregação estável no solo, tanto pela promoção de uma alta população
microbiana na rizosfera, quanto pelo suprimento de resíduos orgânicos. As
gramíneas perenes e algumas plantas invasoras, por meio de seu sistema
radicular fasciculado, têm efeito positivo na agregação e na estabilidade dos
agregados de solo (Silva & Mielniczuk, 1997). Algumas leguminosas, como o
tremoço azul (Lupinus angustifolius), não diferem das gramíneas quanto à
produção de matéria seca de raízes, tendo o mesmo efeito sobre os agregados
do solo (Campos et al., 1999). Dissmeyer & Foster (1981) destacam a
importância das raízes finas das plantas, principalmente na camada dos 5 cm
superiores de solo, que, juntamente com a matéria orgânica, promovem a
formação de macroagregados estáveis. Desta forma, a proporção de
macroagregados declina com a diminuição do conteúdo de matéria orgânica do
solo e da quantidade de raízes e com o aumento da compactação causada
pelo tráfego de máquinas e, ou, de animais (Allison, 1968; Tisdall & Oades,
1982). Esta situação pode se agravar com a queima ou remoção dos resíduos
culturais, com o preparo do solo em condições inadequadas de umidade, com
as excessivas operações de revolvimento da camada arável e com a não
reposição dos nutrientes retirados do solo pelas culturas (Allison, 1968).
Campos et al. (1999) observaram que a cobertura do solo no inverno
tem importante influência na estabilidade da estrutura do solo, uma vez que ela
dissipa a energia cinética do impacto direto das gotas da chuva, diminui a
amplitude térmica e mantém a umidade do solo. Estes fatores favorecem o
desenvolvimento do sistema radicular das plantas e a atividade microbiana,
propiciando um ambiente benéfico à agregação do solo. Os sistemas de
rotação de culturas que incluem a combinação de pastagens perenes de
gramíneas e leguminosas, além de culturas anuais, são os mais eficientes na
manutenção de uma boa estrutura do solo. As pastagens perenes atuam por
14
período mais prolongado, no qual as gramíneas influenciam por meio do seu
sistema radicular extenso e em constante renovação, enquanto as leguminosas
influenciam pelo nitrogênio biologicamente fixado e pela sua baixa relação C/N,
elevando a taxa de decomposição das suas raízes (Harris et al., 1966; Lal &
Greenland, 1979). Assim, fica evidenciado que as gramíneas e leguminosas
atuam em processos distintos de agregação do solo, onde uma complementa a
ação da outra, fazendo com que a combinação gramínea-leguminosa seja a
mais eficiente na manutenção da boa estrutura do solo.
Do exposto, nota-se a complexidade dos fatores ligados ao uso e ao
manejo do solo que influem na redução da sua erosão hídrica pluvial. Assim, os
esforços despendidos pela pesquisa na derivação do subfator PLU – uso
anterior da terra associado ao modelo RUSLE, serão de grande valia para se
poder efetuar estimativas confiáveis de perda de solo por erosão hídrica pluvial
no Brasil, com vistas à elaboração de planejamentos conservacionistas de uso
da terra em base quantitativa. Ao mesmo tempo, tal subfator tem relação direta
com a qualidade do solo para fins de crescimento de plantas e de animais e de
minimização da erosão hídrica nas terras agrícolas, podendo, deste modo, seu
estudo servir de base para se identificar e definir indicadores de qualidade
física do solo para tais finalidades. Este, pois, é o assunto principal que será
tratado a seguir, e que constitui a segunda parte desta revisão bibliográfica.
2.2. Qualidade do solo
2.2.1. Conceito de qualidade do solo
O solo, juntamente com a água, o ar, a energia solar (luz e calor) e
as plantas, é um recurso natural essencial à vida na Terra. Ele é o meio que faz
com que os demais recursos interajam para permitir o crescimento das plantas
terrestres, principal fonte de alimento para o homem e para os animais. Tal
importância do solo se deve ao seu papel de interface entre a litosfera, a
atmosfera, a hidrosfera e a biosfera (Brady & Weil, 2002). Como já foi referido
na parte introdutória deste trabalho, embora não haja diferença em importância
entre os recursos naturais essenciais à vida na Terra, há uma diferença
definida no que diz respeito à destrutibilidade dos mesmos, ou seja, no que se
refere às possibilidades de sua restauração quando eles se encontram em
avançado estágio de degradação, especialmente o solo. Isto se deve ao fato de
que o solo possui taxas de formação e renovação, portanto, de reposição,
15
muito baixas, quando comparadas às taxas de degradação por ação antrópica,
especialmente pela erosão acelerada. Assim, quando mal utilizado pelo
homem, o solo pode sofrer um processo erosivo acentuado, com perdas físicas
do mesmo, em adição à perda de água na forma de enxurrada, no caso da
erosão hídrica pluvial, que podem grandemente superar as taxas naturais tanto
de formação e de renovação de solo, quanto de erosão do solo (erosão
geológica ou natural). Como resultado da erosão acelerada, especialmente a
hídrica pluvial, a capacidade produtiva do solo para as culturas no local de
origem do fenômeno é reduzida (dano direto da erosão) e problemas
ambientais, de outras naturezas, fora do local de ocorrência do fenômeno, são
criados (danos indiretos da erosão). Estes últimos dizem respeito ao
assoreamento e à poluição das fontes superficiais de água, especialmente no
meio rural, mas, também, no meio urbano, causados pela sedimentação dos
produtos da erosão (partículas sólidas e substâncias químicas adsorvidas e, ou
dissolvidas e transportadas na água de escoamento superficial da erosão
hídrica).
Segundo Karlen & Stott (1994), o reconhecimento público de que é
essencial manter em equilíbrio os recursos essenciais e finitos do planeta, em
função do permanente crescimento de sua população, e o reconhecimento de
que o solo é tão vulnerável à degradação quanto o são a água e o ar,
constituíram a força por detrás dos esforços que estão sendo despendidos no
sentido de melhor entender e melhor monitorar o que se denomina de
qualidade ou “saúde” do solo. Cabe salientar que o crescente, e cada vez mais
acentuado, interesse atual no tema qualidade do solo está associado com o
assim denominado desenvolvimento sustentável. Como será visto adiante,
entretanto, não é possível quantificar a qualidade do solo por meio de uma
simples medição ou um simples indicador da mesma. Devido a isto, nas
décadas de 1970 e 1980, principalmente nos Estados Unidos da América, a
ênfase na pesquisa em erosão do solo foi no sentido de avaliar os diferentes
sistemas de manejo do solo com o propósito de controlar os processos de
erosão hídrica pluvial e erosão eólica do solo, para minimizar o declínio da sua
capacidade produtiva para as culturas, causado pelas perdas de solo e água
resultantes de tais fenômenos (Karlen et al., 2003). Segundo estes autores, a
pesquisa em qualidade do solo, no entanto, passou a ser impulsionada
16
somente a partir da década de 1990.
O termo qualidade do solo é, muitas vezes, utilizado na literatura
indistintamente do termo “saúde” do solo. No entanto, Gregorich (2002) faz
uma distinção entre ambos, argumentando que o conceito de qualidade do
solo engloba, já, o conceito de “saúde” do solo, uma vez que este último
enfatiza mais as propriedades orgânicas e algumas outras mais dinâmicas do
solo. Segundo o autor em questão, o conceito de qualidade do solo deve
permitir uma visão mais ampla do mesmo, como o componente-chave para, de
forma sustentada, suportar os demais ecossistemas terrestres.
A qualidade do solo pode ser definida como a capacidade do mesmo
de servir uma função dentro dos limites de um ecossistema e de interagir
positivamente com o ambiente externo a ele (Larson & Pierce, 1994) ou,
alternativamente, como o grau de ajustamento de um solo a um uso específico,
ou seja, sua habilidade ou capacidade de servir uma função específica
(Gregorich, 2002). O solo pode ser considerado como possuindo cinco funções
principais (funções primárias do solo), ou seja, servindo como: (i) meio de
crescimento de plantas e de animais, (ii) regulador do suprimento de água, (iii)
receptor e tamponador de descartes ou contaminantes, (iv) habitat para
organismos de solo e (v) suporte para construções (Brady & Weil, 2002;
Gregorich, 2002). Gregorich (2002), em função do seu conceito de qualidade
do solo, ressalta que o desenvolvimento de uma arquitetura de trabalho útil
para consideração da qualidade do solo deve iniciar com uma descrição clara
das funções as quais a mesma deve ser baseada, isto é, aquelas que,
provavelmente, irão influir no desempenho do solo. Além disso, deve-se ter em
mente que a qualidade do solo é constituída de um elemento natural ou
inerente, determinado pela interação entre seu material geológico de origem e
processos pedogenéticos, como teor de argila, mineralogia, presença ou não
de horizonte B textural ou coeso, etc., e de um elemento dinâmico,
determinado pelas práticas de manejo adotadas pelo homem, como tipo de uso
da terra, tipo e intensidade de preparo do solo, forma de manejo dos resíduos
culturais, tipo de rotação de culturas, etc. Tais práticas de manejo, quando
corretamente utilizadas, irão manter e, até, melhorar a qualidade do solo. Por
outro lado, práticas de manejo inapropriadas, quando sujeitas a fenômenos
naturais intensos, como, por exemplo, a erosão acelerada, podem diminuir a
17
qualidade do solo, principalmente aquela natural ou inerente, podendo criar
uma espiral crescente de degradação do solo (Ditzler, 2002).
Outros dois importantes conceitos envolvidos na qualidade do solo
são o de resistência e o de resiliência. Resistência do solo refere-se à
capacidade do solo de resistir a mudanças ou deformações quando
confrontado com qualquer tipo de força ou perturbação externa ou,
alternativamente, à capacidade do solo de continuar cumprindo integralmente
uma ou mais de suas funções após ele ter sido confrontado com alguma força
ou perturbação externa (Herrick & Wander, 1998). Por sua vez, resiliência do
solo refere-se à capacidade do solo de se recompor das mudanças ou
deformações promovidas por forças ou perturbações externas ou, em outras
palavras, de readquirir sua capacidade plena de cumprir uma ou mais de suas
funções após ter sofrido mudanças ocasionadas por forças externas (Seybold
et al., 1999). Durante o período de distúrbio, causado pela ação de uma força
externa (natural ou antrópica), a qualidade do solo é função da sua resistência.
Após o período de distúrbio, a qualidade do solo passa a ser função da sua
resiliência. Assim, tanto a resistência do solo ao distúrbio imposto, quanto sua
resiliência após o mesmo, serão tanto maiores quanto melhor for a qualidade
do solo. A resistência e a resiliência do solo atuam em conjunto para manter a
sua qualidade. Contudo, a capacidade do solo de resistir a um distúrbio ou de
se recompor dele, pode ser degradada ou perdida, como resultado do seu uso
e, ou, do manejo inadequado, resultando em diminuição da sua qualidade
(Seybold et al., 1999). Assim, o entendimento e o monitoramento completos de
qualidade do solo irão permitir que os profissionais de agronomia possam
avaliar melhor a sustentabilidade dos diferentes tipos de uso da terra e dos
diferentes sistemas de manejo do solo empregados nas terras agrícolas
(Gregorich, 2002).
Da mesma forma como os solos são estudados por meio das suas
características e propriedades físicas, químicas e biológicas, a qualidade do
solo pode ser estudada separando-a em qualidade física, química e biológica
(Karlen & Stott, 1994). No presente trabalho, somente irão ser tratados de
aspectos relacionados com a qualidade física do solo, tendo em mente a sua
função primária de meio para o crescimento de plantas e de animais, porém,
especificamente relacionada com a erosão hídrica pluvial.
18
2.2.2. Qualidade física do solo para o crescimento de plantas e de animais
Yoder (1937) foi um dos primeiros pesquisadores a sugerir e a
enumerar características estruturais do solo ligadas a sua condição física
“ideal” (“good tilth”) para realização das operações de preparo do solo e para o
crescimento de plantas. Com base nessas características, Karlen & Stott (1994)
sugerem que, para cumprir a sua função primária de meio para o crescimento
de plantas e de animais, o solo deve cumprir as seguintes funções específicas
ou subfunções: (i) oferecer mínima resistência à penetração de raízes; (ii)
permitir a livre entrada e a moderada retenção de água da chuva; (iii)
apresentar boa aeração e permitir boa troca de gases com a atmosfera; (iv)
apresentar mínima competição entre água e ar na ocupação do seu espaço
poroso; (v) apresentar máxima resistência à erosão; (vi) facilitar a incorporação
de plantas para adubação verde e resíduos orgânicos; (vii) promover a
atividade biológica; e (viii) promover tração estável para máquinas e
implementos agrícolas.
Como foi referido no item 1, a erosão hídrica pluvial é a mais
extensiva e prejudicial forma de degradação do solo do planeta e, como tal, a
maior responsável pela diminuição da sua capacidade produtiva para as
culturas. Por esta razão, é de fundamental importância que se considere a
qualidade física do solo com vistas à minimização de tal fenômeno, de modo
que ele possa cumprir a sua função primária de meio para crescimento de
plantas e de animais sem degradação. Assim, doravante, nesta revisão
bibliográfica, será dada ênfase às condições físicas do solo que se relacionam
com a sua máxima resistência à erosão hídrica pluvial.
2.2.3. Qualidade física do solo para fins de minimização da erosão hídrica
pluvial
Segundo Karlen & Stott (1994), o Serviço de Conservação do Solo
do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos da América (SCS/USDA)
estabeleceu várias metas no que se refere ao tema qualidade do solo, as quais
podem ser tomadas como base para finalidades afins e incluem o seguinte: (i)
identificação de parâmetros que sejam mensuráveis com a tecnologia corrente;
(ii) estabelecimento de critérios ou de valores para quantificar tais parâmetros;
(iii) desenvolvimento de uma arquitetura de trabalho útil para avaliar qualidade
19
do solo a curto e médio prazo; (iv) identificação de todos os componentes de
manejo e seus efeitos sobre a qualidade do solo; e (v) avaliação do
conhecimento existente e dos dados de pesquisa disponíveis para poder se
determinar tanto indicadores de qualidade do solo apropriados, quanto
procedimentos para combiná-los válidos. Em adição, Karlen & Stott (1994)
sugerem que, para avaliação da qualidade física do solo do ponto de vista de
minimização da erosão hídrica pluvial, deveria ser avaliada a sua capacidade
de: (i) permitir a livre entrada de água da chuva na sua superfície; (ii) permitir o
movimento interno da água que infiltrou no seu perfil; (iii) resistir às forças de
degradação física originadas do impacto das gotas da chuva e da ação
cisalhante da enxurrada dela originada; e (iv) servir de meio para o crescimento
de plantas e de animais. Por conseguinte, a avaliação de indicadores de
qualidade física do solo em relação à minimização da erosão hídrica pluvial
traduzem a sua capacidade de atender a cada um de tais requisitos.
Os requisitos (i) permitir a livre entrada de água da chuva na
superfície do solo e (ii) permitir o movimento interno da mesma no seu perfil
são de fundamental importância na redução da erosão hídrica pluvial, já que o
excedente da água da chuva irá escoar sobre o terreno inclinado e,
dependendo da sua quantidade e da sua velocidade, será capaz de, não só
transportar partículas de solo desagregadas para fora da área de interesse,
como também de desagregar mais o solo, pela sua ação cisalhante (Schwab et
al., 1981). A infiltração da água da chuva no solo, contudo, além das suas
condições físicas de superfície e subsuperfície, também é determinada pela
disponibilidade de água para infiltrar, a qual, por sua vez, é função da
quantidade total e da intensidade da chuva.
Dentre as condições físicas de superfície do solo que afetam a
infiltração de água da chuva no mesmo, se destacam a presença de selo e, ou,
de crosta e de rugosidade superficial ou microrrelevo. O selamento superficial
do solo ocorre devido à ação de impacto das gotas da chuva diretamente sobre
o solo desnudo, fazendo com que as partículas de solo desagregadas
obstruam os seus poros e acabem selando sua superfície, diminuindo a taxa de
infiltração de água da chuva e aumentando a quantidade de enxurrada,
conseqüentemente, aumentando a erosão hídrica. Desta forma, o maior ou o
menor selamento da superfície do solo é determinado pela sua cobertura
20
superficial, seja ela constituída de resíduos culturais ou plantas rasteiras, seja
ela constituída da copa das plantas, bem como pela resistência do solo à
desagregação de suas partículas. Já a rugosidade superficial do solo, tanto a
orientada quanto a ao acaso, devido às microdepressões e microelevações
constituintes da mesma, é a grande responsável pela retenção, infiltração e
detenção superficial da água da chuva no solo, além de aumentar a superfície
efetiva deste último para infiltrar água e de diminuir a velocidade da enxurrada.
Com mais água da chuva retida, infiltrada e detida na superfície do solo, menor
serão a taxa de descarga e a quantidade total de enxurrada, fato que, aliado à
menor velocidade de escoamento da mesma, irá limitar a sua capacidade
erosiva, conseqüentemente, diminuindo a erosão hídrica pluvial do solo (Cogo,
1981; Karlen & Stott, 1994; Hudson, 1995).
Quanto às condições físicas de subsuperfície do solo que afetam a
infiltração de água da chuva no mesmo, se destacam a textura, o teor de água
no solo antecedente às chuvas e as variáveis ligadas a sua estrutura, como
macro, micro e porosidade total e estabilidade dos agregados de solo
(McIntyre, 1958; Mannering et al., 1968; Schwab et al., 1981; Karlen & Stott,
1994). Em igualdade de condições, solos de textura arenosa irão permitir maior
infiltração de água do que solos de textura argilosa. Um solo com teor de água
antecedente às chuvas mais elevado terá o seu espaço aéreo diminuído em
relação a um solo seco, o que irá propiciar menor infiltração de água. A
porosidade total do solo diz respeito à porção do seu volume total que pode ser
preenchida com líquidos ou com gases, a qual é, de modo geral, ao redor de
50%, e pode ser separada em macroporosidade (poros que retém água na
tensão de, até, 0,06 bar) e microporosidade (poros que retém água nas
tensões acima de 0,06 bar). A porosidade total do solo é fortemente
influenciada pelo manejo, e influencia muito a infiltração e a retenção de água
no mesmo, uma vez que é por meio dos poros do solo que ocorre a entrada e a
redistribuição interna da água da chuva. A relação entre macro e microporos do
solo traduz a qualidade da sua porosidade, sendo, também, diretamente
afetada pelo manejo. Solos bem estruturados apresentam volume de macro e
microporos semelhante. O cultivo inapropriado do solo aumenta a sua
densidade e, conseqüentemente, reduz sua macroporosidade e porosidade
total, podendo, contudo, não afetar a microporosidade (Grohmann, 1960;
21
Machado & Brum, 1978 e Jorge & Prado, 1988).
Além das características físicas de subsuperfície do solo acima
discutidas, muitos autores relatam a estabilidade dos agregados de solo como
um dos principais indicadores da qualidade da sua estrutura (Allison, 1968;
Tisdall & Oades, 1982; Silva & Mielniczuk, 1997; Albuquerque et al., 2000).
Segundo Lynch & Bragg (1985), um solo com agregados estáveis mantém
melhor a sua estrutura, mesmo quando ele sofre mudanças bruscas no teor de
água, permitindo uma grande variedade de tamanho de poros. Assim, um solo
com agregados estáveis apresentará grande quantidade de poros com
diâmetro maior do que 75 µm, os quais controlam a taxa de infiltração de água
no mesmo, permitindo que a água infiltre apenas por ação da força da
gravidade. Ao mesmo tempo, tal solo apresentará poros com diâmetro entre
0,1 e 15 µm que atuarão na retenção de água para as plantas e para a sua
biota (Karlen & Stott, 1994). McIntyre (1958) observou que um agregado de
solo estável na superfície do mesmo aumentou significativamente a infiltração
de água ao seu redor, uma vez que, não ocorrendo o seu rompimento, seja
pela ação de impacto das gotas da chuva, seja pelo seu rápido umedecimento,
não ocorrerá obstrução do espaço poroso ao seu redor. Wilson & Browning
(1945), estudando sistemas de cultivo para a cultura do milho, em esquema de
rotação de culturas e como cultivo isolado, observaram que existe uma relação
inversa entre percentagem de agregados maiores do que 0,25 mm de diâmetro
e perdas de solo e água por erosão, ratificando que solos bem estruturados
resistem mais a este fenômeno. A estabilidade dos agregados de solo é de
suma importância no estudo da erosão hídrica pluvial do solo não só frente à
ação de impacto das gotas da chuva e à ação cisalhante da enxurrada, mas,
também, frente ao rápido umedecimento dos mesmos. Um solo com agregados
pouco resistentes ao rápido umedecimento será facilmente erodido quando
exposto à ação da chuva (Yoder, 1936), além de ficar sujeito ao selamento da
sua superfície, tendo em vista que as partículas de solo desagregadas podem
obstruir os seus poros, limitando a infiltração de água no mesmo (Tisdall &
Oades, 1982; Le Bissonnais, 1996; Le Bissonnais & Arrouyas, 1997) e, desta
forma, facilitando o processo erosivo pela enxurrada (Albuquerque et al., 2000).
Em relação ao requisito (ii) permitir o movimento interno da água que
infiltrou no perfil de solo, dentre os cinco anteriormente arrolados, ele diz
22
respeito às condições físicas de subsuperfície do solo que permitem que a
água percole tanto verticalmente, dando origem ao fluxo base ou fluxo
subterrâneo, quanto lateralmente, dando origem ao fluxo subsuperficial ou
interfluxo. A este requisito, estão associadas as mesmas condições físicas de
subsuperfície do solo já mencionadas (textura, teor de água no solo
antecedente às chuvas, porosidade total, macro e microporosidade e
estabilidade de agregados), porém, agora, devendo-se adicionar a elas a
condutividade hidráulica do solo (Karlen & Stott, 1994).
O processo de erosão hídrica pluvial do solo é, essencialmente, um
fenômeno de superfície. Assim, além do solo permitir a entrada superficial e o
movimento interno da água da chuva no seu perfil, ele deve resistir à
desagregação de suas partículas causada tanto pela ação de impacto das
gotas da chuva quanto pela ação cisalhante da enxurrada dela originada. A
magnitude do processo de desagregação das partículas de solo vai depender,
além das características físicas da chuva em si, da porcentagem de cobertura
do solo por plantas e, ou, por resíduos culturais e da habilidade das unidades
estruturais ou agregados do solo de resistirem às forças erosivas da chuva e
do fluxo superficial dela originado (Foster & Meyer, 1977).
A cobertura do solo diz respeito à proteção da sua superfície com
vegetação viva (copa das plantas) e, ou, com vegetação morta (resíduos
culturais remanescentes). Sua função principal é a de proteger o solo da ação
de impacto direto das gotas da chuva, dissipando, parcial ou totalmente, a
energia cinética das mesmas, além de contribuir para a melhoria da sua
estrutura e de servir como obstáculo físico ao livre escoamento da enxurrada
(Cogo, 1981; Amado et al., 1989). Além do pronunciado efeito de redução da
erosão, a cobertura do solo também é importante para evitar a formação de
selos e, ou, de crostas, manter a sua umidade e regular a sua temperatura,
conseqüentemente, melhorar as condições físicas do solo para a aeração e
para a emergência das plântulas. Porém, estando o solo parcial ou totalmente
exposto à ação erosiva da chuva e da enxurrada dela originada, a magnitude
do processo erosivo irá depender da resistência das unidades estruturais do
solo à desagregação de suas partículas por tais agentes.
Ainda no que se refere à qualidade física do solo para fins de
minimização da erosão hídrica pluvial, além de permitir a livre entrada e o
23
rápido movimento interno da água da chuva no mesmo e, também, de resistir à
degradação física, como já foi comentado, é de fundamental importância que o
solo apresente condições favoráveis ao crescimento inicial e ao
desenvolvimento posterior das culturas que são nele estabelecidas, não só
para tornar o sistema produtivo economicamente viável, mas, também, porque
são exatamente as plantas e os seus resíduos culturais que irão dar proteção à
superfície do solo, requerimento fundamental para reduzir a erosão hídrica
pluvial nas terras agrícolas (Mannering et al., 1968; Karlen & Stott, 1994).
2.2.4. Conflitos de qualidade física do solo para o cumprimento de
algumas de suas funções
Como já foi comentado, a qualidade do solo está intimamente
relacionada à função a qual ele deve servir. Assim, o solo deve apresentar,
entre outros requisitos, condições físicas adequadas para servir bem uma dada
função, seja ela primária ou secundária. Entretanto, em algumas situações,
podem ocorrer conflitos entre as condições físicas de solo requeridas para que
ele sirva bem uma dada função e aquelas requeridas para que ele sirva bem
uma outra função. Dentre esses conflitos, o que mais se sobressai é aquele
que ocorre com os atributos físicos de solo necessários para que ele sirva bem
a função específica ou subfunção de minimizar a erosão hídrica pluvial e
aqueles necessários para que ele sirva bem outra(s) função(es) específica(s)
ou subfunção(ões), dentro da sua função primária ou principal de servir de
meio para o crescimento de plantas e de animais (Cogo et al., 2003). Na tabela
1 são apresentados alguns exemplos de conflitos de qualidade física do solo
para o cumprimento de algumas de suas funções específicas, dentro da função
principal de meio de crescimento de plantas e de animais. Assim, neste
contexto, é pensamento generalizado que a consolidação e, ou, a compactação
da superfície do solo, são prejudiciais à penetração e ao desenvolvimento das
raízes das plantas, bem como à infiltração de água no mesmo. Por outro lado,
como já foi comentado no item 2.1.3.4, quando o solo se encontra consolidado
e, ou, compactado superficialmente, ele resiste mais à erosão hídrica pluvial do
que quando ele se encontra mobilizado (Schäfer et al., 2001; Volk et al., 2004).
Em relação à tração de máquinas e de equipamentos agrícolas sobre o solo, a
consolidação e a compactação da sua superfície é benéfica, pela melhor
24
condição de tráfego que elas propiciam. Por outro lado, no que se refere à
operação de equipamentos no solo, a consolidação e a compactação da sua
superfície é maléfica, tendo em vista o elevado esforço de tração requerido
para operar sob tal condição. No que tange à rugosidade superficial do solo,
praticamente ela não influi na penetração de raízes no mesmo, no entanto, ela
é fundamental na retenção e na infiltração superficiais da água da chuva e na
resistência do solo à erosão, este último fato sendo explicado pela diminuição
do volume e da velocidade do escoamento superficial (item 2.1.2). Já uma
elevada rugosidade superficial do solo, diminui a eficiência de tração do
maquinário agrícola. Quanto ao teor de água no solo, ele deve ser
intermediário (estado de úmido) para o bom desenvolvimento das raízes das
plantas, mas, para a infiltração de água, resistência à erosão e tração do
maquinário agrícola, quanto menor for o seu valor tanto melhor. Em relação à
presença de resíduos culturais sobre o solo, quanto maior for a sua quantidade,
tanto melhor será para o solo resistir à ação erosiva da chuva e da enxurrada
dela originada, bem como para auxiliar na infiltração da água da chuva no
mesmo. Por outro lado, uma elevada quantidade de resíduos culturais sobre o
solo irá diminuir a eficiência da tração do maquinário agrícola (Cogo et al.,
2003).
TABELA 1. Condições ideais de alguns atributos físicos do solo relacionados
com a qualidade física do mesmo para o cumprimento satisfatório
de algumas de suas funções específicas ou subfunções
Função específica ou subfunção de qualidade do solo
Atributo físico do solo
Penetração
de raízes
1
Retenção e
infiltração
superficiais
de água
2
Resistência
à erosão
hídrica
3
Tração do
maquinário
agrícola
4
Consolidação/compactação
superficial
ausente ausente elevada elevada
Rugosidade superficial
indiferente elevada elevada baixa
Teor de água
intermediário
baixo intermediário
baixo
Quantidade de resíduos
culturais superficiais
indiferente elevada elevada baixa
1
Oferecer mínima resistência à penetração de raízes;
2
Permitir livre entrada e moderada
retenção de água da chuva no perfil de solo;
3
Apresentar máxima resistência à desagregação
pelos agentes erosivos;
4
Promover tração estável para máquinas e implementos agrícolas.
25
Do exposto, claramente percebe-se a importância de se pré-definir a
função do solo para a qual será medida ou avaliada a sua qualidade. Isto
porque, tanto os indicadores a serem utilizados, quanto sua importância relativa
dentro da função e respectivos valores críticos, irão variar de acordo com a
função escolhida.
2.2.5. Indicadores de qualidade física do solo para a função específica ou
subfunção de minimizar a erosão hídrica pluvial nas terras agrícolas
Conforme já foi comentado no item 2.2.3, Karlen & Stott (1994)
sugeriram uma estrutura de trabalho para combinar indicadores de qualidade
física do solo para fins de minimização da erosão hídrica pluvial, elaborada
com base nos requisitos do modelo “WEPP – Water Erosion Prediction
Project”. Entretanto, os autores enfatizam que, dependendo da região
fisiográfica (clima, relevo, etc.) e da forma de erosão dominante (entressulcos,
sulcos, voçorocas, etc.), outras combinações de indicadores são possíveis.
Souza et al. (2003) utilizaram a metodologia de trabalho sugerida por
Karlen & Stott (1994) num estudo de caso, onde objetivaram o estabelecimento
de um índice quantitativo de qualidade do solo para a produção de citros, com
base em indicadores físicos e químicos do mesmo, em três classes de solos
coesos. Tal metodologia de trabalho mostrou-se prática e adequada, inclusive,
permitindo a identificação de indicadores limitantes para a produção de citros
nas três classes de solo estudadas.
Apesar da constatação de praticidade e adeqüabilidade encontradas
por Souza et al. (2003) na metodologia de Karlen & Stott (1994), Cogo et al.
(2003), baseando-se nas três fases do processo erosivo causado pela água da
chuva e na importância relativa de cada uma delas no processo, propuseram
modificações em tal metodologia para a avaliação quantitativa da qualidade
física do solo para fins de minimização da erosão hídrica pluvial, como pode
ser visto na tabela 2. Baseando-se no que foi exposto no item 2.1, Cogo et al.
(2003) argumentam que a primeira e mais importante fase do processo erosivo
pela água da chuva e da enxurrada dela originada é a desagregação das
partículas do solo pela ação de impacto das gotas de chuva e pela ação
cisalhante do escoamento superficial. Assim, estes autores sugerem que a
subfunção mais crítica de qualidade física do solo para minimizar a erosão
26
hídrica pluvial deva ser a resistência que o mesmo oferece à desagregação de
suas partículas pela ação dos agentes erosivos recém-referidos, atribuindo a
mesma o maior peso relativo (45%) dentre todas as subfunções por eles
consideradas. A segunda fase do processo erosivo é caracterizada pelo
transporte das partículas de solo que foram desagregadas na primeira fase, o
qual, predominantemente, se dá pelo escoamento superficial ou enxurrada (no
caso da erosão hídrica pluvial). Com base neste processo, os autores sugerem
que a segunda subfunção mais importante de qualidade física do solo para tal
propósito deva ser a de facilitar a entrada de água no solo através da sua
superfície, para reduzir o volume do escoamento superficial, atribuindo à
mesma o peso relativo de 35%. Como já foi comentado nos itens 2.1.2 e 2.2.3,
o que, em última análise, determina a capacidade erosiva da enxurrada, é a
combinação do seu volume e da sua velocidade. Assim, Cogo et al. (2003),
baseando-se no fato de que a energia cinética da enxurrada (E
c
= mv
2
/2), prima
causa do cisalhamento e do transporte de solo pelo fluxo superficial, varia com
o quadrado da sua velocidade, argumentam que o solo deve dificultar o
movimento da mesma e resistir à degradação física pela sua ação cisalhante.
Considerando este fato, os autores atribuíram o valor relativo de 10% para esta
última subfunção, dentro da função de minimização da erosão hídrica pluvial.
No item 2.2.3, foi comentada a importância do teor de água no solo
antecedente às chuvas no processo de erosão hídrica pluvial, onde solos com
elevado teor de água no início das mesmas saturam mais rapidamente e,
assim, favorecem a enxurrada e a erosão. Em função desse fato, Cogo et al.
(2003) sugeriram, como última subfunção entre as quatro por eles
consideradas, para fins de minimização da erosão hídrica pluvial do solo, a
capacidade do solo de facilitar o movimento e o armazenamento internos da
água da chuva, atribuindo a mesma o peso relativo de 10%.
Na tabela 2, além das subfunções às quais o solo deve servir para
minimizar a erosão hídrica pluvial, são também sugeridos indicadores das
mesmas, em dois níveis de consideração (1
o
e 2
o
), e seus respectivos pesos
relativos. Tal consideração de indicadores de qualidade do solo em dois níveis
de importância se justifica para os casos em que não é possível ou viável a
medição direta do indicador considerado no primeiro (1º) nível de importância,
podendo-se, então, fazer uma estimativa indireta do mesmo por meio da
TABELA 2. Sugestão de uma nova forma de consideração da qualidade do solo para a sua função específica de resistir à erosão
hídrica causada pela água da chuva nas terras agrícolas (Cogo et al., 2003)
Subfunção de qualidade
do solo
Peso relativo
da subfunção
(%)
Indicador de qualidade do solo
Nível I
Peso relativo do
indicador na
subfunção
(%)
Indicador de qualidade do solo
Nível II
Peso relativo do
indicador na
subfunção
(%)
Cobertura por resíduos culturais 30
6
2,5
Resistência ao cisalhamento por
impacto das gotas da chuva
10
Textura
Tipo do mineral de argila
Argila dispersa em água
1,5
2,5
1
1
1. Resistir à degradação
física por ação do impacto
das gotas da chuva
45
Estabilidade dos agregados em água
5
Textura
Tipo do mineral de argila
Teor de matéria orgânica
Biomassa microbiana 0,5
Textura 8
Rugosidade superficial 8
Selo/crosta superficial 4
Macroporos 3
Capacidade de infiltração de água 25
Tipo do mineral de argila 2
2. Facilitar a entrada de água
no solo através da sua
superfície (reduzir o volume
do escoamento superficial)
35
Cobertura por resíduos culturais 10
Rugosidade superficial do solo ao
acaso
5
3. Dificultar o movimento do
escoamento superficial e
resistir à degradação física
por ação de cisalhamento
do mesmo
10
Quantidade de resíduos culturais
superficiais
5
Textura 2,5
Teor de água capilar 1,5
Tipo do mineral de argila 1
Condutividade hidráulica 6
Densidade do solo 1
Porosidade total 1,5
Raízes de plantas 1,5
4. Facilitar o transporte e o
armazenamento internos
da água
10
Macroporosidade 2,5
Minhocas 1
28
medição dos indicadores considerados no segundo (2º) nível de importância
(Karlen & Stott, 1994; Gregorich, 2002; Carter, 2002).
Para finalizar o assunto em pauta, ressalta-se que, para se
desenvolver um índice quantitativo de qualidade do solo para fins de
minimização da erosão hídrica pluvial, medições subjetivas, qualitativas e
quantitativas de todos os indicadores físicos e químicos considerados
apropriados e significativos devem ser combinadas de forma consistente e
reproduzível (Karlen & Stott, 1994; Cogo et al., 2003; Souza et al., 2003).
2.3. Hipóteses de trabalho
Em consonância com os objetivos da pesquisa e com base no que foi
exposto na revisão bibliográfica, três hipóteses centrais de trabalho foram
formuladas no presente estudo, como segue:
1) diferentes espécies culturais, por possuírem diferentes sistemas
radiculares, associadas a diferentes manejos de solo, devido às inúmeras
interações na inter-relação de suas variáveis, condicionam diferentes
estruturas de solo, as quais, por sua vez, afetam de modo diferente tanto
a infiltração de água no solo, portanto o escoamento superficial, quanto a
perda de solo por erosão hídrica pluvial;
2) a mobilização integral e freqüente do solo, devido romper os seus
agregados e facilitar a perda do seu carbono orgânico, rapidamente
degrada as boas condições físicas estruturais do mesmo criadas pelo
manejo, e
3) decorrente do exposto em 1 e 2, é possível identificar características e,
ou, propriedades físicas do solo capazes de servir de indicadores de sua
qualidade para fins de infiltração de água e de minimização da erosão
hídrica pluvial.
29
3. MATERIAL E MÉTODOS
3.1. Localização e solo da área experimental
Os experimentos que geraram os dados utilizados na elaboração
deste trabalho foram instalados na Área Experimental de Erosão com Chuva
Simulada III, na Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do
Rio Grande do Sul (EEA/UFRGS), localizada no km 146 da rodovia BR 290,
município de Eldorado do Sul, RS, entre as latitudes 30°00’ e 30°15’ sul e as
longitudes 51°30’ e 51°45’ oeste de Greenwich, distando, aproximadamente, 60
km de Porto Alegre, RS.
A EEA/UFRGS está situada na região fisiográfica da Depressão
Central-RS, a qual caracteriza-se por apresentar relevo formado por planícies
aluviais amplas e pendentes sedimentares onduladas de dezenas de metros.
Segundo a classificação de Köeppen, o clima da região é do tipo “Cfa”
(subtropical úmido e sem estiagem), com a temperatura do mês mais frio
oscilando entre -3 °C e 18 °C e a do mês mais quente superior a 22 °C (Mota,
1961). A precipitação pluviométrica média anual da região é ao redor de 1.400
mm, com média mensal de 120 mm (Bergamaschi & Guadagnin, 1990).
O solo presente na área experimental é classificado como Argissolo
Vermelho distrófico típico (EMBRAPA, 1999; Streck et al., 1999), apresentando
textura franco argilo arenosa na camada superficial, horizontes diagnósticos A
moderado e B textural, profundidade e drenagem moderadas, declividade
média de 0,12 m m
-1
e profundidade efetiva inferior a 80 cm (Lopes, 1984;
Streck, 1999). Na tabela 3 são apresentadas algumas características físicas e o
teor de matéria orgânica do solo em questão na sua condição original de
pastagem natural de longo prazo, avaliados em fevereiro de 1995, conforme
Badelucci (1997) e Cassol et al. (1999).
30
TABELA 3. Composição granulométrica, teor de matéria orgânica (MO) e
valores de densidade de volume (Ds), porosidade total (P) e diâmetro
médio ponderado (DMP) dos agregados do solo presente na área
experimental utilizada na pesquisa, em duas de suas camadas, na
sua condição original de pastagem natural de longo prazo, avaliados
em fevereiro de 1995 (Badelucci, 1997; Cassol et al., 1999)
Granulometria Camada
de solo
Areia Silte Argila
MO Ds P DMP
cm ---------------------- g kg
-1
----------------------- kg m
-3
m
3
m
-3
mm
0 - 10 560 180 260 30 1.501 0,445 4,1
10 - 20 550 140 310 21 1.662 0,380 3,5
3.2. Condições de realização da pesquisa e unidades experimentais
A pesquisa foi desenvolvida nas condições reais de campo, porém
sob a ação de chuva simulada. Para isso, utilizou-se o aparelho simulador de
chuva de braços rotativos (Swanson, 1965), o qual asperge água na forma de
gotas simultaneamente sobre duas parcelas experimentais – parcelas de
erosão ou unidades experimentais (Figura 1). No presente trabalho, cada par
de parcelas de erosão foi utilizado como repetição de tratamento. Assim, houve
duas repetições por tratamento na presente pesquisa. Tais parcelas de erosão
possuem dimensões de 3,5 m de largura por 11,0 m de comprimento cada
uma, sendo a última dimensão disposta no sentido do declive do terreno, e são
espaçadas entre si, num mesmo par de parcelas, de 3,5 m, conforme
recomendações de EMBRAPA (1975). Cada parcela foi delimitada nas suas
laterais e porção superior por chapas galvanizadas com 2,0 m de comprimento
por 0,20 m de altura, as quais foram cravadas 0,10 m no solo. Na porção
inferior de cada parcela foi instalada uma calha de coleta da enxurrada,
FIGURA 1. Aparelho simulador de chuva de braços rotativos utilizado na
pesquisa, operando sobre um par de parcelas experimentais de
erosão.
31
a qual foi acoplado um cano plástico com 100 mm de diâmetro, com
declividade suficiente para conduzir o escoamento superficial até uma
trincheira localizada 6 m metros abaixo, onde eram, intermitentemente, a cada
três minutos, coletadas as amostras de enxurrada, conforme será melhor
descrito adiante.
3.3. Esclarecimento dos tratamentos considerados neste trabalho
Os tratamentos especialmente planejados para a realização deste
trabalho, envolvendo preparos de solo, sistemas e tipos de cultivo e formas de
manejo de resíduos culturais, foram implantados na área experimental referida
no item 3.1 e ilustrada na figura 2 em maio de 2000, sendo conduzidos pelo
período de tempo de 3,5 anos (até outubro de 2003). No entanto, foi também
considerado no estudo a história de uso do solo na área experimental que
antecedeu o estabelecimento dos mesmos (fator uso anterior da terra ou efeito
residual do uso da terra), a qual se sucedeu no período compreendido entre
maio de 1996, quando o solo saiu da sua condição original de pastagem
natural de longo prazo e passou a ser utilizado com experimentos de outros
estudos, até abril de 2000, quando foram implantados os tratamentos
especialmente planejados para a realização deste trabalho. Desta forma, houve
4 anos de experimentação inicial na pesquisa, ou seja, de maio de 1996 a abril
de 2000, também envolvendo tratamentos de preparo do solo, sistemas e tipos
de cultivo e formas de manejo de resíduos culturais, porém distintos dos
implantados no último período da mesma (maio de 2000 a outubro 2003). Por
esta razão, os tratamentos apresentados na seção de resultados e discussão
deste trabalho são referidos como tratamentos que, no somatório dos tempos
de pesquisa na área experimental em questão, vigoraram por 7,5 anos, entre
maio de 1996 e outubro de 2003, em que pese os tratamentos implantados nos
últimos 3,5 anos (entre maio de 2000 e outubro de 2003) terem sido os que,
provavelmente, mais influência tiveram nas variáveis utilizadas na elaboração
deste trabalho, principalmente aqueles que tiveram o solo de suas parcelas
experimentais cultivado.
3.4. História do uso do solo na área experimental utilizada na pesquisa
Historicamente, até março de 1995, o solo onde foi instalada a área
32
experimental utilizada na pesquisa (Figura 2) vinha sendo usado com campo
natural (predominantemente gramíneas) sob pastejo animal (bovinos) de baixa
carga (condição que poderia ser denominada de pastagem natural de baixa a
regular qualidade). No período compreendido entre abril e novembro de 1995,
a área experimental foi utilizada por Badelucci (1997), para realização de um
estudo de infiltração de água no solo e de perdas de solo e nutrientes no
escoamento superficial da erosão hídrica, sob a ação de chuva simulada,
envolvendo métodos de melhoramento da pastagem nativa, porém sem
nenhum revolvimento do solo. Finalizado esse estudo, a área experimental
permaneceu em pousio natural (sem interferência antrópica) até o final de
março de 1996, com o objetivo de recuperar a sua massa vegetativa original,
quando novamente predominava na mesma a pastagem natural de gramíneas.
Ao final de abril de 1996, a área experimental foi dessecada por meio da
aplicação de herbicida, e a partir do final de maio do mesmo ano ela passou a
ser utilizada para o estudo desenvolvido por Streck (1999), versando sobre o
efeito residual de pastagem natural dessecada, com e sem preparo do solo,
portanto com e sem incorporação do resíduo cultural ao solo, sobre a erosão
hídrica e parâmetros relacionados, também sob a ação de chuva simulada.
Completada a fase de campo desse estudo, em maio de 1997, parte da área
experimental passou a ser utilizada para o estudo desenvolvido por Morais
(1999), versando sobre comprimentos críticos de declive para a erosão hídrica
em diferentes manejos de resíduos culturais no sistema de semeadura direta,
novamente sob a ação de chuva simulada, porém dessa vez concomitante à
aplicação de fluxos extras de água limpa na cabeceira das parcelas
experimentais para simular longos comprimentos de rampa, requeridos em tal
tipo de estudo. Finalizada a fase de campo desse estudo, em outubro de 1998,
a área experimental foi mantida com os mesmos preparos de solo e as
mesmas seqüências culturais que vinham sendo utilizados pelos últimos
autores referidos, até abril de 2000.
Em maio de 2000, foram então instalados na área experimental os
tratamentos de manejo especialmente planejados para a realização deste
trabalho (segundo conjunto de tratamentos considerado na pesquisa), os quais
vigoraram até outubro de 2003, quando foi iniciada a aplicação da série de
testes de erosão com chuva simulada empregada no estudo, com vistas à
33
avaliação do efeito residual do uso da terra (subfator PLU do modelo RUSLE)
na qualidade da estrutura do solo, relacionado à erosão hídrica pluvial e ao
escoamento superficial dela originado, a qual foi finalizada em abril de 2004.
FIGURA 2. Área Experimental de Erosão com Chuva Simulada III, na
EEA/UFRGS, mostrando no plano intermediário as parcelas de
erosão utilizadas na pesquisa, instaladas próximo à fonte de água
que abastecia o aparelho simulador de chuva empregado no estudo.
As particularidades dos tratamentos de manejo considerados na
elaboração deste trabalho, envolvendo preparos de solo, sistemas e tipos de
cultivo e formas de manejo de resíduos culturais, implantados desde o início da
pesquisa propriamente dito (maio de 1996) até o momento de realização do
primeiro teste de erosão com chuva simulada integrante da série empregada
na realização do estudo (outubro de 2003), serão fornecidas a seguir.
3.5. Detalhamento dos tratamentos de manejo considerados no estudo, do
início ao fim da pesquisa (maio de 1996 a outubro de 2003)
Para a realização da pesquisa como um todo, em dez (10) parcelas
de erosão como as descritas no item 3.2 e ilustradas na figura 2, foram
instalados cinco (05) tratamentos de manejo do solo, em duplicata (repetição
de tratamento), num delineamento próximo ao completamente casualizado (foi
pré-determinado que o par de parcelas de erosão constituiria a repetição dos
tratamentos, casualizando-se, assim, apenas os tratamentos num dado par de
parcelas). Tais tratamentos envolveram preparos de solo, seqüências de
34
culturas e formas de manejo de resíduos culturais. Com o intuito de facilitar o
entendimento desses tratamentos, desde o início até o fim da pesquisa, será
fornecido a seguir um detalhamento dos mesmos, em dois momentos distintos:
i) o que havia e o que foi feito nas parcelas experimentais antes da implantação
dos tratamentos de manejo especialmente planejados para a realização deste
trabalho (período compreendido entre maio de 1996 e abril de 2000) e ii) o que
havia e o que foi feito nas parcelas experimentais a partir de então até o
momento de aplicação do primeiro teste de erosão com chuva simulada
integrante da série planejada para a concretização do estudo (período
compreendido entre maio de 2000 e outubro de 2003). De fato, no seu todo a
pesquisa tratou da investigação do efeito do uso anterior da terra (efeito
residual) com culturas anuais sobre a erosão hídrica pluvial e o escoamento
superficial a ela associado. Assim, fundamentalmente, os tratamentos da
mesma são tratamentos de uso anterior da terra, tal e qual concebido e
utilizado no trato do subfator PLU (“prior land use” – uso anterior da terra) do
fator C (cobertura e manejo do solo) do modelo RUSLE (Equação Universal de
Perda de Solo Revisada) de predição da erosão hídrica (Renard et al., 1997).
3.5.1. História do uso do solo nas parcelas experimentais antes da
implantação dos tratamentos de manejo especialmente planejados
para a realização deste trabalho (período compreendido entre maio
de 1996 e abril de 2000)
Após a dessecação química da pastagem natural original, ao final de
abril de 1996, os seguintes tratamentos de manejo foram implantados na área
experimental, ao final de maio de 1996, em cada par de parcelas de erosão
(repetição de tratamento) existente na mesma (Streck, 1999; Morais, 1999):
- Tratamento 1 (parcelas 1 e 2): aveia preta-milho em semeadura direta (1 ano
de vigência); sem preparo e sem cultivo do solo, com
cobertura superficial adicionada – pousio coberto (0,5 ano de
vigência); soja em semeadura direta na parcela 1 e sem
preparo e sem cultivo do solo, sem cobertura superficial
adicionada na parcela 2 – pousio descoberto (0,5 ano de
vigência); sem preparo e sem cultivo do solo, com cobertura
superficial adicionada na parcela 1 – pousio coberto, e sem
35
preparo e sem cultivo do solo, sem cobertura superficial
adicionada na parcela 2 – pousio descoberto (0,5 ano de
vigência); milho-aveia preta em semeadura direta (1,5 anos de
vigência);
- Tratamento 2 (parcelas 3 e 4): aveia preta-milho em preparo do solo
convencional (1 ano de vigência); aveia-soja em semeadura
direta (1 ano de vigência); sem preparo e sem cultivo do solo,
com cobertura superficial adicionada – pousio coberto (0,5 ano
de vigência); milho-aveia preta em semeadura direta (1,5 anos
de vigência);
- Tratamento 3 (parcelas 5 e 6): sem preparo e sem cultivo do solo, sem
cobertura superficial - o resíduo cultural da pastagem nativa
dessecada foi mecanicamente removido – pousio descoberto
(4 anos de vigência);
- Tratamento 4 (parcelas 7 e 8): preparo do solo convencional a cada 2,5
meses, com incorporação do resíduo cultural da pastagem
nativa dessecada, e mantido sem cultivo na parcela 7, e
preparo do solo convencional a cada 6 meses, com
incorporação do resíduo cultural da pastagem nativa
dessecada, e mantido sem cultivo na parcela 8 (2 anos de
vigência); preparo do solo convencional a cada 6 meses e
mantido continuamente sem cultivo e descoberto nas duas
parcelas – parcelas “padrão” ou tratamento testemunha a
partir de então (2 anos de vigência), e
- Tratamento 5 (parcelas 9 e 10): sem preparo e sem cultivo do solo, com
cobertura superficial pelo resíduo cultural da pastagem nativa
quimicamente dessecada – pousio coberto (2 anos de
vigência); sem preparo e sem cultivo do solo, sem cobertura
superficial – pousio descoberto (2 anos de vigência).
Com base no exposto, verifica-se que, na primeira etapa da pesquisa
(período compreendido entre maio de 1996 e abril de 2000), se sucederam
quatro (04) anos ou oito (08) ciclos culturais de uso diferenciado do solo nas
parcelas experimentais do estudo em questão, o qual pode ter tido, em algum
grau, em função do assim denominado efeito residual do uso da terra,
36
influência nas condições físicas internas ou de subsuperfície do solo à frente
(período compreendido entre maio de 2000 e outubro de 2003), relacionada
com os objetivos da pesquisa. Tal pressuposição, contudo, será analisada na
seção de resultados e discussão deste trabalho.
3.5.2. História do uso do solo nas parcelas experimentais a partir da
implantação dos tratamentos de manejo especialmente planejados
para a realização deste trabalho (período compreendido entre maio
de 2000 e outubro de 2003)
- Tratamento 1 (parcelas 1 e 2): aveia preta-milheto em semeadura direta,
porém removendo-se o resíduo cultural da cultura anterior
para a semeadura da cultura seguinte, para posterior adição
do mesmo na superfície do solo das parcelas do Tratamento 2
(3,5 anos de vigência);
- Tratamento 2 (parcelas 3 e 4): sem preparo e sem cultivo do solo, com
cobertura superficial por resíduo cultural adicionado,
proveniente das parcelas do Tratamento 1 – pousio coberto
(3,5 anos de vigência);
- Tratamento 3 (parcelas 5 e 6): ervilhaca-feijão miúdo em semeadura direta,
porém removendo-se o resíduo cultural da cultura anterior
para a semeadura da cultura seguinte, para posterior adição
do mesmo na superfície do solo das parcelas do Tratamento 5
(3,5 anos de vigência);
- Tratamento 4 (parcelas 7 e 8): preparo do solo convencional e mantido
continuamente sem cultivo e descoberto – parcelas “padrão”
ou tratamento testemunha (3,5 anos de vigência), e
- Tratamento 5 (parcelas 9 e 10): sem preparo e sem cultivo do solo, com
cobertura superficial por resíduo cultural adicionado,
proveniente das parcelas do Tratamento 3 – pousio coberto (3
anos de vigência); aveia preta em semeadura direta, porém
removendo-se o resíduo cultural remanescente para a
implantação da mesma, o qual há três anos vinha sendo
sistematicamente adicionado na superfície dessas parcelas
(0,5 ano de vigência).
37
Com base no exposto, verifica-se que, na segunda etapa da
pesquisa (período compreendido entre maio de 2000 e outubro de 2003), se
sucederam três anos e meio (3,5 anos) ou sete (07) ciclos culturais de uso
diferenciado do solo nas parcelas experimentais do estudo em questão, que,
somados ao período de tempo da primeira etapa (04 anos – maio de 1996 a
abril de 2000), totalizaram sete anos e meio (7,5 anos) ou quinze (15) ciclos
culturais de uso diferenciado do solo na pesquisa como um todo, desde o seu
início, em maio de 1996, até o fim do período experimental propriamente dito,
em outubro de 2003.
Para facilitar o entendimento dos tratamentos acima referidos, os
quais serão tomados como os responsáveis pelo efeito do uso anterior da terra
nas variáveis avaliadas no estudo, e para convenientemente referi-los nas
tabelas e figuras deste trabalho, eles serão agrupados, convencionados e
apresentados de forma sintética, do modo como será a seguir descrito.
3.5.3. Tratamentos de manejo (uso anterior da terra) considerados no
estudo (período integral da pesquisa, entre maio de 1996 e outubro
de 2003), apresentados de forma sintética, com base na sua
preponderância no tempo de experimentação
- Tratamento 1 (parcelas 1 e 2): quatro anos de uso do solo com a sucessão
aveia preta-milho (Av-Mi) e três anos e meio com a sucessão
aveia preta-milheto (Av-Mt), ambas em semeadura direta (SD)
– convenção adotada e doravante a ser usada: 4Av-Mi/3,5Av-
Mt,SD;
- Tratamento 2 (parcelas 3 e 4): quatro anos de uso do solo com a sucessão
aveia preta-milho (Av-Mi), em semeadura direta (SD),
seguidos de três anos e meio sem cultivo (Sc) e sem preparo
do solo (SP) - convenção adotada e doravante a ser usada:
4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP;
- Tratamento 3 (parcelas 5 e 6): quatro anos sem cultivo (Sc) e sem preparo do
solo (SP), seguidos de três anos e meio de uso do solo com a
sucessão ervilhaca-feijão miúdo (Er-Fm), em semeadura
direta (SD) – convenção adotada e doravante a ser usada:
38
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD;
- Tratamento 4 (parcelas 7 e 8): sete anos e meio sem cultivo (Sc) e com
preparo do solo convencional (PC) - parcelas “padrão” ou
tratamento testemunha (T) – convenção adotada e doravante
a ser usada: 7,5Sc,PC (T), e
- Tratamento 5 (parcelas 9 e 10): sete anos sem cultivo (Sc) e sem preparo do
solo (SP) e meio ano de uso do solo com aveia preta (Av) em
semeadura direta (SD) – convenção adotada e doravante a
ser usada: 7Sc,SP/0,5Av,SD.
3.6. Esquema operacional utilizado na implantação e na condução dos
tratamentos de manejo especialmente planejados para a realização
deste trabalho (segunda etapa da pesquisa - maio de 2000 a outubro
de 2003)
As culturas utilizadas nos tratamentos de manejo especialmente
delineados para a realização deste trabalho (segunda etapa da pesquisa -
período compreendido entre maio de 2000 e outubro de 2003), foram as de
aveia preta (Avena strigosa), ervilhaca (Vicia sativa), milheto (Pennisetum
americanum) e feijão miúdo (Vigna unguiculata). A aveia preta e a ervilhaca
foram implantadas no método sem preparo do solo ou semeadura direta,
empregando-se uma máquina semeadora-adubadora de fluxo contínuo,
provida com discos duplos excêntricos - para colocação das sementes e dos
adubos no solo. O espaçamento adotado na semeadura das referidas culturas
foi de 0,17 m entre fileiras, equivalendo, aproximadamente, à população de
350.000 plantas ha
-1
. O milheto e o feijão miúdo foram implantados
manualmente, em pequenos sulcos, abertos com enxada de pequeno porte
(sacho), no espaçamento de 0,17 m entre fileiras para a primeira cultura,
equivalendo, aproximadamente, à população de 300.000 plantas ha
-1
, e de
0,40 m entre fileiras e 0,40 m entre plantas para a segunda cultura,
equivalendo, aproximadamente, à população de 63.000 plantas ha
-1
.
Efetuou-se a adubação de manutenção por ocasião da semeadura
de todas as culturas, aplicando-se 250 kg ha
-1
dos adubos N, P e K (fórmula 5-
20-20), tendo os mesmos sido incorporados ao solo por meio da máquina
semeadora-adubadora nas culturas da aveia preta e do milheto e distribuídos
superficialmente, a lanço, nas culturas da ervilhaca e do feijão miúdo. Em
39
adição, efetuou-se a aplicação única de 50 kg ha
-1
de N (uréia) - adubação de
cobertura - nas culturas da aveia preta e do milheto, aos 30 dias após a
semeadura.
As operações de preparo do solo e de semeadura das culturas
foram efetuadas sempre no sentido do declive do terreno, conforme filosofia de
obtenção de valores do fator C – cobertura e manejo do modelo RUSLE de
predição da erosão hídrica (Renard et al., 1997). O preparo do solo no método
convencional consistiu de uma aração e de duas gradagens, empregando-se
arado reversível de três discos, com 0,75 m de diâmetro, em velocidade
próxima a 4,5 km h
-1
, e grade niveladora excêntrica de trinta e seis discos, com
0,54 m de diâmetro (grade leve), em velocidade próxima a 5,0 km h
-1
, ambos
esses equipamentos montados no trator. O preparo do solo com gradagem,
utilizado na seqüência dos testes de erosão com chuva simulada realizados, foi
efetuado com a mesma grade niveladora recém referida.
A colheita das culturas foi realizada manualmente, com o corte da
parte aérea das plantas sendo efetuado rente à superfície do solo, por meio do
emprego de roçadora costal provida com lâmina de aço. Em prosseguimento,
as plantas colhidas foram retiradas das parcelas experimentais e picadas em
trilhadora estacionária em fragmentos com comprimento ao redor de 15 a 20
cm. Nos tratamentos com as sucessões culturais de aveia preta e milheto (Av-
Mt) e ervilhaca e feijão miúdo (Er-Fm), ambas implantadas em semeadura
direta (SD), os resíduos culturais das mesmas foram removidos das parcelas
experimentais antes da semeadura das culturas subseqüentes, para adição,
ainda frescos, na superfície do solo das parcelas dos dois tratamentos sem
cultivo e sem preparo do solo (Sc, SP), porém somente após terem sido
removidos os resíduos culturais que ainda havia nas mesmas, remanescentes
do ciclo cultural anterior. O tratamento sem cultivo e sem preparo do solo que
sistematicamente recebia, desde maio de 2000, uniformemente espalhados na
superfície do seu solo os resíduos culturais de ervilhaca e feijão miúdo
(parcelas 9 e 10), de forma intercalada, teve, em maio de 2003, tal processo de
adição de resíduo interrompido, passando a ser cultivado com aveia preta, em
semeadura direta (Av,SD), porém apenas por um ciclo cultural. A razão da
mudança nesse tratamento, já ao final da segunda etapa da pesquisa, foi a de
criar condições para se poder verificar a ação de, apenas, um único ciclo
40
cultural com a referida cultura na melhoria da estrutura do solo, para fins de
comparação com o tratamento que permaneceu sempre sem preparo e sem
cultivo do solo, no que se refere as suas influências na erosão hídrica pluvial e
no escoamento superficial a ela associado. Por sua vez, a razão de se
adicionar diferentes tipos de resíduo cultural na superfície do solo das parcelas
experimentais dos dois tratamentos sem cultivo e sem preparo do solo (Sc,
SP), foi a de proteger a superfície do mesmo contra a ação direta dos agentes
climáticos, ao mesmo tempo em que acompanhar a redução na quantidade de
massa de tais resíduos no decorrer do tempo sob as reais condições de campo
(os resultados dessa investigação, contudo, não fazem parte deste trabalho).
3.7. Testes de erosão com chuva simulada empregados no estudo
Para a concretização do estudo, sete (07) testes de erosão com
chuva simulada (T1 a T7) foram aplicados nos tratamentos de manejo
delineados para a realização deste trabalho, exceto o tratamento testemunha
ou parcela “padrão”, o qual foi submetido a um único teste de chuva (sexto -
T6), para não demasiadamente fragmentar o solo da sua parcela experimental
e, assim, manter a sua característica de parcela “padrão” (Wischmeier & Smith,
1978). Cada teste de erosão com chuva simulada realizado consistiu da
aplicação de uma chuva na intensidade constante planejada de 64 mm h
-1
, com
duração de 90 minutos, por meio do emprego do simulador de chuva de braços
rotativos (referido no item 3.2 e ilustrado na Figura 1), idealizado por Swanson
(1965). O primeiro teste de chuva (T1) foi aplicado em 28 de outubro de 2003,
imediatamente após a adequação dos tratamentos para o mesmo, ou seja,
colheita das culturas em vigência (aveia preta e ervilhaca) e redistribuição
uniforme dos seus resíduos culturais na superfície do solo das parcelas
experimentais constituintes dos tratamentos em estudo (exceto tanto as duas
parcelas do tratamento testemunha ou “padrão”, as quais permaneceram
sempre descobertas, quanto as duas parcelas de um dos tratamentos sem
cultivo e sem preparo do solo, as quais já continham resíduo cultural de milheto
do ano anterior uniformemente espalhado na sua superfície, em estádio de
decomposição de intermediário a avançado, sem ter sido realizado nenhum
preparo do solo em tal teste de chuva. Este primeiro teste de chuva (T1) é
referido neste trabalho como teste realizado com a superfície do solo não
41
mobilizada (consolidada), na presença de elevada cobertura por resíduo
cultural (80% a 100%). Onze (11) dias após a realização do teste T1, em 07 de
novembro de 2003, os resíduos culturais foram, na medida do possível,
totalmente removidos da superfície do solo nas parcelas experimentais e, logo,
foi realizado o segundo teste de chuva (T2), também sem ter sido realizado
nenhum preparo do solo. Este segundo teste de chuva (T2) é referido neste
trabalho como teste realizado com a superfície do solo não mobilizada
(consolidada), na ausência de cobertura por resíduo cultural (em que pese ter
permanecido algum dele na superfície do solo nas parcelas experimentais de
três tratamentos, impossível de ser removido sem mexer com a superfície do
solo – realmente o que se queria evitar - propiciando valores de cobertura de,
até, 13%, como será melhor discutido na seção de resultados e discussão).
Aos 26 (em 03/12/03), 42 (em 19/12/03), 98 (em 13/02/04), 154 (em 23/03/04)
e 172 (em 15/04/04) dias após a realização do segundo teste de chuva (T2),
foram, respectivamente, realizados o terceiro (T3), o quarto (T4), o quinto (T5),
o sexto (T6) e o sétimo (T7) teste, porém, dessas vezes, com o solo de todos
os tratamentos tendo sido, imediatamente antes da aplicação de cada teste de
chuva, mobilizado por meio da passagem de uma grade leve, na profundidade
média de 15 cm, empregando-se a grade niveladora excêntrica de 36 discos,
com 0,54 m de diâmetro cada um, já referida, e todos eles na completa
ausência (0%) de cobertura do solo por resíduo cultural. Tais testes de chuva
(T3 a T7) são referidos neste trabalho como testes realizados com a superfície
do solo mobilizada, portanto não mais consolidada, como ela era antes da
aplicação dos dois primeiros testes de chuva (T1 e T2), também na completa
ausência (0%) de cobertura por resíduo cultural. Como foi referido
anteriormente, o tratamento testemunha ou parcela “padrão” foi a exceção
nestes últimos cinco testes de chuva (T3 a T7) - efetuados com o solo
mobilizado por meio da passagem de uma grade leve - tendo em vista que o
solo da sua parcela experimental foi preparado no método convencional (uma
aração e duas gradagens) e, em adição, uma única vez (sexto teste - T6)
durante todo o período de realização dos testes de chuva, como já foi
esclarecido.
Na tabela 4 estão expressas as denominações dos testes de erosão
com chuva simulada realizados, as datas de sua aplicação e a condição física
42
superficial do solo reinante por ocasião de sua realização, nos diferentes
tratamentos considerados no estudo.
TABELA 4. Testes de erosão com chuva simulada realizados, datas de sua
aplicação e condição física superficial do solo reinante por ocasião
de sua realização, nos tratamentos considerados no estudo
Condição física superficial do solo reinante no momento de aplicação
dos testes de chuva simulada, nos tratamentos estudados
Teste
nº
Data de
aplicação
4Av-Mi/
3,5Av-Mt,SD
4Sc,SP/
3,5Er-Fm,SD
7Sc,SP/
0,5Av,SD
4Av-Mi,SD/
3,5Sc,SP
7,5Sc,PC
1
28/10/03
c/res., SP c/res., SP c/res., SP c/res., SP n/realizado
2
07/11/03
s/res., SP s/res., SP s/res., SP s/res., SP n/realizado
3
03/12/03
s/res., 1Gr s/res., 1Gr s/res., 1Gr s/res., 1Gr n/realizado
4
19/12/03
s/res., 1Gr s/res., 1Gr s/res., 1Gr s/res., 1Gr n/realizado
5
13/02/04
s/res., 1Gr s/res., 1Gr s/res., 1Gr s/res., 1Gr n/realizado
6
24/03/04
s/res., 1Gr s/res., 1Gr s/res., 1Gr s/res., 1Gr 1Ar+2Gr
7
27/04/04
s/res., 1Gr s/res.,1 Gr s/res., 1Gr s/res., 1Gr n/realizado
OBS: Av = aveia preta; Mi = milho; Mt = milheto; Er = ervilhaca; Fm = feijão miúdo; Sc = sem cultivo; SP =
sem preparo do solo; SD = semeadura direta; PC = preparo convencional; Ar = aração; Gr = gradagem;
c/res.= com resíduo cultural na superfície do solo; s/res.= sem resíduo cultural na superfície do solo.
3.8. Amostragens e determinações
3.8.1. No campo, no solo das parcelas experimentais, após os quatro (04)
anos de uso do solo com o primeiro conjunto de tratamentos
considerado no estudo, em maio de 2000, antes da implantação do
segundo conjunto de tratamentos
a) Densidade do solo: foram retiradas três amostras de solo de cada
parcela experimental, nas camadas de 0 a 10 cm e 10 a 20 cm do solo,
utilizando anel volumétrico, sendo analisadas conforme o método descrito em
Forsythe (1975) e com os resultados tendo sido expressos em kg m
-3
.
b) Porosidade total do solo: foram retiradas três amostras de solo de
cada parcela experimental, nas camadas de 0 a 10 cm e 10 a 20 cm do solo,
utilizando anel volumétrico, sendo analisadas conforme o método descrito em
Danielson & Sutherland (1986) e com os resultados tendo sido expressos em
m
3
m
-3
.
c) Estabilidade dos agregados de solo em água: foram retiradas três
43
amostras de solo de cada parcela experimental, nas camadas de 0 a 10 cm e
10 a 20 cm do solo, as quais foram passadas, ainda na umidade de campo, em
um conjunto de peneiras sobrepostas, com malhas equivalentes aos diâmetros
de 7,96 mm e 4,76 mm. Os agregados de solo retidos na peneira com malha
de 4,76 mm foram acondicionados em frascos plásticos e levados ao
laboratório para análise. Chegados ao laboratório, os agregados de solo foram
secos ao ar por um período de tempo de, no mínimo, 72 horas, ao final do qual
eles foram novamente passados na peneira com malha de 4,76 mm,
descartando-se a porção da amostra que passava pela mesma. Para a análise
da distribuição de tamanho dos agregados de solo em água propriamente dita,
foi utilizada a metodologia descrita por Yoder (1936), a qual consiste no
peneiramento de uma amostra de solo de 50 g (seca ao ar) em água,
constituída dos agregados de solo que passaram na peneira com malha de
7,96 mm e ficaram retidos na peneira com malha de 4,76 mm, sobre um
conjunto de peneiras com malhas equivalentes aos diâmetros de 4,76, 2,00,
1,00, 0,5 e 0,25 mm, sendo a distribuição percentual dos agregados nas
diferentes classes de tamanho obtida pela razão entre a quantidade do material
retido em cada peneira e a quantidade total de solo presente na amostra,
expressando-se os resultados, após a devida ponderação, em termos de
diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados, na unidade de mm.
3.8.2. No campo, no solo das parcelas experimentais, após os três anos e
meio (3,5 anos) de uso do solo com o segundo conjunto de
tratamentos considerado no estudo, em outubro de 2003, logo após
a colheita das culturas em vigência, porém antes do preparo do
solo e do início dos testes de erosão com chuva simulada
a) Massa de resíduos culturais superficiais: após a colheita das
culturas nas parcelas experimentais, os resíduos culturais das mesmas, dentro
de cada parcela (38,5 m
2
), foram integralmente removidos, pesados e,
imediatamente, uniformemente redistribuídos na superfície do solo das
parcelas experimentais de onde eles provieram. Coletou-se uma amostra dos
mesmos dentro de cada parcela experimental para determinação de sua
umidade, para posterior correção e expressão dos resultados em base de
massa seca em estufa a 60ºC, tendo os mesmos sido expressos em Mg ha
-1
.
44
b) Cobertura do solo por resíduo cultural: foi avaliada pelo método do
cordão marcado, conforme descrito em Hartwig & Laflen (1978), em duas
diagonais sobre cada parcela experimental, sendo os resultados expressos em
m
2
m
-2
.
c) Rugosidade superficial do solo: foi medida por meio do emprego
de um perfilômetro ou rugosímetro, similar ao descrito por Burwell et al. (1963).
O equipamento em questão apresentava 2,60 m de largura e 0,55 m de altura,
com 100 varetas de alumínio dispostas verticalmente e espaçadas entre si de
2,5 cm, possibilitando a tomada de 100 leituras de elevações e depressões da
superfície do solo, transversalmente e nas porções superior, central e inferior
de cada parcela, totalizando 300 leituras por parcela. O cálculo do índice de
rugosidade superficial do solo (IR) foi efetuado pelo método proposto por Cogo
et al. (2000), empregando-se a seguinte equação:
onde n é o número de leituras efetuadas e h a leitura das elevações e
depressões da superfície do solo, em cm, com os resultados finais também
sendo expressos em cm. Nessa avaliação, não foi feita nenhuma distinção
entre rugosidade ao acaso e rugosidade orientada, com o resultado obtido
sendo interpretado como rugosidade global, dessa forma avaliada.
d) Massa de raízes mortas das culturas: foram coletadas três
amostras de solo por parcela, constituídas de cinco sub-amostras, em três
posições dentro de cada parcela experimental - porção superior, intermediária
e inferior - tanto na camada de solo de 0 a 10 cm quanto na de 10 a 20 cm.
Uma sub-amostra foi retirada na fileira da cultura (entre plantas), duas
lateralmente e próximas à fileira da cultura e duas na posição intermediária
entre duas fileiras da cultura. Tais amostras de raízes, junto com o solo, foram
retiradas com o auxílio de um trado de ferro de formato cilíndrico, com 4,7 cm
de diâmetro, resultando num volume de solo amostrado de 173,5 cm
-3
. Após a
coleta, as amostras de solo contendo raízes foram levadas à casa-de-
vegetação para secagem ao ar. Em prosseguimento, as amostras foram
manualmente fragmentadas, lavadas e tamisadas em água, utilizando uma
∑
=
−
−
−
=
n
i
ii
n
hh
IR
2
1
1
45
peneira com malha equivalente ao diâmetro de 0,5 mm, sendo posteriormente
postas a secar em estufa a 60ºC, com os resultados tendo sido expressos em
kg ha
-1
.
e) Teor de matéria orgânica do solo: foi coletada uma amostra de
solo composta, constituída de três sub-amostras, em três posições dentro de
cada parcela experimental – porção superior, intermediária e inferior - tanto na
camada de solo de 0 a 10 cm quanto na de 10 a 20 cm, as quais foram
enviadas ao Laboratório de Análises de Solo e Água do Departamento de
Solos da Faculdade de Agronomia da UFRGS, para fins de avaliação do
estado de fertilidade do solo, segundo os métodos descritos em Tedesco et al.
(1985).
f) Estabilidade dos agregados de solo em água: foi avaliada de modo
similar ao descrito no item 3.8.1 (letra c).
g) Densidade do solo: foi avaliada de modo similar ao descrito no
item 3.8.1 (letra a).
h) Teor de água no solo: utilizando as mesmas amostras de solo
coletadas para a avaliação da densidade do solo, foi avaliado o teor
gravimétrico de água no mesmo, seguindo a metodologia descrita em Forsythe
(1975), com os resultados tendo sido expressos em kg kg
-1
.
i) Porosidade total, macro e microporosidade do solo: foram retiradas
três amostras de solo de cada parcela, nas camadas de 0 a 10 cm e 10 a 20
cm do solo, utilizando anel volumétrico, sendo analisadas conforme o método
descrito em Danielson & Sutherland (1986), com os resultados tendo sido
expressos em m
3
m
-3
.
j) Resistência do solo à penetração mecânica: foi medida em cada
parcela experimental, por meio do uso de um penetrógrafo mecânico de
registro eletrônico, com profundidade de penetração e resistência máxima
admissível de, respectivamente, 0,60 m e 7.500 kPa, provido com haste do tipo
cone padrão, da ASAE (1996), com ângulo de 30
o
e área basal de 130 mm
2
,
provido de armazenador digital de dados. O método utilizado na obtenção dos
valores desta variável foi o descrito em Forsythe (1975). Cada medida de
resistência do solo à penetração consistiu de uma transecta transversal ao
declive do terreno, prospectando-se quinze pontos, espaçados entre si de 0,20
m, com os resultados tendo sido expressos em kPa.
46
3.8.3. No campo, no solo das parcelas experimentais, após o preparo do
solo, porém antes da realização dos testes de erosão com chuva
simulada
a) Massa de raízes mortas das culturas: foi avaliada de modo similar
ao descrito no item 3.8.2 (letra d), exceto os pontos e o momento de coleta das
amostras, os quais, nessas vezes, foram escolhidos aleatoriamente nas
parcelas experimentais e amostrados antes de um dado teste de chuva ter sido
realizado. Isto se deu pelo fato de que, nessa fase de realização dos testes de
chuva simulada, o solo foi preparado por meio da passagem de uma grade
leve, até a profundidade média de 15 cm, antes de cada teste, misturando e
deixando soltas as duas camadas do mesmo que eram antes avaliadas (0 a 10
cm e 10 a 20 cm), o que dificultou a amostragem de solo nas mesmas (com o
trado de ferro de formato cilíndrico utilizado) antes do teste de chuva e fez
desaparecer as socas das culturas que antes do preparo estavam à vista e
serviam de guia na amostragem.
b) Estabilidade dos agregados de solo em água: foi avaliada de
modo similar ao descrito no item 3.8 (letra c), porém, nessas vezes, devido à
realização do preparo do solo por meio da passagem de uma grade leve, até a
profundidade média de 15 cm, antes de cada teste de chuva, o que misturou as
suas camadas de 0 a 10 cm e 10 a 20 cm, como já foi explicado no item
anterior, a amostragem foi feita na camada única de 0 a 15 cm do solo, antes
da aplicação da chuva.
3.8.4. No campo, durante a realização dos testes de erosão com chuva
simulada
a) Tempos de início e equilíbrio da enxurrada: foram registrados com
cronômetro, a partir do início das chuvas simuladas, com os resultados tendo
sido expressos em min.
b) Velocidade da enxurrada: foi medida pouco antes do final das
chuvas simuladas, quando a enxurrada apresentava taxa de descarga
constante, registrando-se o tempo gasto para o deslocamento de um corante
(azul de metileno, 2%) sobre um segmento de seis metros de comprimento,
demarcado na porção central e ao longo de cada parcela experimental, com os
resultados tendo sido expressos em m s
-1
.
47
c) Amostragem da enxurrada para avaliação da distribuição de
tamanho dos sedimentos erodidos e transportados na mesma, nas classes de
2,00 mm a < 0,038 mm: no mesmo momento em que foi feita a medição da
velocidade da enxurrada – condição de equilibrio – foram recolhidas amostras
da mesma na saída da calha coletora para determinação da distribuição de
tamanho dos sedimentos erodidos que nela estavam sendo transportados.
Para isso, acoplou-se um conjunto de peneiras com malhas equivalentes aos
diâmetros de 2,00; 1,00; 0,50; e 0,25 mm sobre um balde plástico, com
capacidade de 1 L, o qual foi posicionado sob o fluxo de enxurrada, até
próximo o seu enchimento. Os sedimentos retidos em cada peneira foram
transferidos para potes plásticos, com o auxílio de uma bisnaga plástica
contendo água. O material que, no momento da coleta, passou na peneira de
0,25 mm e ficou armazenado no balde, foi levado para o laboratório para
posterior fracionamento em classes de tamanho mais estreitas, como será
melhor descrito adiante.
d) Taxa instantânea de descarga da enxurrada e coleta de amostras
para determinação da concentração instantânea de sedimentos na mesma:
intermitentemente, a cada três minutos, a partir do início da enxurrada, foram
coletadas amostras da mesma durante tempos de coleta que variaram de três
a cinco segundos, conforme a intensidade de escoamento de água. No mesmo
momento, foram também coletadas amostras da enxurrada em frascos
plásticos, com capacidade de 1,0 L, para posterior determinação, em
laboratório, da concentração instantânea de sedimentos na mesma.
3.8.5. No campo, após a realização dos testes de erosão com chuva
simulada
a) Rugosidade superficial do solo: foi avaliada de modo similar ao
descrito no item 3.8.2 (letra c).
b) Checagem da intensidade das chuvas simuladas aplicadas: foi
feita por meio da colocação de vinte pluviômetros sob a área de projeção de
água do aparelho simulador de chuva, e posterior cálculo da lâmina de água
aplicada, com os resultados tendo sido expressos em mm h
-1
.
3.8.6. Em laboratório
a) Distribuição de tamanho dos sedimentos erodidos e transportados
48
na enxurrada, nas classes de 0,250 mm a <0,038 mm: os sedimentos que, no
momento da coleta das amostras de enxurrada no campo, passaram na
peneira com malha de 0,250 mm e foram recolhidos nos baldes plásticos, ao
chegarem no laboratório foram agitados com bastão de vidro para novamente
ficarem em suspensão e, mais uma vez, serem fracionados. Para isso, foi
utilizado um conjunto de peneiras com malhas equivalentes aos diâmetros de
0,105; 0,053 e 0,038 mm. O material sólido retido em cada peneira foi colocado
em estufa para secagem, a 105°C, sendo posteriormente calculada a fração de
sedimentos em cada classe de tamanho, cujos valores foram utilizados na
determinação do índice D
50
, como será melhor explicado adiante.
b) Taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da enxurrada e
perda total de solo: a taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada foi obtida com base na média aritmética dos resultados da
multiplicação da concentração instantânea de sedimentos na enxurrada pela
taxa instantânea de descarga desta no momento da sua coleta, e dividindo o
resultado encontrado pela área da parcela experimental, expressando-se os
resultados em kg ha
-1
h
-1
. A perda total de solo foi obtida por meio da
integração dos valores da taxa instantânea de perda do solo no tempo,
expressando-se os resultados em kg ha
-1
.
c) Perda total de água: foi obtida por meio da integração das taxas
instantâneas de descarga da enxurrada no tempo, expressando-se os
resultados em porcentagem da chuva aplicada (%).
d) Taxa de infiltração de água no solo na condição de equilíbrio da
enxurrada: foi calculada pela diferença entre a intensidade da chuva aplicada e
a taxa constante de enxurrada observada, expressando-se os resultados em
mm h
-1
.
e) Coeficiente de enxurrada (parâmetro C da Fórmula Racional): foi
calculado pela razão entre a taxa de enxurrada sob descarga constante (em
mm h
-1
) e a intensidade da chuva aplicada (em mm h
-1
), sendo os seus
resultados adimensionais.
f) Índice D
50
dos sedimentos erodidos e transportados na enxurrada
na sua condição de equilíbrio: foi determinado com base na amostragem de
enxurrada feita pouco antes do final das chuvas, por meio da interpolação
linear entre os valores da distribuição acumulada dos sedimentos transportados
49
na enxurrada para as porcentagens imediatamente inferior e imediatamente
superior a 50%, em base de massa, conforme ilustrado em Cogo (1981).
3.9. Ajuste de resultados
Quando os valores de intensidade das chuvas simuladas aplicadas
diferiram por 5% ou mais do valor da intensidade da chuva planejada (64,0 mm
h
-1
), os valores observados de enxurrada total, perda total de solo e taxa média
de perda de solo sob descarga constante da enxurrada foram ajustados para a
intensidade da chuva planejada. A perda de solo foi ainda ajustada para a
declividade média das parcelas experimentais. Esses ajustes foram efetuados
conforme sugerido por Cogo (1981), os quais serão descritos a seguir.
A enxurrada total ajustada foi obtida subtraindo-se a quantidade total
de água infiltrada observada (chuva total aplicada menos enxurrada total
observada) da quantidade total da chuva planejada (intensidade da mesma x
sua duração). A perda total de solo e a taxa média de perda de solo sob
descarga constante da enxurrada foram ajustadas para a intensidade da chuva
planejada multiplicando-se os valores observados de perda de solo pelo
quadrado da razão entre a intensidade da chuva planejada e a intensidade da
chuva observada. Depois desse ajuste, as perdas de solo foram também
corrigidas para a declividade média do solo das parcelas experimentais (0,12 m
m
-1
), multiplicando-se os seus valores pelo resultado da divisão do valor “S” do
declive médio de 0,12 m m
-1
pelo valor “S” do declive de cada unidade
experimental, com o uso da fórmula S = 0,065 + 4,65 sen θ + 65,41 (sen θ)
2
,
onde θ é o ângulo do declive (Wischmeier & Smith, 1978).
3.10. Análise estatística e interpretação dos resultados
Os resultados obtidos foram submetidos à análise da variância, com
as médias tendo sido comparadas pelo teste de Duncan a 5% de
probabilidade, por meio do uso do programa computacional ESTAT (Sistema
para Análises Estatísticas, v.2.0), desenvolvido pelo Pólo Computacional do
Departamento de Ciências Exatas da FCAV/UNESP (Jaboticabal).
Empregando o mesmo programa, foram também efetuadas análises de
regressão - linear e curvilinear - utilizando as variáveis de manejo mais
influentes e os parâmetros de erosão hídrica mais importantes observados
estudo. A escolha do modelo matemático utilizado para correlacionar as
50
variáveis de manejo do solo com os parâmetros de erosão hídrica foi baseada
naquele cujos resultados refletissem melhor o comportamento do fenômeno
frente às variáveis consideradas na relação. O grau de significância de ajuste
dos modelos foi baseado na metodologia apresentada por Fischer & Yates
(1971). A interpretação final dos dados, em adição à consideração estatística,
foi também baseada em teorias de mecânica de erosão hídrica do solo.
51
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1. Parâmetros físicos de solo e planta nas parcelas experimentais em
dois momentos distintos entre a implantação do primeiro e o
término do período experimental do segundo conjunto de
tratamentos considerados no estudo, antes da aplicação dos testes
de erosão com chuva simulada empregados na realização deste
trabalho
4.1.1. Condição física interna ou de subsuperfície do solo após os 4 anos
de uso do mesmo com o primeiro conjunto de tratamentos
considerado no estudo, avaliada por ocasião da implantação do
segundo conjunto de tratamentos
Na tabela 5 são apresentados os resultados de algumas
características físicas internas ou de subsuperfície do solo nas suas camadas
de 0 a 10 cm e 10 a 20 cm, avaliadas em maio de 2000, por ocasião da
implantação do segundo conjunto de tratamentos considerado no estudo
(especialmente planejado para a realização deste trabalho), decorridos quatro
(04) anos de sua saída da condição original de pastagem natural de longo
prazo ou do início do cultivo no mesmo com culturas anuais em fileiras.
Comparando estes resultados com aqueles obtidos quando o solo ainda se
encontrava na condição original de pastagem natural de longo prazo (Tabela 3,
na página 30 da seção de material e métodos), verifica-se que o uso do mesmo
com os tratamentos implantados por Streck (1999) e por Morais (1999) para a
realização dos seus estudos (período compreendido entre abril de 1996 e maio
de 2000) influenciaram em grau baixo as características originais do solo,
sendo isso mais evidente na camada de 0 a 10 cm do mesmo. Assim,
comparando os resultados da tabela 5 com os da tabela 3, verifica-se que o
teor de matéria orgânica, a porosidade total e o diâmetro médio ponderado
52
(DMP) dos agregados dr solo em água foram levemente diminuídos e a
densidade do solo foi levemente aumentada no referido período, o que pode
ser considerado um fato normal, em função da mudança no tipo de uso da terra
(de pastagem natural para culturas anuais em fileiras). Comparando agora as
diferenças nessas características entre os tratamentos estudados
exclusivamente na segunda época de avaliação (maio de 2000 - Tabela 5),
verifica-se que os resultados de densidade e porosidade total do solo foram
estatisticamente iguais nas duas camadas de solo avaliadas (0 a 10 cm e 10 a
20 cm), enquanto o teor de matéria orgânica foi estatisticamente diferente na
camada superficial e o índice de estabilidade dos agregados de solo em água
(DMP) na camada subsuperficial. Estas diferenças nos resultados são
explicadas pela presença e tipo de cultivo em dois dos tratamentos estudados
e pela ausência de cultivo nos outros três tratamentos, nessa primeira etapa da
pesquisa (abril de 1996 a maio de 2000), bem como pelo preparo do solo
(convencional) no caso do tratamento testemunha (7,5Sc,PC ou T).
TABELA 5. Teor de matéria orgânica e valores de densidade, porosidade total e
diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados do solo em água
após 4 anos de uso do mesmo com o primeiro conjunto de
tratamentos considerado no estudo, em duas de suas camadas,
avaliados em maio de 2000, por ocasião da implantação do
segundo conjunto de tratamentos da pesquisa
Tratamento Matéria orgânica Densidade do solo
Porosidade total
total
DMP
g kg
-1
kg m
-3
m
3
m
-3
mm
--------------------------------------- 0 a 10 cm ----------------------------------------
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD 27 a
1.527 a 0,424 a 3,93 a
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD 27 a
1.605 a 0,394 a 3,70 ab
7Sc,SP/0,5Av,SD
25 ab
1.590 a 0,400 a 2,92 b
4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP 25 ab
1.643 a 0,380 a 3,18 ab
7,5Sc,PC (T) 19 b
-¹ - 0,80 c
------------------------------------- 10 a 20 cm ----------------------------------------
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD 22 a
1.643 a 0,380 a 3,29 a
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD 21 a
1.615 a 0,391 a 2,01 b
7Sc,SP/0,5Av,SD
20 a
1.620 a 0,389 a 1,97 b
4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP 21 a
1.624 a 0,387 a 2,63 ab
7,5Sc,PC (T) 18 a
- - 0,95 c
1
A determinação não foi efetuada. Médias seguidas da mesma letra, na coluna, numa mesma
camada de solo, não diferem entre si pelo teste de Duncan a 5%.
53
4.1.2. Condição física interna ou de subsuperfície do solo após os 3,5
anos de uso do mesmo com o segundo conjunto de tratamentos
considerado no estudo – em continuidade ao primeiro conjunto de
tratamentos – avaliada antes do seu preparo e da aplicação dos
testes de erosão com chuva simulada
Nas tabelas 6 e 7 estão apresentados os resultados de alguns
parâmetros que denotam a condição física interna ou de subsuperfície do solo
existente nas parcelas experimentais após 7,5 anos o mesmo ter saído da sua
condição original de pastagem natural de longo prazo e passado a ser cultivado
com culturas anuais em fileiras, sendo o seu uso nos últimos 3,5 anos,
contudo, marcado pelo segundo conjunto de tratamentos considerado no
estudo (especialmente planejado para a realização deste trabalho). Em relação
aos dados da tabela 6, verifica-se que houve diferenças significativas entre os
tratamentos estudados no que se refere à massa de raízes mortas, teor de
matéria orgânica e diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados de solo
em água nas duas camadas de solo avaliadas, com o tratamento 4Av-
Mi/3,5Av-Mt,SD sendo o que apresentou maior valor de massa seca de raízes
mortas nas duas camadas. O cultivo continuado do solo por 7,5 anos com este
último tratamento criou boas condições físicas no mesmo, resultando no maior
rendimento de massa seca de raízes mortas observado no estudo. Já o
tratamento 7Sc,SP/0,5Av,SD, com o cultivo isolado de aveia preta ao final do
período experimental, apresentou baixos valores de massa seca de raízes
mortas nas duas camadas de solo avaliadas (0 a 10 cm e 10 a 20 cm), sendo,
respectivamente, 4,3 e 2,3 vezes menor do que os observados nas mesmas
camadas de solo no tratamento 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD. O tratamento
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD, tendo a ervilhaca como sua última cultura no período
experimental, apesar do seu baixo valor de massa seca de resíduo cultural
(Tabela 8 adiante), apresentou valor de massa seca de raízes mortas apenas
1,68 vezes menor do que o observado no tratamento 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD,
independentemente da camada de solo avaliada. Quanto aos valores
percentuais da razão entre a massa seca de raízes mortas na camada de solo
de 10 a 20 cm a massa seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10
cm, eles foram muito baixos (10%) em dois dos três tratamentos que tiveram o
solo cultivado no último período experimental, quando comparados com o valor
54
médio de 35% obtido por Streck (1999) com uma pastagem natural de
gramíneas que havia sido quimicamente dessecada (45 dias após a
dessecação). Esta diferença, provavelmente, pode ser creditada à elevada
concentração de raízes na camada de solo de 0 a 10 cm no presente estudo, o
que diminuiu o valor da razão. Os valores da razão observados neste estudo
são, também, inferiores aos registrados nos arquivos computacionais do
modelo RUSLE de predição da erosão hídrica (Renard et al., 1997), nos
Estados Unidos, os quais variam de 20% a 25%. Neste caso, da mesma forma
como argumentado por Streck (1999), as diferenças nos resultados
provavelmente são devidas às diferenças em clima, solo e tipo de cultura entre
locais. No que se refere aos valores da Estabilidade dos agregados de solo em
água (DMP – Tabela 6), eles foram significativamente afetados pelos
tratamentos estudados. Assim, verifica-se que os valores do teor de matéria
orgânica e de DMP foram sempre maiores na camada mais superficial do solo
(0 a 10 cm), à exceção do tratamento testemunha (7,5Sc,PC ou T), cujos
valores destas variáveis foram semelhantes nas duas camadas de solo
avaliadas. O acúmulo de matéria orgânica na camada mais superficial do solo
já era esperado, tendo em vista ou a continua presença de resíduos culturais
na superfície do solo ou a maior massa de raízes mortas na sua camada de 0 a
10 cm. Da mesma forma como foi observado por Silva & Mielniczuk (1997) e
por Tisdall & Oades (1982), a presença de maior quantidade de raízes e de
matéria orgânica na camada superficial do solo induziu maior resistência aos
seus agregados. Assim, decorrente do acúmulo de matéria orgânica na
camada mais superficial do solo, os valores de DMP dos seus agregados foram
maiores na camada de solo de 0 a 10 cm do que na de 10 a 20 cm. O
tratamento 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD, devido o grande aporte de raízes à massa do
solo durante os seus 7,5 anos de cultivo com a sucessão cultural aveia preta-
milho/aveia preta-milheto, foi o que apresentou maiores valores tanto de
matéria orgânica quanto de DMP na camada mais superficial do solo (0 a 10
cm). Os tempos de cultivo cada vez menor nos demais tratamentos resultaram
em valores também cada vez menor de teor de matéria orgânica e de DMP nas
duas camadas de solo avaliadas, igualmente como foi observado por Allison
(1968), Dissmeyer & Foster (1981), Tisdall & Oades (1982), Silva & Mielniczuk
(1997) e Cogo & Streck (2003).
55
TABELA 6. Massa seca de raízes mortas, teor de matéria orgânica e diâmetro
médio ponderado (DMP) dos agregados de solo em água após 3,5
anos de uso do mesmo com o segundo conjunto de tratamentos
considerado no estudo (especialmente planejado para a realização
deste trabalho), em duas de suas camadas, avaliados em outubro
de 2003, antes do preparo do solo e da aplicação dos testes de
chuva simulada
Raízes mortas Matéria orgânica DMP
Tratamento
0-10 cm
10-20 cm
Proporcão
1
0-10 cm
10-20 cm 0-10 cm
10-20 cm
------ Mg ha
-1
-------- ----------g kg
-
1
------
---
-------- mm ---------
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
13,5
2
a
1,3 a 0,10 30 a 22 a 4,06 a 2,59 a
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD
8,0
3
b
0,8 b 0,10 28 ab 22 a 3,94 a 2,42 a
7Sc,SP/0,5Av,SD
3,1
2
c
0,8 b 0,26 22 b 20 ab 2,80 b 1,51 b
4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP 0 d 0 c 0,0 22 b 20 ab 2,10 b 0,88 c
7,5Sc,PC (T) 0 d 0 c 0,0 19 c 18 b 0,98 c 0,89 c
1
Massa seca de raízes mortas na camada de solo de 10 a 20 cm/massa seca de raízes mortas
na camada de solo de 0 a 10 cm;
2
raízes de aveia preta;
3
raízes de ervilhaca. Médias seguidas
da mesma letra, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Duncan a 5%.
Quanto às características físicas de solo mostradas na tabela 7,
ressalta-se que o tratamento testemunha (7,5Sc,PC ou T), por ter tido o seu
solo mobilizado no método convencional (aração e duas gradagens) duas
vezes ao ano durante todo o período experimental, tinha os valores de
densidade e porosidade do solo sujeitos a grande variação no tempo. Por esta
razão, estas duas variáveis não foram avaliadas no mesmo. Prosseguindo com
a análise dos dados da tabela 7, verifica-se que, de modo geral,
independentemente da camada de solo avaliada, os valores de densidade e
macro, micro e porosidade total do solo não foram significativamente
modificados após os 3,5 anos de uso do mesmo com o segundo conjunto de
tratamentos considerado no estudo (especialmente planejado para a realização
deste trabalho) em nenhuma das camadas de solo avaliadas, em que pese
terem sido a massa seca de raízes mortas, o teor de matéria orgânica e o
diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados de solo em água (Tabela 6).
Independentemente disto, observa-se que os valores de densidade e
microporosidade do solo foram menores na sua camada de 0 a 10 cm,
independentemente do tratamento estudado. Este comportamento já era
esperado, tendo em vista o maior teor de matéria orgânica presente na camada
superficial do solo e, conseqüentemente, maior atividade biológica na mesma,
o que promoveu melhor estruturação geral do solo em tal camada. Como
56
conseqüência disso, os valores de macroporosidade e porosidade total do solo
também foram sempre maiores na sua camada de 0 a 10 cm. Quanto aos
teores de água no solo no momento de sua amostragem para a avaliação das
referidas características físicas, eles também não diferiram significativamente
entre os tratamentos estudados nas duas camadas de solo avaliadas, porém
foram sempre ligeiramente superior na camada de 10 a 20 cm, o que pode ser
considerado um fato normal.
TABELA 7. Valores de densidade do solo (Ds), teor gravimétrico de água (Ug) e
macro, micro e porosidade total do solo após 3,5 anos de uso do
mesmo com o segundo conjunto de tratamentos considerado no
estudo (especialmente planejado para a realização deste trabalho),
em duas de suas camadas, avaliados em outubro de 2003, antes do
preparo do solo e da aplicação dos testes de chuva simulada
Porosidade do solo
Tratamento Ds Ug
Macro Micro Total
kg m
-3
kg kg
-1
----------------------- m
3
m
-3
---------------------
----------------------------------------- 0 a 10 cm -------------------------------------
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD 1.565 a
0,164 a
0,151 a 0,269 a 0,420 a
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD 1.556 a
0,159 a
0,150 a 0,269 a 0,419 a
7Sc,SP/0,5Av,SD
1.593 a
0,164 a
0,145 a 0,285 a 0,412 a
4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP 1.547 a
0,158 a
0,161 a 0,263 a 0,422 a
7,5Sc,PC (T) -¹
-
- - -
--------------------------------------- 10 a 20 cm -------------------------------------
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD 1.583 a
0,169 a
0,132 a 0,278 a 0,410 a
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD 1.588 a
0,168 a
0,131 a 0,281 a 0,412 a
7Sc,SP/0,5Av,SD
1.590 a
0,170 a
0,127 a 0,287 a 0,410 a
4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP 1.582 a
0,173 a
0,123 a 0,291 a 0,414 a
7,5Sc,PC (T) -
-
- - -
¹A determinação não foi efetuada. Médias seguidas da mesma letra, na coluna, numa mesma
camada de solo, não diferem entre si pelo teste de Duncan a 5%.
Na figura 3 estão apresentados os resultados da resistência do solo
à penetração mecânica após 3,5 anos de uso do mesmo com o segundo
conjunto de tratamentos considerado no estudo (especialmente planejado para
a realização deste trabalho), avaliada pouco antes do seu preparo e do início
da série de testes de erosão com chuva simulada empregada no estudo. Esta
avaliação foi efetuada com o solo se encontrando com o seu teor de água na
faixa do friável (Ug = 0,18 kg kg
-1
), condição esta favorável ao desenvolvimento
57
0
10
20
30
40
50
60
0 1000 2000 3000 4000
RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO, kPa
PROFUNDIDADE DO SOLO, cm
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD
7Sc,SP/0,5Av,SD
4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP
7,5Sc,PC(T)
das raízes da maioria das plantas cultivadas. Para fins de interpretação dos
dados desta variável, considerou-se o valor de 2.000 kPa como sendo o limite
superior para o desenvolvimento normal das raízes das plantas (Taylor et al.,
1966). Sob tal estado de umidade no solo e na ausência de preparo do mesmo,
todos os tratamentos apresentaram valor de resistência à penetração mecânica
superior a 2.000 kPa abaixo dos 40 cm de profundidade do solo. Isto já era
esperado, tendo em vista o tipo de solo utilizado no estudo (Argissolo Vermelho
distrófico típico), com presença de uma camada de textura mais argilosa a
partir de tal profundidade. No tratamento com preparo convencional do solo ou
testemunha (7,5Sc,PC ou T), devido à mobilização do solo no mesmo até,
aproximadamente, 20 cm de profundidade, já era esperada menor resistência à
penetração mecânica em tal camada. Nesta profundidade, apenas o tratamento
com o cultivo isolado de aveia preta (7Sc,Sp/0,5Av,SD) apresentou valor de
resistência do solo à penetração mecânica acima de 2.000 kPa na camada
mais superficial (0 a 6 cm). Isto ocorreu devido à ausência de preparo e de
FIGURA 3. Resistência do solo à penetração mecânica antes do seu preparo e
da aplicação dos testes de erosão com chuva simulada, nos
tratamentos estudados.
58
cultivo do solo neste tratamento durante os sete anos que antecederam o
cultivo único de aveia preta no mesmo. Entretanto, é importante salientar que
esta condição física do solo prevaleceu apenas até a realização dos dois
primeiros testes de erosão com chuva simulada (T1 e T2), tendo em vista que,
para a realização dos demais testes (T3 a T7), o solo foi mobilizado por meio
da passagem de uma grade leve, até a profundidade média de 15 cm, antes de
cada um deles.
4.1.3. Condição física externa ou de superfície do solo após os 3,5 anos
de uso do mesmo com o segundo conjunto de tratamentos
considerado no estudo, avaliada antes do seu preparo e da
aplicação dos testes de erosão com chuva simulada
Na tabela 8 estão apresentados os valores de alguns parâmetros que
caracterizam a condição física externa ou de superfície do solo existente por
ocasião do início da aplicação dos testes de erosão com chuva simulada, em
outubro de 2003, antes do mesmo sofrer qualquer tipo de mobilização, após ele
ter sido usado por 3,5 anos com o segundo conjunto de tratamentos
considerado no estudo (especialmente planejado para a realização deste
trabalho). Analisando os dados da referida tabela, verifica-se que a cultura de
aveia preta produziu maior massa seca de resíduo cultural após sua colheita do
que a cultura de ervilhaca, independentemente do tempo de cultivo da mesma
no experimento, conseqüentemente ela propiciou maior cobertura superficial do
solo. O cultivo continuado do solo por 7,5 anos com o tratamento 4Av-Mi/3,5Av-
Mt,SD promoveu boas condições físicas no mesmo, resultando no maior
rendimento de massa seca de resíduo cultural observado no estudo. A cultura
de ervilhaca produziu 64% menos massa seca de resíduo cultural, comparado
com o valor médio obtido para a cultura de aveia preta. Mesmo assim, ela
ainda proporcionou elevada cobertura superficial do solo (82%). É interessante
ressaltar a persistência do resíduo cultural de milheto no tempo, o qual, mesmo
após 12 meses sujeito às ações do clima (chuva, vento, luz, temperatura,
umidade, etc.) e dos microrganismos do solo, ainda apresentou valores de
massa seca (embora no estádio de “resíduos velhos”) e cobertura superficial do
solo semelhantes ao resíduo de ervilhaca, o qual foi avaliado logo após a
colheita, quando ele ainda se encontrava fresco. Estes resultados reafirmam a
59
importância das gramíneas na produção de massa seca de resíduo cultural e
equivalente cobertura superficial do solo, premissa básica nas práticas de
controle da erosão de caráter vegetativo, seja ela a hídrica, seja ela a eólica
(Hudson, 1995). No que se refere à rugosidade superficial do solo (Tabela 8), o
tratamento com preparo convencional ou testemunha (7,5Sc,PC ou T) foi o
único que apresentou valor relativamente elevado do índice (IR) nessa época
de avaliação do mesmo, sendo ele, contudo, remanescente dos dois preparos
anuais que este tratamento regularmente recebia. Nos demais tratamentos, a
rugosidade superficial do solo, expressa pelo índice IR, avaliado antes do
preparo e da aplicação dos testes de chuva simulada, era baixa, devido ao fato
deles estarem sem preparo, já, por sete (07) anos, sendo cultivados em
semeadura direta ou, então, simplesmente não cultivados.
TABELA 8. Massa seca de resíduo cultural, percentagem de cobertura e índice
de rugosidade (IR) superficiais do solo antes do seu preparo e da
aplicação dos testes de chuva simulada, avaliados em outubro de
2003, nos tratamentos estudados
Tratamento
Tipo de
resíduo
Condição do
resíduo
Massa de
resíduo
Cobertura
do solo
IR
Mg ha
–1
% cm
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD Aveia preta
fresco
12,2 a 100 a
0,059 b
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD Ervilhaca
fresco
3,5 c 82 b
0,049 b
7Sc,SP/0,5Av,SD
Aveia preta
fresco
8,1 b 97 a
0,057 b
4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP Milheto
velho
2
3,4 c 80 b
0,025 b
7,5Sc,PC (T) -
1
-
0 d 0 c
0,226 a
1
A variável não se fazia presente;
2
resíduo exposto ao tempo e à ação microbiana por 12
meses. Médias seguidas da mesma letra, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Duncan
a 5%.
4.2. Parâmetros físicos de solo e planta nas parcelas experimentais por
ocasião da realização dos testes de erosão com chuva simulada
4.2.1. Parâmetros físicos internos ou de subsuperfície do solo
4.2.1.1. Massa seca de raízes mortas
Nas figuras 4 e 5 estão apresentados os resultados de massa seca
de raízes mortas das últimas culturas empregadas no experimento, naqueles
tratamentos em que o solo foi cultivado nos últimos 3,5 anos, obtidos,
60
respectivamente, nas camadas de solo de 0 a 10 cm e 10 a 20 cm, em cada
um dos testes de erosão com chuva simulada realizados. É importante neste
momento lembrar que, para a realização dos dois primeiros testes de chuva
(T1 e T2), o solo nas parcelas experimentais de todos os tratamentos se
encontrava na ausência de preparo, estando pois, com sua superfície
consolidada, enquanto que, para a realização dos demais testes (T3 a T7), ele
foi previamente preparado por meio da passagem de uma grade leve, até a
profundidade média de 15 cm, encontrando-se pois, nesses testes de chuva,
com a sua superfície mobilizada (não mais consolidada).
Analisando primeiramente os dados da figura 4, com os resultados
de massa seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm, observa-se
que os mesmos variaram significativamente entre os tratamentos considerados
em todos os testes de erosão com chuva simulada realizados. O tratamento
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD, tendo a aveia preta como sua última cultura no período
experimental, foi o que apresentou maior valor de massa seca de raízes mortas
na camada superficial do solo antes do primeiro teste de chuva (T1) e, mesmo
com a sua diminuição no tempo, ele se manteve superior aos demais
tratamentos até o último teste (T7). O tratamento 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD, tendo a
ervilhaca como sua última cultura no período experimental, foi o segundo a
apresentar maior valor de massa seca de raízes mortas em tal camada de solo
antes do primeiro teste de chuva (T1), porém, ele se igualou ao tratamento
7Sc,SP/0,5Av,SD, também com a cultura de aveia preta, a partir do quinto teste
(T5). Quanto aos valores de massa seca de raízes mortas na camada de solo
de 10 a 20 cm (Figura 5), observa-se que eles também variaram
significativamente nos tratamentos considerados em todos os testes de chuva
realizados, embora em menor magnitude do que na camada de solo de 0 a 10
cm (Figura 4). O tratamento 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD continuou apresentando os
maiores valores de massa seca de raízes mortas (de aveia preta) em todos os
testes de chuva realizados, enquanto que os tratamentos 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD
(com raízes de ervilhaca) e 7Sc,SP/0,5Av,SD (com raízes de aveia preta)
apresentaram valores desta variável semelhantes entre si, porém somente até
a realização do segundo teste de chuva (T2). A partir do terceiro teste de chuva
(T3), o último tratamento referido apresentou os menores valores da variável
em questão até o final dos testes.
61
FIGURA 4. Massa seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm nos
testes de erosão com chuva simulada realizados, nos tratamentos
com as últimas culturas empregadas no experimento (OBS.: 1)
T1=solo não mobilizado e coberto, T2=solo não mobilizado e descoberto, T3 a
T7=solo mobilizado por meio de uma gradagem leve e descoberto; 2) intervalo de
tempo entre T1 e T2=11 dias, entre T2 e T3=26 dias, entre T3 e T4=16 dias, entre
T4 e T5=55 dias, entre T5 e T6=40 dias e entre T6 e T7=23 dias). Médias
seguidas da mesma letra, num mesmo teste de chuva, não diferem entre si pelo
teste de Duncan a 5%.
No que se refere especificamente ao comportamento da redução
temporal da massa seca de raízes mortas, ocasionada pelo tempo em si mas,
também, pela ação mecânica das chuvas simuladas aplicadas e dos preparos
de solo (inicial e repreparos) realizados a partir do terceiro teste de chuva (T3),
conforme pode ser visto pelos dados apresentados nas figuras 4 e 5, é
interessante distinguir três intervalos de tempo a respeito, a saber: a) período
compreendido entre os testes de chuva T1 e T2 (até os 11 dias após a colheita
das culturas, b) período compreendido entre os testes de chuva T2 e T3 (dos
11 aos 37 dias após a colheita das culturas) e c) período compreendido entre
os testes de chuva T3 e T7 (dos 37 aos 172 dias após a colheita das culturas).
Como pode ser observado na figura 4, não ocorreu nenhuma redução
apreciável nos valores de massa seca de raízes mortas na camada de solo de
0 a 10 cm nos primeiros 11 dias após a colheita das culturas, entre os testes de
chuva T1 e T2, quando o solo não havia ainda sido mobilizado,
independentemente dos tratamentos considerados. Entre o segundo (T2) e o
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b b
a
b b
a
b b
0
3.000
6.000
9.000
12.000
15.000
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
TESTE DE CHUVA
MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, kg ha
-1
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD (raízes de aveia preta)
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD (raízes de ervilhaca)
7Sc,SP/0,5Av,SD (raízes de aveia preta)
62
FIGURA 5. Massa seca de raízes mortas na camada de solo de 10 a 20 cm
nos testes de erosão com chuva simulada realizados, nos
tratamentos com as últimas culturas empregadas no experimento
(OBS.: 1) T1=solo não mobilizado e coberto, T2=solo não mobilizado e
descoberto, T3 a T7=solo mobilizado por meio de uma gradagem leve e
descoberto; 2) intervalo de tempo entre T1 e T2=11 dias, entre T2 e T3=26 dias,
entre T3 e T4=16 dias, entre T4 e T5=55 dias, entre T5 e T6=40 dias e entre T6 e
T7=23 dias). Médias seguidas de mesma letra, num mesmo teste de chuva, não
diferem entre si pelo teste de Duncan a 5%.
terceiro (T3) teste de chuva, entretanto, ou seja, após a primeira mobilização
do solo por meio da passagem de uma grade leve até profundidade média de
15 cm, a qual foi realizada imediatamente antes do terceiro teste (T3), verifica-
se que ocorreu acentuada redução nos valores de massa seca de raízes
mortas na camada superficial do solo nos três tratamentos considerados,
causada pela mobilização do solo. A mobilização do solo foi responsável por
esse acontecimento por duas razões principais: 1) causando a fragmentação
mecânica dos agregados de solo e das raízes e, como tal, intensificando a
aeração e a atividade biológica no solo, conseqüentemente auxiliando a
diminuição da massa de raízes mortas no mesmo, e 2) misturando o solo nas
duas camadas avaliadas (0 a 10 cm e 10 a 20 cm), conseqüentemente
diminuindo a massa de raízes na primeira camada e aumentando na segunda.
No intervalo de tempo que compreendeu a mobilização inicial do solo, entre os
testes de chuva T2 e T3, a redução da massa de raízes mortas na camada de
a
b b
a
b b
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
0
1.000
2.000
3.000
4.000
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
TESTE DE CHUVA
MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, kg ha
-1
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD (raízes de aveia preta)
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD (raízes de ervilhaca)
7Sc,SP/0,5Av,SD (raízes de aveia preta)
63
solo de 0 a 10 cm se deu, principalmente, pela mistura das duas camadas de
solo (0 a 10 cm e 10 a 20 cm) durante o seu preparo, por meio da passagem
da grade leve. Nesse período, a maior redução nos valores de massa seca de
raízes mortas ocorreu no tratamento 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD (52%, em relação ao
valor existente antes do teste T2 - no caso, com raízes de ervilhaca), enquanto
que os tratamentos 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD e 7Sc,SP/0,5Av,SD, ambos com
raízes de aveia preta, apresentaram reduções de, respectivamente, 30% e
25%, em relação aos valores existentes antes do teste T2. Do terceiro (T3) ao
quarto (T4) teste de chuva, a redução nos valores de massa seca de raízes
mortas se deu de maneira mais intensa, devido não só à primeira mobilização
do solo, efetuada antes do teste T3, mas também devido ao tempo transcorrido
entre estes dois testes de chuva (16 dias). Nesse período, os tratamentos 4Av-
Mi/3,5Av-Mt,SD (com raízes de aveia preta), 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD (com raízes
de ervilhaca) e 7Sc,SP/0,5Av,SD (com raízes de aveia preta), foram reduzidos
em, respectivamente, 56%, 48% e 57%, em relação aos valores observados
antes do teste T3. Considerando o período inteiro de realização dos testes de
erosão com chuva simulada (do primeiro aos 172 dias após a colheita das
culturas), os valores de massa seca de raízes mortas nos tratamentos 4Av-
Mi/3,5Av-Mt,SD (com raízes de aveia preta), 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD (com raízes
de ervilhaca) e 7Sc,SP/0,5Av,SD (com raízes de aveia preta), foram reduzidos
em, respectivamente, 85%, 91% e 88%, em relação aos valores iniciais
(existentes antes do primeiro preparo do solo e do início da aplicação dos
testes de chuva - antes de T1). A redução mais acentuada nos valores da
variável em questão verificada no tratamento 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD, tendo a
ervilhaca como sua última cultura no período experimental, se deveu ao fato da
mesma ser uma leguminosa e, portanto, apresentar baixa relação C/N nos
seus tecidos, o que facilitou sua degradação pelos microrganismos do solo.
Em relação à diminuição dos valores de massa seca de raízes mortas na
camada de solo de 10 a 20 cm (Figura 5), ela foi distinta da observada na
camada de solo de 0 a 10 cm (Figura 4). Até os 11 dias após a colheita das
culturas, entre os testes de chuva T1 e T2, ocorreu diminuição dos valores de
massa seca de raízes mortas nos três tratamentos considerados na camada
subsuperficial do solo, porém em taxas muito baixas, a exemplo do que foi
verificado na camada superficial (Figura 4). Dos 11 aos 37 dias após a colheita
64
das culturas, entre os testes de chuva T2 e T3, a mobilização do solo por meio
da passagem de uma grade leve até a profundidade média de 15 cm misturou
o solo das camadas de 0 a 10 cm e 10 a 20 cm, ocasionando diminuição da
massa seca de raízes mortas na primeira camada e aumento na segunda,
como já foi comentado. Dos 37 até os 172 dias após a colheita das culturas,
entre os testes de chuva T3 e T7, a massa seca de raízes mortas na camada
de solo de 10 a 20 cm diminuiu de modo semelhante ao observado na camada
de solo de 0 a 10 cm. Considerando o período inteiro de realização dos testes
de chuva simulada (do primeiro aos 172 dias após a colheita das culturas), a
massa de raízes mortas na camada de solo de 10 a 20 cm nos tratamentos
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD (com raízes de aveia preta), 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD (com
raízes de ervilhaca) e 7Sc,SP/0,5Av,SD (com raízes de aveia preta), foi
reduzida em, respectivamente, 50%, 63% e 85%, em relação aos valores
iniciais (existentes antes do primeiro preparo do solo e do início da aplicação
dos testes de chuva simulada - antes de T1).
Na figura 6 estão apresentados os valores da proporção da massa
seca de raízes mortas existente na camada de solo de 10 a 20 cm, em relação
à massa seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm, por ocasião
da realização de cada teste de erosão com chuva simulada, nos tratamentos
com as últimas culturas empregadas no experimento. O conhecimento desta
informação é útil para se poder estimar a massa de raízes na camada de solo
de 10 a 20 cm no modelo RUSLE, quando se dispõe apenas da massa de
raízes na camada de solo de 0 a 10 cm. Os motivos para as diferenças
observadas nos valores de tal proporção por ocasião da realização do primeiro
teste de chuva (T1) já foram apresentados no item 4.3.1 deste trabalho.
No que se refere à variação temporal dos valores da proporção a
partir do teste de chuva T1, observa-se grande variação nos mesmos nos três
tratamentos considerados, fato este distinto do observado por Streck (1999).
No período compreendido entre o primeiro (T1) e o segundo (T2) teste de
chuva (até os 11 dias após a colheita das culturas), a variação nos valores da
proporção entre tratamentos foi pequena (0,16 na média dos mesmos). No
período compreendido entre o segundo (T2) e o terceiro (T3) teste de chuva
(dos 11 aos 37 dias após a colheita das culturas), os valores da proporção
aumentaram expressivamente, o que se deveu à mistura das duas camadas de
65
FIGURA 6. Proporção da massa seca de raízes mortas (Mrz) na
camada de
solo de 10 a 20 cm em relação à massa seca de raízes mortas na
camada de solo de 0 a 10 cm nos testes de erosão com chuva
simulada realizados, nos tratamentos com as últimas culturas
empregadas no experimento (OBS.: 1) T1=solo não mobilizado e coberto,
T2=solo não mobilizado e descoberto, T3 a T7=solo mobilizado por meio de uma
gradagem leve e descoberto; 2) intervalo de tempo entre T1 e T2=11 dias, entre
T2 e T3=26 dias, entre T3 e T4=16 dias, entre T4 e T5=55 dias, entre T5 e T6=40
dias e entre T6 e T7=23 dias).
solo avaliadas, ocasionada pela primeira operação de preparo so solo, por
meio da passagem de uma grade leve, até a profundidade média de 15 cm,
realizada antes do terceiro teste de chuva (T3), como já foi referido. Assim,
pode ser verificado que o valor médio da proporção aumentou de 0,16 (entre
T1 e T3) para 0,41 (antes de T4). No restante do período de realização dos
testes de chuva, entre o terceiro (T3) e o sétimo (T7) teste (dos 37 aos 172 dias
após a colheita das culturas), os valores da proporção tiveram comportamento
variado, mas, de modo geral, tenderam a diminuir nos três tratamentos
considerados. Isto se deveu, provavelmente, às repetidas operações de
preparo do solo, por meio da passagem da grade leve, até a profundidade
média de 15 cm, antes de cada teste de erosão com chuva simulada realizado
no estudo.
Para finalizar a discussão do assunto em pauta, na figura 7 estão
apresentados os resultados dos modelos matemáticos utilizados para
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
TEMPO DE DECORRÊNCIA DOS TESTES DE CHUVA, dias
Mrz 10-20 cm / Mrz 0-10 cm
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD (raízes de aveia preta)
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD (raízes de ervilhaca)
7Sc,SP/0,5Av,SD (raízes de aveia preta)
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
66
descrever a redução temporal absoluta da massa seca de raízes mortas na
camada de solo de 0 a 10 cm, nos três tratamentos com as últimas culturas
empregadas no experimento, independentemente da condição física da
superfície do solo reinante no momento de sua avaliação (não mobilizada, com
e sem cobertura por resíduo cultural, associada aos testes de chuva T1 e T2,
ou mobilizada e descoberta, associada aos testes de chuva T3 e T7). No
modelo RUSLE de predição da erosão, é utilizado o modelo exponencial y =
ae
bx
para descrever a redução da biomassa vegetal (raízes vivas e, ou, mortas
e resíduos culturais) de uma dada cultura no tempo, tanto na condição quando
ela se encontra no interior do solo quanto na condição quando ela é mantida na
sua superfície (Renard et al., 1997). Cogo & Streck (2003), diferentemente do
que é utilizado no modelo RUSLE, encontraram que o modelo potência y = ax
b
foi o que melhor descreveu a redução temporal da massa de raízes mortas de
uma pastagem natural de gramíneas, a qual havia sido quimicamente
dessecada, com e sem resíduo cultural superficial e com e sem preparo do
solo, e que o modelo exponencial y = ae
bx
foi o que melhor descreveu a redução
temporal da massa de resíduo cultural mantida na superfície do solo. Observa-
se na figura 7 que a redução temporal dos valores de massa seca de raízes
mortas das últimas culturas empregadas no experimento (aveia preta e
ervilhaca) foi bem descrita (de modo muito significativo) pelo modelo potência
nos três tratamentos em consideração, concordando com os dados
encontrados por Cogo & Streck (2003), sem diferença apreciável nos valores
do coeficiente angular das equações de regressão, os quais variaram de -0,388
a -0,493. Para ilustrar melhor esta discussão, na figura 8 são apresentados os
modelos matemáticos que descrevem a redução temporal relativa percentual
da massa seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm, nos três
tratamentos com as últimas culturas empregadas no experimento. Observa-se
que os três tratamentos em consideração apresentaram redução temporal
relativa percentual dos valores de massa seca de raízes mortas na camada
superficial do solo semelhante, notadamente os dois tratamentos que
continham raízes de aveia preta (4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD e 7Sc,Sp/0,5Av,SD), os
quais exibiram valores do coeficiente angular de suas equações de regressão
muito semelhantes (18,28 e 19,98). A redução temporal relativa percentual dos
valores de massa seca de raízes mortas na camada superficial do solo foi
67
muito acentuada nos primeiros vinte dias após a mobilização do solo por meio
de uma gradagem nos três tratamentos considerados. Observa-se ainda que o
tratamento 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD (com raízes de ervilhaca) apresentou redução
temporal relativa percentual dos valores de massa seca de raízes mortas
pouco mais acentuada do que a verificada nos outros dois tratamentos.
As raízes das plantas constituem fator de grande importância na
aproximação e na estabilização das partículas do solo durante o processo de
sua agregação (Allison, 1968; Dissmeyer & Foster 1981; Tisdall & Oades,
1982; Silva & Mielniczuk, 1997). Neste trabalho, elas tiveram influência nos
valores dos índices de Estabilidade dos agregados de solo em água (DMP) e
de rugosidade superficial do solo (IR), bem como na persistência dos mesmos
no tempo, conseqüentemente nas perdas de solo e água causadas pela erosão
hídrica sob a ação de chuva simulada, como será visto adiante.
FIGURA 7. Relação da massa seca de raízes mortas na camada de solo de 0
a 10 cm com o tempo de decorrência dos testes de erosão com
chuva simulada realizados, nos tratamentos com as últimas
culturas empregadas no experimento (OBS: o teste T1 foi aplicado no 1º
dia, o T2 aos 11 dias, o T3 aos 37 dias, o T4 aos 54 dias, o T5 aos 109 dias, o
T6 aos 149 dias e o T7 aos 172 dias após a colheita das últimas culturas do
experimento).
y = 20.646 x
-0,388
; R2 = 0,78**
y = 12.963 x
-0,493
; R2 = 0,78**
y = 5.474 x
-0,423
; R2 = 0,73**
0
3.000
6.000
9.000
12.000
15.000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
TEMPO DE DECORRÊNCIA DOS TESTES DE CHUVA, dias
MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, kg ha
-1
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD (rz - aveia preta)
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD (rz - ervilhaca)
7Sc,SP/0,5Av,SD (rz - aveia preta)
68
FIGURA 8.
Relação da redução relativa percentual da massa seca de raízes
mortas na camada de solo de 0 a 10 cm com o tempo de
decorrência dos testes de erosão com chuva simulada realizados,
nos tratamentos com as últimas culturas empregadas no
experimento (OBS: o teste T1 foi aplicado no 1º dia, o T2 aos 12 dias, o T3
aos 37 dias, o T4 aos 54 dias, o T5 aos 109 dias, o T6 aos 149 dias e o T7 aos
172 dias após a colheita das últimas culturas empregadas no experimento).
4.2.1.2. Índice de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP)
Na figura 9 estão apresentados os valores do índice da estabilidade
dos agregados de solo em água (DMP) na camada de solo de 0 a 10 cm para
os dois primeiros testes de chuva (T1 e T2), efetuados com a superfície do solo
não mobilizada (consolidada), e na camada de solo de 0 a 15 cm para os cinco
demais testes (T3 a T7), efetuados com a superfície do solo mobilizada (não
consolidada) - as razões para esta diferença na profundidade de amostragem
já foram expostas na seção de material e métodos deste trabalho - realizados
do primeiro aos 172 dias após a colheita das culturas, nos tratamentos
estudados (exceto o tratamento testemunha - 7,5Sc,PC ou T, o qual foi
avaliado somente no sexto teste de chuva - T6). Observa-se na referida figura
que houve diferenças significativas nos valores desta variável entre os
tratamentos considerados em todos os testes de chuva realizados, o que é
y = 18,28 Ln(x) - 11,36 ; R2 = 0,88**
y = 19,98 Ln(x) - 13,11 ; R2 = 0,87**
y = 18,79 Ln(x) - 13,96 ; R2 = 0,85**
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
TEMPO DE DECORRÊNCIA DOS TESTES DE CHUVA, dias
REDUÇÃO RELATIVA DA MASSA SECA
DE RAÍZES MORTAS, %
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD (rz - aveia preta)
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD (rz - ervilhava)
7Sc,SP/0,5Av,SD (rz - aveia preta)
69
FIGURA 9. Diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados de solo em água
na camada de solo de 0 a 10 cm para T1 e T2 e de 0 a 15 cm para
T3 a T7 nos testes de chuva simulada realizados, nos tratamentos
com cultivo do solo estudados (Obs.: 1) T1=solo não mobilizado e coberto,
T2=solo não mobilizado e descoberto, T3 a T7=solo mobilizado por meio de uma
gradagem leve e descoberto; 2) intervalo de tempo entre T1 e T2=11 dias, entre
T2 e T3=26 dias, entre T3 e T4=16 dias, entre T4 e T5=55 dias, entre T5 e
T6=40 dias e entre T6 e T7=23 dias; 3) o tratamento testemunha – 7,5Sc,Pc ou T
– foi avaliado apenas no teste T6). Médias seguidas de mesma letra, num
mesmo teste de chuva, não diferem entre si pelo teste de Duncan a 5%.
explicado pelos diferentes sistemas radiculares e valores de massa de raízes
mortas das culturas empregadas no estudo (Figura 4), associado a alguma
diferença, contudo, nos teores de matéria do solo de tais tratamentos (Tabela
6). Os tratamentos 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD e 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD, devido
conterem o maior teor de matéria orgânica e a maior massa de raízes mortas
na camada superficial do solo antes do primeiro teste de chuva (T1),
apresentaram os maiores valores do índice DMP nessa ocasião. Do segundo
(T2) ao último (T7) teste de chuva, devido à acentuada redução ocorrida nos
valores de massa seca de raízes mortas na camada superficial do solo (Figura
8), os valores de DMP no tratamento 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD também reduziram
de forma mais acentuada e passaram a diferir dos valores observados no
tratamento 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD. Os tratamentos 4Av-Mi,SD/3,5SP,SC e
7Sc,SP/0,5Av,SD, por apresentarem menor teor de matéria orgânica e menor
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
TESTE DE CHUVA
DMP, mm
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
7,5Sc, PC (T)
a a
b
c
a
b
c
d
a
b
c
d
a
b
c
d
a
b
c
a
b
c c
d
a
b
c
c c
70
valor de massa de raízes mortas na camada superficial do solo do que os
tratamentos 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD e 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD, apresentaram valor
de DMP inferior a estes últimos durante o período inteiro de realização dos
testes de chuva simulada, e mantiveram-se distintos entre si até o quarto teste
(T4). A partir do quinto teste de chuva (T5), no entanto, tais tratamentos
passaram a apresentar valores da variável semelhantes entre si. Por sua vez, o
tratamento testemunha (7,5Sc,PC ou T) foi o que apresentou menor valor de
DMP dos agregados de solo dentre os observados no período experimental, o
que é um fato normal, tendo em vista a ausência de cultivo e o preparo
continuado do solo (anualmente) no método convencional (uma aração e duas
gradagens) no mesmo.
Nas figuras 10 e 11 estão apresentados os resultados das relações
da redução, respectivamente, absoluta e relativa percentual dos valores de
DMP com o tempo de decorrência dos testes de erosão com chuva simulada
realizados. Fundamentalmente, estas reduções se deram em função da
diminuição da massa seca de raízes mortas no tempo (Figura 8) e,
conseqüentemente, do teor de matéria orgânica no solo, causadas pelo tempo
em si mas, também, pela ação das sucessivas aplicações de chuva simulada e
pelas operações de preparo do solo realizadas (por meio da passagem de uma
grade leve), estas últimas sendo efetuadas a partir do terceiro teste de chuva
(T3), o que fragmentou muito os agregados do solo. Decorrente destes fatos,
verifica-se na figura 11 que os tratamentos 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD, 4Sc,SP/3,5Er-
Fm,SD e 7Sc,SP/0,5Av,SD sofreram redução dos valores de DMP dos seus
agregados, entre o início e o fim da aplicação dos testes de chuva simulada, de
34%, 60% e 60%, respectivamente. A diminuição dos valores de DMP no
tempo, no tratamento 4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP, além dos fatores já mencionados,
também se deu pela diminuição do teor de matéria orgânica no solo após a
cessação do seu cultivo, já por 3,5 anos. Este tratamento sofreu 48% de
redução no valor de DMP dos agregados de solo do início ao fim dos testes de
erosão com chuva simulada. A menor redução relativa no valor do índice DMP
neste tratamento, em comparação aos demais, foi devida ao reduzido valor do
mesmo já antes do primeiro teste de chuva (T1).
71
FIGURA 10. Relação do diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados de
solo em água na camada de solo de 0 a 10 cm para T1 e T2 e de
0 a 15 cm para T3 a T7 com o tempo de decorrência dos testes de
chuva simulada realizados, nos tratamentos com cultivo do solo
estudados (OBS: o teste T1 foi aplicado no 1º dia, o T2 aos 12 dias, o T3 aos
37 dias, o T4 aos 54 dias, o T5 aos 109 dias, o T6 aos 149 dias e o T7 aos 172
dias após a colheita das últimas culturas empregadas no experimento).
FIGURA 11. Relação da redução relativa percentual do diâmetro médio
ponderado (DMP) dos agregados de solo e água na camada
de
solo de 0 a 10 cm para T1 e T2 e de 0 a 15 cm para T3 a T7 com
o tempo de decorrência dos testes de chuva simulada
realizados, nos tratamentos com cultivo do solo estudados (OBS:
o teste T1 foi aplicado no 1º dia, o T2 aos 12 dias, o T3 aos 37 dias, o T4 aos
54 dias, o T5 aos 109 dias, o T6 aos 149 dias e o T7 aos 172 dias após a
colheita das últimas culturas empregadas no experimento).
y = 0,189 x ; R
2
= 0,96**
y = 0,358 x ; R
2
= 0,96**
y = 0,345 x ; R
2
= 0,94**
y = 0,289 x ; R
2
= 0,93**
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
TEMPO DE DECORRÊNCIA DOS TESTES DE CHUVA, dias
REDUÇÃO RELATIVA DO ÍNDICE DMP DOS .
AGREGADOS DE SOLO, %
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
y = 4,2 - 0,0083x ; R2 = 0,97**
y =3,8 - 0,0129x ; R2 = 0,98**
y = 2,7 - 0,0092x ; R2 = 0,96**
y = 2,0 - 0,0055x ; R2 = 0,95**
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
TEMPO DE DECORRÊNCIA DOS TESTES DE CHUVA, dias
DMP, mm
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
72
FIGURA 12. Relação do diâmetro médio ponderado (DM
P) dos agregados de
solo e água na camada de solo de 0 a 10 cm para T1 e T2 e de 0
a 15 cm para T3 a T7 com a massa seca de raízes mortas na
camada de solo de 0 a 10 cm, nos tratamentos com cultivo do
solo estudados.
Como fá foi comentado no item 4.2.2, as raízes das plantas têm
efeito marcante na aproximação e na estabilização das partículas de solo.
Considerando este aspecto, na figura 12 é apresentada a relação do diâmetro
médio ponderado (DMP) dos agregados de solo em água, avaliado na camada
de solo de 0 a 10 cm para T1 e T2 e na camada de 0 a 15 cm para T3 a T7,
pelas razões já expostas na seção de material e métodos, com a massa seca
de raízes mortas, avaliada na camada de solo de 0 a 10 cm, utilizando para
tal os dados obtidos nos três trtamentos em consideração. Verifica-se que,
em os três tratamentos, o modelo apresentou relação altamente significativa
entre estas duas variáveis, com os valores de DMP crescendo de modo
logaritmico com o aumento dos valores de massa seca de raízes mortas, com
pouca diferença nos valores do coeficiente angular em suas equações de
regressão (0,63 a 0,82). Por outro lado, na figura 13 é apresentada a relação
entre o DMP dos agregados de solo e água e a redução temporal relativa da
massa seca de raízes mortas. Observa-se que, com a diminuição dos valores
desta última variável, os valores do índice DMP dos agregados de solo em
y = 0,63 Ln(x) - 1,88 ; R
2
= 0,82**
y = 0,82 Ln(x) - 3,53 ; R
2
= 0,90**
y = 0,69 Ln(x) - 2,84 ; R
2
= 0,96**
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000
MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, kg ha
-1
DMP, mm
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
73
água decaíram de modo exponencial nos três tratamentos em consideração.
Segundo Yoder (1936), Tisdall & Oades (1982), Le Bissonnais (1996), Le
Bissonnais & Arrouyas, (1997) e Albuquerque et al. (2000), a estabilidade dos
agregados de solo em água, representada pelo índice DMP, é diretamente
relacionada com a resistência do mesmo à desagregação de suas partículas
pela ação da chuva e da enxurrada que dela se origina, tendo reflexo nas
perdas de solo e água por erosão hídrica, como será visto adiante.
FIGURA 13. Relação do diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados de
solo em água na camada do solo de 0 a 10 cm para T1 e T2 e de 0 a
15 cm para T3 a T7 com a redução relativa percentual da massa seca
de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm, nos tratamentos
com cultivo do solo estudados (OBS: o teste T1 foi aplicado no 1º dia, o T2
aos 12 dias, o T3 aos 37 dias, o T4 aos 54 dias, o T5 aos 109 dias, o T6 aos 149
dias e o T7 aos 172 dias após a colheita das últimas culturas empregadas no
experimento).
4.2.1.3. Teor de água no solo antecedente às chuvas simuladas aplicadas
Na tabela 9 é apresentado o teor de água no solo antecedente às
chuvas simuladas aplicadas, nas camadas de solo de 0 a 10 cm e 10 a 20 cm,
nos tratamentos estudados. Observa-se que, independentemente das camadas
avaliadas, o teor de água no solo antecedente às chuvas simuladas aplicadas,
num mesmo teste de chuva, não variou significativamente entre os tratamentos
y = 2,99 e
-0,0082x
; R
2
= 0,86**
y = 4,06 e
-0,1007x
; R
2
= 0,66**
y = 4,27 e
-0,0038x
; R
2
= 0,61**
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
REDUÇÃO RELATIVA DA MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, %
DMP, mm
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
74
estudados, sendo, contudo, sempre ligeiramente superior na camada de 10 a
20 cm. Observa-se também que, antes do primeiro teste de chuva (T1), o teor
de água no solo antecedente às chuvas foi ligeiramente superior aos dos
demais testes, o que é explicado pela presença de resíduos culturais na
superfície do solo neste teste de chuva, os quais diminuíram a evaporação de
água do solo. Devido à remoção dos resíduos culturais após a aplicação deste
primeiro teste de chuva (T1), verifica-se que o teor de água no solo antes do
segundo teste (T2) foi, aproximadamente, 13% mais baixo do que antes do
primeiro. Nos testes subseqüentes (T3 a T7), devido à uniformização das
camadas de solo em consideração pela passagem de uma grade leve,
efetuada no dia anterior à aplicação das chuvas, observa-se que os teores de
água no solo antecedentes às chuvas simuladas entre tratamentos também
foram uniformizados. Em função destes resultados, pode-se considerar que o
teor de água no solo antecedente às chuvas simuladas aplicadas não constituiu
fonte de variação no presente estudo, no que se refere às perdas de solo e
água por erosão hídrica.
TABELA 9. Teor de água no solo antecedente aos testes de erosão com chuva
simulada realizados, nos tratamentos estudados
Teor de água no solo
Tratamento
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
-------------------------------------- kg kg
-1
-------------------------------------
------------------------------------ 0 a 10 cm -----------------------------------
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD 0,164 a
0,144 a
0,121 a
0,129 a
0,122 a
0,120 a
0,123 a
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD 0,159 a
0,138 a
0,117 a
0,132 a
0,124 a
0,121 a
0,123 a
7Sc,SP/0,5Av,SD
0,164 a
0,142 a
0,121 a
0,133 a
0,123 a
0,121 a
0,123 a
4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP 0,158 a
0,143 a
0,122 a
0,128 a
0,123 a
0,120 a
0,122 a
7,5Sc,PC (T) -
1
- - - - 0,120 a
-
----------------------------------- 10 a 20 cm ----------------------------------
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD 0,169 a
0,163 a
0,144 a
0,142 a
0,148 a
0,140 a
0,145 a
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD 0,168 a
0,166 a
0,135 a
0,144 a
0,149 a
0,138 a
0,146 a
7Sc,SP/0,5Av,SD 0,170 a
0,165 a
0,138 a
0,143 a
0,152 a
0,139 a
0,146 a
4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP 0,173 a
0,161 a
0,142 a
0,142 a
0,150 a
0,141 a
0,145 a
7,5Sc,PC (T) - - - - - 0,141 a
-
1
O teste de chuva não foi realizado (OBS.: 1) T1=solo não mobilizado e coberto, T2=solo não
mobilizado e descoberto, T3 a T7=solo mobilizado por meio de uma gradagem leve e
descoberto; 2) intervalo de tempo entre T1 e T2=11 dias, entre T2 e T3=26 dias, entre T3 e
T4=16 dias, entre T4 e T5=55 dias, entre T5 e T6=40 dias e entre T6 e T7=23 dias). Médias
seguidas da mesma letra, na coluna, numa mesma camada de solo, não diferem entre si pelo
teste de Duncan a 5%.
75
4.2.2. Parâmetros físicos externos ou de superfície do solo
4.2.2.1. Índice de rugosidade superficial do solo
Na figura 14 estão apresentados os valores do índice de rugosidade
superficial do solo (IR), obtidos em três momentos distintos por ocasião da
realização dos testes de erosão com chuva simulada, a saber: a) antes do
preparo inicial do solo e da aplicação dos testes de chuva T1 e T2, b) após o
preparo inicial do solo porém antes da aplicação do teste de chuva T3 e c)
após os testes de chuva T3 a T7. Como já foi discutido no item 4.1.2, o
tratamento testemunha (7,5Sc,PC ou T), com preparo convencional do solo, foi
o único que apresentou valor elevado do índice de rugosidade superficial do
solo (IR) antes do seu primeiro preparo (avaliado antes da aplicação dos testes
de chuva T1 e T2), sendo ele, no entanto, remanescente dos dois preparos
anuais que este tratamento regularmente recebia durante o período inteiro de
desenvolvimento da pesquisa. Nessa ocasião (antes do preparo inicial do solo),
os demais tratamentos apresentaram valor de IR muito baixo e semelhante
entre si. O preparo do solo por meio de uma aração e duas gradagens (método
convencional) no tratamento testemunha (7,5Sc,PC ou T), efetuado antes da
aplicação do sexto teste de chuva (T6 – único teste do qual ele participou),
aumentou sua rugosidade superficial apenas 2,7 vezes, em relação à
rugosidade existente antes do preparo (medida antes dos testes T1 e T2), um
acréscimo bem menor do que o ocorrido nos demais tratamentos, porém, ele
foi maior do que o observado por Castro et al. (2006) em estudo semelhante, o
que pode ser explicado pela metodologia que foi utilizada neste trabalho para a
medição da rugosidade superficial do solo, a qual diferiu da utilizada pelos
autores referidos. A intensa mobilização do solo ocasionada pelo preparo
convencional no tratamento testemunha, associada à elevada energia cinética
da chuva aplicada (1.278 MJ mm ha
-1
h
-1
– com base na intensidade constante
de chuva de 64 mm h
-1
e duração de 90 minutos, usadas em cada teste de
chuva) e à baixa estabilidade dos agregados de solo no mesmo (índice DMP -
Tabela 7), reduziram sua rugosidade superficial após a aplicação do sexto teste
de chuva (T6) ao valor inicial existente antes do preparo (avaliado antes dos
testes T1 e T2), o que já não foi observado em nenhum outro tratamento,
porém, foi semelhante ao observado por Castro et al. (2006). O preparo do solo
por meio da passagem de uma grade leve, efetuado nos demais tratamentos a
76
partir do terceiro teste de chuva (T3), mobilizou o solo com intensidade
semelhante e induziu valores altos de rugosidade superficial em todos eles,
porém, em graus diferenciados, dependentes da condição física estrutural do
solo pré-existente, ocasionada pelas diferentes seqüências culturais
empregadas no estudo. Os tratamentos 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD e 4Sc,SP/3,5Er-
Fm,SD tiveram sua rugosidade superficial aumentada pela ação da primeira
gradagem (realizada antes da realização do teste de chuva T3) cerca de 20
vezes, enquanto que os tratamentos 7Sc,SP/0,5Av,SD e 4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP,
a tiveram em cerca de 12 e 17 vezes, respectivamente. Após o terceiro teste de
chuva (T3), todos os tratamentos, exceto o testemunha (7,5Sc,PC ou T),
tiveram redução relativa dos valores de seus índices de rugosidade superficial
do solo (IR) pela ação da chuva ao redor de 50%, condizendo com o observado
FIGURA 14. Índice de rugosidade superficial do solo (IR) em momentos
distintos por ocasião da realização dos testes de erosão com
chuva simulada, nos tratamentos estudados (OBS.: 1) T1=solo não
mobilizado e coberto, T2=solo não mobilizado e descoberto, T3 a T7=solo
mobilizado por meio de uma gradagem leve e descoberto; 2)intervalo de
tempo entre T1 e T2=11 dias, entre T2 e T3=26 dias, entre T3 e T4=16 dias,
entre T4 e T5=55 dias, entre T5 e T6=40 dias e entre T6 e T7=23 dias; 3) o
valor de IR do tratamento testemunha – T – registrado no momento após o
preparo e antes de T3 no gráfico corresponde, de fato, a antes de T6). Médias
seguidas da mesma letra, num mesmo momento de avaliação, não diferem
entre si pelo teste de Duncan a 5%.
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
Antes do preparo
(T1 e T2)
Após o preparo e
antes de T3
Após T3 Após T4 Após T5 Após T6 Após T7
MOMENTO DA AVALIAÇÃO
IR, cm
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
7,5Sc, PC (T)
a
b b b b
a
b
c
c
d
a a
b
c
a
b
c
d
a
c c
b
a
c c
b
bc
a
c c
b
77
por Castro et al. (2006). Contudo, os tratamentos 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD e
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD apresentaram valor absoluto de tal índice semelhante
entre si e, em média, eles foram 1,8 vezes maior do que o observado nos
demais tratamentos, indicando maior estabilidade dos seus agregados à ação
desagregadora da chuva, como já foi discutido no item 4.2.3. Nos demais
testes de chuva simulada (T4 a T7), o tratamento 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
permaneceu com o seu maior valor de índice de rugosidade superficial do solo,
seguido do tratamento 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD. Assim como foi observado para a
massa de raízes mortas (Figura 4) e para o diâmetro médio ponderado (DMP)
dos agregados de solo em água (Figura 9) na camada superficial do solo (0 a
10 cm), a partir do quinto teste de chuva (T5) os tratamentos 7Sc,SP/0,5Av,SD
e 4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP passaram a exibir os menores valores do índice de
rugosidade superficial do solo (IR), tendo sido, todos, estatisticamente
semelhantes entre si.
Com a diminuição da massa de raízes mortas (Figuras 7 e 8) e do
índice de estabilidade dos agregados de solo em água (DMP - Figuras 10 e
11), pelas ações do tempo, das sucessivas chuvas simuladas aplicadas e dos
repetidos preparos de solo realizados por meio da passagem de uma grade
leve no mesmo, do terceiro (T3) ao sétimo (T7) teste de chuva, os valores do
índice de rugosidade superficial do solo (IR) obtidos após a aplicação de cada
teste de chuva simulada foram gradativamente diminuindo nos quatro
tratamentos em que ele foi continuamente avaliado (Figuras 14 e 15). Assim,
observa-se na figura 15 que os valores do índice de rugosidade superficial do
solo obtidos após a aplicação dos últimos cinco testes de chuva (T3 a T7), os
quais retratam a rugosidade que resistiu mais à ação das chuvas simuladas e,
deste modo, persistiu por mais tempo após a sua aplicação, foram diminuindo
de modo exponencial em todos os tratamentos em consideração, com as
relações das variáveis envolvidas tendo sido altamente significativas em todos
eles. A relação matemática apresentada na figura 15 ilustra bem a diminuição
da capacidade do solo de resistir ao rebaixamento da sua rugosidade
superficial induzida pelo preparo pela ação de impacto das gotas da chuva,
conforme vai diminuindo a estabilidade dos seus agregados.
78
FIGURA 15. Relação do índice de rugosidade superficial do solo (IR) medido
após a aplicação das chuvas simuladas nos testes T3 a T7 com a
redução relativa percentual do índice de estabilidade dos
agregados de solo em água (DMP) medido na sua camada de 0 a
15 cm antes da aplicação das chuvas, na condição de solo
mobilizado por meio de uma gradagem leve, nos tratamentos com
cultivo do solo estudados.
A importância da estabilidade dos agregados de solo em água na
determinação da sua rugosidade superficial induzida pelo preparo é bem
ilustrada na figura 16. Observa-se que a regressão entre os índices de
rugosidade superficial do solo (IR) e estabilidade dos seus agregados em água
(DMP) foi altamente significativa, com os valores da primeira variável
crescendo muito (comportamento tipo potência) com pequenos aumentos nos
valores da última, como também foi constatado por Bertol et al. (2006).
Do mesmo modo como foi observado por Burwell et al. (1969), Cogo et
al. (1983, 1984), Bertol et al. (1987, 1989, 2006) e Castro et al. (2006), os
valores do índice de rugosidade superficial do solo obtidos neste estudo
influenciaram diretamente as perdas de solo e água por erosão hídrica, bem
como outros parâmetros que normalmente se encontram associados a tal
fenômeno, como será visto adiante.
y = 0,49 e
-0,012x
; R
2
= 0,91**
y = 0,55 e
-0,014x
; R
2
= 0,93**
y = 0,34 e
-0,015x
; R
2
= 0,84**
y = 0,24 e
-0,012x
; R
2
= 0,87**
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
REDUÇÃO RELATIVA DO ÍNDICE DMP DOS AGREGADOS DE SOLO, %
IR, cm
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
79
FIGURA 16. Relação do índice de rugosidade superficial do solo (IR) medido
após o primeiro preparo por meio de uma gradagem leve (antes
do teste T3) com o diâmetro médio ponderado (DMP) dos seus
agregados medido na camada de solo de 0 a 10 cm antes do
preparo, resultante dos tratamentos empregados no estudo.
4.2.2.2. Cobertura superficial do solo por resíduo cultural
Na tabela 10 estão apresentados os valores de cobertura superficial do
solo propiciados pelos diferentes resíduos culturais que foram deixados na sua
superfície ao final do experimento, avaliados imediatamente antes da
realização dos testes de erosão com chuva simulada. É interessante neste
momento lembrar que, no que se refere ao primeiro teste de chuva (T1), a
cobertura superficial do solo foi avaliada após os resíduos culturais terem sido
removidos das parcelas experimentais, para avaliação de sua massa, e
retornados de modo uniformemente espalhados à superfície das mesmas.
Assim, verifica-se na tabela 10 que, nessa ocasião (antes da realização do
primeiro teste de chuva - T1), apesar de haver diferenças nos valores de
cobertura do solo por resíduo cultural entre tratamentos, todos eles eram
elevados. Para a realização do segundo teste de chuva (T2), os resíduos
culturais que haviam sido deixados na superfície do solo nas parcelas
experimentais (para a realização do teste T1) foram totalmente removidos das
y = 0,150 x
1,456
; R
2
= 0,99**
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
DMP, mm
IR, cm
80
mesmas, para se efetuar o teste de chuva na condição de solo com a
superfície não-mobilizada (consolidada) e descoberta. No entanto, em que
pese o cuidado tido nessa operação, verifica-se na tabela 10 que algum
resíduo cultural permaneceu nas parcelas experimentais dos tratamentos com
cultivo, impossível de ser removido sem mexer com a superfície do solo, fato
que, realmente, se queria evitar, sendo, por esta razão, deixado nas mesmas,
como já foi comentado no item 3.7. Assim, nessa ocasião, todos os tratamentos
apresentaram valores de cobertura superficial do solo relativamente baixos. É
oportuno ressaltar que, em ambas essas ocasiões, ou seja, antes da realização
dos testes de chuva T1 e T2, a avaliação da cobertura superficial do solo foi
feita antes de ter sido realizado qualquer preparo do solo, pois, para a
realização dos demais testes (T3 a T7), o solo foi, sempre, previamente
preparado por meio da passagem de uma grade leve no mesmo, resultando em
cobertura superficial nula em todos os tratamentos estudados.
TABELA 10. Cobertura superficial do solo por resíduo cultural antes dos testes
de erosão com chuva simulada realizados, nos tratamentos
estudados
Cobertura superficial do solo
Tratamento
Teste 1 Teste 2 Testes 3 a 7
-------------------------------------- % -----------------------------------
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD 100
1
a 12 a 0
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD 82
2
b 13 a 0
7Sc,SP/0,5Av,SD
97
1
a 10 a 0
4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP 80 b 0 b 0
7,5Sc,PC (T) -
3
- 0
4
¹Valor equivalente ao resíduo cultural de aveia preta;
2
Valor equivalente ao resíduo cultural de
ervilhaca;
3
não foi efetuado o teste de chuva;
4
valor referente apenas ao Teste 6. (OBS.: 1)
T1=solo não mobilizado e coberto, T2=solo não mobilizado e descoberto, T3 a T7=solo
mobilizado por meio de uma gradagem leve e descoberto; 2) intervalo de tempo entre T1 e
T2=11 dias, entre T2 e T3=26 dias, entre T3 e T4=16 dias, entre T4 e T5=55 dias, entre T5 e
T6=40 dias e entre T6 e T7=23 dias). Médias seguidas da mesma letra, na coluna, não diferem
entre si pelo teste de Duncan a 5%.
4.3. Parâmetros de erosão hídrica nos testes de erosão com chuva
simulada realizados
4.3.1. Tempos de início e equilíbrio da enxurrada
Os resultados dos tempos de início e equilíbrio da enxurrada obtidos
no estudo, em cada teste de erosão com chuva simulada realizado, estão
apresentados, respectivamente, nas figuras 17 e 18. Observa-se que os
81
valores destes parâmetros variaram significativamente entre os tratamentos
estudados, principalmente o tempo de início da enxurrada, porém, de modo
diferente nos diferentes testes de erosão com chuva simulada realizados. O
que mais influenciou o comportamento destes parâmetros, principalmente o
tempo de início da enxurrada, como será visto a seguir, foi o índice de
rugosidade superficial do solo, do mesmo modo como foi observado por Cogo
et al. (1983), Bertol et al. (1987), Mello et al. (2003), Volk et al. (2004) e Castro
et al. (2006).
Analisando primeiramente os dados da figura 17, com os resultados
do tempo de início da enxurrada, observa-se que, apesar das diferenças nos
seus valores nos tratamentos em consideração, eles foram muito baixos nos
dois primeiros testes de chuva simulada (T1 e T2), comparados com os valores
observados nos demais testes e, inclusive, no tratamento testemunha
(7,5Sc,PC ou T) no sexto teste (T6), evidenciando a baixa capacidade da
superfície do solo de reter, deixar infiltrar e deter água da chuva nestes dois
primeiros testes de chuva. Este fato se deveu à elevada consolidação e à baixa
FIGURA 17. Tempo de início da enxurrada nos testes de erosão com chuva
simulada realizados, nos tratamentos estudados (OBS.: 1) T1=solo
não mobilizado e coberto, T2=solo não mobilizado e descoberto, T3 a T7=solo
mobilizado por meio de uma gradagem leve e descoberto; 2) intervalo de tempo
entre T1 e T2=11 dias, entre T2 e T3=26 dias, entre T3 e T4=16 dias, entre T4 e
T5=55 dias, entre T5 e T6=40 dias e entre T6 e T7=23 dias). Médias seguidas
da mesma letra, num mesmo teste de chuva, não diferem entre si pelo teste de
Duncan a 5%.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
TESTE DE CHUVA
TEMPO DE INÍCIO DA ENXURRADA, min
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
7,5Sc, PC (T)
a
ab
a a
b b
a
a
b
b
a
a
a
a
a
ab
ab
b
a
b
b
b
b
a a a a
b b
82
rugosidade superficial do solo por ocasião da realização destes dois testes
iniciais de chuva (Figura 14), em função dele não ter sido preparado nos
mesmos. Apesar disso, observa-se que os tratamentos 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD e
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD apresentaram os maiores valores de tempo de início da
enxurrada nestes dois primeiros testes de chuva (T1 e T2), indicando que,
mesmo com a superfície dos seus solos consolidada e apresentando baixa
rugosidade superficial, portanto baixa capacidade de retenção superficial de
água da chuva, eles apresentaram capacidade de infiltração de água no solo
melhor do que os outros dois tratamentos considerados, ocasionada pela
melhor qualidade de suas seqüências culturais no que se refere à estruturação
global do solo. O preparo do solo por meio da passagem de uma grade leve,
até a profundidade média de 15 cm, realizado antes do terceiro teste de chuva
(T3), substancialmente aumentou a rugosidade superficial em todos os
tratamentos avaliados (Figura 14), o que se refletiu no retardamento da
enxurrada nos mesmos. Desta forma, os tratamentos 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD e
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD, por apresentarem os maiores valores do índice de
rugosidade superficial do solo no terceiro teste de chuva (T3), foram os que
apresentaram os maiores valores do tempo de início da enxurrada no mesmo.
Conforme foi discutido no item 4.2.4, o preparo periódico do solo por meio da
passagem de uma grade leve no mesmo antes de cada teste de chuva, a partir
do terceiro teste (T3 a T7), auxiliou a diminuição da estabilidade dos seus
agregados em água em todos os tratamentos nesse período (Figuras 9, 10 e
11), o que se refletiu em valores decrescentes do índice de rugosidade
superficial do solo no mesmo (Figura 14), resultando em tempos de início da
enxurrada também decrescentes do terceiro (T3) ao sétimo (T7) teste de
chuva. No último teste de chuva (T7), apesar dos diferentes valores do índice
de rugosidade superficial do solo nos quatro tratamentos em consideração
(Figura 14), os tempos de início da enxurrada não diferiram significativamente
entre si (Figura 17).
A informação sobre o tempo de início da enxurrada é importante para
se poder estimar a quantidade de água da chuva que poderá infiltrar e, ou, ficar
retida na superfície do solo antes do início da enxurrada. Os dados calculados
para este tipo de informação estão apresentados na tabela 11. Verifica-se que,
por ocasião da realização do primeiro (T1) e do segundo (T2) teste de chuva,
83
quando o solo ainda não havia sido mobilizado e, portanto, ainda se encontrava
com sua superfície consolidada e apresentando baixa rugosidade superficial,
todos os tratamentos apresentaram baixa quantidade de água da chuva
infiltrada e, ou retida na superfície do solo até o momento em que a enxurrada
iniciou, com o valor máximo calculado igual a 12% da quantidade total de
chuva aplicada. No terceiro teste de chuva (T3), as condições físicas do solo
para infiltrar água foram favorecidas pelo seu preparo recente, por meio da
passagem de uma grade leve, nos quatro tratamentos avaliados, os quais
apresentaram valor de quantidade de água infiltrada e, ou retida na sua
superfície que variou de 31% a 48% do total da chuva aplicada. A quantidade
de água da chuva que infiltrou e, ou, ficou retida na superfície do solo antes do
início da enxurrada diminuiu em todos os tratamentos a partir do terceiro teste
de chuva (T3), pelos mesmos motivos que levaram à diminuição dos tempos de
início da enxurrada nos mesmos em tal teste, como há pouco foi comentado.
TABELA 11. Quantidade de água da chuva infiltrada e, ou, retida na superfície
do solo antes do inicio da enxurrada nos testes de erosão com
chuva simulada realizados, nos tratamentos estudados
Água infiltrada e, ou, retida na superfície do solo antes do início
da enxurrada Tratamento
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
--------------------------- % da chuva aplicada -----------------------------
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD 6,7 10,4 48,1 29,6 28,9 26,7 15,6
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD 4,4 11,9 44,4 32,6 26,7 18,5 14,1
7Sc,SP/0,5Av,SD
3,0 3,0 34,8 25,9 25,9 16,3 13,3
4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP 3,0 5,2 31,1 28,9 23,0 15,6 14,8
7,5Sc,PC (T) -
1
- - - - 18,5 -
1
O teste de chuva não foi realizado (OBS: 1) T1=solo não mobilizado e coberto, T2=solo não
mobilizado e descoberto, T3 a T7=solo mobilizado por meio de uma gradagem leve e
descoberto; 2) intervalo de tempo entre T1 e T2=11 dias, entre T2 e T3=26 dias, entre T3 e
T4=16 dias, entre T4 e T5=55 dias, entre T5 e T6=40 dias e entre T6 e T7=23 dias).
Em relação aos valores do tempo de equilíbrio da enxurrada, verifica-
se na figura 18 que eles variaram expressivamente entre os tratamentos
estudados apenas nos dois primeiros testes de chuva (T1 e T2), quando o solo
ainda se encontrava não mobilizado (superfície consolidada), apresentando
variação muito pequena nos demais testes (T3 a T7), nos quais o solo foi
84
sucessiva e repetidamente preparado por meio da passagem de uma grade
leve antes de cada teste. Ainda em relação aos dois primeiros testes de chuva
(T1 e T2), os tratamentos 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD e 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD, por
apresentarem infiltração de água no solo mais elevada do que os demais
tratamentos, fizeram com que a enxurrada nos mesmos demorasse,
respectivamente, 55 e 72 minutos para atingir a sua condição de equilíbrio e,
assim, escoar com taxa constante. Nos tratamentos 7Sc,SP/0,5Av,SD e 4Av-
Mi,SD/3,5Sc,SP, nestes mesmos testes de chuva, a enxurrada demorou,
FIGURA 18. Tempo de equilíbrio da enxurrada nos testes de erosão com chuva
simulada realizados, nos tratamentos estudados (OBS.: 1) T1=solo
não mobilizado e coberto, T2=solo não mobilizado e descoberto, T3 a T7=solo
mobilizado por meio de uma gradagem leve e descoberto; 2) intervalo de tempo
entre T1 e T2=11 dias, entre T2 e T3=26 dias, entre T3 e T4=16 dias, entre T4 e
T5=55 dias, entre T5 e T6=40 dias e entre T6 e T7=23 dias). Médias seguidas
de mesma letra (num mesmo teste de chuva) não diferem entre si pelo teste de
Duncan a 5%.
respectivamente, 20 e 34 minutos para atingir a sua condição de equilíbrio e,
assim, escoar com taxa constante. No terceiro teste de chuva (T3), ocasião em
que todos os tratamentos apresentavam o valor mais elevado do índice de
a a
b b
c c
b
a
a a a
b
b
a a a
a a a a
a a a a
b
a a a a
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
TESTE DE CHUVA
TEMPO DE EQUILÍBRIO DA ENXURRADA, min
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
7,5Sc, PC (T)
85
rugosidade superficial do solo (Figura 14), a enxurrada atingiu a sua condição
de equilíbrio somente quase ao final das chuvas, aos 80 a 85 minutos, nos
quatro tratamentos em consideração. No terceiro (T3) e quarto (T4) testes de
chuva, apenas o tratamento 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD apresentou tempo de
equilíbrio da enxurrada significativamente inferior aos demais tratamentos.
Do mesmo modo como os tempos de início da enxurrada entre
tratamentos decresceram nos últimos cinco testes de chuva (T3 a T7), os
tempos de equilíbrio da mesma também decresceram em todos os tratamentos
em que eles foram avaliados.
O diferente comportamento dos tempos de início e equilíbrio da
enxurrada observado neste estudo, determinado pelas diferentes condições
físicas de superfície e subsuperfície do solo associadas aos tratamentos
estudados, influenciou diretamente as perdas de solo e água por erosão
hídrica, como será visto adiante.
4.3.2. Taxa de infiltração de água no solo na condição de equilíbrio da
enxurrada
Os resultados da taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada obtidos no estudo, em cada teste de erosão com chuva
simulada realizado, estão apresentados na figura 19. Observa-se que houve
diferenças significativas entre os tratamentos estudados em todos os testes de
chuva simulada realizados, exceto o último teste (T7). Nos dois primeiros testes
de chuva (T1 e T2), quando o solo em todos os tratamentos não havia ainda
sido mobilizado (superfície consolidada) e apresentava baixa rugosidade
superficial (Figura 14), o tratamento 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD foi o que apresentou
os maiores valores da taxa constante de infiltração de água no solo, seguido do
tratamento 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD, sem diferença significativa entre eles no teste
T1 e com diferença significativa no teste T2, enquanto os outros dois
tratamentos considerados apresentaram os valores mais baixos e
estatisticamente semelhantes entre si. Estes resultados mostram a melhor
condição física do solo para infiltrar água nos dois tratamentos com maior
tempo de cultivo no período experimental, propiciada pelas suas distintas
seqüências culturais, por ocasião da realização dos dois primeiros testes de
chuva (T1 e T2). O preparo inicial do solo por meio da passagem de uma
86
FIGURA 19. Taxa de infiltração de água no solo (if
c
) na condição de equilíbrio
da enxurrada nos testes de erosão com chuva simulada
realizados, nos tratamentos estudados (Obs.: 1) T1=solo não preparado
e coberto, T2=solo não preparado e descoberto, T3 a T7=solo preparado por
meio de uma gradagem leve e descoberto; 2) intervalo de tempo entre T1 e
T2=11 dias, entre T2 e T3=26 dias, entre T3 e T4=16 dias, entre T4 e T5=55
dias, entre T5 e T6=40 dias e entre T6 e T7=23 dias). Médias seguidas da
mesma letra, num mesmo teste de chuva, não diferem entre si pelo teste de
Duncan a 5%.
grade leve, até a profundidade média de 15 cm, antes da aplicação do terceiro
teste de chuva (T3), além de aumentar o índice de rugosidade superficial do
solo (Figura 14) e de retardar os tempos de início e equilíbrio da enxurrada
(Figuras 17 e 18), resultou nas maiores taxas de infiltração de água no solo sob
a condição de equilíbrio da enxurrada observadas no estudo, nos quatro
tratamentos avaliados, tanto em relação ao restante dos testes de chuva (T4 a
T7), quanto em relação aos dois testes iniciais dos mesmos (T1 e T2). Por
ocasião da realização dos últimos quatro testes de chuva (T4 a T7), quando o
solo em todos os tratamentos foi sucessiva e repetidamente mobilizado por
meio da passagem de uma grade leve, a taxa constante de infiltração de água
no solo diminuiu gradativamente nos quatro tratamentos avaliados, do mesmo
modo como foi observado com o índice de estabilidade dos agregados de solo
em água (DMP – Figura 9) e com o índice de rugosidade superficial do solo (IR
– Figura 14), os quais também tiveram seus valores diminuídos nesse período.
0
8
16
24
32
40
48
56
64
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
TESTE DE CHUVA
if
c
, mm h
-1
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
7,5Sc, PC (T)
a
a
c c
a
b
c c
a
b b b
a
b b b
a
b b b
a
a a
ab
b
a a a a
87
O tratamento testemunha (7,5Sc,PC ou T), no sexto teste de chuva (T6 - único
teste em que ele foi avaliado), apresentou taxa constante de infiltração de água
próxima a dos tratamentos com os últimos cultivos do solo e superior a do
tratamento 4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP.
4.3.3. Coeficiente de enxurrada, parâmetro C da Fórmula Racional
O coeficiente de enxurrada - parâmetro C da Fórmula Racional de
predição da descarga máxima de enxurrada – é obtido pela razão da taxa
máxima de descarga da enxurrada com a intensidade da chuva no momento de
pico da enxurrada. Os valores deste coeficiente, calculados com os dados
obtidos neste trabalho, em cada teste de erosão com chuva simulada realizado,
estão apresentados na figura 20. Como é lógico, verifica-se que o coeficiente
de enxurrada (C) variou ao inverso da taxa constante de infiltração da água da
chuva no solo. Deste modo, pode-se considerar que os fatores que
FIGURA 20. Coeficiente de enxurrada - parâmetro C da Fórmula Racional - nos
testes de erosão com chuva simulada realizados, nos tratamentos
estudados (Obs.: 1) T1=solo não mobilizado e coberto, T2=solo não
mobilizado e descoberto, T3 a T7=solo mobilizado por meio de uma gradagem
leve e descoberto; 2) intervalo de tempo entre T1 e T2=11 dias, entre T2 e
T3=26 dias, entre T3 e T4=16 dias, entre T4 e T5=55 dias, entre T5 e T6=40
dias e entre T6 e T7=23 dias). Médias seguidas da mesma letra, num mesmo
teste de chuva, não diferem entre si pelo teste de Duncan a 5%.
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
TESTE DE CHUVA
COEFICIENTE DE ENXURRADA - C
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
7,5Sc, PC (T)
a a
b b
a a
b
c
a a a
b
b
a
a
a
a a a
b
a
ab
b b
a a a a
b
88
influenciaram a taxa constante de enxurrada igualmente influíram os valores do
parâmetro C, os quais foram baixos quando a taxa constante de infiltração de
água no solo era elevada, fato este acontecido no terceiro teste de chuva (T3),
em todos os tratamentos, e altos quando a taxa constante de infiltração de
água no solo era baixa. Os valores obtidos do coeficiente de enxurrada (C)
estão na faixa reportada por Schwab et al. (1981) e Bertol et al. (2006) para
situações agrícolas, como as utilizadas neste estudo.
4.3.4. Velocidade da enxurrada na condição de equilíbrio
A velocidade da enxurrada neste estudo foi avaliada já ao final da
aplicação das chuvas simuladas, próximo aos 90 minutos de decorrência das
mesmas, quando ela já havia atingido a sua condição de equilíbrio (taxa de
descarga constante). Os valores desta variável obtidos no estudo, em cada
teste de erosão com chuva simulada, estão apresentados na figura 21.
Ressalta-se que a velocidade da enxurrada não foi medida no primeiro teste de
chuva (T1) porque o solo no mesmo se encontrava com elevada quantidade de
resíduo cultural, impossibilitando a visualização do deslocamento do corante
utilizado na sua medição (azul de metileno a 2%). Analisando os dados da
figura 21, observa-se que houve diferenças significativas nos tratamentos
estudados em todos os testes de chuva realizados. O tratamento testemunha
(7,5Sc,PC ou T), baseado no único teste de chuva do qual ele participou (sexto
– T6), foi o que apresentou maior valor de velocidade da enxurrada no estudo,
explicado pelo fato do mesmo ter propiciado a formação de sulcos na superfície
do solo da sua parcela experimental, em função dele ter sido intensamente
mobilizado (preparo convencional) e, por esta razão, se encontrar com sua
estrutura fragilizada. No segundo teste de chuva (T2), quando o solo ainda não
havia sido mobilizado (superfície consolidada) e se encontrava praticamente
descoberto (Tabela 10), constatou-se que, por não ter havido formação de
sulcos na superfície do solo das parcelas experimentais dos tratamentos 4Av-
Mi/3,5Av-Mt,SD, 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD e 7Sc,SP/0,5Av,SD, o fluxo superficial
de água nos mesmos ocorreu de forma predominantemente laminar,
explicando os baixos valores de velocidade da enxurrada nos referidos
tratamentos em tal teste de chuva. Ao mesmo tempo, neste mesmo teste de
chuva (T2), os tratamentos 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD e 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD
89
apresentaram valores de velocidade da enxurrada muito baixos e semelhantes
entre si, explicados pela maior taxa de infiltração de água no solo na condição
de equilíbrio da enxurrada nestes dois tratamentos, neste teste de chuva
(Figura 20). Apesar da consolidação da superfície do solo por ocasião da
realização do segundo teste de chuva (T2), o tratamento 4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP
permitiu a formação de sulcos na sua parcela experimental e, decorrente disso,
a enxurrada no mesmo escoou com velocidade semelhante às observadas nos
testes de chuva T4 a T7, quando o solo se apresentava, já, mobilizado pela
operação da gradagem leve efetuada nos mesmos. Por ocasião da realização
do terceiro teste de chuva (T3), o aumento da rugosidade superficial do solo
pelo preparo, por meio de uma gradagem leve, determinou os menores valores
de velocidade da enxurrada observados no estudo, independentemente do
FIGURA 21. Velocidade da enxurrada na sua condição de equilíbrio nos testes
de erosão com chuva simulada realizados, nos tratamentos
estudados (OBS.: 1) T1=solo não mobilizado e coberto, T2=solo não
mobilizado e descoberto, T3 a T7=solo mobilizado por meio de uma gradagem
leve e descoberto; 2) intervalo de tempo entre T1 e T2=11 dias, entre T2 e
T3=26 dias, entre T3 e T4=16 dias, entre T4 e T5=55 dias, entre T5 e T6=40
dias e entre T6 e T7=23 dias; 3) não foi medida a velocidade da enxurrada em
T1 devido à elevada quantidade de resíduos culturais no mesmo). Médias
seguidas da mesma letra, no mesmo teste de chuva, não diferem entre si pelo
teste de Duncan a 5%.
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
T2 T3 T4 T5 T6 T7
TESTE DE CHUVA
VELOCIDADE DA ENXURRADA, m s
-1
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
7,5Sc, PC (T)
a
b
c c
a
b
c
d
a
b b
c
a a a
b
a a a a
b
a a a
b
90
tratamento estudado. No quarto teste de chuva (T4), o índice de rugosidade
superficial do solo após o seu re-preparo se apresentava mais baixo do que no
teste anterior (T3) nos quatro tratamentos avaliados (Figura 14), fato que,
somado à formação de sulcos mais intensa em suas superfícies, comparada à
formação de sulcos verificada no teste T3, determinou valores de velocidade da
enxurrada superiores aos do terceiro teste. Do quinto (T5) ao sétimo (T7) teste
de chuva, apenas o tratamento 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD apresentou valores de
velocidade da enxurrada significativamente inferiores aos demais tratamentos.
A velocidade da enxurrada é o componente de energia de movimento (cinética)
que mais determina a capacidade do escoamento superficial de desagregar e
de transportar partículas de solo nos terrenos inclinados, tendo influência direta
na perda de solo por erosão hídrica, como será visto a diante.
4.3.5. Perda total de água na forma de enxurrada
Os resultados de perda total de água da chuva na forma de
enxurrada obtidos no estudo, em cada teste de erosão com chuva simulada
realizado, estão apresentados na figura 22. Verifica-se que houve diferenças
significativas nos valores desta variável entre os tratamentos estudados em
todos os testes de erosão com chuva simulada realizados, exceto o último (T7).
Nos dois primeiros testes de chuva (T1 e T2), apesar das diferenças
significativas entre tratamentos, os resultados de perda total de água foram os
mais altos do estudo nos quatro tratamentos avaliados, o que pode ser
explicado pela ausência de preparo do solo nos mesmos, já por sete anos.
Este fato ocasionou elevada consolidação e baixa rugosidade superficiais do
solo e, decorrente disso, baixa infiltração de água no mesmo em tais testes
(Figura 19), concordando com os resultados observados por Cogo et al. (1983),
Eltz et al. (1984), Streck & Cogo (2003), Volk et al. (2004) e Castro et al. (2006)
em condições semelhantes nos seus estudos. No terceiro teste de chuva (T3),
o preparo inicial do solo por meio de uma gradagem leve elevou muito a sua
rugosidade superficial nos quatro tratamentos avaliados (Figura 14), resultando
em elevados tempos de início e equilíbrio da enxurrada (Figuras 17 e 18) e em
elevadas taxas constantes de infiltração de água no solo (Figura 19),
determinando os mais baixos valores de perda de água observados no estudo,
91
comparados aos valores dos demais testes de chuva (T4 a T7), do mesmo
modo como foi observado por Cogo et al. (1983), Levien et al. (2000), Streck &
Cogo (2003), Volk et al. (2004) e Castro et al. (2006) em condições
semelhantes nos seus estudos. Nos testes de chuva subseqüentes (T4 a T7),
devido o efeito combinado da diminuição do índice de estabilidade dos
agregados do solo em água (DMP – Figura 9) e do índice de rugosidade
superficial do solo (IR – Figura 14), resultante dos re-preparos do solo, a
enxurrada iniciou e alcançou taxas constantes de descarga cada vez mais cedo
(Figura 20) e apresentou taxas constantes de infiltração de água no solo cada
vez mais baixas (Figura 19), o que resultou em valores crescentes de perda
total de água em todos os tratamentos estudados. No último teste de chuva
(T7), as condições físicas de superfície e subsuperfície do solo estavam, já,
bastante degradadas e eram semelhantes entre si, fazendo com que os valores
de perda total de água da chuva na forma de enxurrada entre os tratamentos
FIGURA 22. Perda total de água por erosão hídrica nos testes de erosão com
chuva simulada realizados, nos tratamentos estudados (OBS.: 1)
T1=solo não mobilizado e coberto, T2=solo não mobilizado e descoberto, T3 a
T7=solo mobilizado por meio de uma gradagem leve e descoberto; 2) intervalo
de tempo entre T1 e T2=11 dias, entre T2 e T3=26 dias, entre T3 e T4=16
dias, entre T4 e T5=55 dias, entre T5 e T6=40 dias e entre T6 e T7=23 dias).
Médias seguidas da mesma letra, (no mesmo teste de chuva) não diferem
entre si pelo teste de Duncan a 5%.
0
20
40
60
80
100
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
TESTE DE CHUVA
PERDA TOTAL DE ÁGUA, % da chuva
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
7,5Sc, PC (T)
ab
ab
b
a
a a
b
a a
b
c
c
b
a
ab
ab
a a a
a a
b
ab
ab
b
a a a a
92
estudados ficassem estatisticamente iguais. Ao mesmo tempo, é importante
salientar que as perdas de água observadas neste último teste de chuva (T7)
nos tratamentos avaliados foram muito semelhantes às observadas no sexto
teste (T6) para o tratamento testemunha (7,5Sc,PC ou T), o qual se
apresentava com o seu solo bastante degradado, tendo em vista o mesmo
nunca ter sido cultivado e ter sido continuamente preparado no método
convencional. Os crescentes valores de perda total de água por erosão hídrica
observados do terceiro (T3) ao sétimo (T7) teste de chuva indicam que o
preparo periódico do solo nos mesmos, embora sendo executado por meio de
uma simples gradagem leve em cada um deles, induziu uma espiral crescente
de degradação física no mesmo, como salientado por Ditzler (2002).
4.3.6. Taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da enxurrada
Os resultados de taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (descarga constante) obtidos no estudo, em cada teste de erosão
com chuva simulada realizado, estão apresentados na figura 23. Observa-se
que houve diferenças significativas nos mesmos entre os tratamentos
estudados em todos os testes de erosão com chuva simulada realizados, com
as taxas de perda de solo crescendo com o tempo de decorrência destes
últimos. De modo geral, as taxas de perda de solo sob enxurrada constante
foram as mais baixas em todos os tratamentos nos três primeiros testes de
chuva (T1, T2 e T3). No primeiro teste (T1), isto é explicado, principalmente,
pela presença de elevada cobertura superficial do solo por resíduos culturais
em todos os tratamentos avaliados (Tabela 8), mas, também, pela elevada
consolidação da superfície do solo, pelo fato dele não ter ainda sido preparado
em tal teste, enquanto no segundo teste de chuva (T2), o ocorrido é explicado
essencialmente por esta última razão. A cobertura superficial do solo no teste
T1 dissipou a energia cinética do processo de queda das gotas da chuva e a
consolidação da sua superfície conferiu resistência ao mesmo, agindo, ambas,
contra a desagregação de suas partículas, tanto pela ação de impacto das
gotas da chuva, quanto pela ação cisalhante da enxurrada, fazendo com que
as taxas de perda de solo fossem reduzidas. Assim, mesmo com baixos
valores do índice de rugosidade superficial do solo (Figura 14) e da taxa
constante de infiltração de água (Figura 19), além dos elevados valores de
93
FIGURA 23. Taxa de perda de solo sob a condição de equilíbrio da enxurrada
(TPSq
c
) nos testes de erosão com chuva simulada realizados, nos
tratamentos estudados (OBS.: 1) T1=solo não mobilizado e coberto,
T2=solo não mobilizado e descoberto, T3 a T7=solo mobilizado por meio de uma
gradagem leve e descoberto; 2) intervalo de tempo entre T1 e T2=11 dias, entre
T2 e T3=26 dias, entre T3 e T4=16 dias, entre T4 e T5=55 dias, entre T5 e
T6=40 dias e entre T6 e T7=23 dias). Médias seguidas da mesma letra, no
mesmo teste de chuva, não diferem entre si pelo teste de Duncan a 5%.
perda total de água na forma de enxurrada (Figura 22), as taxas de perda de
solo sob descarga constante da enxurrada foram as mais baixas do estudo
nestes dois primeiros testes de chuva (T1 e T2), principalmente nos
tratamentos que tiveram o seu solo cultivado até o final do período
experimental (4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD, 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD e 7Sc,SP/0,5Av,SD).
Ainda em relação ao segundo teste de chuva (T2), o tratamento 4Av-
Mi,SD/3,5Sc,SP se apresentava sem raízes, totalmente descoberto e com
elevada velocidade da enxurrada por ocasião da sua realização, resultando no
maior valor de taxa de perda de solo sob enxurrada constante em tal teste. Do
terceiro (T3) ao sétimo (T7) teste de chuva, independentemente dos
tratamentos avaliados, a espiral crescente de degradação física do solo
induzida pelos repetidos preparos do mesmo por meio da operação de uma
gradagem leve ocasionou valores decrescentes do índice de estabilidade dos
agregados do solo em água (DMP - Figura 10) e da taxa constante de
infiltração de água (Figura 19) e valores crescentes de velocidade da enxurrada
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
TESTE DE CHUVA
TPSqc , kg ha
-1
h
-1
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
7,5Sc, PC (T)
c
b
a
b b b
c c
b
a
c c
b
a
b
a
b
b
a
c
d
b
a
c
d
d
a
b
c
94
(Figura 21), resultando nas crescentes taxas de perda de solo observadas no
estudo (Figura 23).
4.3.7. Índice da distribuição de tamanho dos sedimentos erodidos
transportados na enxurrada (D50) na sua condição de equilíbrio
O índice D
50
expressa o tamanho das partículas do solo em que 50%
das mesmas (no caso em base de massa) é superior e 50% é inferior a tal
tamanho, dando boa idéia da distribuição de tamanho dos sedimentos erodidos
que são transportados na enxurrada e da capacidade desta última de
transportar solo, desta forma retratando as condições físicas de superfície do
solo que, numa dada situação, governam o processo erosivo causado pela
água da chuva. Os valores deste índice, obtidos já ao final das chuvas
simuladas, em cada teste de erosão com chuva simulada realizado, estão
apresentados na tabela 12. Verifica-se que houve diferenças significativas
entre os tratamentos estudados somente no terceiro (T3) e no quarto (T4)
testes de chuva. O tratamento testemunha (7,5Sc,PC ou T), no único teste de
chuva em ele participou (sexto - T6), por ter tido o solo na sua parcela
experimental preparado no método convencional (uma aração e duas
gradagens), o que promoveu intensa desestruturação do mesmo, e por estar
ele totalmente descoberto, proporcionou baixa resistência à desagregação de
suas partículas pelo impacto das gotas chuva e pela ação cisalhante da
enxurrada, fatos que, associado à elevada velocidade desta última no mesmo,
resultou no maior valor do índice D
50
observado no estudo, o qual não diferiu
significativamente, contudo, dos demais tratamentos avaliados em tal teste de
chuva (T6). No primeiro teste de chuva (T1), em complementação ao que foi
discutido sobre a taxa de perda de solo sob enxurrada constante (Item
4.3.6), a presença de elevada cobertura do solo por resíduo cultural nos
tratamentos avaliados determinou valores do índice D
50
muito baixos, indicando
que foram transportados na enxurrada apenas sedimentos do tamanho dos
constituintes da fração silte+argila (< 0,05 mm, pela classificação de Atterberg).
No segundo teste de chuva (T2), a presença de cobertura superficial do solo,
embora baixa (pouco mais de 10% - Tabela 10), pela razão já exposta, e a
reduzida velocidade da enxurrada nos tratamentos 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD e
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD, resultaram no transporte de sedimentos de menor
95
tamanho nos mesmos do que nos tratamentos 7Sc,SP/0,5Av,SD e 4Av-
Mi,SD/3,5Sc,SP, mesmo com valores semelhantes de velocidade da enxurrada
entre eles, pelo fato destes últimos apresentarem, possivelmente, baixa
resistência da superfície do solo nas suas parcelas experimentais contra a
desagregação das suas partículas pela ação da chuva e da enxurrada dela
originada. Por ocasião da realização do terceiro teste de chuva (T3), as
condições físicas externas ou de superfície do solo promovidas pelo seu
primeiro preparo foram eficientes na redução do tamanho dos sedimentos
erodidos transportados na enxurrada apenas no tratamento 4Av-Mi/3,5Av-
Mt,SD, o qual ainda apresentava elevados valores de massa de raízes (Figura
4), índice de estabilidade dos agregados em água (DMP - Figura 9) e índice de
rugosidade superficial do solo (IR - Figura 14), os quais, possivelmente,
conferiram maior resistência ao mesmo contra a desagregação de suas
partículas pela ação da chuva e da enxurrada dela originada. Nos demais
testes de chuva (T4 a T7), os valores do índice D
50
foram relativamente
elevados e semelhantes entre si em todos os tratamentos avaliados.
TABELA 12. Índice da distribuição de tamanho dos sedimentos erodidos
transportados na enxurrada (D
50
) na sua condição de equilíbrio
nos testes de erosão com chuva simulada realizados, nos
tratamentos estudados
Índice D
50
Tratamento
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
--------------------------------------- mm ---------------------------------------------
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD <0,038 a
0,048 b
0,296 b 0,402 a 0,359 a 0,526 a 0,431 a
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD
<0,038 a
<0,038 b
0,425 a 0,466 a 0,424 a 0,453 a 0,455 a
7Sc,SP/0,5Av,SD <0,038 a
0,465 a
0,597 a 0,389 a 0,438 a 0,518 a 0,552 a
4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP <0,038 a
0,472 a
0,548 a 0,475 a 0,520 a 0,471 a 0,480 a
7,5Sc,PC (T) -¹ - - - - 0,650 a -
1
A variável não se fazia presente (OBS.: 1) T1=solo não mobilizado e coberto, T2=solo não
mobilizado e descoberto, T3 a T7=solo mobilizado por meio de uma gradagem leve e
descoberto; 2): intervalo de tempo entre T1 e T2=11 dias, entre T2 e T3=26 dias, entre T3 e
T4=16 dias, entre T4 e T5=55 dias, entre T5 e T6=40 dias e entre T6 e T7=23 dias). Médias
seguidas da mesma letra, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Duncan a 5%.
4.3.8. Perda total de solo
Os resultados de perda total de solo (no período de tempo de 1,5
horas de duração de cada uma das chuvas simuladas aplicadas) obtidos no
estudo, em cada teste de erosão com chuva simulada realizado, estão
96
apresentados na figura 24. Observa-se que, com exceção do primeiro teste
(T1), no qual a cobertura do solo por resíduo cultural era elevada (Tabela 10),
os valores de perda total de solo variaram significativamente entre os
tratamentos estudados em todos os testes de erosão com chuva simulada
realizados e, de modo geral, eles aumentaram à medida em que os mesmos
iam sendo realizados. Excetuando o tratamento testemunha (7,5Sc,PC ou T), o
qual participou de, apenas, um teste de chuva simulada (sexto - T6), a
sucessão de testes de chuva simulada aplicada, associada às repetidas
operações de preparo do solo por meio de uma gradagem leve do terceiro teste
(T3) em diante, provocou uma espiral crescente de degradação física do solo
em todos os tratamentos avaliados, conseqüentemente diminuindo a qualidade
do mesmo para fins de minimização da erosão hídrica pluvial. É importante
ressaltar o fato de que a cobertura do solo por resíduo cultural foi altamente
eficaz em reduzir a perda total de solo por erosão hídrica no primeiro teste de
chuva (T1), não tendo tido, entretanto, a mesma eficácia na redução da perda
total de água (Figura 19). De fato, como já foi comentando, as perdas totais de
água foram as mais elevadas do estudo nos dois primeiros testes de chuva (T1
e T2 – Figura 19), o que é explicado pelo fato do solo não ter sido preparado
para a sua realização, exibindo uma superfície consolidada e, assim, restritiva
à infiltração de água no mesmo. Estes resultados concordam com os
observados por Cogo et al. (1983), Volk et al. (2004) e Castro et al. (2006) em
condições semelhantes nos seus estudos. No segundo teste de chuva (T2), a
cobertura por resíduos culturais (mesmo com valores baixos – Tabela 10), a
consolidação superficial e a melhor condição estrutural do solo promovida pela
melhor qualidade de cultivo nos tratamentos 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD e
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD, foram determinantes das perdas totais de solo muito
baixas observadas nos mesmos. O tratamento 7Sc,SP/0,5Av,SD, mesmo com
cobertura superficial do solo semelhante às dos tratamentos 4Av-Mi/3,5Av-
Mt,SD e 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD, apresentou perda total de solo 14 vezes mais
elevada do que eles no segundo teste de chuva (T2), o que pode ser explicado
pela sua frágil condição estrutural superficial, resultante de, apenas, um cultivo
de aveia preta no mesmo. Já o tratamento 4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP, mesmo com a
superfície do solo na sua parcela experimental consolidada, como nos demais
tratamentos, se apresentava totalmente descoberto, resultando em perda de
97
solo 35 vezes mais elevada do que a dos tratamentos 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD e
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD. No terceiro teste de chuva (T3), as condições físicas de
superfície e subsuperfície do solo foram bastante modificadas pelo seu preparo
por meio da operação de uma gradagem leve, a qual expôs, pela primeira vez,
a estrutura do solo à ação erosiva direta da chuva e da enxurrada dela
originada. Em função disso, as perdas totais de solo nos tratamentos 4Av-
Mi/3,5Av-Mt,SD e 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD foram aumentadas em,
respectivamente, 100% e 150%, em relação aos valores observados no
segundo teste de chuva (T2), quando o solo não havia ainda sido preparado e,
portanto, se encontrava com a sua superfície consolidada. Contudo, a melhor
condição estrutural do solo nos dois últimos tratamentos mencionados,
associada ao elevado aumento verificado na sua rugosidade superficial,
ocasionado pelo preparo do mesmo por meio de uma gradagem leve, resultou
em perdas totais de solo expressivamente menor do que nos tratamentos
7Sc,SP/0,5Av,SD e 4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP. O preparo do solo nestes dois
últimos tratamentos, apesar de ter acelerado a degradação física de suas
estruturas, aumentou muito a rugosidade superficial em ambos (Figura 12) e,
por esta razão, aumentou a retenção de água e de sedimentos nas micro-
depressões criadas em suas superfícies, resultando em diminuição das perdas
totais de solo nos mesmos de, respectivamente, 56% e 28%, em relação aos
valores observados no segundo teste de chuva (T2). No quarto teste de chuva
(T4), a rugosidade superficial do solo induzida pelo seu preparo manteve a sua
eficácia de redução da perda de solo apenas no tratamento 4Av-Mi/3,5Av-
Mt,SD, provavelmente pela sua maior massa de raízes (Figura 4) e maior
estabilidade dos seus agregados em água (DMP – Figura 9), ainda presentes
nessa ocasião. A redução da eficácia da rugosidade superficial do solo de reter
água e sedimentos no quarto teste de chuva nos tratamentos 4Sc,SP/3,5Er-
Fm,SD, 7Sc,SP/0,5Av,SD e 4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP levaram a perdas de solo nos
mesmos de, respectivamente, 15, 5 e 2 vezes mais elevadas do que as
verificadas no terceiro teste (T3). No quinto (T5) e sexto (T6) testes de chuva, o
tratamento 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD apresentou valor de perda total de solo
crescente do primeiro para o segundo, contudo, ambos os valores foram
expressivamente menor do que os observados nos demais tratamentos,
enquanto os tratamentos 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD e 7Sc,SP/0,5Av,SD
98
apresentaram valores da variável em questão semelhantes entre si. Já no
tratamento 4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP, ainda nos testes de chuva T5 e T6, o valor de
perda total de solo também foi crescente do primeiro para o segundo, porém
ambos os valores foram bastante superiores aos dos demais tratamentos,
inclusive o tratamento testemunha (7,5Sc,PC ou T). No sétimo e último teste de
chuva (T7), apenas o tratamento 4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP apresentou perda total
de solo significativamente diferente e maior do que a observada nos demais
tratamentos.
FIGURA 24. Perda total de solo por erosão hídrica nos testes de erosão com
chuva simulada realizados, nos tratamentos estudados (OBS.: 1)
T1=solo não mobilizado e coberto, T2=solo não mobilizado e descoberto, T3 a
T7=solo mobilizado por meio de uma gradagem leve e descoberto; 2) intervalo
de tempo entre T1 e T2=11 dias, entre T2 e T3=26 dias, entre T3 e T4=16 dias,
entre T4 e T5=55 dias, entre T5 e T6=40 dias e entre T6 e T7=23 dias). Médias
seguidas da mesma letra (no mesmo teste de chuva) não diferem entre si pelo
teste de Duncan a 5%.
4.4. Inter-relações das variáveis de manejo do solo medidas no estudo
com as variáveis observadas de erosão hídrica
Neste item são apresentados os resultados das inter-relações das
variáveis de manejo do solo medidas no estudo (características físicas de
superfície e subsuperfície do solo induzidas pelos tratamentos estudados), tais
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
TESTE DE CHUVA
PERDA TOTAL DE SOLO, kg ha
-1
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD
7Sc,SP/0,5Av,SD
4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP
7,5Sc,PC (T)
c
a a a a
c c
b
a
c c
a
b
d
a
b b
c
a
b b b
c
a
b b b
a
b
99
como massa de raízes mortas das culturas, estabilidade de agregados e
rugosidade superficial do solo, com as variáveis de erosão hídrica observadas
nos diversos testes de erosão com chuva simulada realizados, tais como taxa
constante de infiltração de água no solo, perda total de água na forma de
enxurrada, taxa constante de perda de solo e perda total de solo, em dois
momentos distintos de avaliação das mesmas. No primeiro momento (item
4.4.1), em obediência à ordem pré-estabelecida de apresentação e discussão
dos resultados deste trabalho, são apresentados os resultados das inter-
relações com vistas à avaliação do efeito da degradação induzida da estrutura
do solo na erosão hídrica pluvial e no escoamento superficial a ela associado.
Tais inter-relações foram efetuadas com os dados oriundos exclusivamente dos
últimos cinco testes de erosão com chuva simulada (T3 a T7), os quais foram
realizados, cada um deles, com o solo estando com sua camada superficial
mobilizada por meio de uma gradagem leve, na profundidade média de 15 cm,
e sem nenhuma cobertura superficial por resíduo cultural. Esta primeira análise
das inter-relações de dados tem o fim precípuo de avaliar a alteração nos
valores das variáveis de erosão hídrica observadas no estudo (variáveis
dependentes) em função da alteração nos valores das variáveis de manejo do
solo induzidas pelos tratamentos estudados (variáveis independentes),
alterações essas causadas pela degradação imposta à estrutura do solo a
partir do momento em que ele deixou de ser cultivado nas parcelas
experimentais e passou a sofrer a ação dos preparos e das chuvas durante a
realização dos últimos cinco testes de erosão com chuva simulada empregados
no estudo (T3 a T7), período esse em que o solo permaneceu com sua
superfície continuamente mobilizada e desprovida de cobertura por resíduo
cultural. No segundo momento (item 4.4.2), são apresentados os resultados
das inter-relações com vistas à avaliação de indicadores físicos de qualidade
do solo para fins de minimização da erosão hídrica pluvial e do escoamento
superficial a ela associado e, ao mesmo tempo, investigar valores dos
coeficientes das variáveis do subfator PLU (uso anterior da terra) do modelo
RUSLE de predição da erosão hídrica. Tais inter-relações, diferentemente das
primeiras, foram efetuadas tanto com os dados oriundos dos três primeiros
testes de erosão com chuva simulada (T1, T2 e T3), os quais foram realizados,
cada um deles, com o solo estando com sua camada superficial distinguida por
100
três condições físicas distintas: a) solo não mobilizado, superfície consolidada,
com elevada cobertura por resíduo cultural, associada ao teste de chuva T1; b)
solo não mobilizado, superfície consolidada, com praticamente nenhuma
cobertura por resíduo cultural, associada ao teste de chuva T2, e c) solo
mobilizado pela primeira vez, superfície solta, sem nenhuma cobertura por
resíduo cultural, associada ao teste de chuva T3, quanto com os dados
oriundos dos últimos cinco testes de chuva (T3 a T7), os quais foram realizados
na condição de solo periódica e repetidamente mobilizado e descoberto, já
referida. Esta segunda análise possibilitará verificar se as características físicas
de superfície e subsuperfície do solo (variáveis de manejo) induzidas pelos
tratamentos estudados irão ou não variar com a condição física da camada
superficial do solo reinante por ocasião da ocorrência do fenômeno da erosão
hídrica pluvial no que se refere a sua influência no mesmo e, assim, poder
identificar indicadores físicos de qualidade do solo para fins de minimização de
tal fenômeno e do escoamento superficial a ele associado.
4.4.1. Inter-relações com vistas à avaliação do efeito da degradação
induzida da estrutura do solo nas perdas de água e solo por erosão
hídrica
4.4.1.1. Taxa constante de infiltração de água no solo x redução da massa
de raízes, estabilidade de agregados e rugosidade superficial do
solo
Nas figuras 25 a 27 são apresentadas as relações da taxa de
infiltração de água no solo na condição de equilíbrio da enxurrada com as
reduções relativas percentuais respectivamente, da massa seca de raízes
mortas na camada de solo de 0 a 10 cm, do índice de estabilidade dos
agregados do solo (DMP) em água na sua camada de 0 a 15 cm e do índice de
rugosidade (IR) superficial do solo medido logo após os testes de chuva nos
últimos cinco testes de erosão com chuva simulada realizados (T3 a T7),
estando o solo, em cada teste, com sua superfície mobilizada (repreparada)
por meio de uma gradagem leve, na profundidade média de 15 cm e totalmente
descoberta, nos quatro tratamentos que tiveram o solo cultivado no período
experimental. Analisando os dados nas referidas figuras, observa-se que a taxa
de infiltração de água no solo na condição de equilíbrio da enxurrada foi
101
FIGURA 25. Relação da taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada (iq
c
) com a redução relativa percentual da
massa seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm,
na condição de solo mobilizado por meio de uma gradagem leve
e descoberto (testes de chuva T3 a T7), nos tratamentos com os
últimos cultivos empregados no experimento.
FIGURA 26. Relação da taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada (iq
c
) com a redução relativa percentual do
índice de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP) na
sua camada de 0 a 15 cm, na condição de solo mobilizado por
meio de uma gradagem leve e descoberto (testes de chuva T3 a
T7), nos tratamentos com cultivo do solo estudados.
y = 40,8 e
-0,0115x
; R
2
= 0,69**
y = 30,4 e
-0,0050x
; R
2
= 0,57**
y = 40,5 e
-0,0097x
; R
2
= 0,69**
y = 48,2 e
-0,0159x
; R
2
= 0,76**
0
8
16
24
32
40
48
56
64
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
REDUÇÃO RELATIVA DO ÍNDICE DMP DOS AGREGADOS DO SOLO, %
if
c
, mm
h
-1
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
y = 45,1 - 0,171 x ; R
2
= 0,56*
y = 33,3 - 0,103 x ; R
2
= 0,42*
y = 47,3 - 0,270 x ; R
2
= 0,86**
0
8
16
24
32
40
48
56
64
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
REDUÇÃO RELATIVA DA MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, %
if
c
, mm
h
-1
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
102
FIGURA 27. Relação da taxa de infiltração de água na condição de equilíbrio
da enxurrada (iq
c
) com a redução relativa percentual do índice de
rugosidade superficial do solo (IR) medido logo após os testes de
chuva simulada, na condição de solo mobilizado por meio de
uma gradagem leve e descoberto (testes de chuva T3 a T7), nos
tratamentos com cultivo do solo estudados.
significativamente correlacionada (nível de probabilidade de 1%, na quase
totalidade dos casos) com as três variáveis de manejo consideradas, em todos
tratamentos incluídos na análise. Assim, observa-se que, à medida que a
estrutura do solo foi sendo degradada (analisada por meio dos valores
crescentes de redução relativa percentual de uma dada variável de manejo na
abcissa do gráfico), em função da cessação do cultivo do solo e das ações
combinadas do tempo, dos repreparos do solo e das sucessivas chuvas
simuladas aplicadas, os valores da taxa de infiltração de água no solo na
condição de equilíbrio da enxurrada nos tratamentos avaliados foram
diminuindo, de forma linear (inclinação das curvas de suave a moderada) na
sua relação com a massa seca de raízes mortas (Figura 25) e de forma
exponencial (inclinação das curvas de suave a moderada) na sua relação com
os índices tanto de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP - Figura
26) quanto de rugosidade superficial do solo (IR - Figura 27). Com base nos
valores do coeficiente de determinação (R
2
) oriundos das análises de
regressão mostrados em tais figuras, a variação observada nos valores da taxa
y = 40,8 e
-0,0128x
; R
2
= 0,74**
y = 28,7 e
-0,0050x
; R
2
= 0,56**
y = 36,9 e
-0,0087x
; R
2
= 0,72**
y = 38,6 e
-0,0174x
; R
2
= 0,66**
0
8
16
24
32
40
48
56
64
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
REDUÇÃO RELATIVA DO ÍNDICE IR DO SOLO, %
if
c
, mm
h
-1
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
103
de infiltração de água no solo na condição de equilíbrio da enxurrada foi
explicada, pelos modelos, de 42% a 86% pela variação nos valores da massa
seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm, de 57% a 76% pela
variação nos valores do índice de estabilidade dos agregados do solo em água
(DMP) na sua camada de 0 a 15 cm e de 56% a 74% pela variação nos
valores do índice de rugosidade superficial do solo (IR) medidos logo após os
testes de chuva simulada, dependendo do tratamento avaliado. O grau de
ajuste dos modelos variou de significativo ou altamente significativo em todos
os casos.
4.4.1.2. Perda total de água x redução da massa de raízes e estabilidade
de agregados
Nas figuras 28 e 29 são apresentadas as relações da perda total de
água da chuva na forma de enxurrada com as reduções relativas percentuais
respectivamente, da massa seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a
10 cm e do índice de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP) na
sua camada de 0 a 15 cm nos últimos cinco testes de erosão com chuva
simulada realizados (T3 a T7), estando o solo, em cada um deles, com sua
superfície mobilizada (repreparada) por meio de uma gradagem leve, na
profundidade média de 15 cm, e totalmente descoberta, nos quatro tratamentos
que tiveram o solo cultivado no período experimental. Analisando os dados nas
referidas figuras, observa-se que a perda total de água por erosão hídrica foi
significativamente correlacionada (nível de probabilidade de 5% em
aproximadamente 43% dos casos e de 1% no restante deles) com as duas
variáveis de manejo consideradas, em todos os tratamentos incluídos na
análise. Assim, observa-se que, à medida que a estrutura do solo foi sendo
degradada, analisada do mesmo modo e explicada pelas mesmas razões como
anteriormente, os valores da perda total de água da chuva na forma de
enxurrada nos tratamentos avaliados foram aumentando, de forma exponencial
(inclinação das curvas de suave a moderada) tanto na sua relação com a
massa seca de raízes mortas (Figura 28) quanto na sua relação com o índice
de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP - Figura 29), ao inverso
do observado com a taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada, o que está coerente. Com base nos valores do
104
FIGURA 28. Relação da perda total de água da chuva com a redução relativa
percentual da massa seca de raízes mortas na camada de solo de
0 a 10 cm, na condição de solo mobilizado por meio de uma
gradagem leve e descoberto (testes de chuva T3 a T7), nos
tratamentos com os últimos cultivos empregados no experimento.
FIGURA 29. Relação da perda total de água da chuva com a redução relativa
percentual do índice de estabilidade dos agregados do solo em
água (DMP) na sua camada de 0 a 15 cm, na condição de solo
mobilizado por meio de uma gradagem leve e descoberto (T3 a
T7), nos tratamentos com cultivo do solo estudados.
y = 28,8 e
0,0087x
; R
2
= 0,49*
y = 26,9 e
0,0089x
; R
2
= 0,62*
y = 29,1 e
0,0090x
; R
2
= 0,69*
y = 31,7 e
0,0086x
; R
2
= 0,84**
0
20
40
60
80
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
REDUÇÃO RELATIVA DO ÍNDICE DMP DOS AGREGADOS DO SOLO, %
PERDA TOTAL DE ÁGUA. % da chuva .
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
y = 24,7 e
0,0046x
; R
2
= 0,48**
y = 18,8 e
0,0089x
; R
2
= 0,65**
y = 29,3 e
0,0050x
; R
2
= 0,73**
0
20
40
60
80
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
REDUÇÃO RELATIVA DA MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, %
PERDA TOTAL DE ÁGUA, % da chuva .
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
105
coeficiente de determinação (R
2
) oriundos das análises de regressão
mostrados em tais figuras, a variação observada nos valores da perda total de
água foi explicada, pelos modelos, de 48% a 73% pela variação nos valores da
massa seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm e de 49% a
84% pela variação nos valores do índice de estabilidade dos agregados do solo
(DMP) em água na sua camada de 0 a 15 cm, dependendo do tratamento
avaliado. O grau de ajuste dos modelos variou de significativo a altamente
significativo em todos os casos.
4.4.1.3. Taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da enxurrada x
redução da massa de raízes, estabilidade de agregados e
rugosidade superficial do solo
Nas figuras 30, 31 e 32 são apresentadas as relações da taxa de
perda de solo na condição de equilíbrio da enxurrada com as reduções
relativas, respectivamente, da massa seca de raízes mortas na camada de solo
de 0 a 10 cm, do índice de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP)
na sua camada de 0 a 15 cm e do índice de rugosidade superficial do solo (IR)
medido logo após os testes de chuva nos últimos cinco testes de erosão com
chuva simulada realizados (T3 a T7), estando o solo, em cada um deles, com
sua superfície mobilizada (repreparada) por meio de uma gradagem leve, na
profundidade média de 15 cm, e totalmente descoberta, nos quatro tratamentos
que tiveram o solo cultivado no período experimental. Analisando os dados nas
referidas figuras, observa-se que nas relações da taxa de perda de solo na
condição de equilíbrio da enxurrada com as três variáveis de manejo
consideradas, os modelos ajustaram-se significativamente (nível de
probabilidade de 1% em aproximadamente 65% dos casos e de 5% no restante
deles), em todos os tratamentos incluídos na análise. Assim, observa-se que, à
medida que a estrutura do solo foi sendo degradada, analisada do mesmo
modo e explicada pelas mesmas razões como anteriormente, os valores da
taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da enxurrada nos tratamentos
avaliados foram aumentando, de forma exponencial (inclinação das curvas
suave até pouco mais da metade do seu percurso e forte no restante dele) na
sua relação com as três variáveis de manejo consideradas (Figuras 30 a 32).
106
FIGURA 30. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com a redução relativa percentual da massa
seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm, na
condição de solo mobilizado por meio de uma gradagem leve e
descoberto (testes de chuva T3 a T7), nos tratamentos com os
últimos cultivos empregados no experimento.
FIGURA 31. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com a redução relativa percentual do índice
de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP) na sua
camada de 0 a 15 cm, na condição de solo mobilizado por meio
de uma gradagem leve e descoberto (testes de chuva T3 a T7),
nos tratamentos com cultivo do solo estudados.
y = 1.461 e
0,0879x
; R
2
= 0,87**
y = 1.959 e
0,0520x
; R
2
= 0,56*
y = 7.256 e
0,0313x
; R
2
= 0,89**
y = 14.174 e
0,0296x
; R
2
= 0,69*
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
100.000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
REDUÇÃO RELATIVA DO ÍNDICE DMP DOS AGREGADOS DO SOLO, %
TPSq
c
, kg ha
-1
h
-1
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
y = 141 e
0,059x
; R
2
= 0,75**
y = 3.963 e
0,025x
; R
2
= 0,92**
y = 380 e
0,044x
; R
2
= 0,76**
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
40.000
45.000
50.000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
REDUÇÃO RELATIVA DA MASSA DE RAÍZES MORTAS, %
TPSq
c
, kg ha
-1
h
-1
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD (rz - aveia preta)
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD (rz - ervilhaca)
7Sc,SP/0,5Av,SD (rz - aveia preta)
107
FIGURA 32. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com a redução relativa percentual do índice
de rugosidade superficial do solo (IR) medido logo após os testes
de chuva simulada, na condição de solo mobilizado por meio de
uma gradagem leve e descoberto (testes de chuva T3 a T7), nos
tratamentos com cultivo do solo estudados.
Com base nos valores do coeficiente de determinação (R
2
) oriundos
das análises de regressão mostrados em tais figuras, a variação observada nos
valores da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da enxurrada foi
explicada, pelos modelos, de 75% a 92% pela variação nos valores da massa
seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm, de 56% a 87% pela
variação nos valores do índice de estabilidade dos agregados do solo (DMP)
em água na sua camada de 0 a 15 cm e de 57% a 79% pela variação nos
valores do índice de rugosidade (IR) superficial do solo medidos logo após os
testes de chuva simulada, dependendo do tratamento avaliado. O grau de
ajuste dos modelos variou de significativo a altamente significativo em todos os
casos.
4.4.1.4. Perda total de solo x redução da massa de raízes e estabilidade de
agregados
Nas figuras 33 e 34 são apresentadas as relações da perda total de solo
com as reduções relativas percentuais, respectivamente, da massa seca de
y = 1.661 e
0,0896x
; R
2
= 0,79**
y = 2.612 e
0,0620x
; R
2
= 0,79**
y = 10.887 e
0,0248x
; R
2
= 0,72*
y = 21.643 e
0,0314x
; R
2
= 0,57*
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
100.000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
REDUÇÃO RELATIVA DO IR DO SOLO, %
TPSq
c
, kg ha
-1
h
-1
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
108
raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm e do índice de estabilidade dos
agregados do solo (DMP) em água na sua camada de 0 a 15 cm nos últimos
cinco testes de erosão com chuva simulada realizados (T3 a T7), estando o
solo, em cada um deles, com sua superfície mobilizada (repreparada) por meio
de uma gradagem leve, na profundidade média de 15 cm, e totalmente
descoberta, nos quatro tratamentos que tiveram o solo cultivado no período
experimental. Analisando os dados nas referidas figuras, observa-se que nas
relações da perda total de solo com as duas variáveis de manejo consideradas,
os modelos ajustaram-se significativamente (nível de probabilidade de 1% na
totalidade dos casos), em todos os tratamentos incluídos na análise. Assim,
observa-se que, à medida que a estrutura do solo foi sendo degradada,
analisada do mesmo modo e explicada pelas mesmas razões como
anteriormente, os valores da perda total de solo nos tratamentos avaliados
foram aumentando, de forma exponencial (inclinação das curvas suave até
pouco mais metade do seu percurso e forte no restante dele) na sua relação
com a redução relativa percentual da massa de raízes mortas (Figura 33) e de
forma linear (forte inclinação das curvas) na sua relação com a redução relativa
percentual do índice de estabilidade dos agregados do solo (DMP) em água
(Figura 34). Com base nos valores do coeficiente de determinação (R
2
)
oriundos das análises de regressão mostrados em tais figuras, a variação
observada nos valores da perda total de solo foi explicada, pelos modelos, de
63% a 96% pela variação nos valores da massa seca de raízes mortas na
camada de solo de 0 a 10 cm e de 80% a 95% pela variação nos valores do
índice de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP) na sua camada
de 0 a 15 cm, dependendo do tratamento avaliado. O grau de ajuste dos
modelos foi altamente significativo em todos os casos.
Baseado no que foi exposto nesta primeira abordagem das inter-
relações de dados deste trabalho, pode-se dizer que as variáveis de manejo do
solo medidas no estudo (características físicas de superfície e subsuperfície do
solo induzidas pelos tratamentos estudados e submetidas a um processo de
deterioração das mesmas) tiveram relação clara e direta com as variáveis
observadas de erosão hídrica na condição de solo recém e repetidamente
mobilizado e descoberto. O tipo e a magnitude dos valores das relações,
contudo, dependentes do tipo específico de manejo do solo empregado.
109
FIGURA 33. Relação da perda total de solo com a redução relativa percentual
da massa seca de raízes mortas na camada de solo de 0 a 10 cm,
na condição de solo mobilizado por meio de uma gradagem leve e
descoberto (testes de chuva T3 a T7), nos tratamentos com os
últimos cultivos empregados no experimento.
FIGURA 34. Relação da perda total de solo com a redução relativa percentual
do índice de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP)
na sua camada de 0 a 15 cm, na condição de solo mobilizado
por meio de uma gradagem leve e descoberto (testes de chuva
T3 a T7), nos tratamentos com cultivo do solo estudados.
y = -4.412 + 1.427x ; R
2
= 0,92**
y = -9.344 + 1.156x ; R
2
= 0,80**
y = -5.407 + 1.084x ; R
2
= 0,95**
y = 2.792 + 1.849x ; R
2
= 0,87**
0
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
140.000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
REDUÇÃO RELATIVA DO ÍNDICE DMP DOS AGREGADOS DO SOLO, %
PERDA TOTAL DE SOLO, kg ha
-1
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi, SD/3,5Sc, SP
y = 642 e
0,043x
; R
2
= 0,63**
y = 65 e
0,074x
; R
2
= 0,84**
y = 1.716 e
0,039x
; R
2
= 0,96**
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
REDUÇÃO RELATIVA DA MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, %
PERDA TOTAL DE SOLO, kg ha
-1
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD (rz - aveia preta)
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD (rz - ervilhaca)
7Sc,SP/0,5Av,SD (rz - aveia preta)
110
Independentemente destas variações, verificou-se que, à medida que
os valores das características físicas de superfície e subsuperfície do solo
avaliadas foram sendo rebaixados pela degradação imposta a sua estrutura, a
infiltração de água no solo foi sendo diminuída e as perdas de água e solo
sendo foram sendo aumentadas.
4.4.1.5. Efeito residual do uso do solo com culturas anuais na erosão
hídrica
O efeito residual do uso do solo com dada cultura ou sistema de
culturas na erosão pode ser avaliado por meio de um fator denominado de fator
residual - Fr (Wischmeier & Smith, 1978). Neste estudo, tal fator foi calculado
para cada tratamento viável de ser incluído na análise por meio da razão das
perdas de solo de cada um deles, obtidas em cada teste de erosão com chuva
simulada realizado, a partir do terceiro teste (T3 - quando o solo foi pela
primeira vez preparado por meio da operação de uma gradagem leve na
profundidade média de 15 cm), com as correspondentes perdas de solo obtidas
no último teste de chuva (T7), as quais foram as mais elevadas do estudo e
próximas à verificada no tratamento testemunha (parcela padrão ou unitária) no
sexto teste de chuva (T6), indicando que o efeito residual do uso do solo na
erosão com as culturas anuais utilizadas estava, já, praticamente terminando
(valor da razão próximo ou igual a 1,0). Os resultados deste fator obtidos no
presente trabalho, da forma como a que foi há pouco descrita, estão
apresentados na figura 35. Analisando os dados desta figura, observa-se que a
correlação das variáveis usadas na regressão foi altamente significativa em
todos os tratamentos considerados, com comportamento distinto, entretanto,
em um deles, mas todos apresentando valores crescentes do fator residual (Fr)
com o tempo de decorrência dos testes de erosão com chuva simulada (T3 a
T7). O tratamento 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD foi o que apresentou comportamento
distinto em tal relação, sendo ela linear, enquanto os demais tratamentos
apresentaram comportamento semelhante entre si e, todos, exibindo relação
do tipo curvilinear (modo potência). Observa-se ainda na figura 35 que o efeito
residual do uso do solo na erosão com as culturas anuais utilizadas decaiu
mais rapidamente e em igual grau nos tratamentos 7Sc,Sp/0,5Av,SD e 4Av-
Mi,SD/3,5Sc,SP (aproximadamente 50% de redução do efeito ou Fr=0,5 nos
111
primeiros 10 a 15 dias), seguido de perto do tratamento 4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD
(aproximadamente 45% de redução do efeito ou Fr=0,45 nos primeiros 15 a 20
dias). Aproximadamente aos 65 dias de decorrência dos testes de erosão com
chuva simulada, os três últimos tratamentos se igualaram no que se refere à
redução do efeito residual em questão (aproximadamente 75% de redução no
mesmo ou Fr=0,75). A partir dos 65 dias, entretanto, o último tratamento
referido superou os dois primeiros no que diz respeito ao valor do fator residual.
Quanto ao tratamento 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD, com comportamento distinto dos
demais tratamentos (relação linear no primeiro e curvilinear nos últimos), os
valores do seu fator residual foram moderadamente crescendo com o tempo de
decorrência dos testes de erosão com chuva simulada, denotando a maior
resistência da estrutura do solo no mesmo no que se refere à ação erosiva da
chuva e da enxurrada dela originada. Tomando por base os resultados
apresentados na figura 35, é possível constatar que a duração do efeito
FIGURA 35. Fator residual do uso do solo com culturas anuais relacionado à
erosão hídrica em função do tempo de decorrência dos testes de
chuva simulada realizados, calculados com base nos dados de
perda total de solo obtidos na condição de solo mobilizado por
meio de uma gradagem leve e descoberto (testes de chuva T3 a
T7).
y = 0,18 x
0,3208
; R
2
= 0,99**
y = 0,31 x
0,2190
; R
2
= 0,99**
y = 0,36 x
0,1790
; R
2
= 0,96**
y = 0,0069x ; R
2
= 0,95**
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 20 40 60 80 100 120 140 160
TEMPO DE DECORRÊNCIA DOS TESTES DE CHUVA SIMULADA, dias
FATOR RESIDUAL, Fr
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD
4Sc, SP/3,5Er-Fm, SD
7Sc, SP/0,5Av, SD
4Av-Mi,SD/3,5Sc,SP
112
residual do uso do solo na erosão com as culturas anuais empregadas no
presente trabalho (aproximadamente 5 meses) foi bem menor do que a
relatada por Wischmeier (1973) e Cogo & Streck (2003) para pastagem
(aproximadamente 2 anos). Esta diferença nos resultados é perfeitamente
explicável, tendo em vista a maior capacidade das pastagens em geral de
construir e de manter a qualidade física da estrutura do solo.
4.4.2. Inter-relações com vistas à avaliação de indicadores físicos da
qualidade do solo para fins de minimização da erosão hídrica
pluvial e do escoamento superficial a ela associado e de valores
dos coeficientes das variáveis do subfator PLU do modelo RUSLE
4.4.2.1. Inter-relações pontuais sob três condições físicas distintas da
camada superficial do solo, avaliadas antes do processo de
degradação induzida da sua estrutura (testes de chuva T1, T2 e
T3)
4.4.2.1.1. Taxa constante de infiltração de água no solo x massa de raízes
mortas, estabilidade de agregados e rugosidade superficial do
solo
Nas figuras 36 e 37 são apresentadas as inter-relações da taxa de
infiltração de água no solo na condição de equilíbrio da enxurrada
respectivamente, com a massa seca de raízes mortas na camada de solo de 0
a 10 cm e com o índice de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP)
na sua camada e 0 a 15 cm, nas condições de solo não mobilizado (superfície
consolidada), com e sem cobertura por resíduo cultural (testes de chuva T1 e
T2), e solo recém-mobilizado (superfície solta), sem cobertura por resíduo
cultural (teste de chuva T3), enquanto na figura 38 é apresentada a inter-
relação da variável em questão com o índice de rugosidade superficial do solo
(IR) medido logo após cada teste de chuva simulada, exclusivamente na
condição solo mobilizado (superfície solta) e sem nenhuma cobertura por
resíduo cultural (teste de chuva T3). Analisando os dados nas referidas figuras,
observa-se que houve correlação significativa da taxa de infiltração de água no
solo na condição de equilíbrio da enxurrada em, apenas, 55% das situações
apresentadas (nível de probabilidade de 1% em 15% das situações
apresentadas e de 5% em 40% das situações apresentadas). Tais correlações
113
se deram com a massa de raízes mortas na condição de solo não mobilizado
(superfície consolidada) e coberto e descoberto, associadas aos testes de
chuva T1 e T2 (R
2
=0,56 e 0,53, respectivamente - Figura 36), e com o índice
de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP) na condição de solo
não mobilizado (superfície consolidada), tanto coberto quanto descoberto,
associada, respectivamente, aos testes de chuva T1 e T2 (R
2
=0,76 e 0,60,
respectivamente - Figura 37). Mannering et al. (1968) também encontraram
correlação significativa entre a taxa de infiltração de água no solo e a
estabilidade dos agregados. Já quando o solo se encontrava mobilizado
(superfície solta) e descoberto (teste de chuva T3), o preparo do mesmo, por si
só, instantaneamente modificou muito as condições físicas para infiltração de
água na sua superfície, facilitando o processo (Mannering et al., 1968). Desta
forma, as condições físicas do solo instantaneamente melhoradas pelo seu
preparo se sobrepuseram ao efeito benéfico tanto da massa de raízes mortas
quanto da estabilidade dos agregados do solo na infiltração de água no
mesmo, fazendo com que sua correlação com as mesmas resultasse não
significativa sob tal condição da camada superficial do solo (Figuras 36 e 37).
Quanto à constatação da taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada não ter sido significativamente correlacionada (de fato,
ela foi praticamente inexistente) com o índice de rugosidade superficial do solo
(IR) medido logo após o teste de chuva T3 (solo mobilizado e descoberto –
Figura 38), ela é explica pelo fato de que a influência da rugosidade reside
mais na quantidade total de água infiltrada antes do início da enxurrada do que
na sua velocidade de infiltração propriamente dita, tendo em vista que,
normalmente, por ocasião da taxa constante de infiltração, as microdepressões
associadas à rugosidade superficial estão, já, totalmente preenchidas com
água e com presença de selo, não tendo praticamente mais nenhum efeito na
taxa constante de infiltração de água no solo, especialmente na condição de
solo mobilizado e descoberto, como foi o presente caso. Resultados deste tipo
foram também obtidos por Cassol et al. (1999) e por Castro et al. (2006) em
estudos semelhantes. Com base nos resultados encontrados, pode-se dizer
que a massa de raízes mortas e o índice de estabilidade dos agregados do
solo em água (DMP) presentes na camada superficial do solo constituíram
indicadores físicos da qualidade do mesmo para fins de aumento da taxa de
114
FIGURA 36. Relação da taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada (iq
c
) com a massa seca de raízes mortas
na camada de solo de 0 a 10 cm em distintas condições físicas
da camada superficial do solo, independentemente dos
tratamentos com os últimos cultivos empregados no
experimento.
FIGURA 37.Relação da taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada (iq
c
) com o índice de estabilidade dos
agregados do solo em água (DMP) na sua camada de 0 a 10 para
o solo não mobilizado e de 0 a 15 cm para o solo mobilizado em
distintas condições físicas da camada superficial do solo,
independentemente dos tratamentos com cultivo do solo
estudados.
y = 2,60 e
0,6114x
; R
2
= 0,76**
y = 16,02 e
0,2319x
; R
2
= 0,60*
y = 41,44 e
-0,0196x
; R
2
= 0,02
ns
0
8
16
24
32
40
48
56
64
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
DMP, mm
if
c
, mm h
-1
T1 - solo consolidado e coberto
T2 - solo consolidado e descoberto
T3 - solo mobilizado e descoberto
y = 11,2 e
0,00008x
; R
2
= 0,56*
y = 26,8 e
0,00003x
; R
2
= 0,53*
y = 39,4 e
-0,000001x
; R
2
= 0,002
ns
0
8
16
24
32
40
48
56
64
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000
MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, kg ha
-1
if
c
, mm h
-1
T1 - solo consolidado e coberto
T2 - solo consolidado e descoberto
T3 - solo mobilizado e descoberto
115
y = 40,8 - 1,669x ; R
2
= 0,01
ns
0
8
16
24
32
40
48
56
64
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
IR, cm
if
c
, mm h
-1
FIGURA 38. Relação da taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada (if
c
) com o índice de rugosidade
superficial do solo (IR) medido logo após o seu primeiro preparo
(superfície solta e descoberta - teste de chuva T3),
independentemente dos tratamentos com cultivo do solo
estudados.
infiltração de água na sua superfície sob condição de saturação em grau
satisfatório, portanto indicadores físicos da qualidade do solo para fins de
redução da taxa máxima de descarga da enxurrada também satisfatórios,
porém com limitação. A massa de raízes mortas ficou limitada como indicadora
de qualidade para tal propósito à condição de solo consolidado e coberto e o
índice de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP) à condição de
solo também consolidado, porém tanto coberto quanto descoberto (Figuras 36
e 37). Estas duas variáveis de manejo do solo, mais o índice de rugosidade
superficial do solo – IR (Figura 38), não serviram o propósito em relação à
variável de erosão hídrica em questão na condição de solo pela primeira vez
mobilizado e descoberto.
4.4.2.1.2. Perda total de água por erosão hídrica x massa de raízes mortas,
estabilidade de agregados e rugosidade superficial do solo
Nas figuras 39 a 41 são apresentadas as inter-relações da perda
116
total de água da chuva na forma de enxurrada com as mesmas variáveis de
manejo e nas mesmas condições físicas da camada superficial do solo como
antes feito com a taxa de infiltração de água na condição de equilíbrio da
enxurrada (item 4.4.2.1.1). Analisando os dados nas referidas figuras, observa-
se que nas relações da perda total de água por erosão hídrica com as três
variáveis de manejo consideradas, nas três condições físicas da camada
superficial do solo estudadas, com o tipo e a magnitude dos valores das
relações, os modelos ajustaram-se significativamente (nível de probabilidade
de 5% em 85% dos casos e de 1% no restante deles e valores do coeficiente
de determinação R
2
variando de 0,50 a 0,85), contudo, dependentes da
variável empregada e da condição física do solo avaliada. Independentemente
destas variações, observa-se nas mesmas figuras que a perda total de água
diminuiu com o aumento nos valores de qualquer uma das três variáveis de
manejo consideradas, de modo linear na sua relação com a massa de raízes
mortas (Figura 39), exponencial com o índice de estabilidade dos agregados do
solo em água - DMP (Figura 40) e potência com o índice de rugosidade
superficial do solo - IR (Figura 41), com inclinação das curvas de suave a
moderada em todas as relações. É importante chamar a atenção nestas figuras
para os elevados valores da perda total de água na condição de solo não
mobilizado (superfície consolidada), independentemente da cobertura por
resíduo cultural (testes de chuva T1 e T2), comparados aos valores na
condição de solo mobilizado (superfície solta) e descoberto (teste de chuva
T3), mesmo sob elevados valores da massa de raízes mortas e do índice de
estabilidade dos agregados do solo em água (DMP). Tal fato é explicado pela
existência de baixa rugosidade superficial no solo, associada à consolidação da
sua superfície, quando ele não é mobilizado, o que diminui a retenção e a
infiltração superficiais de água no mesmo e permite maior escoamento
superficial, mesmo sob elevado nível de cobertura do solo por resíduo cultural.
Estes resultados indicam que, para lograr maior êxito na retenção e na
infiltração superficiais de água, é desejável que o solo sofra alguma
mobilização, como pode ser comprovado pelos resultados apresentados na
figura 41. Com base nos resultados encontrados, pode-se dizer que,
independentemente da condição física da camada superficial do solo avaliada,
a massa de raízes mortas e o índice de estabilidade dos agregados do solo
117
FIGURA 39. Relação da perda total de água com a massa seca de raízes
mortas na camada de solo de 0 a 10 cm em distintas condições
físicas da camada superficial do solo, independentemente dos
tratamentos com os últimos cultivos empregados no
experimento.
FIGURA 40. Relação da perda total de água com o índice de estabilidade dos
agregados do solo em água (DMP) na sua camada de 0 a 10
para o solo não mobilizado e de 0 a 15 cm para o solo
mobilizado, em distintas condições físicas da camada superficial
do solo, independentemente dos tratamentos com cultivo do solo
estudados
y = 103,4 e
-0,1480x
; R
2
= 0,69*
y = 93,7 e
-0,1180x
; R
2
= 0,53*
y = 40,7 e
-0,1030x
; R
2
= 0,72*
0
20
40
60
80
100
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
DMP, mm
PERDA TOTAL DE ÁGUA, % da chuva .
T1 - solo consolidado e coberto
T2 - solo consolidado e descoberto
T3 - solo mobilizado e descoberto
y = 72,6 - 0,001x ; R
2
= 0,50*
y = 32,9 - 0,0006x ; R
2
= 0,53*
y =71,9 - 0,001x ; R
2
= 0,51*
0
20
40
60
80
100
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000
MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, kg ha
-1
PERDA TOTAL DE ÁGUA. % da chuva .
T1 - solo consolidado e coberto
T2 - solo consolidado e descoberto
T3 - solo mobilizado e descoberto
118
y = 28,14 x
-0,2410
; R
2
= 0,85**
0
20
40
60
80
100
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
IR, cm
PERDA TOTAL DE ÁGUA. % da chuva .
FIGURA 41. Relação da perda total de água com o índice de rugosidade
superficial do solo (IR) medido logo após o seu primeiro preparo
(superfície solta e descoberta – teste de chuva T3),
independentemente dos tratamentos com cultivo do solo
estudados.
em água (DMP) constituíram indicadores físicos da qualidade do mesmo para
fins de redução da perda total de água na forma de enxurrada em grau
satisfatório, com resultado um pouco melhor para a segunda variável, enquanto
o índice de rugosidade superficial do solo (IR) serviu o propósito em grau muito
satisfatório na condição de solo pela primeira vez mobilizado e descoberto.
4.4.2.1.3. Taxa constante de perda de solo por erosão hídrica x massa de
raízes mortas, estabilidade de agregados e rugosidade
superficial do solo
Nas figuras 42 a 44 são apresentadas as inter-relações da taxa de
perda de solo por erosão hídrica na condição de equilíbrio da enxurrada com
as mesmas variáveis de manejo e nas mesmas condições físicas da camada
superficial do solo como antes feito com a taxa constante de infiltração de água
no solo (item 4.4.2.1.1) e com a perda total de água (4.4.2.1.2). Analisando os
dados nas referidas figuras, observa-se que nas relações da taxa de perda de
solo por erosão hídrica na condição de equilíbrio da enxurrada com as três
variáveis de manejo consideradas, nas três condições físicas da camada
119
superficial do solo estudadas, exceto a condição de solo não mobilizado
(superfície consolidada) e coberto, os modelos ajustaram-se significativamente
(nível de probabilidade de 1% em 60% dos casos e de 5% no restante deles e
valores do coeficiente de determinação R
2
variando de 0,55 a 0,93). Os
modelos foram do tipo exponencial (inclinação das curvas de moderada a forte)
e, inclusive, com a magnitude dos valores nas mesmas dentro de uma faixa
relativamente estreita. Da mesma forma como ocorreu com a perda total de
água, os valores da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada diminuíram com o aumento nos valores das três variáveis de manejo
consideradas, porém de modo bem mais acentuado (inclinação das curvas de
moderada a forte, em contraste com a inclinação suave a moderada verificada
com a perda total de água). O grau de ajuste do modelo da taxa de perda de
solo na condição de equilíbrio da enxurrada com as três variáveis de manejo
consideradas na condição de solo não mobilizado (superfície consolidada) e
coberto (teste de chuva T1) não foi significativa, o que se deveu à elevada
cobertura superficial do solo presente em tal teste de chuva (80% a 100% -
Tabela 8), a qual simplesmente anulou o efeito das mesmas. Isto é explicado
pelo fato de que a cobertura superficial do solo, seja ela constituída de resíduo
cultural, seja ela constituída de plantas rasteiras, representa a forma mais
eficaz de se dissipar energia do impacto das gotas da chuva na sua superfície,
minimizando e, até, impedindo a desagregação inicial das partículas do solo,
como também constatado por Cogo (1981) e por Streck (1999) em condições
semelhantes de trabalho. Quanto à diminuição dos valores da taxa de perda de
solo na condição de equilíbrio da enxurrada com o aumento dos valores da
massa de raízes mortas (Figura 42) e do índice de estabilidade dos agregados
do solo em água – DMP (Figura 43) na condição de solo não mobilizado
(superfície consolidada e baixa rugosidade superficial) e descoberto (teste de
chuva T2), ela é explicada, além do efeito da consolidação do solo em si, pela
maior resistência adquirida pela superfície do solo contra a desagregação das
suas partículas sob tais níveis das referidas variáveis, enquanto na condição de
solo mobilizado (superfície solta) e descoberto (teste de chuva T3), em adição
às razões recém mencionadas, ela é explicada, em caráter muito especial, pela
rugosidade superficial do solo resultante do seu preparo, a qual aprisiona os
sedimentos da erosão nas microdepressões a ela associadas, o que já não
120
acontece quando o solo se encontra sem mobilizado com superfície
praticamente lisa. Com base nos valores do coeficiente de determinação R
2
mostrados nas figuras 42 a 44, percebe-se que, de modo geral, a variação no
índice de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP) explicou melhor
a variação na taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da enxurrada do
que a massa de raízes mortas, bem como ela foi melhor explicada por qualquer
uma destas duas variáveis na condição de solo mobilizado (teste de chuva T3)
do que na condição de solo não mobilizado (testes de chuva T1 e T2), ambas
desprovidas de cobertura por resíduo cultural. As correlações mais elevadas da
variável de erosão hídrica em questão ocorreram com o índice de estabilidade
dos agregados do solo em água (DMP) e com o índice de rugosidade
superficial do solo (IR) na condição de solo mobilizado e descoberto do teste
de chuva T3 (R
2
=0,93, em ambas as relações – Figuras 43 e 44). Com base
nos resultados encontrados, pode-se dizer que, na ausência de cobertura do
solo por resíduo cultural, independentemente da mobilização da sua camada
superficial, a massa de raízes mortas e o índice de estabilidade dos agregados
FIGURA 42. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com a massa seca de raízes mortas na
camada de solo de 0 a 10 cm em distintas condições físicas da
camada superficial do solo, independentemente dos tratamentos
com os últimos cultivos empregados no experimento.
y = 507 e
-0,0001x
; R
2
= 0,24
ns
y = 8.124 e
-0,0003x
; R
2
= 0,55*
y = 10.968 e
-0,0002x
; R
2
= 0,66*
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
16.000
18.000
20.000
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000
MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, kg ha
-1
TPSq
c
, kg ha
-1
h
-1
T1 - solo consolidado e coberto
T2 - solo consolidado e descoberto
T3 - solo mobilizado e descoberto
121
FIGURA 43. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com o índice de estabilidade dos agregados
do solo em água (DMP) na sua camada de 0 a 10 para o solo
não mobilizado e de 0 a 15 cm para o solo mobilizado em
distintas condições físicas da camada superficial do solo,
independentemente dos tratamentos com cultivo do solo
estudados.
y = 99.575 e
-4,075x
; R
2
= 0,93**
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
IR, cm
TPSq
c
, kg ha
-1
h
-1
FIGURA 44. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com o índice de rugosidade superficial do
solo (IR) medido logo após o seu primeiro preparo (superfície
solta e descoberta - teste de chuva T3), independentemente dos
tratamentos com cultivo do solo estudados.
y = 18.078 e
-1,372x
; R
2
= 0,40
ns
y = 687.617 e
-1,978x
; R
2
= 0,70**
y = 181.852 e
-1,325x
; R
2
= 0,93**
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
DMP, mm
TPSq
c
, kg ha
-1
h
-1
T1 - solo consolidado e coberto
T2 - solo consolidado e descoberto
T3 - solo mobilizado e descoberto
122
do solo em água (DMP) constituíram indicadores físicos da qualidade do
mesmo para fins de minimização da taxa de perda de solo na condição de
equilíbrio da enxurrada em grau de satisfatório a quase muito satisfatório, com
resultado um pouco melhor para a segunda variável, enquanto o índice de
rugosidade superficial do solo (IR) serviu o propósito em grau muito satisfatório
na condição de solo pela primeira vez mobilizado e descoberto, igualmente
como ocorreu com a perda total de água da chuva na forma de enxurrada. As
duas primeiras variáveis de manejo do solo, entretanto, não serviram o
propósito em relação à variável de erosão hídrica em questão na condição de
solo não mobilizado e coberto.
4.4.2.1.4. Perda total de solo por erosão hídrica x massa de raízes mortas,
estabilidade de agregados e rugosidade superficial do solo
Nas figuras 45 a 47 são apresentadas as inter-relações da perda
total de solo por erosão hídrica com as mesmas variáveis de manejo e nas
mesmas condições físicas da camada superficial do solo como antes feito com
a taxa constante de infiltração de água no solo (item 4.4.2.1.1), perda total de
água (item 4.4.2.1.2) e taxa constante de perda de solo (item 4.4.2.1.3).
Analisando os dados nas referidas figuras, observa-se que, como era
esperado, a perda total de solo por erosão hídrica apresentou comportamento
praticamente idêntico ao da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada no que se refere a sua relação com as três variáveis de manejo
consideradas no estudo. Assim, o grau de ajuste dos modelos foi significativo
(nível de probabilidade de 1% em 60% dos casos e de 5% no restante deles e
valores do coeficiente de determinação R
2
variando de 0,59 a 0,92) com as três
variáveis de manejo consideradas, nas três condições físicas da camada
superficial do solo estudadas, exceto a condição de solo não mobilizado
(superfície consolidada) e coberto, com todas as relações que foram
estatisticamente significativas, exceto uma, sendo do tipo exponencial
(inclinação das curvas de moderada a forte) e, igualmente como ocorreu com a
taxa constante de perda de solo, com a magnitude dos valores nas mesmas
dentro de uma faixa relativamente estreita. A inter-relação que foi exceção no
que se refere ao tipo de comportamento (modo potência, com inclinação da
curva forte) da variável de erosão hídrica em questão ocorreu com o índice de
123
rugosidade superficial do solo (IR) na condição de solo mobilizado (superfície
solta) e descoberto do teste de chuva T3 (Figura 47). Igualmente como ocorreu
com a taxa constante de perda de solo, baseado nos valores do coeficiente de
determinação R
2
mostrados nas figuras 45 a 47, percebe-se que, de modo
geral, a variação no índice de estabilidade dos agregados do solo em água
(DMP) explicou melhor a variação na perda total de solo do que a massa de
raízes mortas. No entanto, de modo oposto, a variação da variável de erosão
hídrica em questão foi melhor explicada por qualquer uma destas duas
variáveis de manejo na condição de solo não mobilizado do teste T2 (superfície
consolidada) do que na condição de solo mobilizado do teste T3 (superfície
solta), ambas desprovidas de cobertura por resíduo cultural. As correlações
mais fortes da variável de erosão hídrica em questão ocorreram com o índice
de rugosidade superficial do solo (IR) na condição de solo mobilizado
FIGURA 45. Relação da perda total de solo com a massa seca de raízes
mortas na camada de solo de 0 a 10 cm em distintas condições
físicas da camada superficial do solo, independentemente dos
tratamentos com os últimos cultivos empregados no
experimento.
y = 1.128e
-0,0001x
; R
2
= 0,25
ns
y = 23.957 e
-0,0003x
; R
2
= 0,68*
y = 11.633 e
-0,0002x
; R
2
= 0,59*
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
40.000
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000
MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, kg ha
-1
PERDA TOTAL DE SOLO, kg ha
-1
T1 - solo consolidado e coberto
T2 - solo consolidado e descoberto
T3 - solo mobilizado e descoberto
124
FIGURA 46. Relação da perda total de solo com o índice de estabilidade dos
agregados do solo em água (DMP) na sua camada de 0 a 10
para o solo não mobilizado e de 0 a 15 cm para o solo
mobilizado, em distintas condições físicas da camada superficial
do solo, independentemente dos tratamentos com cultivo do
solo estudados.
y = 2.049 x
-2,749
; R
2
= 0,92**
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
40.000
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
IR, cm
PERDA TOTAL DE SOLO, kg ha
-1
FIGURA 47. Relação da perda total de solo com o índice de rugosidade
superficial do solo (IR) medido logo após o seu primeiro preparo
(superfície solta e descoberta - teste de chuva T3),
independentemente dos tratamentos com cultivo do solo estudados.
y = 13.234 e
-1,006x
; R
2
= 0,40
ns
y = 3.000.000 e
-2,154x
; R
2
= 0,82**
y = 144.186 e
-1,186x
; R
2
= 0,79**
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
DMP, mm
PERDA TOTAL DE SOLO, kg ha
-1
T1 - solo consolidado e coberto
T2 - solo consolidado e descoberto
T3 - solo mobilizado e descoberto
125
(superfície solta) e descoberto do teste de chuva T3 (R
2
=0,92 – Figura 47) e
com o índice de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP) na
condição de solo não mobilizado (superfície consolidada) e descoberto do teste
de chuva T2 (R
2
=0,82 – Figura 46). Com base nos resultados encontrados,
pode-se dizer que, na ausência de cobertura do solo por resíduo cultural,
independentemente da mobilização da sua camada superficial, a massa de
raízes mortas e o índice de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP)
presentes na camada superficial do solo constituíram indicadores físicos da
qualidade do mesmo para fins de redução da perda total de solo por erosão
hídrica em grau de satisfatório a quase muito satisfatório, com resultado
consideravelmente melhor para a segunda variável, enquanto o índice de
rugosidade superficial do solo (IR) serviu o propósito em grau muito satisfatório
na condição de solo mobilizado pela primeira vez e descoberto, igualmente
como ocorreu com a perda total de água da chuva na forma de enxurrada e
com a taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da enxurrada. As duas
primeiras variáveis de manejo do solo, entretanto, não serviram o propósito em
relação à variável de erosão hídrica em questão na condição de solo não
mobilizado e coberto.
Com base no que foi exposto neste item, pode-se dizer que as três
variáveis de manejo do solo consideradas (massa de raízes mortas das
culturas, índice de estabilidade dos agregados do solo em água – DMP e índice
de rugosidade superficial do solo - IR) deram evidência de servir de
promissores indicadores físicos da qualidade do solo para fins de redução da
perda total de água da chuva na forma de enxurrada (escoamento superficial
associado à erosão hídrica pluvial) ou, inversamente, para fins de aumento da
quantidade total de água da chuva infiltrada no solo, independentemente da
condição física da camada superficial do solo estudada (solo não mobilizado,
coberto e descoberto, e solo pela primeira vez mobilizado e descoberto). Na
mesma linha de consideração, as referidas variáveis de manejo do solo
serviram o propósito de minimização da taxa de perda de solo na condição de
equilíbrio da enxurrada e da perda total de solo, exceto na condição de solo
não mobilizado e coberto, em que a cobertura superficial do solo por resíduo
cultural totalmente anulou o efeito das variáveis de manejo em consideração.
Quanto à taxa de infiltração de água na condição de equilíbrio da enxurrada,
126
serviram o propósito de indicadores físicos da qualidade do solo para fins de
aumento da mesma a massa de raízes mortas das culturas na condição de
solo não mobilizado e coberto e o índice de estabilidade dos agregados do solo
em água (DMP) nas condições de solo não mobilizado, tanto coberto quanto
descoberto. Nenhuma das variáveis de manejo em questão (massa de raízes
mortas das culturas, índice de estabilidade dos agregados do solo em água –
DMP e índice de rugosidade superficial do solo – IR) serviram o propósito de
indicadores da qualidade do solo para fins de aumento da taxa de infiltração de
água no mesmo na condição de equilíbrio da enxurrada na condição de solo
pela primeira vez mobilizado e descoberto.
4.4.2.1.5. Eficácia de redução da erosão hídrica da massa de raízes mortas
presente na camada superficial do solo com vistas ao subfator
PLU do modelo RUSLE
Julgou-se oportuno neste momento, em função da recém feita discussão
dos resultados de perda de solo por erosão hídrica em função das variáveis de
manejo consideradas no estudo, tratar da eficácia de redução da erosão hídrica
da massa de raízes mortas presente na camada superficial do solo
especificamente em relação ao subfator PLU (uso anterior da terra) do fator C
(cobertura e manejo do solo) do modelo RUSLE (Equação Universal de Perda
de Solo Revisada) de predição da erosão hídrica (Renard et al, 1997). Como já
foi comentado, a massa de raízes mortas presente na camada superficial do
solo neste estudo influenciou fortemente a estabilidade dos seus agregados em
água (índice DMP - Figura 12) e, decorrente disso, ela também influenciou
outras condições físicas internas e externas do solo relacionadas com a
magnitude do processo erosivo causado pela água da chuva e da enxurrada
dela originada. As raízes das culturas (vivas ou mortas) presentes na camada
superficial do solo influenciam o processo de erosão hídrica pluvial de dois
modos principais, a saber: a) pela facilidade ou dificuldade com que as
partículas de solo são desagregadas da sua massa pela ação da chuva e, ou,
da enxurrada dela originada e 2) pela maior ou menor capacidade do solo de
deixar infiltrar água da chuva na sua superfície e de permitir o livre movimento
da mesma no seu interior (Cogo & Streck, 2003). Já era esperado, portanto,
que as perdas de solo por erosão hídrica observadas nos testes de chuva
127
simulada realizados neste estudo tivessem correlação significativa com a
massa de raízes mortas presente na camada superficial do solo, como é bem
ilustrado na figura 48. Analisando os dados desta figura, observa-se que o
aumento na massa seca de raízes mortas na camada superficial do solo
causou a diminuição nas perdas de solo por erosão hídrica na condição de solo
recém-mobilizado (superfície solta) e descoberto, a qual imperou durante a
realização dos últimos cinco testes de chuva simulada (T3 a T7), ressaltando a
importância das raízes das plantas na determinação da qualidade física do solo
para fins agrícolas. Observa-se na figura 48 que as perdas de solo por erosão
hídrica diminuíram acentuadamente (de forma exponencial) com aumentos na
massa seca de raízes mortas no solo de, até, 3.500 kg ha
-1
a 4.000 kg ha
-1
,
sendo o grau de ajuste dos modelos altamente significativas nos três
tratamentos avaliados. A magnitude da eficácia de redução da erosão hídrica
da massa de raízes presente na camada superficial do solo pode ser avaliada
pela análise dos valores do coeficiente angular b das equações de regressão
entre estas duas variáveis, mostrados na figura 48, para cada tratamento
avaliado. Esta informação é fundamental no cálculo do subfator PLU - uso
anterior da terra do fator C - cobertura e manejo do solo do modelo RUSLE de
predição da erosão hídrica (Renard et al., 1997). Os valores do coeficiente b
das equações de regressão mostrados na figura 48 são maiores do que os
observados por Cogo & Streck (2003) para a relação da concentração de
sedimentos na enxurrada na sua condição de equilíbrio com a quantidade da
biomassa vegetal incorporada ao solo por eles utilizada (massa de raízes
mortas+massa de resíduo cultural incorporado de uma pastagem nativa de
gramíneas quimicamente dessecada). Esta diferença nos resultados se deve
às diferentes culturas e às diferentes quantidades de raízes mortas das
mesmas presentes na camada superficial do solo nos dois estudos referidos,
sendo as quantidades de massa de raízes bastante superiores no presente
estudo. No entanto, conforme bem salientado por Cogo & Streck (2003), os
valores do coeficiente b encontrados neste estudo, bem como no estudo deles,
a ser usados na descrição da eficácia de redução da erosão hídrica da massa
de raízes mortas presente na camada superficial do solo, não são diretamente
comparáveis com os valores registrados nos arquivos computacionais do
modelo RUSLE. Isto porque, nos arquivos desse modelo, os valores do
128
coeficiente b se referem à massa de raízes (vivas e mortas) presente nos 2,54
cm superiores do solo (1,0 polegada), sendo necessário, para fins de
comparação de valores, fazer a correção dos valores de b obtidos neste
estudo, na camada de solo de 0 a 10 cm e no sistema métrico de medidas,
para a camada de solo de 0 a 2,5 cm e no sistema inglês de medidas, tendo
em vista que estes são os requerimentos do modelo RUSLE em relação a tal
fator. Para isso, é necessário multiplicar os valores de b encontrados neste
estudo pelo fator de correção 4,4127, para se fazer a devida correspondência
com a profundidade e com o sistema de medidas usados no referido modelo,
nos Estados Unidos. Feito isso, os valores do coeficiente b das equações de
regressão associadas aos tratamentos 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD, 4Sc,SP/3,5Er-
Fm,SD e 7Sc,SP/0,5Av,SD, mostrados na figura 48, passam a ser,
respectivamente, iguais a -0,0013, -0,0048 e -0,0048. O valor corrigido do
coeficiente b do tratamento 4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD (-0,0013) ficou bastante
FIGURA 48. Relação da perda total de solo com a massa seca de raízes mortas
na camada de solo de 0 a 10 cm, na condição de solo mobilizado
por meio de uma gradagem leve e descoberto, nos tratamentos
com os últimos cultivos empregados no experimento.
y = 85.746 e
-0,0011x
; R2 = 0,93**
y = 136.547 e
-0,0011x
; R2 = 0,96**
y = 50.994 e
-0,0003x
; R2 = 0,63**
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000
MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, kg ha
-1
PERDA TOTAL DE SOLO, kg ha
-1
4Av-Mi/3,5Av-Mt,SD (rz - aveia preta)
4Sc,SP/3,5Er-Fm,SD (rz - ervilhaca)
7Sc,SP/0,5Av,SD (rz - aveia preta)
129
próximo dos valores observados por Cogo & Streck (2003) em seu estudo
(-0,0010 e -0,0012) e dos utilizados no modelo RUSLE para a erosão em
sulcos (-0,0018) e para a combinação erosão em sulcos-erosão em
entressulcos (-0,0014). Quanto aos valores corrigidos do coeficiente b para os
outros dois tratamentos avaliados neste estudo, eles diferiram muito tanto dos
utilizados nos arquivos do modelo RUSLE quanto dos encontrados por Cogo e
Streck (2003), principalmente pelo fato de que, neste estudo, utilizou-se
exclusivamente a massa seca de raízes mortas na sua derivação, enquanto no
referido modelo e no estudo de Cogo & Streck (2003) é considerada a
biomassa vegetal subterrânea integral na sua derivação, ou seja, massa de
raízes mortas+massa de resíduos culturais incorporados no solo. Certamente,
mais estudos sobre o assunto devem ser realizados para a melhor afirmação
dessas considerações.
4.4.2.2. Inter-relações temporalmente embasadas na condição física
exclusiva de camada superficial solo continuamente mobilizada e
descoberta, avaliadas durante o processo de degradação induzida
da sua estrutura (testes de chuva T3 a T7)
As inter-relações apresentadas no item 4.4.2.1 (Figuras 36 a 49)
refletem o efeito das condições físicas da camada superficial do solo
resultantes da ação dos tratamentos estudados no processo erosivo na forma
como elas se encontravam logo após o solo ter sofrido suspensão do seu
processo de cultivo nas parcelas experimentais, sem ainda ter iniciado o
processo de degradação induzida da sua estrutura propriamente dito, o qual
ocorreu a partir do terceiro teste de erosão com chuva simulada (T3), com o
solo sendo periódica e repetidamente mobilizado e permanecido na completa
ausência de cobertura. Tais relações, como já foi bem esclarecido, foram
obtidas com os dados oriundos exclusivamente dos três primeiros testes de
erosão com chuva simulada realizados (T1 e T2 - solo não mobilizado ou
consolidado coberto e descoberto e T3 - solo mobilizado pela sua primeira vez
e coberto) e permitiram inferir sobre as características físicas de superfície e
subsuperfície do solo pretensas de servir de indicadores da qualidade do solo
para fins de minimização da erosão hídrica pluvial e do escoamento superficial
130
a ela associado que mais se sobressaíram sob tais condições físicas da
camada superficial do solo.
Em prosseguimento ao objetivo recém mencionado, a partir deste
momento serão outra vez apresentadas as inter-relações obtidas com os dados
oriundos exclusivamente dos últimos cinco testes de erosão com chuva
simulada realizados, com o solo sendo periódica e repetidamente mobilizado
(por meio de uma gradagem leve, na profundidade média de 15 cm) e
permanecido descoberto (testes de chuva T3 a T7), exatamente como foi feito
com as inter-relações apresentadas e discutidas no item 4.4.1 (quando se
tratou da avaliação do efeito da degradação induzida da estrutura do solo na
erosão hídrica pluvial e no escoamento superficial a ela associado), porém,
desta vez, combinando os pontos de todos os tratamentos considerados numa
só análise. Este procedimento permitirá inferir sobre os pretensos indicadores
físicos da qualidade do solo para fins de minimização da erosão hídrica pluvial
e do escoamento superficial a ela associado sob processo de degradação
(induzida) das características físicas de superfície e subsuperfície do solo que,
naturalmente, lhes servem de base, na já referida condição de solo periódica e
repetidamente mobilizado e sem nenhuma cobertura por resíduo cultural. Os
resultados desta análise são mostrados nas figuras 49 a 58. Por oportuno, é
lembrado que não foram incluídas nesta análise as relações da perda total de
água e da perda total de solo com o índice de rugosidade superficial do solo
(IR). Isto porque, nesta seqüência de testes de erosão com chuva simulada (T3
a T7), tal variável de manejo do solo (IR) foi medida sempre após um dado
teste de chuva ter sido realizado. Desta forma, revestiu-se de pouca
consistência a sua relação com as referidas variáveis de erosão hídrica, as
quais sofreram influência das características físicas da camada superficial do
solo do início ao fim de cada chuva. Contudo, são apresentadas as inter-
relações do índice de rugosidade superficial do solo (IR) medido da forma
como foi recém descrita com as taxas de infiltração de água e de perda de solo
na condição de equilíbrio da enxurrada, tendo em vista que estas variáveis de
erosão hídrica foram medidas já quase ao final das chuvas, portanto muito
próximas à medição do índice de rugosidade superficial do solo (IR) e, desta
forma, revestindo-se de consistência as inter-relações entre elas.
131
4.4.2.2.1. Taxa constante de infiltração de água no solo x massa de raízes
mortas, estabilidade de agregados e rugosidade superficial do
solo
Analisando as figuras 49 a 51, observa-se que a taxa de infiltração
de água no solo na condição de equilíbrio da enxurrada, na combinação dos
tratamentos considerados, se correlacionou significativamente (nível de
probabilidade de 1%) tanto com a massa seca de raízes mortas (relação no
modo potência, com inclinação da curva suave - Figura 49) quanto com o
índice de estabilidade dos agregados do solo em água DMP (relação no modo
linear, com inclinação da curva de suave a moderada – Figura 50), com
resultado um pouco melhor, entretanto, para a primeira variável (R
2
=0,55,
comparado com R
2
=0,49 para a segunda variável), mas ela não se
y = 8,49 x
0,1644
; R
2
= 0,55**
0
8
16
24
32
40
48
56
64
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000
MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, kg ha
-1
if
c
, mm h
-1
FIGURA 49. Relação da taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada (iq
c
) com a massa seca de raízes mortas na
camada de solo de 0 a 10 cm na condição de solo com superfície
mobilizada e descoberta em processo de degradação (testes de
chuva T3 a T7), independentemente dos tratamentos com os
últimos cultivos empregados no experimento.
132
y = 20,9 + 3,82x ; R² = 0,49**
0
8
16
24
32
40
48
56
64
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
DMP, mm
ifc, mm h
-1
FIGURA 50. Relação da taxa de infiltração de água na condição de equilíbrio da
enxurrada (iq
c
) com o índice de estabilidade dos agregados do solo
em água (DMP) na sua camada de 0 a 15 cm na condição de solo
com superfície mobilizada e descoberta em processo de
degradação (testes de chuva T3 a T7), independentemente dos
tratamentos com cultivo do solo estudados.
FIGURA 51. Relação da taxa de infiltração de água no solo na condição de
equilíbrio da enxurrada (iq
c
) com o índice de rugosidade superficial
do solo (IR) medido logo após os testes de chuva na condição de
solo com superfície mobilizada e descoberta em processo de
degradação (testes de chuva T3 a T7), independentemente dos
tratamentos com cultivo do solo estudados.
y = 37,9 x
0,2043
; R
2
= 0,17
ns
0
8
16
24
32
40
48
56
64
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
IR, cm
if
c
, mm
h
-1
133
correlacionou do mesmo modo com o índice de rugosidade superficial do solo
IR (Figura 50). As razões para estes resultados já foram dadas anteriormente.
Com base nestes resultados, pode-se dizer que, sob tal condição de
desenvolvimento do processo erosivo pluvial (superfície de solo mobilizada e
descoberta, em processo de degradação), a massa de raízes mortas das
culturas e o índice de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP)
presentes na sua camada superficial constituíram indicadores físicos da
qualidade do mesmo para fins de aumento da taxa de infiltração da água da
chuva no solo na condição de saturação do mesmo em graus satisfatórios,
portanto podendo servir de indicadores de redução da taxa máxima de
descarga do escoamento superficial associado à erosão hídrica pluvial também
em graus satisfatórios. O índice de rugosidade superficial do solo (IR),
entretanto, não serviu o propósito.
4.4.2.2.2. Perda total de água por erosão hídrica x massa de raízes mortas e
estabilidade de agregados do solo
Analisando as figuras 52 e 53, observa-se que a perda total de água
da chuva na forma de enxurrada, na combinação dos tratamentos
considerados, se correlacionou significativamente (nível de probabilidade de
1%) tanto com a massa seca de raízes mortas (relação no modo potência, com
inclinação da curva suave - Figura 52) quanto com o índice de estabilidade dos
agregados do solo em água DMP (relação no modo linear, com inclinação da
curva de suave a moderada – Figura 53), com resultado um pouco melhor,
entretanto, para a primeira variável (R
2
=0,71, comparado com R
2
=0,61 para a
segunda variável), de modo similar ao ocorrido com a taxa constante de
infiltração de água no solo (Figuras 49 e 50), porém um pouco superior (a julgar
pelos maiores valores dos coeficientes de correlação R
2
na mesma). As razões
para estes resultados também já foram dadas anteriormente. Com base nos
resultados encontrados, pode-se dizer que, sob tal condição de
desenvolvimento do processo erosivo pluvial (superfície de solo mobilizada e
descoberta, em processo de degradação), a massa de raízes mortas das
culturas e o índice de estabilidade dos agregados do solo em água (DMP)
presentes na sua camada superficial constituíram indicadores físicos da
qualidade do mesmo para fins de redução do escoamento superficial associado
134
FIGURA 52. Relação da perda total de água com a massa seca de raízes
mortas na camada de solo de 0 a 10 cm na condição de solo com
superfície mobilizada e descoberta em processo de degradação
(testes de chuva T3 a T7), independentemente dos tratamentos
com os últimos cultivos empregados no experimento.
FIGURA 53. Relação da perda total de água com o índice de estabilidade dos
agregados do solo em água (DMP) na sua camada de 0 a 15 cm
na condição de solo com superfície mobilizada e descoberta em
processo de degradação (testes de chuva T3 a T7),
independentemente dos tratamentos com cultivo do solo
estudados.
y = 142 x
-0,181
; R
2
= 0,71**
0
20
40
60
80
100
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000
MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, kg ha
-1
PERDA TOTAL DE ÁGUA, % da chuva .
y = 52,4 - 5,96 x ; R
2
= 0,61**
0
20
40
60
80
100
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
DMP, mm
PERDA TOTAL DE ÁGUA, % da chuva
.
135
à erosão hídrica pluvial em graus satisfatórios, igualmente como ocorreu com a
taxa de infiltração de água no solo na condição de equilíbrio da enxurrada,
porém em valor um pouco mais elevado.
4.4.2.2.3. Taxa constante de perda de solo por erosão hídrica x massa de
raízes mortas, estabilidade de agregados e rugosidade
superficial do solo
Analisando as figuras 54 a 56, observa-se que a taxa de perda de
solo na condição de equilíbrio da enxurrada, na combinação dos tratamentos
considerados, se correlacionou significativamente (nível de probabilidade de
1%) com as três variáveis de manejo consideradas, sendo as relações no
modo potência (inclinação da curva muito forte) para a massa seca de raízes
mortas (Figura 54) e no modo exponencial (inclinação da curva forte) tanto para
o índice de estabilidade dos agregados do solo em água DMP (Figura 55)
quanto para o índice de rugosidade superficial do solo IR (Figura 56), com
FIGURA 54. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com a massa seca de raízes mortas na
camada de solo de 0 a 10 cm na condição de solo com superfície
mobilizada e descoberta em processo de degradação (testes de
chuva T3 a T7), independentemente dos tratamentos com os
últimos cultivos empregados no experimento.
y = 40.000.000 x
-1,0813
; R
2
= 0,73**
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000
MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, kg ha
-1
TPSq
c
, kg ha
-1
h
-1
136
FIGURA 55. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com o índice de estabilidade dos agregados do
solo em água (DMP) na sua camada de 0 a 15 cm na condição de
solo com superfície mobilizada e descoberta em processo de
degradação (testes de chuva T3 a T7), independentemente dos
tratamentos com cultivo do solo estudados.
FIGURA 56. Relação da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (TPSq
c
) com o índice de rugosidade superficial do
solo (IR) medido logo após os testes de chuva na condição de
solo com superfície mobilizada e descoberta em processo de
degradação (testes de chuva T3 a T7), independentemente dos
tratamentos com cultivo do solo estudados.
y = 154.280 e
-7,9876x
; R
2
= 0,67**
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
DMP, mm
TPSq
c
, kg ha
-1
h
-1
y = 154.280 e
-7,9876x
; R
2
= 0,67**
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
IR, cm
TPSq
c
, kg ha
-1
h
-1
137
resultado um pouco melhor, entretanto, para a primeira variável (R
2
=0,73,
comparado com R
2
=0,67 para as duas últimas variáveis). As razões para estes
resultados já foram dadas anteriormente. Com base nos resultados
encontrados, pode-se dizer que, sob tal condição de desenvolvimento do
processo erosivo pluvial (superfície de solo mobilizada e descoberta, em
processo de degradação), as três variáveis de manejo do solo em questão
constituíram indicadores físicos da qualidade do mesmo para fins de
minimização da taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da enxurrada
em grau muito satisfatório, expressivamente superando o grau verificado tanto
com a taxa de infiltração de água no solo na condição de equilíbrio da
enxurrada (Figuras 49 a 51) quanto com a perda total de água da chuva na
forma de enxurrada (Figuras 52 e 53).
4.4.2.2.4. Perda total de solo por erosão hídrica x massa de raízes mortas e
estabilidade de agregados do solo
Analisando as figuras 57 e 58, observa-se que a perda total de solo
por erosão hídrica, na combinação dos tratamentos considerados, como era de
se esperar, apresentou comportamento muito parecido ao verificado com a
taxa de perda de solo na condição de equilíbrio da enxurrada, resguardados a
magnitude dos valores nas suas relações e o tipo de relação nas suas
associações com a massa seca de raízes mortas. Assim, verifica-se que o grau
de ajuste do modelo da relação da perda total de solo com a massa seca de
raízes mortas (Figura 57) foi significativo (nível de probabilidade de 1%),
porém, contrariamente ao que foi observado com a taxa constante de perda de
solo (relação no modo potência, com inclinação da curva muito forte – Figura
54), de modo exponencial (forte inclinação da curva). Também observou-se
que o grau de ajuste do modelo da relação da perda total de solo com o índice
de estabilidade do solo em água DMP (Figura 58) foi significativo (nível de
probabilidade de 1%), sendo o modelo exponencial (forte inclinação da curva),
igualmente como foi verificado com a taxa constante de perda de solo (Figura
55). Os graus de ajuste dos modelos da relação em cada uma delas foram
bastante próximos (R
2
=0,62 com a primeira variável e R
2
=0,67), bem como
bastante próximos dos graus de ajuste dos modelos verificados na relação da
taxa constante de perda de solo com estas mesmas duas variáveis de manejo
138
FIGURA 57. Relação da perda total de solo com a massa seca de raízes
mortas na camada de solo de 0 a 10 cm na condição de solo com
superfície mobilizada e descoberta em processo de degradação
(testes de chuva T3 a T7), independentemente dos tratamentos
com os últimos cultivos empregados no experimento.
FIGURA 58. Relação da perda total de solo com o índice de estabilidade dos
agregados do solo em água (DMP) na sua camada de 0 a 15 cm
na condição de solo com superfície mobilizada e descoberta em
processo de degradação (testes de chuva T3 a T7),
independentemente dos tratamentos com cultivo do solo
estudados.
y = 52.346 e
-0,0004x
;
R
2
= 0,62**
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
100.000
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000
MASSA SECA DE RAÍZES MORTAS, kg ha
-1
PERDA TOTAL DE SOLO, kg ha
-1
y = 290.560 e
-1,058x
; R
2
= 0,67**
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
100.000
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
DMP, mm
PERDA TOTAL DE SOLO, kg ha
-1
139
(R
2
=0,73 para a primeira variável e R
2
=0,67 para a segunda – respectivamente
Figuras 54 e 55). As razões para os resultados destas relações também já
foram dadas. Com base nos resultados encontrados, pode-se dizer que, sob tal
condição de desenvolvimento do processo erosivo pluvial (superfície de solo
mobilizada e descoberta, em processo de degradação de suas características),
tanto a massa seca de raízes mortas quanto o índice de estabilidade dos
agregados do solo em água (DMP) presentes na camada superficial do solo
constituíram indicadores físicos da qualidade do mesmo para fins de
minimização da perda total de solo por erosão hídrica pluvial em grau muito
satisfatório, igualmente como o verificado com a taxa de perda de solo na
condição de equilíbrio da enxurrada (Figuras 54 e 55).
Com base no que foi exposto neste item, pode-se dizer que, na
condição de solo continuamente mobilizado e descoberto, as três variáveis de
manejo consideradas (massa de raízes mortas das culturas, índice de
estabilidade dos agregados do solo em água – DMP e índice de rugosidade
superficial do solo –IR) deram evidência de servir de promissores indicadores
físicos da qualidade do solo para fins de minimização da erosão hídrica pluvial
e do escoamento superficial a ela associado.
140
5. CONCLUSÕES
Os diferentes tipos e modos de condução das seqüências culturais
estudadas influenciaram de modo diferente as condições físicas da camada
superficial do solo e, como tal, a erosão hídrica pluvial e o escoamento
superficial a ela associado.
As seqüências culturais que produziram maior massa de raízes
foram mais eficazes na melhoria das condições físicas da camada superficial
do solo e, como tal, no controle da erosão hídrica pluvial e do escoamento
superficial a ela associado.
As características físicas da camada superficial do solo que se
diferenciaram de modo significativo entre os tratamentos estudados foram a
massa de raízes mortas, o teor de matéria orgânica, o diâmetro médio
ponderado dos agregados de solo em água (índice DMP) e a rugosidade
superficial do solo (índice IR), sem diferenças entre tratamentos, contudo, no
que se refere aos valores de densidade, macro, micro e porosidade total do
solo.
As características físicas da camada superficial do solo melhoradas
pelo cultivo degradaram relativamente rápido (6 meses), tendo como causas
principais a suspensão do cultivo e as ações mecânicas do preparo periódo e
repetido do solo e das chuvas simuladas aplicadas, com seus valores
praticamente igualando-se ao final dos testes de chuva e, como tal, igualando-
se também os valores de perda de solo e água por erosão hídrica a elas
associados.
A perda de água da chuva na forma de enxurrada foi a mais elevada
no solo não-mobilizado, cultivado em semeadura direta, independentemente
tanto do tipo e modo de condução das seqüências culturais, quanto da
cobertura superficial por resíduo cultural, e foi a mais baixa no solo recém-
141
mobilizado, mesmo sem cobertura superficial por resíduo cultural, mantendo-se
assim até o final do experimento.
Contrariamente ao observado com a perda de água, a perda de solo
por erosão hídrica foi a mais baixa no solo não-mobilizado (cultivado em
semeadura direta) provido de elevada cobertura superficial por resíduo cultural,
seguida de perto pela perda tanto do solo não-mobilizado (cultivado em
semeadura direta) quanto do solo recém-mobilizado, ambos sem cobertura
superficial por resíduo cultural, com os seus valores aumentando
expressivamente, entretanto, à medida em que o solo ia sendo preparado.
A massa de raízes mortas, o diâmetro médio ponderado dos
agregados de solo em água (índice DMP) e a rugosidade superficial do solo
(índice IR) mostraram-se bons indicadores físicos de qualidade para o
propósito de redução da perda de água em todas as condições físicas
estudadas da camada superficial do solo, e muito bons indicadores para o
propósito de redução da perda de solo, porém excetuando-se para este último
a condição de solo com elevada cobertura superficial, na qual o efeito das
referidas variáveis foi irrelevante.
O efeito residual do uso do solo com culturas anuais na erosão
hídrica, nas condições do estudo, foi bastante curto (6 meses), quando
comparado com o efeito do uso do solo com pastagem (2 anos), observado na
literatura.
Os valores obtidos do coeficiente c (-0,0013 e -0,0048), associado à
variável massa de raízes do subfator PLU (uso anterior da terra) do modelo
RUSLE de predição da erosão hídrica, ficaram na faixa reportada na literatura.
142
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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