UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE AGRONOMIA, MEDICINA VETERINÁRIA E
ZOOTECNIA
Programa de Pós-graduação em Agricultura Tropical
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA EFETIVA E ERODIBILIDADE
ENTRESSULCOS DE SOLOS DA BACIA DO RIO DAS MORTES
EDWALDO DIAS BOCUTI
CUIABÁ – MT
2016
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE AGRONOMIA, MEDICINA VETERINÁRIA E
ZOOTECNIA
Programa de Pós-graduação em Agricultura Tropical
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA EFETIVA E ERODIBILIDADE
ENTRESSULCOS DE SOLOS DA BACIA DO RIO DAS MORTES
EDWALDO DIAS BOCUTI
Engenheiro Agrônomo
Orientador: Prof. Dr. RICARDO SANTOS SILVA AMORIM
CUIABÁ – MT
2016
Dissertação apresentada à faculdade de Agronomia, Medicina Veterinária e Zootecnia da Universidade Federal de Mato Grosso, para obtenção do título de Mestre em Agricultura Tropical.
A minha amada avó, Joana Antônia Dias, minha eterna rainha a quem eu
amarei por toda eternidade.
A meus pais, Ezuel domingas Dias Bocuti e Dirço Bocuti, a quem admiro pelo
esforço com o qual me criaram e educaram.
E por toda compreensão, exemplo de dignidade e, principalmente, pelo apoio
incondicional ao longo de toda a minha vida. Ao meu irmão Eduardo Dias Bocuti
e Irmã Nadja Maria Dias Bocuti e “Amigos” que sempre torceram por mim e me
apoiaram. E ainda por todo carinho, amizade e companheirismo.
Dedico
Ao meu orientador Prof. Dr. Ricardo Santos Silva Amorim e a professora
Drª. Oscarlina Lúcia dos Santos Weber, pela confiança, estímulo, paciência,
competência, profissionalismo e principalmente pelas
sugestões, que contribuíram de forma relevante para meu crescimento
profissional.
Ofereço
AGRADECIMENTOS
A Deus pela minha vida, saúde e pelo amparo nas horas difíceis.
Ao Programa de Pós-graduação em Agricultura Tropical da Universidade
Federal de Mato Grosso, seu corpo de direção, administrativo e docente, pela
oportunidade de poder dar continuidade em meus estudos.
À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Mato Grosso (FAPEMAT),
pela concessão de bolsa de estudos, desta forma oportunizaram o meu crescimento
profissional e possibilitou minha permanência na Universidade.
Ao professor Ricardo Santos Silva Amorim e Suzana S. Santos pela
colaboração imprescindível e fundamental participação na realização deste trabalho.
Aos amigos do CARBIOCIAL, representados aqui por Tulio Gonçalves dos
Santos, e aos bolsistas de iniciação científica Dan Rocha, Weliton, Camila, Carolen
Piazza, Rodrigo Menezes, Wallas e Henrique Gomes, pelo trabalho em equipe e por
toda predisposição em ajudar sempre que solicitados.
Aos meus amigos e amigas – do PPGAT, por todos os momentos bons e
difíceis que passamos juntos, que fortaleceram os laços da amizade, num ambiente
fraterno e respeitoso. Por todo companheirismo e agradável convivência.
Por fim, a todas as pessoas que, de maneira direta ou indireta, contribuíram
para a concretização deste trabalho.
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA EFETIVA E EROBIBILIDADE ENTRESSULCOS
DE SOLOS DA BACIA DO RIO DAS MORTES
RESUMO – Para calibrar e validar de modelos de predição de erosão hídrica nas áreas do Cerrado mato-grossense é de fundamental importância o levamento de dados a campo. Desta forma, no presente trabalho, objetivou-se determinar a condutividade hidráulica efetiva (Ke) e a erodibilidade entressulcos (Ki) e suas correlações com com as características físicas e físico-hídricas dos solos. Para tanto esta dissertação foi desenvolvida em dois capítulos, sendo o primeiro intitulado intitulado “Determinação a campo da condutividade hidráulica efetiva e da erobibilidade entressulcos de solos mato-grossenses”, e o segundo intitulado “Correlação da condutividade hidráulica efetiva e erodibilidade entressulcos com os atributos físicos e fisico-hídricos de solos do Cerrrado”. Este trabalho foi desenvolvido em seis áreas contemplando usos: Pasto ponto 1 (Pp1), Pasto ponto 2 (Pp2), Agrícola ponto 1 (Ap1), Agrícola ponto 2 (Ap2), Cerrado1 (C1) e São Vicente1 (SV1), localizadas nos munícipios de Campo Verde e Santo Antônio de Leverger do estado de Mato Grosso. Para a determinação de Ki e Ke foram utilizados limitadores em chapa galvanizada para construção das parcelas testes e um simulador de chuva. As análises de correlação foram realizadas inicialmente com todas as seis áreas de estudo utilizando os seguintes atributos do solo: granulométricos do solo, argila dispersa em água, grau de floculação da argila, matéria orgânica, porosidade total, micro e macroporosidade, índices de avaliação de estabilidade de agregados, densidade do solo e relação silte/argila. A erodibilidade em entressulcos para as áreas de estudo são iguais a 2,44x105, 1,32x106, 1,56x105, 2,47x105, 8,56x104, 5,93x105 kg.s.m-4 para Ap1, Ap2, Pp1, Pp2, C1 e SVp1 respectivamente. A condutividade hidráulica efetiva determinada, nas áreas de estudo são iguais a 81,52; 109,94; 30,63; 24,49; 48,31; e 28,37 mm h-1 para Pp1; Pp2; Ap1, Ap2, C1 e SV1, respectivamente. A erodibilidade entressulcos foi diferente (p≤0.05)somente entre as áreas Ap2 e C1. A condutividade hidráulica foi diferente (p≤0.05) somente entre Pp2 e Ap2 (p≤0.05). Os atributos areia total, matéria orgânica e argila apresentaram correlação significativa com a condutividade hidráulica efetiva independente da classe textural do solo estudado, evidenciando-se, desta forma, que esses atributos podem ser bons preditores da condutividade hidráulica efetiva. Não foi possível a identificação de atributos preditores de erodibilidade entressulcos independente da textura do solo, ou seja, é necessário separação de grupo textural para tal identificação. Para solos arenosos os atributos areia grossa, areia muito fina e índice de estabilidade de agregados apresentam maior potencial de predição da erodibilidade entressulco. Para os solos argilosos os atributos areia grossa, areia média, diâmetro médio ponderado, diâmetro médio geométrico e índice de estabilidade de agregados apresentaram maior potencial de predição da erodibilidade entressulco. Palavras-chave: Susceptibilidade a erosão, modelagem de erosão hídrica, Solos do
cerrado.
ERODIBILITY INTERRILL AND EFFECTIVE HYDRAULIC CONDUCTIVITY SOIL
THE BASIN OF THE RIO DAS MORTES
ABSTRACT – For the calibration and validation of water erosion prediction models in the areas of Cerrado is of fundamental importance the data acquisition in field. The objective of this study was to determine the effective hydraulic conductivity (Ke) and rill erodibility (Ki) and their correlation with physical and physical-hydric characteristics the soil. This work was developed in two chapters, the first entitled "Determining in field of effective hydraulic conductivity and interrill erobibilidade of soil Mato Grosso," and the second "Correlation of effective hydraulic conductivity and erodibility interrill with the physical attributes and physico-hidric the Cerrrado soil". This study was conducted in six areas called Pasto ponto 1 (PP1), Pasto Ponto 2 (PP2), Agrícola ponto 1 (Ap1), Agricola ponto 2 (Ap2), Cerrado1 (C1) and Sâo vicente1 (SV1), located in municipalities of Campo Verde and Santo Antônio do Leverger of Mato Grosso. For determination of Ki and Ke was used and a rain simulator. Correlation analyzes were initially performed with all six areas of study using the following soil properties: soil particle size, water clay dispersion, flocculation of clay, organic matter, total porosity, micro and macro porosity, evaluation index aggregate stability, bulk density and silt / clay ratio. The erodibility interrill are 2,44x105, 1,32x106, 1,56x105, 2,47x105, 8,56x104, 5,93x105 kg.s.m-4 to Ap1, Ap2, Pp1, Pp2, C1 and SVp1 respectively. The determined effective hydraulic conductivity are 81.52; 109.94; 30.63; 24.49; 48.31; and 28.37 mm h -1 for Pp1; Pp2; Ap1, Ap2, C1 and SV1, respectively. The rill erodibility was different (p≤0.05) between Ap2 and C1 areas. The hydraulic conductivity was different (p≤0.05) between Pp2 and Ap2 (p≤0.05). The attributes total sand, organic matter and percentage clay were significantly correlated with the independent effective hydraulic conductivity of the soil textural class of the study, showing that these attributes can be good predictors of effective hydraulic conductivity. For sandy soils attributes coarse sand, very fine sand and aggregate stability index present greater potential for predicting erodibility interrill. For clay soils attributes coarse sand, medium sand, average diameter, geometric mean diameter and aggregate stability index showed greater potential for predicting erodibility interrill.
Keywords: Susceptibility to erosion, water erosion modeling, Cerrado soils.
LISTA DE FIGURAS
Página
1 Ilustração das áreas de estudo localizadas em microbacias hidrográfica
do Rio das Morte situadas no município de Campo Verde/MT - Pasto
(1A), Agrícola - (1B), Cerrado - (1C) e Santo Antônio de Leverger/MT –
São Vicente - (1D)......................................................................................
31
2 Instalação dos limitadores de área obedecendo maior declividade nas
áreas testes................................................................................................
32
3 Instalação dos limitadores de parcela para realização do teste de
condutividade hidráulica efetiva.................................................................
32
4 Simulador de chuva e sistema de abastecimento de água para
realização dos testes.................................................................................
34
5 Determinação da intensidade de precipitação média aplicada ao fim dos
testes de Ke................................................................................................
35
6 Coleta de escoamento superficial de 5 em 5 min ao longo do
teste............................................................................................................
36
7 Esquema da instalação da parcela para o teste de erodibilidade
entressulcos...............................................................................................
36
8 Determinação da intensidade de precipitação média aplicada ao fim dos
testes de Ki.................................................................................................
37
9 Sedimentos acumulado ao longo da calha - área pasto (pontos 1 e 2)..... 38
10 Taxa de infiltração de água no solo em função do tempo de aplicação
da chuva artificial e a representação da condutividade hidráulica efetiva
para as áreas de estudadas – Pasto ponto 1 (A); Pasto ponto 2 (B);
Agrícola ponto 1 (C); Agrícola ponto 2 (D); Mata nativa 1 (E) e São
Vicente ponto 1 (F).....................................................................................
40
11 Taxa de liberação de sedimentos (Di) e taxa de escoamento superficial
(Es0), em função do tempo de aplicação de chuva artificial – Pasto
ponto 1 (A); Pasto ponto 2 (B); Agrícola ponto 1 (C); Agrícola ponto 2
(D); Cerrado 1 (E) e São Vicente 1 (F).....................................................
44
12 Difratogramas raio-x minerais dos solos estudados – Pasto ponto 1 (A);
Pasto ponto 2 (B); Agrícola ponto 1 (C); Agrícola ponto 2 (D); Cerrado 1
(E) e São Vicente 1 (F); (q-Quartzo, g-Gibbsita, c-Caulinita, G-
Goethita,)....................................................................................................
64
LISTA DE TABELAS
Página
I Características físicas e físico-hídricas das áreas..................................... 33
II Condutividade hidráulica efetiva para diferentes áreas de
estudo.........................................................................................................
42
III Erodibilidade entressulcos para as diferentes áreas de estudo................ 47
IV Valores médios da condutividade hidráulica efetiva e erodibilidade
entressulco................................................................................................
54
V Atributos físicos e físico-hídricos dos solos estudados............................. 62
VI Coeficientes de correlações da condutividade hidráulica efetiva (Ke) e da
erodibilidade entressulco (Ki) e os atributos físicos e físicos-hídricos dos
solos estudados.........................................................................................
63
VII Coeficientes de correlações da condutividade hidráulica efetiva (Ke) e da
erodibilidade entressulco (Ki) e os atributos físicos e físicos-hídricos dos
solos estudados, para dois subgrupamento de solos................................
67
LISTA DE QUADROS
Página
I Identificação e localização das unidades pedológicas – (1) Pasto ponto
1; (2) Pato ponto 2; (3) Agrícola ponto 1; (4) Agrícola ponto 2; (5)
Cerrado 1; (6) São Vicente 1; (7) Município de Campo Verde; (8)
Município de Santo Antônio de Leverger; (9) Declividade local; (10)
Informações adicionais...............................................................................
30
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO GERAL ......................................................................................... 14
2. REVISÃO DE LITERATURA ................................................................................. 16
2.1. Perdas de solo em áreas de exploração agrícolas do Brasil .......................... 16
2.2. Condutividade hidráulica efetiva do solo (Ke) ................................................. 17
2.3. Erosão hídrica e erosão entressulcos ............................................................. 19
2.4. Erodibilidade entressulco (Ki) ......................................................................... 19
2.5. Referências bibliográficas ............................................................................... 21
3. DETERMINAÇÃO A CAMPO DA CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA EFETIVA E
DA EROBIBILIDADE ENTRESSULCOS DE SOLOS MATO-GROSSENSES .......... 25
3.1. Introdução ....................................................................................................... 28
3.2. Material e métodos ......................................................................................... 29
3.2.1. Localização e caracterização da área de estudo ..................................... 29
3.2.2. Determinação da condutividade hidráulica efetiva (Ke) ............................ 31
3.2.3. Determinação da erodibilidade entressulcos (Ki)...................................... 35
3.3. Resultados e discussão .................................................................................. 39
3.3.1. Condutividade hidráulica efetiva (Ke) ........................................................ 39
3.3.2. Erodibilidade entressulcos (Ki) ................................................................. 42
3.4. Conclusão ....................................................................................................... 47
3.5. Referências bibliográficas ............................................................................... 47
4. CORRELAÇÃO DA CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA EFETIVA E
ERODIBILIDADE ENTRESSULCOS COM OS ATRIBUTOS FÍSICOS E FISICO-
HÍDRICOS DE SOLOS DO CERRRADO .................................................................. 52
4.1. Introdução ....................................................................................................... 52
4.2. Material e métodos ......................................................................................... 53
4.2.1. Localização e caracterização da área de estudo ..................................... 53
4.2.2. Análise granulométrica ............................................................................. 54
4.2.3. Análise mineralógica ................................................................................ 55
4.2.4. Análise de Carbono Orgânico Total (COT) ............................................... 56
4.2.5. Argila dispersa em água e grau de floculação .......................................... 56
4.2.6. Fracionamento da areia ............................................................................ 57
4.2.7. Percentagem de agregados ..................................................................... 57
4.2.8. Porosidade total (Pt), microporosidade (Mi), macroporosidade (Ma) e
densidade do solo (Ds) ...................................................................................... 59
4.2.9 Tratamento das informações ..................................................................... 60
4.3. Resultados e discussão .................................................................................. 60
4.4. Conclusão ....................................................................................................... 68
4.5. Referências bibliográficas ............................................................................... 69
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS................................................................................... 72
6. CONCLUSÕES GERAIS ....................................................................................... 73
APÊNDICE I........................................................................................................... 74
APÊNDICE II.......................................................................................................... 75
14
1. INTRODUÇÃO GERAL
O estado de Mato Grosso, nos últimos anos, vem se consolidando como
maior produtor de grãos do País, entretanto para conquistar seu ótimo desempenho
no ramo agropecuário o cerrado mato-grossense sofreu intenso processo de
conversão em áreas de exploração agrícola. Todavia, poucos estudos foram
realizados nessas áreas, com intuito de avaliar os impactos da agricultura sobre o
processo de produção de escoamento e de sedimentos.
A erosão hídrica e consequente perda de solo nas áreas agrícolas do estado de
Mato Grosso têm alcançado proporções alarmantes, evidenciando a necessidade de
aumentar os esforços de pesquisa visando a avaliação quantitativa dessas perdas.
Para isso deve-se atentar à susceptibilidade de um solo ao processo erosivo que é
representado pela sua erodibilidade.
Pesquisas realizados no Brasil utilizando o modelo de predição WEPP
(Projeto de Predição de Erosão Hídrica), tem indicado que o modelo estima a
condutividade hidráulica efetiva (ke) e a erodibilidade entressulcos (Ki) de forma
pouco precisa para as condições edafoclimáticas tropicais. O modelo WEPP foi
desenvolvido para condições edafoclimáticas diferentes daquelas encontradas no
cerrado mato-grossense, sendo assim antes de expandir sua utilização é necessário
que o mesmo passe pelo processo de parametrização, calibração, validação e
avaliação.
A escassez de valores dos atributos Ke e Ki para os solos do cerrado mato-
grossense aliado àfalta de adequação das equações utilizadas pelo modelo WEPP
na estimativa desses atributos para unidades pedológicas do Brasil, inviabiliza a
15
utilização dessa poderosa ferramenta para condições edafoclimáticas de Mato
Grosso.
Diante do exposto, objetivou-se com o presente trabalho determinar os valores
dos parâmetros condutividade hidráulica efetiva e erodibilidade entressulcos para
solos do cerrado mato-grossense, bem como indicar atributos do solo com potencial
de serem utilizados em funções de pedotrânsferencias para a estimativa de tais
parâmetros.
Este trabalho está apresentado em dois capítulos, sendo o primeiro intitulado
“Determinação a campo da erobibilidade entressulcos e condutividade hidráulica
efetiva de solos mato-grossenses” e o segundo intitulado “Correlação da
condutividade hidráulica efetiva e erodibilidade entressulcos com os atributos físicos
e fisico-hídricos de solos do Cerrado”.
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1. Perdas de solo em áreas de exploração agrícolas do Brasil
A erosão hídrica é a principal causa de perdas de solos no Brasil, pois a ação
conjunta do impacto das gotas de chuva e da enxurrada, arrasta as partículas de
solo em suspensão, transporta nutrientes, matéria orgânica e defensivos agrícolas,
causando prejuízos à atividade agrícola (BERTOL et al., 2007). No Brasil são
perdidas, a cada ano, aproximadamente 600 milhões de toneladas de solo agrícola
por causa da erosão (BAHIA et al.,1992).
No Estado do Paraná, pesquisas evidenciaram perdas de solo entre 15 a 20 t
ha-1 ano-1, em áreas intensivamente mecanizadas (PARANÁ, 1989). No Estado de
São Paulo, a perda anual devido à erosão é de aproximadamente 194 milhões de
toneladas de terras férteis, dos quais 48,5 milhões de toneladas chegam aos
mananciais em forma de sedimentos transportados, causando seu assoreamento e
poluição (TAPIA-VARGAS et al., 2001).
Áreas de cerrado ocupadas por extensas pastagens em situação de
degradação, nas microbacias dos Córrégos dos Peixes e Córrégo Buriti dos Bois,
localizado no município do Prata/MG, sofrem altas perdas de solo, as quais
ultrapassam 12 t.ha.ano-1, sendo que as microbacias possuem aproximadamente
50% de suas áreas com problemas sérios de erosão laminar, (ROSA, 2001).
Leite et al. (2009) verificou que, no estado de Mato Grosso, para 1 kg de algodão
produzido em cultivo morro abaixo são perdidos 7,0 kg de solo. A produção de
algodão em Mato Grosso na safra 2014/2015 foi de 274,08 arrobas por hectare
(IMEA, 2015). Desta forma, as projeções de perda de solo no Estado podem
alcançar 29 toneladas por hectare-safra de algodão. Entretanto para fins de
17
produção são aceitáveis perdas de 12 t ha-1ano-1 (BERTONI e LOMBARDI NETO,
1990).
2.2. Condutividade hidráulica efetiva do solo (Ke)
A propriedade denominada condutividade hidráulica expressa a facilidade
com que a água se movimenta no solo, sendo de grande importância ao uso
agrícola e, consequentemente, à produção das culturas e à preservação do solo e
do ambiente (GONÇALVES e LIBARDI, 2013). A condutividade hidráulica do solo é
de extrema relevância para estudos que envolvem a quantificação da erosão
(MESQUITA, 2001).
A condutividade hidráulica efetiva do solo é aquela determinada a campo, em
condições onde o solo não se encontra saturado. Esse atributo do solo é estimado
internamente no WEPP (Projeto de Predição de Erosão hídrica) em função do tipo
de solo, do seu teor de umidade e da densidade (ALBERTS et al., 1995). A
condutividade hidráulica efetiva é o parâmetro fundamental na determinação da
taxa de infiltração deste modelo, sendo utilizada para tal determinação a equação
de Green-Ampt (GONÇALVES, 2008). As equações utilizadas pelo WEPP para
estimar a condutividade hidráulica efetiva do solo, não se mostrou adequada para
as condições edáficas brasileiras (AMORIM, 2004).
O atendimento da demanda hídrica das culturas e a dinâmica dos elementos
químicos que interferem nos processos de formação e evolução das unidades
pedológicas, assim como na disponibilidade de nutrientes para as plantas, são
controladas pelo movimento da água no solo, sendo que esse movimento depende,
diretamente, das características físicas do solo, especialmente da textura e da
estrutura, entretanto para qualquer estudo que envolva o movimento da água no
solo torna-se necessário o conhecimento da sua condutividade hidráulica
(BERNARDES, 2005).
Klein (2002), estudando um Latossolo roxo não saturado, verificou que as
alterações causadas na estrutura do solo, seguido do aumento da sua densidade,
redução da porosidade total e alteração na distribuição do diâmetro dos poros do
solo, diminuem a condutividade hidráulica.
Moreti (2006), ao avaliar a condutividade hidráulica em um LATOSSOLO
VERMELHO Distrófico argiloso, A moderado (LVd), submetido a dois sistemas de
cultivos, sendo a área condicionada a semeadura direto por mais de 15 anos e ao
18
sistema convencional com preparo da área realizado com três gradagens, sendo
uma aradora e duas niveladoras, percebeu que a condutividade hidráulica do solo foi
maior no sistema convencional.
Em solos de textura mais grosseiras a condutividade hidráulica é maior, ou
seja, os solos mais arenosos quando comparados a solos de textura mais finas
apresentam maiores taxas de infiltração de água, no entanto os solos formados sob
condições de clima tropical, são mais intemperizados, e são caracterizados pela
presença predominante de óxido de ferro e alumínio em relação as argilas
silicatadas, como é o caso dos solos do cerrado brasileiro, esses solos, devido a
presença de materiais cimentantes, representados principalmente pelo óxido de
ferro, condiciona o alto desenvolvimento da estrutura do solo, apresentando altas
taxas de infiltração e condutividade hidráulica (BRANDÃO, 2002).
Dias (2012) verificou que solos granulares apresentam canais de fluxo
maiores tendendo a drenar a água mais rapidamente, acarretando em uma queda
mais acentuada no valor da condutividade, contudo em solos finos, os microporos
retêm água por força de capilaridade mantendo o fluxo contínuo nestes pequenos
canais, resultando em uma queda mais suave no valor de condutividade hidráulica
nos solos não saturado.
O conteúdo de água no solo é um dos fatores que se destaca quanto a
influencia na condutividade hidráulica (LIBARDI e MELO FILHO, 2006). Durante o
processo de perda de agua do solo, ou seja, quando ele está secando, o ar substitui
a água contida nos poros, podendo ocorrer assim uma retração dos poros,
diminuindo a sua condutividade hidráulica (SOTO,1999).
Ao estudar um mesmo solo, a condutividade hidráulica será maior quando
este encontra-se saturado, devido quando não saturado, existirem bolsas de ar
remanescentes após a percolação, em virtude da tensão superficial da água, que
constitui obstáculos ao seu fluxo, desta forma, alguns poros, devido preenchimento
com ar, diminui a área de condução de água, e consequentemente, reduz a
condutividade hidráulica, entretanto quando o solo está saturado os poros estão
preenchidos com água e a conduzem continuamente promovendo assim a máxima
condutividade hidráulica (DIAS, 2012).
19
2.3. Erosão hídrica e erosão entressulcos
A evolução na agricultura tem exigido uma demanda por informações rápidas
e detalhadas sobre os atributos e, especialmente, sobre o potencial de erosão dos
solos (ROCKSTROM et al., 2009; QUINTON et al., 2010). Pois o conhecimento do
processo erosivo permite a avaliação dos impactos das atividades humana sobre os
solos e a compreensão da evolução do relevo (PARSONS et al., 2010).
Existe uma grande quantidade de fatores que atuam de forma direta e de
forma indireta no processo de erosão hídrica (GUERRA e MENDONÇA, 2004).
Dentre os fatores climáticos, a chuva comparece como determinante neste
processo, entretanto os solos, através das suas características físicas e químicas,
atribuem maior ou menor resistência à ação das águas, (BERTONI e LOMBARDI
NETO, 1999). Desta forma, conhecer as características do solo e da chuva de uma
região, e as relações paisagísticas é de grande relevância para o entendimento do
processo erosivo (ALMEIDA, 2009).
A perda da capacidade produtiva dos solos agrícolas pode ser causada pelo
processo de erosão hídrica, gerando consequentemente aumento de custos com
saúde e alimentação, além da poluição e assoreamento dos cursos d’água (NUNES
e CASSOL, 2008). Segundo Mayer (1979), este processo pode ocorrer em
entressulcos ou em sulcos. Entretanto a erosão em entressulcos em sua essência é
independente da erosão em sulcos, ocorrendo em áreas relativamente curtas e
geralmente orientadas segundo o microrelevo superficial (FRANCO et al., 2012).
Na erosão em entressulcos a desagregação das partículas de solo ocorre
devido ao impacto das gotas de chuva e seu transporte pelo escoamento laminar,
aumentado pela turbulência produzida pelo impacto das gotas de chuva,
suspendendo e mantendo suspensas as partículas de solo (FOSTER et al., 1985). A
erosão entressulcos caracteriza-se pela retirada de camadas delgadas da superfície
do solo pela ação de pequena lâmina de escoamento superficial, sendo por isso
menos percebível (GONÇALVES, 2008).
2.4. Erodibilidade entressulco (Ki)
A erodibilidade foi definida por Wischmeier (1969), como sendo a
susceptibilidade do solo erodir em diferentes taxas, devido excepcionalmente às
características intrínsecas dadas por suas propriedades físicas, químicas e
mineralógicas. Para Gonçalves (2008) deve-se adicionar aos fatores intrínsecos dos
20
solos suas propriedades biológicas. A erodibilidade entressulcos é caracterizada
como sendo a resistência do solo a desagregação das suas partículas pelos
impactos das gotas de chuva e a aversão ao transporte pelo escoamento laminar
(FOSTER et al., 1985).
Estudos desenvolvidos em solos com alto grau de intemperismo indicam que
menores valores do fator erodibilidade são encontrados em solos com maiores
teores de, argila total, carbono orgânico e o de óxidos de ferro, por isso, esses
atributos podem ser utilizados para estimar a erodibilidade em entressulcos
(REICHERT e NORTON, 2013 NUNES e CASSOL 2008; FRANCO 2012; NUNES e
CASSOL, 2011; BEZERRA et al., 2006; PANACHUKi et al., 2006; LIMA e
ANDRADE, 2001; ALBUQUERQUE et al., 2000; BRAIDA e CASSOL, 1996).
Considerando ainda, uma mesma intensidade de chuva solos com agregados
mais estáveis sofrerá menor desagregação, pois desta forma menor quantidade de
material estará disponível para ser transportado pelo fluxo superficial, ou seja, solos
com alta estabilidade de agregados apresentam maior resistência ao impacto das
gotas das chuvas, sendo que, solos intemperizados são mais estáveis resultando
em menor erodibilidade do solo em entressulco (ALBUQUERQUE et al., 2000).
Os solos que apresentam maior microporosidade e maior volume total de poros
tende a sofrer a diminuição da sua erodibilidade, entretanto quando aumenta o
número de poros bloqueados na macroporosidade, seguido de solos com
densidades mais elevadas observa-se aumento da sua susceptibilidade a erosão
(LIMA e ANDRADE, 2001).
A erodibilidade entressulcos pode ser mensurada por meio de experimentos à
campo utilizando chuva artificial ou natural, ou de forma indireta, estimando K i a
partir de propriedades do solo pelo uso de equações provenientes de regressão,
porém a quantificação da erodibilidade, à campo, é bastante demorada e muito
dispendiosa, uma vez que este fator depende da deliberação de outras propriedades
do solo (DANTAS, 2014).
Vários modelos de predição da erosão hídrica do solo, desenvolvidos
recentemente está baseada em processos e interações entre variáveis do solo
(FRANCO, 2010). Dentre esses modelos, o WEPP é um dos mais relevantes
(FLANAGAN e NEARINNG, 1995). Este modelo considera a erodibilidade
entressulcos como um de seus parâmetros de entrada, o qual é representado pelo
21
fator Ki. Entretanto o modelo WEPP não se mostrou adequado ao estimar a
erodibilidade entressulcos para as condições edáficas brasileiras (AMORIM, 2004).
2.5. Referências bibliográficas
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3. DETERMINAÇÃO A CAMPO DA CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA EFETIVA E
DA EROBIBILIDADE ENTRESSULCOS DE SOLOS MATO-GROSSENSES
RESUMO - A erodibilidade entressulco (Ki) e a condutividade hidráulica efetiva (Ke) são atributos do solo de grande importância para para entender e modelar a dinâmica da água no solo e o processo de erosão hídrica. Porém, devido à grande extensão territorial e a diversidade pedológica do Brasil, a obtenção e caracterização destes atributos são muitos morosos e caros. Sendo assim, objetivou-se com este trabalho determinar a campo os valores de erodibilidade entressulcos (Ki), e condutividade hidráulica efetiva (Ke) para seis áreas de estudo localizados na bacia do Rio das Mortes, dessas, cinco localizadas no município de Campo Verde e uma em Santo Antônio de Leverger, ambos em Mato Grosso. As áreas são caracterizadas pelo uso intensivo do solo sendo contemplados os seguintes tipos de uso: vegetação nativa, pastagem, cultivo anual de soja e milho no sistema de sucessão de culturas e algodão (Pasto ponto 1- Pp1; Pasto ponto 2- Pp2; Agrícola ponto 1- Ap1; Agrícola ponto 2- Ap2, Cerrado 1- C1 e São Vicente 1- SVp1). A principal característica que diferencia as áreas estudadas são as classes de solos, as quais se dividem em Neossolos e Latossolos. Para cada ponto de determinação de Ki e Ke foram instaladas parcelas delimitadas por chapas galvanizadas e submetidas a chuva simulada até o momento em que o escoamento se tornou estável. Para cada ponto foram realizadas três repetições por parâmetro. A erodibilidade em entressulcos para as áreas de estudo são iguais a 2,44x105, 1,32x106, 1,56x105, 2,47x105, 8,56x104, 5,93x105 kg.s.m-4 para Ap1, Ap2, Pp1, Pp2, C1 e SVp1 respectivamente. A condutividade hidráulica efetiva nas áreas de estudo são iguais a 81,52; 109,94; 30,63; 24,49; 48,31; e 28,37 mm h-1 para Pp1; Pp2; Ap1, Ap2, C1 e SV1, respectivamente. A erodibilidade em entressulcos foi diferente (p≤0.05)somente entre as áreas Ap2 e C1. A condutividade hidráulica foi diferente (p≤0.05) somente entre Pp2 e Ap2 (p≤0.05).
Palavras-chave: Modelagem para erosão, GeoWEPP, Solos tropicais.
DETERMINING THE FIELD EROBIBILIDADE INTERRILL AND EFFECTIVE HYDRAULIC CONDUCTIVITY IN THE SOIL MATO-GROSSENSE
ABSTRACT – The determination of erodibility interrill (Ki) and effective hydraulic
conductivity (Ke) the field is expensive and time consuming in Brazil, due to the
large territory and pedological diversity of the country. The objective of this study
was to determine in field Ki and Ke values, for six study areas located in the basin
of the Rio das Mortes, located in the municipality of Campo Verde and Santo
Antônio do Leverger, both in Mato Grosso. The study areas are characterized by
intensive land use, and included the following types of use: native vegetation,
pasture, annual crops of soybeans and corn (Pasto ponto 1- Pp1; Pasto ponto 2-
Pp2; Agricultural ponto 1 - Ap1, Agricultural ponto 2 - Ap2, Cerrado 1 - C1 and São
Vincente 1 - SVp1). The main feature that differentiates the studied areas are soil
classes, which are divided into Neossolos and Latossolos. For the determination Ki
and Ke were prepared plots of 0.7 x 1.0 m and subjected to simulated rain until the
moment when the flow has stabilized. In each study area were three replicates per
parameter. The erodibility interril for the study areas are equal to 2,44x105, 1,32x106,
1,56x105, 2,47x105, 8,56x104, 5,93x105 kg.sm-4 to Ap1, Ap2, Pp1, Pp2, C1 and
SVp1 respectively. The effective hydraulic conductivity in the study areas are equal
to 81.52; 109.94; 30.63; 24.49; 48.31; and 28.37 mm h -1 for Pp1; Pp2; Ap1, Ap2,
C1 and SV1, respectively. The erodibility interrill in the study areas was different
(p≤0.05) between Ap2 and C1. The effective hydraulic conductivity in the study
areas was different (p≤0.05) between PP2 and Ap2 (p≤0.05).
Keywords: Modeling for erosion, GeoWEPP, tropical soils .
28
3.1. Introdução
A erodibilidade é uma característica intrínseca do solo que representa a
susceptibilidade do solo à erosão hídrica, que é influenciada por inúmeros fatores
físicos, químicos, mecânicos e biológicos. Devido essa realidade, ele se torna um
parâmetro muito complexo de ser pesquisado (BASTOS, 1999).
A erodibilidade do solo representa sua suscetibilidade de erodir em diferentes
taxas, devido exclusivamente às características intrínsecas do solo dadas por suas
propriedades físicas, químicas, biológicas e mineralógicas (FOSTER, 1982). Devido
essa realidade, ela se torna um parâmetro muito complexo de ser pesquisado
(BASTOS, 1999). A erodibilidade pode ser classificada em erodibilidade
entressulcos (Ki) que representa a suscetibilidade do solo ao desprendimento pelo
impacto das gotas de chuva e ao transporte pelo escoamento laminar; e em
erodibilidade no sulco (Kr) que representa a suscetibilidade do solo ao
desprendimento e transporte das partículas pelo escoamento concentrado (Alberts
et al., 1995)
A erodibilidade do solo pode ser determinada em condições de campo, sob
chuva natural ou chuva simulada; ou estimada por meio de funções de
pedotransferência. A determinação a campo (chuva natural ou simulada) é
considerada metodologia padrão, todavia são onerosas e demoradas. As funções de
pedotransferências são métodos mais simplificados de obtenção da erodibilidade, no
entanto menos precisos. Estas pedofunções usam das correlações existentes entre
os atributos morfológicos, físicos, químicos e mineralógicos do solo com a
erodibilidade por meio de regressões (SILVA, 2000)
De acordo com Agassi (1999), a qualidade dos resultados da erodibilidade do
solo, utilizando o simulador de chuva, depende também, de condições
experimentais, como as características do simulador de chuvas, a qualidade da água
utilizada no teste, o tamanho da parcela experimental e a variabilidade espacial das
propriedades do solo. Sendo assim, a erodibilidade constitui-se no parâmetro de
elevado custo e moroso para determinação, devido a extensão do território e a
diversidade pedológica existente no Brasil (DENARDIN,1990).
Franco (2012), estudando equações matemáticas para estimar erodibilidade
entressulco (Ki), num ARGISSOLO VERMELHO, no estado do Rio Grande do Sul,
verificou que o uso do teor de areia muito fina não é adequado, pois superestima o
28
valor de Ki, quando comparado ao obtido experimentalmente, a estimativa deste
parâmetro se aproxima mais dos resultados determinados a campo quando é
considerado o teor de argila e de óxidos de ferro contidos no solo. Em estudo
semelhante, Dantas (2014), utilizou valor e croma da cor do solo quantificados por
meio de espectroscopia de reflectância difusa, o que possibilitou verificar que estes
podem ser utilizados para predizer a erodibilidade de Argissolos coesos.
A condutividade hidráulica efetiva (Ke) representa a permeabilidade do solo
em condições de campo (não saturação), sendo o seu conhecimento de suma
importância para r estudos que envolva a dinâmica da água no solo (SILVA, 2012).
Porém, não diferente de KI, o parâmetro Ke também é bastante influenciado por
diversas características do solo.
Segundo Dias (2012), as propriedades físicas do solo influenciam no valor da
condutividade hidráulica de forma diferente, dependendo do seu estado inicial, pois
o índice de vazios e a textura imprimem ao solo comportamento diferente, se
comparado quando saturado e não saturado, sendo que na condição saturada, um
grande índice de vazios e a presença de poros largos garantem alta condutividade
hidráulica, entretanto em condição não saturada, quanto maior o índice de vazios e o
tamanho dos poros, mais facilmente estes são drenados, promovendo assim a
entrada de ar no sistema e reduzindo o fluxo contínuo, ou seja, diminuindo a sua
condutividade hidráulica.
Lacerda (2005) verificou que, em condição de não saturação, o decréscimo
de conteúdo de água no solo promove a diminuição da condutividade hidráulica. A
relação entre condutividade e o conteúdo de água no solo apresenta elevada
correlação, de tal modo que uma variação percentual de uma a duas unidades no
conteúdo de água pode influenciar a condutividade em valores superiores a 170 %
(FALLEIROS et al., 1998).
Existem variadas metodologias para determinar a condutividade hidráulica do
solo, podendo ser realizada a campo ou em laboratório (JUNIOR et al., 2013).
Quando determinada a campo com auxílio de simulador de chuva ou chuva natural,
a condutividade hidráulica do solo é denominada de condutividade hidráulica efetiva
do solo. A determinação da condutividade hidráulica a campo quando comparada a
desenvolvida em laboratório, apresenta valores mais precisos (CARVALHO et al.
2007). Porém, a determinação no campo deste atributo é difícil de controlar,
29
entretanto, apresenta vantagem de estimar esta propriedade hidráulica in situ, o que
é relevante para o uso da informação hidráulica (MUBARAK et al., 2010).
De modo geral, os métodos existentes para a determinação das propriedades
físico-hídricas dos solos são demorados e onerosos, e são técnicas complexas,
sendo assim, dificultam sua frequente utilização (MESQUITA e MORAES, 2004).
Avanços nos estudos de métodos para a determinação da condutividade
hidráulica têm surgido, especialmente aqueles fundamentadas em outras
características físicas do solo, particularmente os que utilizam dados obtidos a partir
da curva de retenção de água no solo (TEIXEIRA et al., 2005).
A utilização de modelos para predição de erosão hídrica e que estimam as
propriedades físico-hídricas do solo estão sendo utilizadas de forma extensiva,
contudo antes de serem utilizados, deve-se passar por um processo de
parametrização, calibração e validação para condições edafoclimáticas brasileiras,
pois estes foram elaborados para condições diferentes das encontradas no Brasil
(AMORIM et al., 2010).
Reichert e Norton (2013), estudando o parâmetro erodibilidade do solo do
modelo WEPP, para três tipos de solos, em Queensland, estado australiano,
localizado no nordeste do país, clima subtropical, verificaram que existe a
necessidade de determinar a campo esses atributos para obter valores confiáveis,
posteriormente estabelecer equações para estimar tais valores com base nas
propriedades do solo.
Os modelos de predição de erosão hídrica, são ferramentas poderosas nos
estudos relativos a conservação de solos e água, entretanto, é necessário elaborar
um banco de dados confiável, com informações quantitativas determinadas a
campo, possibilitando a parametrização desses modelos para os biomas brasileiros.
Sendo assim, objetivou-se com este trabalho determinar a campo os valores da
condutividade hidráulica efetiva (Ke) e da erodibilidade entressulcos (Ki), para solos
do cerrado mato-grossense na bacia do Rio das Mortes.
3.2. Material e métodos
3.2.1. Localização e caracterização da área de estudo
Este trabalho foi desenvolvido em seis áreas, sendo cinco localizadas no
município de Campo Verde e uma no município de Santo Antônio do Leverger,
estado de MT (QUADRO I). Essas áreas são caracterizadas pelo uso intensivo do
30
solo para a agricultura e pecuária, sendo contemplados os seguintes tipos de uso:
vegetação nativa, pastagem, cultivo anual de soja e milho no sistema de sucessão
de culturas e algodão (FIGURA 1).
O estudo foi realizado em duas etapas: a primeira refere à caracterização
física e físico-hídrica das áreas de estudo (Tabela I). A segunda referente à
determinação da condutividade hidráulica efetiva (Ke) e da erodibilidade entressulco
(Ki).
Para os ensaios de Ki e Ke, foi delimitada uma área com dimensões 10x10m,
a qual foi capinada, seguida da remoção dos resíduos vegetais e do preparo
convencional do solo com auxílio de enxadas, para reproduzir o mesmo feito de uma
aração com arado de discos na profundidade de 0,20 m e duas gradagens. Todas as
operações foram realizadas respeitando o sentido da maior declividade do terreno
(FIGURA 2).
Utilizou-se a metodologia de determinação de Ke e Ki proposta pelo Serviço
de Pesquisas Agrícolas do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos
(ARS/USDA) (ELLIOT et al., 1989).
QUADRO I. Identificação e localização das unidades pedológicas – (1) Pasto ponto 1; (2) Pato ponto 2; (3) Agrícola ponto 1; (4) Agrícola ponto 2; (5) Cerrado 1; (6) São Vicente 1; (7) Município de Campo Verde; (8) Município de Santo Antônio de Leverger; (9) Declividade local; (10) Informações adicionais.
Áreas Localização Vegetação S. loc. (9) Informações A. (10)
Pp1(1)
S 15° 48.527’ W 55°20.052’
M.CV(7) Pasto degradado
13,6% Presença de cascalho
Pp2(2)
S 15° 48.493’ W 55° 19.793’
M.CV 3,70% Ausência de cascalho
Ap1(3) S 15° 44.484’ W 55°21.797’
M.CV Transição 5,33%
Cerrado/forrageira nativa
Ap2(4)
S 15° 44.865’ W 55° 2.278’
M.CV Milho 1,6% Milho recém colhido
C1(5)
S 15° 47.628’ W 55° 20.300’
M.CV Cerrado 5,55% Muitas raízes grossas
SV1(6)
S 15° 50.600’ W 55° 20.400’
M.St°L(8) Milho 6,7% Milho recém colhido
31
3.2.2. Determinação da condutividade hidráulica efetiva (Ke)
A condutividade hidráulica efetiva do solo foi determinada nas seis áreas de
estudo com três repetições para cada área. Em cada uma delas foram delimitadas
três parcelas experimentais com dimensões de 0,70 x 1,00 m, com a maior
dimensão no sentido do declive natural do solo (FIGURA 3).
Figura 1. Ilustração das áreas de estudo localizadas em microbacias hidrográfica do Rio das Morte situadas no município de Campo Verde/MT - Pasto (1A), Agrícola - (1B), Cerrado - (1C) e Santo Antônio de Leverger/MT – São Vicente - (1D).
A
D
C
B
32
(Fonte: Bocuti 2016).
FIGURA 2. Instalação dos limitadores de área obedecendo maior declividade nas
áreas testes. (Fonte: Bocuti 2016).
FIGURA 3. Instalação dos limitadores de parcela para realização do teste de
condutividade hidráulica efetiva. (Fonte: Amorim 2004.)
33
Tabela I. Características físicas e físico-hídricas das áreas
Área
Prof
Arg (1)
Sil (2)
AG (3)
Ag (4)
Am (5)
Af (6)
AF (7)
PT (8)
Ma (9)
Mi (10)
ADA (11)
IEA (12)
S/A (13)
Mineralogia Cs -ST
(15)
(cm) % u.a
Pp1 0 -10 3,00 3,35 12,2 7,9 15,6 46,8 11,1 40,72 27,88 12,84
1,69 78,31 1,12 Gibbisita
Quartzo
Neossolo Muito
Arenosa 10 -20 3,10 5,80 6,9 5,7 16,9 48,8 12,9 39,73 26,84 12,89 1,87
Pp2 0 -10 3,56 1,41 2,1 8,1 23,8 51,4 9,7 45,07 22,06 23,01
1,21 26,59 0,40 Gibbisita
Quartzo
Neossolo. Muito
arenosa 10 -20 2,81 2,65 1,9 10,3 26,6 50,4 5,3 42,32 27,35 14,97 0,94
Ap1 0 -10 51,42 19,34 0,5 3,4 8,6 12,9 3,8 59,19 10,35 48,84
14,00 93,46 0,38 Gibbisita
Quartzo Caulinita
Latossolo. Argilosa 10 -20 52,34 17,09 0,7 4,1 9,3 12,7 3,7 54,67 10,72 43,94 0,32
Ap2 0 -10 46,63 16,81 0,9 4,0 10,0 16,0 5,7 63,92 22,22 41,70
18,27 86,94 0,36 Gibbisita
Quartzo Caulinita
Latossolo Argilosa 10 -20 57,75 8,27 0,8 3,6 9,0 15,7 4,8 59,43 24,24 35,19 0,14
C1 0 -10 13,58 10,15 2,8 5,5 18,4 38,3 11,2 53,79 29,31 24,48
6,48 96,06 0,75 Gibbisita
Quartzo Goethita
Neossolo. Média
arenosa 10 -20 14,38 11,22 1,5 3,8 13,9 42,2 13,1 49,33 24,88 24,45 0,78
SV1 0 -10 54,22 12,96 0,7 4,1 9,4 13,2 5,3 61,85 21,46 40,39
2,05 93,99 0,24 Gibbisita
Quartzo Caulinita
Latossolo. Argilosa
10 -20 60,20 11,01 0,5 3,1 8,1 12,2 4,9 59,05 18,85 40,20 0,18
(1) Argila; (2) Silte; (3) Areia muito grossa; (4) Areia Grossa; (5)Areia média; (6)Areia fina; (7)Areia muito fina; (8) Porosidade total; (9) Macroporosidade 60; (10) Microporosidade 60; (11) Macroporosidade 100; (12) Microporosidade 100; (13) Argila dispersa em água; (14)Índice de estabilidade de agregados; (15) Relação silte/argila; (16) Classe do solo-Subgrupamento textural /segundo Sociedade Brasileira de Ciências do Solo; Pp1-Pasto ponto 1; Pp2-Pasto ponto 2; Ap1-Agrícola ponto 1; Ap2-Agrícola ponto 2; C1-Cerrado, SV1-São Vicente 1; Prof. -profundidade;
34
Para este estudo as parcelas tiveram declividade média de 6,10% em um
único sentido. As precipitações, com intensidade de aproximadamente 65 mm h-1,
exceto na área do pasto, onde a intensidade média de precipitações foram de
aproximadamente 145 mm h-1, aplicadas com o simulador de chuvas. Em todas as
áreas foi utilizado um simulador de chuvas desenvolvido por Alves Sobrinho (1997),
equipado com bocais tipo Veejet 80.100, distanciados 2,30 m do solo, com uma
pressão de trabalho, na saída dos bicos, ajustada para 0,33 kgf cm-2 (FIGURA 4).
A intensidade de precipitação média aplicada foi avaliada logo após o término
de cada teste, por meio da interceptação da chuva artificial por um período de 15
minutos com a utilização de 20 copos de capacidade de 400 mL e de área de coleta
aproximadamente de 58,05 cm2 (FIGURA 5).
Figura 4. Simulador de chuva e sistema de abastecimento de água para realização
dos testes. ( Fonte: Bocuti 2016)
O volume coletado foi obtido com o auxílio de uma proveta de 250 mL com
precisão de 2 mL. Para determinar a precipitação, o volume encontrado em cada
copo, em mL foi convertido em mm.h-1. No fim de cada teste também foi medida a
uniformidade da precipitação por meio do coeficiente de uniformidade de
Christiansen (1942).
35
FIGURA 5. Determinação da intensidade de precipitação média aplicada ao fim dos
testes de Ke. (Fonte: Bocuti 2016.)
A duração do teste foi até o momento em que o volume de escoamento se
mantivesse aproximadamente constante, equivalendo a 129 minutos, em média por
repetição. A coleta foi realizada a cada intervalo de cinco minutos por meio de
medição direta feita em uma calha coletora construída especialmente para tal
finalidade (FIGURA 6).
A condutividade hidráulica efetiva foi calculada em função da diferença entre
a intensidade média de aplicação de chuva artificial e a taxa de escoamento
superficial.
3.2.3. Determinação da erodibilidade entressulcos (Ki)
A erodibilidade em entressulcos, em cada área, foi determinada em três
parcelas experimentais demarcadas com chapas galvanizadas, de dimensões 0,70 x
1,00 m, com a maior dimensão no sentido do declive, em solo descoberto e
recentemente trabalhado, sendo as mesmas preparadas na forma de duas encostas
com inclinação lateral de aproximadamente 30% como mostra a Figura 7, seguindo
a metodologia proposta por Elliot et al. (1989).
36
FIGURA 6. Coleta de escoamento superficial de 5 em 5 min ao longo do teste
(Fonte: Bocuti 2016).
.
.
FIGURA 7. Esquema da instalação da parcela para o teste de erodibilidade
entressulcos (Fonte: Amorim 2004).
Na parcela experimental, foi aplicada chuva artificial, com intensidade de
aproximadamente 65 mm h-1. A duração mínima de uma repetição foi de 120 min e
duração máxima foi de 190 min.
37
A intensidade de precipitação média aplicada foi avaliada logo após o término
de cada teste, por meio da interceptação da chuva artificial por um período de 15
minutos, utilizando-se 20 copos de capacidade 400 mL e de área de coleta
aproximadamente de 58,05 cm2 (FIGURA 8).
O volume coletado foi obtido com o auxílio de uma proveta de 250 mL com
precisão de 2 mL. Para determinar a precipitação o volume encontrado em cada
copo, em mL foi convertido em mm.h-1. No fim de cada teste também foi medida a
uniformidade da precipitação por meio do coeficiente de uniformidade de
Christiansen.
FIGURA 8. Determinação da intensidade de precipitação média aplicada ao fim dos
testes de Ki. (Fonte: Bocuti 2016)
A quantidade de sedimento transportado pelo escoamento superficial foi
determinada pelo método direto, coletando o volume de escoamento e sedimentos
carreados, por um período de 30 segundos, a cada intervalo de cinco minutos.
Como o escoamento nas áreas 1 e 2, na região do pasto, foi insuficiente para
transportar o sedimento carreado, nessas repetições ao fim de cada cinco minutos
realizou-se a lavagem do canal (FIGURA 9) para coleta de sedimentos acumulados,
com aproximadamente 200 mL de água, obtendo assim o total de sedimentos
acumulados a cada cinco minutos no canal de direcionamento do escoamento.
38
FIGURA 9: Sedimentos acumulado ao longo da calha - área pasto (pontos 1 e 2).
( Fonte: Bocuti 2016)
Para coleta do sedimento carreado foi utilizado inicialmente um pote plástico
com tampa, o qual foi levado ao laboratório e passado por filtro de papel poroso,
previamente pesado e identificado com o número correspondente à coleta. Os filtros
de papel foram.
Após a filtragem completa de todo líquido coletado, o filtro com solo foi levado
à estufa a 60°C, por 48 horas, para posterior determinação da massa seca a 60°C.
Os solos contidos nos filtros das três ultimas coletas, de cada repetição, foram
retiradas do filtro adicionadas em recipientes adequados e levados para estufa a
105°C por 24 h, para determinação da umidade residual.
A quantificação dos sólidos que passaram pelo material filtrante foi utilizado o
método da pipeta, que consistiu da retirada de uma alíquota de 50 mL do volume de
escoamento superficial que passou pelo filtro. A alíquota coletada foi colocada em
recipiente, previamente pesado e identificado, e levado à estufa a 105°C, por
aproximadamente 48 horas, sendo que nas primeiras seis horas a estufa estava
semiaberta, para evitar excesso de vapor d’água na estufa.
Com base no volume total escoado foi determinada a massa de solo seco
total que passou pelo material filtrante. A massa total de solo seco foi obtida pela
soma do solo retido no material filtrante e do solo em suspensão na solução que
passou pelo filtro. A taxa de liberação de sedimentos nas áreas foi utilizada para
calcular a erodibilidade entressulco a partir da equação proposta por Foster (1982),
utilizada no WEPP (EQUAÇÃO 1).
39
em que:
Ki = erodibilidade do solo entressulcos, proposta por Foster (1982), kg s m-4;
Di = taxa de liberação de sedimentos nas áreas entressulcos, kg s-1 m-2;
IP = intensidade de precipitação, m s-1;
Sf = fator de ajuste relativo à declividade, adimensional; e
Ci = parâmetro que considera o efeito da cobertura vegetal na erosão
entressulcos e igual a unidade para solo descoberto, adimensional.
Em que, θ = inclinação em graus.
Para as condições do presente estudo, em que a inclinação lateral das
parcelas foi igual a 30%, o valor de Sf utilizado foi de 0,78.
3.3. Resultados e discussão
3.3.1. Condutividade hidráulica efetiva (Ke)
As curvas de ajuste (Figura 10) representam a taxa de infiltração de água no
solo em função do tempo de aplicação da chuva simulada, para as áreas
estudadas. Cada ponto representa a média de três repetições (APÊNDICE I).
Devido às características do solo de cada área estudada, o tempo de teste
(tempo de empoçamento somado ao tempo de coleta) foram distintos,
correspondendo em média de 114, 118, 115, 98, 204 e 126 minutos por repetição,
para as áreas, Pasto ponto 1 (Pp1), Pasto ponto 2 (Pp2), Agrícola ponto 1 (Ap1),
Agrícola ponto 2 (Ap2), Cerrado 1 (C1) e São Vicente 1 (SV1), respectivamente.
---------------------------------------------------------------------(Equação 1)
----------------------------------------------------------(Equação 2)
40
FIGURA 10: Taxa de infiltração de água no solo em função do tempo de aplicação da chuva artificial e a representação da condutividade hidráulica efetiva para as áreas de estudadas – Pasto ponto 1 (A); Pasto ponto 2 (B); Agrícola ponto 1 (C); Agrícola ponto 2 (D); Mata nativa 1 (E) e São Vicente ponto 1 (F).
O tempo de empoçamento (Temp) e de início de escoamento superficial (Es0)
foram menores em Pp1 e Pp2, nessas áreas de estudo a intensidade de
precipitação utilizada foi em média de 145 mm.h-1, enquanto nas demais áreas foi
de aproximadamente 65 mm.h-1. O acréscimo da intensidade de precipitação gerou
aumento da energia cinética de impacto das gotas de chuva no solo e maior
desagregação dos microagregados da superfície, promovendo o decréscimo em
Tempo de aplicação de chuva artificial, t (min.)
Ta
xa
de
in
filtra
ção
, T
i (m
m.h
-1)
41
Temp e Es0. A redução do Temp também está associada ao tempo em que a
capacidade de infiltração torna-se menor do que a intensidade de preciptação.
Essas observações são semelhantes às de Alves e Cabeda (1999),
estudando efeitos no comportamento dos Temp e Es0, num Podzólico Vermelho-
Escuro, quando submetido a duas intensidades de chuva, onde o Temp e Es0
decresceram com o aumento da intensidade de precipitação. Esses mesmos
autores verificaram que o decréscimo do Temp e Es0 foi maior quando o solo tinha
passado por preparo convencional, devido menor proteção da superfície do solo.
O Cerrado 1 teve maior tempo de empoçamento (FIGURA 11). Pois nessa
área a precipitação média foi de 65 mm.h-1, entretanto devido ter mais de 75% de
areia e a sua macroporosidade ser maior que as das áreas Ap1, Ap2 e SV1, o
maior tempo para ocorrer o início do escoamento superficial era esperado. Outro
fator que possivelmente contribuiu foi a presença de grande número de raízes
encontradas nos primeiros 20 cm de profundidade do solo, as quais formam
caminhos preferências para água.
A condutividade hidráulica efetiva foi determinada quando a taxa de
infiltração se tornou estável, o que correspondeu a 81,52; 109,94; 30,63; 24,49;
48,31; e 28,37 mm h-1 para Pp1, Pp2, Ap1, Ap2, C1 e SV1, respectivamente.
Nota-se que em Pp1 e Pp2 a variação na taxa de infiltração de água no solo
no início dos testes é mais acentuada em comparação com as demais áreas, para
um mesmo intervalo de tempo de coleta, e que a taxa de infiltração estável foi maior
(Figuras 10A e 10B). Isto pode ser explicado pelo maior teor de areia, ou seja, alta
macroporosidade, que favorece maior velocidade da frente de umidecimento e,
consequentemente, a taxa de infiltração torna-se estável em menos tempo e
aumenta a permeabilidade. VIEIRA et al (2013) observaram que solos que tem
maior velocidade de infiltração o fato pode ser explicado pelo maior volume de
macroporos. O mesmo foi observado por Bertol et al. (2001).
As áreas Ap1, Ap2 e SV1 (Figuras 10C, 10D e 10F), devido ao maior teor de
argila tiveram maior percentual de microporos, o que reduziu a sua capacidade de
infiltração. Dessa forma, os solos com maiores teores de argila apresentaram
menores valores absolutos de taxa de infiltração estável, isto é, menor Ke quando
comparado aos de textura mais arenosa, representados por Pp1 e Pp2.
Pelo teste de Kruskal-Wallis (p≤0,05), verificou-se que há diferença
significativa da condutividade hidráulica efetiva nas áreas estudadas (TABELA II).
42
Essa diferença foi observada somente entre as áreas Ap2 e Pp2, sendo que a
condutividade hidráulica efetiva para a área Pp2 foi maior. A principal característica
que diferencia essas áreas de estudo é a textura, sendo que, o conteúdo de argila
em Ap2 é aproximadamente 10 vezes maior que a Pp2, isso distingue de forma
relevante a quantidade dos poros dessas áreas.
Na área Pp2 a macroporosidade permitiu a infiltração e percolação rápida da
água, resultando assim em valores mais elevados da condutividade hidráulica
efetiva. Brandão (2002), afirma que a textura é uma das características que
influencia de forma expressiva na movimentação da água no solo, uma vez que
determina a sua macroporosidade, que é um fator de extrema relevância na
condutividade hidráulica do solo, e ainda afirma que solos de classe textural
arenosa apresentam maiores taxas de infiltração e condutividade hidráulica.
TABELA II: Condutividade hidráulica efetiva para diferentes áreas de estudo.
Tratamento
(Áreas)
Condutividade hidráulica efetiva (Média)
(mm.h-1)
Pasto ponto 1 (Pp1) 81,52 (15,8) ab
Pasto ponto 2 (Pp2) 109,94 (19,34) b
Agrícola ponto 1 (Ap1) 30,63 (6,76) ab
Agrícola ponto 2 (Ap2) 24,49 (3,12) a
Cerrado (C1) 48,31(13,41) ab
São Vicente 1 (SV1) 28,37(4,76) ab
Médias seguidas de letras iguais minúsculas na coluna não diferem entre si estatisticamente no nível de 5% de probabilidade pelo teste de KRUSKAL-WALLIS; valores entre parênteses representam o desvio padrão.
3.3.2. Erodibilidade entressulcos (Ki)
Na Figura 11 estão apresentadas as taxas instantâneas de escoamento
superficial e as taxas de liberação de sedimentos em função do tempo de aplicação
da chuva simulada, sendo que cada ponto das curvas representa o valor médio de
três repetições (APÊNDICE II). Nota-se que o comportamento da taxa de
escoamento ao longo do tempo de aplicação da chuva simulada, não foram
semelhantes em todas áreas.
No Pasto ponto 1 e Pasto ponto 2 (FIGURAS 11A e 11B), ocorreu pequena
variação nas taxas de escoamento ao longo do teste. Nessas áreas a condutividade
43
hidráulica efetiva do solo correspondeu, em média, a 81,52 e 109,94 mm.h-1 para
Pp1 e Pp2, respectivamente. Entretanto, a precipitação média da chuva artificial
utilizado para determinação da erodibilidade entressulco foi em média de 65 mm.h-1.
Desta forma, o escoamento coletado estava em função das gotas de chuva que
caiam diretamente na calha central da parcela experimental. Nessas áreas, também
não ocorreu a formação de lâminas delgadas de água na superfície das parcelas,
pois a macroporosidade do solo permitia a infiltração e percolação de toda
precipitação.
A finalização de cada teste foi realizada quando as taxas instantâneas de
escoamento superficial coletadas se apresentavam estáveis, sendo observadas as
taxas médias de escoamento superficial de 3,280; 3,451; 42,263; 35,749; 11,486 e
31,66 mmh-1 para Pp1, Pp2, Ap1, Ap2, C1 e SV1, respectivamente.
Foi verificado que o tempo mínimo de duração do teste foi 120 minutos,
porém após uma hora de teste para Pp1, Pp2 e Ap2 (Figuras 11A, 11B e 11D) a
taxa média de escoamento superficial estava estável, todavia, apenas 31,10% de
C1 e 47,74% de Ap1 estavam estabelecidas nesse momento.
Pode-se afirmar que na área Ap1 as taxas de escoamento foram crescentes
durante praticamente todo o ensaio, ocorrendo a estabilização somente nos trinta
minutos finais de teste. Verifica-se que a taxa média de escoamento estabilizada
em Ap1 foi aproximadamente 12,8 vezes maior que a verificada em Pp1. Essa
diferença da taxa de escoamento superficial dos solos está relacionada
principalmente à diferença de gênese dos solos o que caracteriza a eles
propriedades físicas, físico-hídricas e mineralógicas distintas.
44
FIGURA 11. Taxa de liberação de sedimentos (Di) e taxa de escoamento superficial
(Es0), em função do tempo de aplicação de chuva artificial – Pasto ponto 1 (A);
Pasto ponto 2 (B); Agrícola ponto 1 (C); Agrícola ponto 2 (D); Cerrado 1 (E) e São
Vicente 1 (F).
O teor de argila na área Ap1, conferiu ao solo menor macroporosidade, o que
reduz expressivamente a velocidade de percolação da água nessa área e aumenta
a possibilidade de ocorrência do escoamento superficial. Mesmo após o preparo
inicial desse solo e a construção de uma maior macroporosidade, o seu teor de
argila dispersa em água possivelmente favoreceu o selamento superficial e
comprometeu a continuidade dos poros, dificultando a infiltração de água no solo.
Di
Es0
45
Reichert e Norton (1995) também verificaram redução na infiltração de água no solo
devido a formação de selamento superficial, causado pelo preenchimento dos poros
da camada superior do solo por finas partículas oriundas da dispersão de
agregados.
Na área Ap2, no início do teste, a quantidade de sedimentos contido no
escoamento superficial, aumentou rapidamente, até um valor estável. Nessa
mesma área foi obtido um valor médio de taxa de liberação de sedimentos, superior
as demais áreas. O que pode ser explicado pelo acúmulo do teor de silte nos
primeiros 10 cm de solo e maior percentual de argila dispersa.
O acúmulo de silte nos primeiros 10 cm de solo, em Ap2, causou a perda de
estabilidade dos microagregados e permitiu maior liberação da quantidade de
sedimentos no escoamento. Mbagwu et al. (1993), afirmam que em solos com
maior quantidade de silte ocorre o favorecimento da dispersão dos agregados em
água. E consequentemente a erodibilidade do solo tende a aumentar com
incremento do conteúdo de silte (WISCHMEIER et al., 1971).
Em Pp1, Pp2 e C1 a taxa de liberação de sedimentos praticamente não
aumentaram com o decorrer do teste, porém nas demais áreas de estudo o
escoamento e a taxa foram crescentes. Em Pp1 e Pp2 os sedimentos que
chegaram ao canal coletor foram exclusivamente pelo salpicamento das partículas
causado pelas gotas de chuva, a qual tinha precipitação constante. Enquanto em
C1 o ocorrido é atribuído a estabilidade de agregados áreas, dessa forma a
liberação de sedimentos foram constantes ao longo teste.
As concentrações de sedimentos no início dos testes foram maiores, em
Ap1, Ap2 e SV1, devido a taxa de escoamento superficial ser baixa, e ter menor
lâmina para promover a condução das partículas.
Através do comportamento da taxa de liberação de sedimentos na Ap2
(Figura 11D), foi possível verificar que a quantidade de partículas de solo
desprendida é resultado principalmente do preparo inicial do solo e não dos
impactos das gotas da chuva. Na curva de escoamento superficial da área Ap2
observa-se que ao longo do teste, houve aumento na taxa de escoamento
superficial, desta forma elevou a sua capacidade de transporte, tornando-se
possível a condução de todo material desagregado instantaneamente e, também,
àquele remanescente do período inicial. Porém, após a retirada das partículas
remanescentes, o escoamento superficial passa a transportar unicamente as
46
partículas desagregadas instantaneamente, entretanto ocorreu a diminuição de
partículas desprendidas.
Na área Ap1 (Figura 11C) foi maior a taxa de escoamento superficial, porém
a maior taxa de liberação de sedimentos ocorreu na área Ap2 (FIGURA 11D). A
área Ap1, nos últimos cinco anos, não sofreu revolvimento de solo ou tipo de
cultivo, o que resultou em maior relação carbono/argila, isto quando comparada a
área agrícola ponto 2. A maior relação carbono/argila em Ap1 conferiu-lhe maiores
índices de estabilidade de agregados, quando comparada com Ap2, o que dificultou
o desprendimento e carreamento das estruturas do solo pelo escoamento
superficial, proporcionando assim, menores taxas de liberação de sedimentos.
Utilizando os valores de taxa máxima de desprendimento para os solos em
estudo e a equação de Foster (1982), foram obtidos valores médios de erodibilidade
entressulcos iguais a 1,56x105; 2,47x105; 2,44x105; 1,32x106; 8,56x104 e 5,93x105
kg.s.m-4 para as áreas Pp1, Pp2, Ap1, Ap2, C1, SVp1, respectivamente.
Pelo teste de Kruskal-Wallis (p≤0,05), verificou-se que há diferença
significativa da erodibilidade entressulcos nas áreas estudadas (TABELA III).
TABELA III: Erodibilidade entressulco para as diferentes áreas de estudo.
Tratamento
(Áreas)
Erodibilidade entressulco (Média)
(kg.s.m-4)
Pasto ponto 1 (Pp1) 1,56x105 (2,04x104) ab
Pasto ponto 2 (Pp2) 2,47x105 (4,14x104) ab
Agrícola ponto 1 (Ap1) 2,44x105 (8,32x103) ab
Agrícola ponto 2 (Ap2) 1,32x106 (1,82x105) b
Cerrado 1 (C1) 8,56x104 (2,06x103) a
São Vicente 1 (SV1) 5,93x105 (1,47x105) ab
Médias seguidas de letras iguais minúsculas na coluna não diferem entre si estatisticamente no nível de 5 % de probabilidade pelo teste de KRUSKAL-WALLIS; valores entre parênteses representam o desvio padrão.
Somente a área Ap2 se diferencia da C1, a erodibilidade entressulcos foi
maior para Ap2. A erodibilidade entressulcos depende de atributos do solo como,
condutividade hidráulica efetiva, estabilidade de agregados e tamanho de partículas
e considerando que o Ap2 combina as características de menor Ke, maior proporção
47
de argila dispersa em água e, dentre os solos argilosos, menor estabilidade de
agregados, os resultados encontrados estão adequados. Implicações semelhantes
foram encontrados por Martins Filho (1999), onde foi verificado que solos com
agregados mais estáveis em água apresentaram menores valores de erodibilidade
entressulcos. E por Lima (2001), que percebeu que solos com maiores teores de
argila dispersa em água tiveram valores maiores para erodibilidade entressulcos.
3.4. Conclusão
A erodibilidade em entressulcos para as áreas de estudo são iguais a
2,44x105, 1,32x106, 1,56x105, 2,47x105, 8,56x104, 5,93x105 kg.s.m-4 para Ap1, Ap2,
Pp1, Pp2, C1 e SVp1 respectivamente.
A condutividade hidráulica efetiva determinada, nas áreas de estudo são
iguais a 81,52; 109,94; 30,63; 24,49; 48,31; e 28,37 mm h-1 para Pp1; Pp2; Ap1,
Ap2, C1 e SV1, respectivamente.
A erodibilidade entressulcos foi diferente (p≤0.05)somente entre as áreas
Ap2 e C1.
A condutividade hidráulica foi diferente (p≤0.05) somente entre Pp2 e Ap2
(p≤0.05).
3.5. Referências bibliográficas
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4. CORRELAÇÃO DA CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA EFETIVA E
ERODIBILIDADE ENTRESSULCOS COM OS ATRIBUTOS FÍSICOS E FISICO-
HÍDRICOS DE SOLOS DO CERRRADO
RESUMO - A utilização de método indireto para estimar os valores da
condutividade hidráulica efetiva (Ke) e erodibilidade entressulcos (Ki) torna-se uma
alternativa viável devido ao elevado custo e morosidade da obtenção destes
atributos no campo. São empregados a esse método, modelos matemáticos que
utilizam atributos do solo de mais fácil determinação como variáveis preditoras da
Ke e da Ki. Desta forma, objetivou-se com este trabalho identificar quais as
características físicas e físico-hídricas que melhor se correlacionam com os
parâmetros Ki e Ke. O trabalho foi realizado em três etapas: a primeira para
determinar algumas características física, físico-hídrica e mineralógica dos solos de
seis áreas localizadas na região de Campo Verde e Santo Antônio de Leverger,
ambos municípios do estado de Mato Grosso; a segunda para obter a
condutividade hidráulica efetiva (Ke) e a erodibilidade entressulcos (Ki) das áreas de
estudo, seguindo a metodologia proposta pelo Departamento de Agricultura dos
Estados Unidos e pelo Serviço de Pesquisas Agrícola Americano; a terceira etapa
consistiu em correlacionar os parâmetros Ke e Ki com as características física e
físico-hídricas dos solos estudados. Os atributos areia total, matéria orgânica e
argila apresentaram correlação significativa com a condutividade hidráulica efetiva
independente da classe textural do solo estudado, Para solos arenosos os atributos
areia grossa, areia muito fina e índice de estabilidade de agregados apresentam
maior potencial de predição da erodibilidade entressulco. Enquanto para os solos
argilosos os atributos areia grossa, areia média, diâmetro médio ponderado,
diâmetro médio geométrico e índice de estabilidade de agregados.
Palavras-chave: Bacia do rio das Mortes, Erosão hídrica, WEPP.
CORRELATION HYDRAULIC CONDUCTIVITY EFFECTIVE AND ERODIBILITY
INTERRILL WITH PHYSICAL ATTRIBUTES AND HYDRO PHYSICAL IN SOILS
OF CERRRADO
ABSTRACT – The use of indirect method to estimate the values of effective
hydraulic conductivity (Ke) and erodibility interrill (Ki) is a viable alternative because
of the costs and time used to obtain these attributes in the field. The objective of this
study was to identify the physical and physical-hydric characteristics that best
correlate with Ki and Ke parameters. The study was conducted in six areas located
in Campo Verde and Santo Antônio do Leverger, both municipalities in the state of
Mato Grosso; and divided into three stages: I - determination of characteristics,
physical , physical-hydric and mineralogical the soil, II - Obtaining the effective
hydraulic conductivity (Ke) and rill erodibility (Ki) of the study areas, III - consisted of
correlating Ke and Ki parameters with physical and physical and hydraulic
characteristics of the soils. The attributes sand total organic matter and clay better
correlated with the effective hydraulic conductivity, independent of the textural class
of the studied soil. For sandy soils attributes coarse sand, very fine sand and
aggregate stability index present greater potential for predicting erodibility interrill.
As for clay soils attributes coarse sand, medium sand, average diameter, geometric
mean diameter and aggregate stability index.
Keywords: Bacia dos Rios das Mortes, Water erosion, WEPP
52
4.1. Introdução
A determinação de um atributo do solo a campo requer, geralmente a coleta
de grande número de informações, o que implica em ensaios de campo
dispendiosos, que vinculam e exigem um longo tempo de execução do experimento,
principalmente quando se trata de características hidrodinâmicas dos solos, como a
condutividade hidráulica efetiva (Ke), (SOUZA, 2008). A morosidade na
determinação da Ke está vinculada à complexidade dessa propriedade, pois o
grande número de fatores que a influencia, dificulta sua avaliação.
A condutividade hidráulica efetiva é influenciada pela textura, densidade,
estabilidade de agregados, umidade do solo, distribuição e tamanho de poros
(CARVALHO, 2002). De acordo com Libardi et al. (1986 Apud Eguchi et al. 2002), a
textura é considerada uma das propriedades mais estáveis do solo. Desta forma,
frações da textura do solo, tornam-se variáveis preditoras relevantes para o estudo
da condutividade hidráulica efetiva.
Outro parâmetro do solo de difícil determinação a campo é a erodibilidade
entressulco (Ki), pois é influenciada por diversos atributos físicos, químicos e
mineralógicos, os quais determinam sua amplitude e ao mesmo tempo revela a
existência de uma distinção de valores entre as classes morfológicas dos solos
(LIMA, 2001). Dentre os atributos do solo que influenciam a erodibilidade
entressulcos pode-se citar teor de argila, matéria orgânica, estabilidade de
agregados, mineralogia, óxidos de ferro e alumínio, porosidade, densidade e
umidade (LIMA 2001; LIBARDI e MELO FILHO, 2006; PÉREZ-RODRIGUEZ et al.,
2007).
Devido ao custo e à morosidade da determinação em campo dos atributos do
solo Ke e Ki, a utilização de método indireto para estimar seus valores, torna-se uma
alternativa viável. São empregados a esse método, modelos matemáticos que estão
em função de variáveis de mais fácil determinação, e que tem alta correlação com a
condutividade hidráulica efetiva e a erodibilidade entressulcos. Desta forma, têm-se
proposto o desenvolvimento de funções de pedotransferência para estimar
propriedades do solo mais complexas ou de alto custo de determinação
(MCBRATNEY et al., 2002; MINASNY e HARTEMINK, 2011).
Segundo Oliveira (2002), as funções de pedotransferência são equações que
facilitam a estimativa de características edáficas, de difícil determinação, a partir de
outros atributos mais facilmente obtidos. No Brasil, a utilização da pedotransferência,
53
como metodologia aplicada, para estimar quantitativamente os parâmetros do solo é
relativamente novo, porém expressa elevado potencial de aplicação (FIORIN, 2008).
Conhecendo a carência de estudos que tratam do desenvolvimento de
funções de pedotransferência para estimar parâmetros do solo no Cerrado mato-
grossense, objetivou-se com este trabalho identificar e verificar quais as
características físicas e físico-hídricas que melhor se correlacionam com os atributos
Ki e Ke de solos do cerrrado.
4.2. Material e métodos
4.2.1. Localização e caracterização da área de estudo
O trabalho foi realizado em três etapas: a primeira para determinar algumas
características física, físico-hídrica e mineralógica dos solos de seis áreas
localizadas no bioma do Cerrado mato-grossense na bacia do Rio das Mortes; a
segunda para obter a condutividade hidráulica efetiva (Ke) e a erodibilidade
entressulco (Ki) das áreas (TABELA IV); a terceira etapa consistiu em correlacionar
os parâmetros Ke e Ki e as características física e físico-hídricas.
As áreas estudadas estão localizadas na região de Campo Verde e Santo
Antônio de Leverger, ambos no estado de Mato Grosso. Essas áreas contemplados
os seguintes tipos de uso do solo: vegetação nativa, pastagem, cultivo anual de soja
e milho no sistema de sucessão de culturas e algodão.
O solo das áreas estudadas foram preparadas com auxílio de enxadas, com
intuito de reproduzir o mesmo efeito de uma aração com arado de discos na
profundidade de preparo de 0,20 m e duas gradagens. Todas as operações foram
realizadas respeitando a maior declividade dos terrenos.
A determinação da condutividade hidráulica efetiva e da erodibilidade
entressulcos foi realizada seguindo a metodologia do WEPP (Water Erosion
Prediction Project) proposta pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos
(USDA) e pelo Serviço de Pesquisas Agrícola Americano (ARS) (Elliot et al., 1989).
Foram coletadas amostras com estrutura deformada, semi-deformadas e
indeformada nas profundidades de 0 a 10 e 10 a 20 cm, com três repetições para
cada profundidade, nas seis áreas de estudo.
As amostras deformadas foram coletadas em mini trincheiras com auxílio de
uma pá reta e submetidas às seguintes determinações: análise granulométrica,
54
análise mineralógica (qualificação dos minerais por DRX), teor de carbono total,
argila dispersa em água e fracionamento da areia.
As amostras não deformadas foram retiradas por meio do amostrador
volumétrico de Kopeck e utilizadas para obtenção da porosidade total (PT),
macroporosidade (Ma), microporosidade(Mi) e da densidade do solo (Ds). As
amostras semi-deformadas foram utilizadas para análise de estabilidade de
agregados em água.
TABELA IV: Valores médios da condutividade hidráulica efetiva e erodibilidade
entressulco.
Condutividade hidráulica efetiva
mm.h-1
Erodibilidade entressulco
kg.s.m-4
Pasto ponto 1 81,52 1,56x105
Pasto ponto 2 109,94 2,47x105
Agrícola ponto 1 30,63 2,44x105
Agrícola ponto 2 24,49 1,32x106
Cerrado 1 48,31 8,56x104
São Vicente 1 28,37 5,93x105
4.2.2. Análise granulométrica
A análise granulométrica foi realizada pelo método da pipeta, proposto por
USDA - Soil Conservation Service, 1972 adaptado pelo Laboratório de Física do
Solo da Universidade Federal de Santa Maria – RS conforme descrito na
sequência.
Para cada amostra foi pesado aproximadamente 20 g de TFSA e colocada
em frasco de 250 mL, posteriormente foi adicionado 50 mL de água destilada e 10
mL de NaOH a 6% e colocado para agitação em agitador horizontal por
aproximadamente 16 horas. Após agitação foi passado por peneira número 270
(0,053 mm) e transferido para proveta de 1000 mL, lavando-se o material retido na
peneira utilizando água destilada, não ultrapassando a marca de 1000 mL.
A areia retida na peneira foi transferida para um recipiente previamente
pesada (balança com legibilidade de 0,0001g) e colocado na estufa a 105ºC.
55
Decorrido 24 horas, foi resfriado ainda na estufa desligada, colocado em dessecador
e pesado. Essa fração foi guardada para realização do fracionamento da areia.
Quando necessário foi completado o volume da proveta até 1000 mL com
água destilada, posteriormente sendo homogeneizado com agitador manual por 1
minuto. Logo em seguida foi medida a temperatura da suspensão e verificado o
tempo de espera para pipetagem.
Após o tempo de sedimentação, foi pipetado 25 mL da suspensão na
profundidade de 5 cm. Procurou não demorar mais que 12 segundos para pipetar a
solução. A suspensão pipetada foi transferida para recipientes limpos, secos e
previamente pesados e colocado na estufa a 105ºC. Depois da secagem, os
recipientes foram resfriados e pesada em mesma balança.
Para a prova em branco e para o cálculo do peso do dispersante, foi colocado
10 mL de NaOH a 6% em proveta de 1000 mL e completado o volume com água
destilada. Após agitaçao, foi medida a temperatura, e esperado o tempo
correspondente. Em sequência foi pipetado 25 ml da solução a 5 cm de
profundidade e colocada em lata previamente pesada (usada balança com
legibilidade de 0,0001 g). Levada para estufa e após secagem, resfriada e pesada.
Os dados obtidos foram submetidos as equações abaixo:
% de areia = (PDA) x 5 x f (Equação 3)
% de silte = 100 - (% de areia + % de argila) (Equação 4)
% de argila = ((PA + dispersante) - PD) x 200 x f (Equação 5)
em que:
PA = peso da argila;
PD = peso do dispersante;
PDA = peso das areias; e
f = fator de umidade residual.
4.2.3. Análise mineralógica
A mineralogia do solo foi determinada por meio de Difração de raios X (DRX).
A amostra de solo foi analisada utilizando o equipamento Labx – XRD 600, da
56
Shimadzu, com radiação Cu-Kα (λ = 1,5406 NM) com 2θ no intervalo entre 5° a 80°,
com taxa de varredura de passos 0,02° e tempo em cada passo de 0,2 segundos.
Total de exposição por amostra de 12,5 minutos. Posteriormente foram criados
difratogramas e através dos picos específicos foi realizado os reconhecimentos dos
minerais.
4.2.4. Análise de Carbono Orgânico Total (COT)
O Carbono orgânico total foi determinado utilizando o analisador de COT,
modelo N/C 3100 acoplado ao equipamento HT 1300 Solids Module. Padrão de
carbono 12%. O teor de matéria orgânica foi obtido utilizando o fator de Van
Bemmelen descrito em Embrapa (2011), pela equação:
MO = C (g/kg ou %) x 1,72 (Equação 6)
em que:
MO é matéria orgânica;
C é carbono.
4.2.5. Argila dispersa em água e grau de floculação
O método utilizado foi o proposto por Bennema e Vettori (1960). Foram
pesados 10 g de TFSA e transferidos para recipiente com tampa com 100 mL de
água destilada. Posteriormente foi agitado durante 16 horas em agitador rotativo a
30 rpm. Finalizada a agitação a suspensão foi transferida para proveta de 500 mL e
completado o volume com água destilada.
Respeitado o tempo de sedimentação, verificado em tabela específica, foi
pipetado 10 mL a uma profundidade de 5 cm para amostragem de argila. A alíquota
foi transferida para beckers previamente pesados, em balança com aproximação de
0,0001 g, e colocado em estufa a 105°C para secar por 24 horas. Os beckers foram
retiradas da estufa após resfriamento, colocados no dessecador e levado para
serem pesados em mesma balança.
Os cálculos foram realizados utilizando as equações abaixo. Os resultados
foram expressos em porcentagem.
Argila (%) na TFSA = [(peso da argila x 500)/10 ] x [100/ Mss] (Equação 7)
57
Grau de floculação = ( A.total - ADA) / (A.total) x 100 (Equação 8)
em que:
Mss: massa de solo seco a 105ºC;
A.total: argila total;
ADA: argila dispersa em água.
4.2.6. Fracionamento da areia
A partir da massa de areia obtida na análise granulométrica foi realizada a
separação da areia em classes, segundo a escala do Soil Survey Staff - USA (1993)
em areia muito grossa (1 - 2 mm), areia grossa (0,5 - 1 mm), areia média (0,25 - 0,5
mm), areia fina (0,125 - 0,25 mm) e areia muito fina (0,053 - 0,125 mm).
As frações da areia foram separadas por tamisação. O percentual das classes
foi calculado pela razão entre o peso seco da amostra de areia contido em cada
peneira e o peso da areia total, e posteriormente multiplicado por 100, por fim foi
realizado a produto entre os percentuais de areia total e areia fracionada.
4.2.7. Percentagem de agregados
Para análise de agregados as amostras foram retiradas nas profundidades de
0 a 10 e 10 a 20 cm, as quais foram secas ao ar, após serem destorroadas à mão.
Em seguida foram passadas em peneira com abertura de malha de 4 mm e retidas
na de 2 mm, homogeneizadas e pesadas triplicatas de 50 gramas.
Uma das amostras foi colocada em lata de alumínio previamente pesadas e
levada em estufa a 105ºC por 24 horas. Após esfriar em estufa desligada foi
colocada em dessecador e pesada. Essas informações foram utilizadas no cálculo
para obtenção de massa de amostra seca.
As outras amostras foram colocadas sobre um disco de papel de filtro
umedecido, alocado na peneira superior de um conjunto de peneiras, sendo cada
amostra para um conjunto. As peneiras foram dispostas na seguinte ordem: 2 mm; 1
mm; 0,5 mm; 0,25 mm e 0,125 mm de abertura de malha, de modo que os
agregados contidos na peneira superior fossem umedecidos por capilaridade
durante 4 minutos e posteriormente retirado o papel de filtro.
58
Em seguida foi ligado o aparelho de oscilação vertical ajustado para uma
freqüência de 32 oscilações por minuto e agitado por mais 4 minutos em
tamisamento úmido. O solo retido nas peneiras foi transferido para Backers
identificados e de pesos conhecidos, levadas em estufa a 105ºC por 24 horas e
posteriormente pesadas.
O percentual de agregado foi calculado pela razão entre o peso seco de
agregado contido em cada peneira e o peso da amostra seca, e posteriormente
multiplicado por 100.
O diâmetro médio ponderado (DMP) foi obtido por meio da equação 9
segundo Bavel (1949). O índice de estabilidade dos agregados (IEA) foi determinado
utilizando a equação 10, proposta por Castro Filho et al. (1998), e o diâmetro médio
geométrico usando as equações 11 e 12 propostas por Schaller e Stockinger (1953
apud Alvarenga et al. 1986).
. P) (Equação 9)
em que:
DMP: diâmetro médio ponderado;
Cmm : Centro das classes (mm);
P: proporção do peso de cada fração de agregados em relação ao total da
amostra.
em que:
IEA: índice de estabilidade de agregados
MS: massa da amostra seca (g)
Wp0,25: massa de agregados da classe < 0,25 (g)
(Equação 10)
(Equação 11)
(Equação 12)
59
em que:
DMG: diâmetro médio geométrico
N: percentagem de agregados nas diversas classes das peneiras
4.2.8. Porosidade total (Pt), microporosidade (Mi), macroporosidade (Ma) e
densidade do solo (Ds)
A determinação da porosidade e da densidade do solo foi realizada com base
no manual de métodos de análise de solos (EMBRAPA, 2011). As amostras não
deformadas foram preparadas e saturadas por um período de 48 horas em água
destilada, depois pesadas e colocadas sob a mesa de tensão previamente
aprontada para o nível de sucção correspondente a 60 cm de altura de coluna
d’água.
Após 72 horas, os cilindros com solos arenosos foram retirados dos seus
respectivos lugares e pesados. A operação foi repetida o tempo necessário para
obtenção de pesos constantes, o qual perdurou por mais 72 horas, totalizando seis
dias de mesa de tensão para o nível de sucção correspondente a 60 cm de altura de
coluna d’água.
Os cilindros contendo solos argilosos continuaram na mesa de tensão, porém
preparada para o nível de sucção correspondente a 100 cm de altura de coluna
d’água. Após 24 horas os cilindros foram retirados dos seus respectivos lugares e
pesados. A operação foi repetida o tempo necessário para obtenção de pesos
constantes, o qual perdurou por mais 96 horas.
Em seguida todos os cilindros (contendo solos arenosos e argilosos) foram
retirados os perflex e o elásticos e as amostras não deformadas foram colocados em
recipientes de peso conhecido e levadas para estufa por 48 horas a 105ºC.
Decorrido o tempo necessário foram determinados o peso da amostra seca, peso do
cilindro e volume cilindro.
Para os cálculos foram utilizadas as equações abaixo:
(Equação 13)
(Equação 14)
60
em que:
Vs = volume de saturação
Mi = Microporosidade (%)
a = massa da amostra após ser submetida a uma tensão (g)
b = massa da amostra seca a 105ºC (g)
c = volume do cilindro (cm3)
Ma = macroporosidade
4.2.9 Tratamento das informações
A análise dos dados consistiu em avaliar o grau de associação da
condutividade hidráulica efetiva do solo e da erodibilidade entressulco com as
características físicas e físico-hídricas das áreas de estudo, por meio de correlação
simples entre as variáveis.
Inicialmente foram rodadas correlações utilizando todos os seis pontos de
estudo, posteriormente os pontos de estudo foram divididos em dois grupos, os
chamados arenosos (Pasto ponto 1-Pp1, Pasto ponto 2-Pp2 e Cerrado-C) e os
argilosos (Agrícola ponto 1-Ap1, Agrícola ponto 2-Ap2 e São Vicente) e então
rodada as correlações para cada grupo separadamente.
4.3. Resultados e discussão
Na Tabela V estão os valores médios de atributos físicos e físicos-hídricos
dos solos estudados, e na Tabela VI são demonstradas as suas correlações com a
condutividade hidráulica efetiva (ke) e erodibilidade entressulco (Ki).
A condutividade hidráulica efetiva, se correlacionou positiva e
significativamente, com o teor de areia total. Os solos com maiores teores de areia,
porém não proveniente de areia fina e/ou muito fina, apresentaram maior
capacidade de percolação da água e consequentemente maiores Ke. Fiorin (2008),
(Equação 15)
(Equação 16)
61
afirma que solos arenosos possuem maior macroporosidade que os argilosos e,
devido esse fato apresentam maiores taxas de infiltração e condutividade hidráulica.
Os teores de areia muito fina, silte e argila tiveram correlação negativa com a
condutividade hidráulica efetiva, indicando que o aumento das frações mais finas do
solo implica na diminuição da ke. A maior facilidade na movimentação de partículas
mais finas do solo e posterior acomodação nos espaços porosos, causou a
interrupção parcial ou total dos macroporos e dificultou o fluxo da água,
corroborando para diminuição da condutividade hidráulica efetiva. Esse fato foi
otimizado devido o preparo inicial da área. Os tamanhos dos poros e as suas
continuidades, são relevantes e permitem a maior condutividade hidráulica dos solos
(CARVALHO, 2002).
Outro fator que pode ter colaborado para as correlações negativas, entre a ke
e as frações mais finas do solo, foi o arranjamento das partículas. Pois devido os
solos terem maior fração de finos ocorreu o favorecimento na formação de poros
com capacidade de retenção de água. Desta forma, quanto menor for o diâmetro
das partículas do solo, mais finos serão as dimensões dos canais de fluxo de água,
portanto, menor será a condutividade hidráulica (ALONSO, 2005).
A relação silte/argila e a argila dispersa em água (ADA), tiveram correlações
significativas com a Ke, sendo positiva e negativa, respectivamente. Nos solos com
maior teor de argila se verificou menor relação silte/argila, menor macroporosidade e
consequentemente menor Ke.
Os solos com maiores teores ADA tiveram menores condutividade hidráulica
efetiva. Isso pode ser explicado pela ocorrência do selamento superficial do solo,
pois as partículas de ADA foram carreadas e causaram a obstrução parcial dos
poros, dificultando a infiltração da água e causando a diminuição da ke. Morin e Van
Winkel (1996) também atribuíram às argilas dispersas, a formação de selamento
superficial e consequente redução na taxa de infiltração de água no solo.
Nas áreas que tiveram maiores valores de ADA foi identificado os minerais
Quartzo, Gibbsita e Caulinita (FIGURA 15). Solos que têm a Caulinita como argila
dominante tem maior potencial de dispersão em água e causa consequentemente o
bloqueio dos poros, diminuindo a permeabilidade do solo. Chiang et al. (1987),
estudando três solos de diferentes origens, verificaram que a condutividade
hidráulica sofre decréscimo em relação ao aumento da dispersão da argila, e ainda,
indicaram a caulinita como argila dominante em todos os materiais.
62
Tabela V: Atributos físicos e físico-hídricos dos solos estudados
Pp1(1) Pp2(2) Ap1(3) Ap2(4) C1(5) SV1(6)
%
U ke(7) 3,47 6,55 41,63 36,52 13,80 36,59
At(8) 92,59 94,63 30,35 35,27 74,77 30,80
AG(9) 9,50 1,98 0,62 0,83 2,13 0,60
Ag(10) 6,80 9,17 3,80 3,82 4,60 3,60
Am(11) 16,31 25,17 9,09 9,53 16,01 8,76
Af(12) 47,94 50,83 12,99 15,86 39,94 12,75
AF(13) 12,04 7,48 3,84 5,24 12,08 5,09
Sil(14) 4,33 2,18 19,86 12,54 11,70 11,99
Arg(15) 3,08 3,19 49,79 52,19 13,53 57,21
ADA(16) 1,69 1,21 14,00 18,27 6,48 2,05
Gf(17) 43,94 62,22 72,05 65,51 52,22 96,39
MO(18) 0,10 0,08 5,84 5,08 2,48 6,37
PT(19) 40,22 43,69 56,93 61,68 51,56 60,45
Mi(20) 12,86 18,99 46,39 38,44 24,46 40,29
Ma21) 27,36 24,70 10,53 23,23 27,09 20,15
IEA(22) 78,31 26,59 93,46 86,94 96,06 93,99
Mm
DMP(23) 2,89 2,20 2,63 2,49 2,90 2,55
DMG(24) 2,73 1,64 2,21 1,85 2,76 2,10
g.cm3
Ds(25) 1,69 1,58 1,11 0,97 1,37 1,05
UA
S/A(26) 1,42 0,77 0,40 0,25 0,86 0,21 (1)-Pasto ponto 1; (2)-Pasto ponto 2; (3)-Agrícola ponto 1; (4)-Agrícola ponto 2; (5)-Cerrado 1, 6-São Vicente1; (7)-Umidade inicial da área antes da determinação da Ke; (8)-Areia total; (9)-Areia muito grossa; (10)-Areia Grossa; (11)-Areia média; (12)-Areia fina; (13)-Areia muito fina; (14)-Silte; (15)-Argila; (16)-Argila dispersa em água; (17)-Grau de floculação; (18)-Matéria orgânica; (19)-Porosidade total; (20)-Microporosidade; (21)-Macroporosidade 100; (22)-Índice de estabilidade de agregados; (23)- Diâmetro médio ponderado; (24)- Diâmetro médio geométrico; (25)- Densidade do solo; (26)-Relação silte/argila.
63
Tabela VI: Coeficientes de correlações da condutividade hidráulica efetiva (Ke) e da
erodibilidade entressulco (Ki) e os atributos físicos e físicos-hídricos dos solos
estudados.
Atributos Ke Ki
Areia total 0.8971 ** ns
Areia muito fina -0.7583 ** ns
Silte -0.8105 ** ns
Argila -0.8775 ** ns
Argila dispersa -0.6049 * ns
Relação silte/argila 0.7074 ** ns
Matéria orgânica -0.8903 ** ns
Umidade atual antes do teste -0.8039 ** -----------------
Porosidade total -0.8757 ** ns
Microporosidade -0.8408 ** ns
Densidade do solo 0.8756 ** ns
Ke – condutividade hidráulica efetiva, Ki- erodibilidade entressulco; ns – não significativo; * e **: Significativos a 5 e 1%, respectivamente.
A matéria orgânica explica em até 94,35% o comportamento da condutividade
hidráulica efetiva do solo, porém a correlação foi inversamente proporcional. O
aumento do teor de matéria orgânica no solo, maximizou a sua capacidade de
retenção de agua, diminuindo a sua Ke. Aragão Junior et al. (1983), avaliando a Ke
num Podzólico-Vermelho-Amarelo, constataram o mesmo efeito, e atribuíram a
maior capacidade de retenção de água nas camadas superiores do solo em função
principalmente do teor de matéria orgânica oriundo dos restos de culturas.
64
FIGURA 12. Difratogramas raio-x minerais dos solos estudados – Pasto ponto 1 (A);
Pasto ponto 2 (B); Agrícola ponto 1 (C); Agrícola ponto 2 (D); Cerrado 1 (E) e São
Vicente 1 (F); (q-Quartzo, g-Gibbsita, c-Caulinita, G-Goethita,).
A condutividade hidráulica efetiva correlacionou-se, negativa e
significativamente a 1%, com a porosidade total do solo e com a microporosidade,
indicando assim, que solos com maior porosidade total e maior percentual de
microporos tendem a apresentar menor Ke. Tanto a microporosidade quanto a
porosidade total são propriedades que estão presentes de forma mais evidente nos
solos argilosos, devido arranjamento entre partículas, entretanto essa maior
porosidade total é adquirida pela somatória dos espaços vazios de pequeno
Graus
65
diâmetro, o que dificulta o fluxo d’água no perfil. Sendo assim a microporosidade do
solo imprime ao solo baixa permeabilidade (GROHMANN 1960).
A densidade do solo teve correlação direta e significativa com a condutividade
hidráulica efetiva do solo. A densidade do solo foi maior nas áreas de textura mais
arenosas, onde a maior contribuição para porosidade total são dados pelos
macroporos. Desta forma, a qualidade e a continuidade dos poros do solo tornou-se
uma característica determinante no estudo da condutividade hidráulica. Mesquita e
Moraes (2004), também encontraram elevados valores de condutividade hidráulica
onde ocorreram maiores valores de densidade do solo, e atribuíram o fato a
continuidade dos macroporos para fluxo de água.
Estão demonstrados na Tabela VII, o grau de associação de alguns atributos
físicos e físicos hídricos do solo com os valores da condutividade hidráulica efetiva e
de erodibilidade entressulco, para solos arenosos e argilosos.
O aumento na fração areia grossa, favoreceu a condutividade hidráulica nos
solos arenosos e explica até 92,03% da sua variação. Os encaixes entre as
partículas do solo foram desfavorecidos com aumento da fração areia grossa o que
favoreceu a macroporosidade do solo e o fluxo da água. Bielschowsky (2012)
estudando a condutividade hidráulica de solos com diferentes texturas, encontrou
maiores valores em dois Neossolos Quartizarênicos, sendo que a condutividade
hidráulica do solo foi mais elevada, em todas as repetições realizadas, no Neossolo
que apresentava maior teor de areia grossa.
Para os solos argilosos, a condutividade hidráulica efetiva não apresentou
correlação com diâmetro médio ponderado, diâmetro médio geométrico e índice de
estabilidade dos agregados. Entretanto, percebeu-se uma tendência do aumento da
Ke com a elevação desses índices. Esse acontecimento é explicado possivelmente
pelo fato dos solos com estruturas de diâmetro maiores e mais estáveis, após
preparo inicial, apresentarem menor variação na macroporosidade ao longo do
teste, o que garantiu assim a continuidade dos poros e o maior fluxo da água no
solo.
A erodibilidade entressulcos, dos solos argilosos, correlacionou-se positiva e
significativamente a 5%, com o teor de areia total e areia fina. Entretanto, para esse
mesmo subgrupamento de solos, a associação entre Ki e as frações, areia média,
areia grossa, e com a soma, areia grossa mais areia muito grossa, foi negativa e
significativa a 1%. Dessa forma, os solos argilosos tiveram acréscimo na sua
66
erodibilidade entressulco quando o percentual de areia fina aumentou e decréscimo
quando ocorreu o aumento de frações com diâmetro superior a 0,25 mm, isso pode
ser explicado pela capacidade de transporte do escoamento superficial. As
partículas menores, após rompida a força que as uni, são transportadas com maior
facilidade, enquanto as partículas maiores resistem mais à remoção, podendo
acumular-se na superfície do solo (RESENDE, 1985).
A associação da erodibilidade entressulcos com os atributos areia total e
areia grossa foi direta e significativa, para os solos arenosos. Uma das explicações
está no tipo de estrutura desses solos, denominadas segundo Santos (2013), de
grãos simples. Solos com esse tipo de estrutura facilmente são carreadas pelo
escoamento superficial, dependendo apenas da capacidade de transporte do
escoamento.
Na área arenosa denominada de Pp1, o falso valor da estabilidade de
agregados, deve-se ao elevado teor de cascalho que ficaram retidos na peneira de
2 mm durante a realização dos testes para determinação dos índices DMP, DMG e
IEA.
Nas áreas arenosas, a erodibilidade entressulco correlacionou-se de forma
significativa com teor de areia muito fina, entretanto diferente do que se esperava, a
correlação foi inversamente proporcional. A explicação para esse acontecimento é
que na área com maior teor de areia muito fina também foram determinados teores
mais altos de argila e matéria orgânica, e ainda, a presença de Goethita. Essas
propriedades promoveram maior estabilidade dos agregados e a diminuição de Ki.
De acordo com Wischimeier e Mannering (1969), nos estudos referentes a
erodibilidade, os teores de areia devem ser considerados em relação a níveis de
outros atributos do solo.
O teor de matéria orgânica manteve correlação negativa com a erodibilidade
entressulco, para os subgrupamentos de solos arenosos e argilosos. Pois o
aumento do teor de carbono orgânico resulta em maiores índices de estabilidade e
aumento das classes de diâmetro dos agregados (CASTRO FILHO et al. 1998).
Dificultando desta forma o carreamento pelo escoamento superficial e causando
consequente diminuição nos valores de erodibilidade entressulcos. A significância
da correlação entre erodibilidade entressulcos e matéria orgânica foi menor nos
solos argilosos. Essa tendência também foi encontrada por Wischmeier e
Mannering (1969); e Troeh, Hoobbs e Danahue (1980).
67
Tabela VII: Coeficientes de correlações da condutividade hidráulica efetiva (Ke) e da
erodibilidade entressulco (Ki) e os atributos físicos e físicos-hídricos dos solos
estudados, para dois subgrupamento de solos.
Arenosos Argilosos
Atributos Ke Ki Ke Ki
Areia total ------- 0,8074* ------- 0,7820*
Areia grossa + areia muito grossa ns ns ns -0,8893**
Areia grossa 0,8470 * 0,9469** ns -0,9498**
Areia média ns ns ns -0,9416**
Areia fina ns ns ------- 0,7523*
Areia muito fina ------- -0,9523 ** ------- ns
Matéria orgânica ------- -0,7568* ------- -0,7462*
Porosidade total ns ns ns 0,8452**
Macroporosidade 0,6 m.c.a ns -0,7934* ns 0,9420**
Macroporosidade 1,0 m.c.a ns ns ns 0,8357**
Microporosidade 0,6 m.c.a ns ns ns -0,9646**
Microporosidade 1,0 m.c.a ns ns ns -0,8298**
Densidade do solo ns ns ns -0,9577**
DMP ns -0,8453* 0,6469ns -0,9243**
IEA ns -0,9302 ** 0,5202ns -0,8999**
DMG ns -0,7558* 0,6212ns -0,9663**
Ke – condutividade hidráulica efetiva, Ki- erodibilidade entressulco; ns – não significativo; * e **: Significativos a 5 e 1%, respectivamente.
As correlações da erodibilidade entressulcos com os atributos,
macroporosidade, microporosidade e porosidade total, foram significativas a 1%,
para os solos argilosos, entretanto para os solos arenosos, apenas a
macroporosidade teve associação significativa a 5%. A porosidade do solo não
consiste em variável preditora da Ki, devido ser dinâmica ao longo do teste. A
quantificação e a qualificação dos espaços vazios do solo deve ser explicada pelo
textura, relação carbono/argila e pelos índices de agregados, devido estes atributos
do solos serem mais estáveis quando comparados a porosidade.
68
A correlação entre a densidade do solo e a erodibilidade entressulcos, para
os solos argilosos, foi negativa e significativa a 1%, ou seja, os solos argilosos mais
leves tiveram maiores perda de solo. Este fato pode ser explicado devido o solo
mais leves terem também maiores percentuais de argila dispersa e menores
relação carbono/argila, resultando em menores valores para DMP, DMG e IEA.
Lima e Andrade (2001) estudando erodibilidade em solos de textura argilosa,
encontraram correlação positiva entre Ds e Ki, entretanto verificaram para os solos
mais leves, maiores valores para o DMP e DMG.
Os índices que avaliam a estabilidade dos agregados do solo apresentaram
correlação significativa e inversa com a erodibilidade entressulcos, para os dois
subgrupamentos de solos estudados. Sendo assim, solos bem estruturados
apresentam menores valores de Ki, o que indica que o aumento no diâmetro e na
estabilidade dos agregados exigem maior capacidade de transporte do escoamento
superficial e favorece a macroporosidade e o fluxo de água. Oliveira et al. (2012)
também verificaram que a maior estabilidade de agregados possibilitou redução da
erodibilidade entressulcos, e atribuiram esse fato a maior energia necessária para
desagregar e transportar o solo.
4.4. Conclusão
Os atributos areia total, matéria orgânica e argila apresentaram correlação
significativa com a condutividade hidráulica efetiva independente da classe textural
do solo estudado, evidenciando-se, desta forma, que esses atributos podem ser
bons preditores da condutividade hidráulica efetiva.
Não foi possível a identificação de atributos preditores de erodibilidade
entressulcos independente da textura do solo, ou seja, é necessária separação de
grupo textural para tal identificação.
Para solos arenosos os atributos areia grossa, areia muito fina e índice de
estabilidade de agregados apresentam maior potencial de predição da erodibilidade
entressulco.
Para os solos argilosos os atributos areia grossa, areia média, diâmetro médio
ponderado, diâmetro médio geométrico e índice de estabilidade de agregados
apresentaram maior potencial de predição da erodibilidade entressulco.
69
4.5. Referências bibliográficas
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5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Solos arenosos são mais propensos a erodibilidade entressulcos, entretanto
devido a metodologia adotada para realização dos testes e a alta condutividade
hidráulica efetiva (Ke) das áreas Pasto ponto 1 e Pasto ponto 2, esse fato não pode
ser demostrado.
A condutividade hidráulica efetiva, de solos arenosos e de solos argilosos, foi
afetada pelas mesmas variáveis preditoras e no mesmo sentido. Dessa forma a
elaboração de funções de pedotransferências para estimar Ke devem ser norteadas
pelos atributos do solo independente de seu subgrupamento textural.
A erodibilidade entressulcos, de solos argilosos e de solos arenosos, não foi
afetada na maioria das vezes, pelas mesmas variáveis preditoras, e quando
influenciadas pela mesma, nem sempre se correlacionaram no mesmo sentido. Para
maior precisão na estimativa da Ki, as funções de pedotransferência devem ser
elaboradas em função das classes texturais.
6. CONCLUSÕES GERAIS
A erodibilidade em entressulcos para as áreas de estudo são 2,44x105,
1,32x106, 1,56x105, 2,47x105, 8,56x104, 5,93x105 kg.s.m-4 para Ap1, Ap2, Pp1, Pp2,
C1 e SVp1 respectivamente.
A condutividade hidráulica efetiva determinada nas áreas de estudo são
81,52; 109,94; 30,63; 24,49; 48,31; e 28,37 mm h-1 para Pp1; Pp2; Ap1, Ap2, C1 e
SV1, respectivamente.
Como atributos preditores da condutividade hidráulica efetiva dos solos do
cerrado mato-grossense pode-se utilizar areia total, matéria orgânica e argila.
Como atributos preditores da erodibilidade entressulcos, para solos arenosos
do cerrado mato-grossense, pode-se utilizar areia grossa, areia muito fina e índice
de estabilidade de agregados, enquanto para solos argilosos pode-se utilizar areia
grossa, areia média, diâmetro médio ponderado, diâmetro médio geométrico e índice
de estabilidade de agregados.
74
APÊNDICE I
Pasto ponto 1 e 2 (Pp1 e Pp2); agrícola ponto 1 e 2 (Ap1 e Ap2); Cerrado1 (C1) e São Vicente 1
(SV1).
Taxa de infiltração para áreas de estudo (Média de 3 repetições)
Nº coleta Pp1 Pp2 Ap1 Ap2 C1 SVp1
1 131,83 140,06 68,77 56,41 65,83 56,62
2 95,31 116,91 63,63 56,36 64,63 52,16
3 94,63 129,31 63,29 49,96 62,40 52,11
4 92,91 113,31 62,39 44,93 62,99 50,48
5 94,29 120,00 58,79 40,76 59,39 50,91
6 93,60 121,63 53,81 36,08 58,14 48,45
7 96,69 126,26 44,61 34,82 56,54 45,71
8 98,40 127,11 42,16 32,48 55,34 42,11
9 96,51 121,94 40,84 31,05 54,31 40,85
10 96,17 121,37 38,84 28,65 53,45 37,48
11 89,83 122,46 37,76 27,73 52,77 36,85
12 87,94 120,80 37,19 26,59 51,91 35,37
13 88,80 120,23 35,30 25,56 50,94 34,34
14 88,63 119,03 33,19 24,65 49,91 32,91
15 86,74 119,43 31,41 24,30 48,25 31,65
16 86,74 117,20 31,47 23,79 48,19 29,88
17 85,37 116,00 31,64 24,13 47,57 29,71
18 86,23 115,89 29,81 47,62 28,85
19 85,03 114,00 30,67 27,48
20 85,03 114,57 30,33 27,88
21 87,26 112,46 30,67 27,82
22 86,40 110,51
23 80,74 110,11
24 82,29 108,69
25 107,94
75
APÊNDICE II
Taxa de escoamento superficial Ki (Média de 3 repetições)
Tempo Ap1 C1 Ap2 Pp1 Pp2
5 2,86 3,60 10,17 3,20 3,26 10 2,57 3,54 10,63 3,26 3,60
15 3,31 3,71 10,63 3,37 3,37
20 3,43 3,66 12,69 3,26 3,31
25 4,46 3,49 14,29 3,20 3,31
30 9,20 3,54 21,03 3,09 3,54
35 11,89 3,49 22,63 3,20 3,37
40 13,60 3,66 23,09 3,26 3,60
45 14,69 3,66 29,49 3,37 3,31
50 17,03 3,49 30,17 3,26 3,20
55 19,03 3,60 32,80 3,20 3,49
60 20,57 3,71 33,60 3,31 3,43
65 22,11 3,66 33,83 3,20 3,49
70 23,54 3,71 33,83 3,31 3,49
75 23,60 3,60 35,20 3,20 3,43
80 24,86 3,77 34,86 3,14 3,26
85 24,97 3,89 34,17 3,20 3,20
90 27,89 3,89 36,00 3,31 3,66
95 29,60 4,23 35,54 3,20 3,49
100 32,51 4,63 35,89 3,31 3,43
105 34,06 4,63 35,66 3,20 3,37
110 33,37 5,26 36,00 3,26 3,14
115 38,17 5,94 35,66 3,37 3,66
120 38,97 6,23 35,54 3,26 3,66
125 38,29 6,63
130 38,86 7,20
135 40,29 8,00
140 40,46 8,34
145 41,26 8,80
150 40,11 8,40
155 42,23 8,97
160 41,26 9,94
165 42,06 10,51
170 42,40 10,34
175 41,83 11,20
180 41,94 12,23
185 42,06 11,71
190 43,09 11,94 Pasto ponto 1 e 2 (Pp1 e Pp2); agrícola ponto 1 e 2 (Ap1 e Ap2); Cerrado1 (C1) e São Vicente 1 (SV1).
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