DEGRADAÇÃO DO SOLO EROSÃO SALINIZAÇÃO DESERTIFICAÇÃO

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1 DEGRADAÇÃO DO SOLO EROSÃO SALINIZAÇÃO DESERTIFICAÇÃO

2 DEFINIÇÕES QUALIDADE DO SOLO Capacidade do solo sustentar a produtividade biológica, manter a qualidade do ambiente e promover o desenvolvimento de plantas e animais. (SSSA, 1994) DEGRADAÇÃO DO SOLO É o declínio da qualidade do solo

3 PROCESSOS DE DEGRADAÇÃO Erosão hídrica ou eólica acelerada; Salinização e Alcalização; Desertificação; Lixiviação; Degradação física; Degradação biológica

4 DADOS CATASTRÓFICOS É estimado que a perda total de terras cultivadas devido à degradação é maior do que toda a área sob cultivo; (FAO, 1983; UNEP, 1986); A taxa de perda de terras aráveis por degradação era estimado em 5-7 milhões há em 1986 e 10 milhões em (UNEP, 1986).

5 DADOS CATASTRÓFICOS Em 1986 a quantidade de terras cultivadas equivaliam 14,39 x 10 8 ha, com uma previsão per capta de queda para 0,23 ha, 0,15 e 0,14 para os anos 2000, 2055 e 2100, respectivamente. O que implica em necessário desenvolvimento tecnológico para manter a população.

6 DADOS CATASTRÓFICOS Mudanças de uso da terra em função da degradação em 1975 (milhões de hectares (megahectares, MHa)) Total de 8 Mha 4Mha por erosão 2 Mha por desertificação 2 Mha por toxidez

7 EROSÃO

8 DEFINIÇÃO É o desgaste e/ou arrastamento de superfície de terra pela água corrente, vento, gelo ou outros agentes geológicos, incluindo processos como o arraste gravitacional;

9 TIPOS DE EROSÃO NATURAL - é a erosão lenta e gradual não se tornando "destrutiva". É responsável pelos fenômenos geológicos mais comuns, provocando o nivelamento de montanhas, planícies, planaltos, vales, várzeas e deltas; Originam-se dessa maneira, os vastos depósitos que aparecem sob a forma de rochas sedimentares na época atual.

10 TIPOS DE EROSÃO ACELERADA: é a erosão muito mais intensa que a natural ou geológica. Primariamente ocorre como um resultado da influência das atividades do homem e, em alguns casos, de animais.

11 Primeiro período Região: Mediterrâneo, Oriente Médio e China (1000 a 3000 anos atrás); Causas: Desmatamento, pressão de pastejo, cultivo extensivo e invasão militar Segundo período Região: Europa século 19 e 20. Causas: Migração e introdução de agricultura orientada a exportação Terceiro período Região: Generalizado e mais intensivo nos países em desenvolvimento Causas: Pressão populacional, miséria, pressão sobre a terra e baixo nível educacional

12 EROSÃO DO SOLO E PRODUTIVIDADE DAS CULTURAS Local Tipo de erosão Camada de solo (cm) Perda de produtividade Cultura USA Eólica 2,5 2-10% Trigo USA - Horizonte A 8-30% Milho Iowa % Milho Nigéria % Milho Austrália Eólica 0,1 2-7,5% - Austrália Eólica 0, % - Rússia - 0,5 50% Trigo Rússia 1,4 70% Trigo

13 Fontes de sedimento para as principais redes de drenagem nos EUA Fonte Quantidade de sedimento* % Agricultura Streambank Pastagem e pasto sujo Florestas Outras terras federais Urbano 73 4 Estradas 51 3 Mineração 18 1 Outros 14 1 Total * milhões de toneladas métrica/ano Fonte SSSA, 1983

14 Tamanho da bacia de drenagem e taxa de contribuição de sedimento (TCS) Área da bacia (km 2 ) TCS (%) (Potomac) 4.9 TCS é definida como a relação entre a quantidade total de sedimentos enviados para a linha de drenagem principal em relação à erosão total da bacia.

15 ALTERAÇOES PRIMÁRIAS NAS PROPRIEDADES DO SOLO COMO CONSEQÜÊNCIA DA EROSÃO Mudança na distribuição do tamanho das partículas; Selamento superficial; Perda de nutriente; Diminuição da profundidade do solo.

16 ALTERAÇOES SECUNDÁRIAS NAS PROPRIEDADES DO SOLO COMO CONSEQÜÊNCIA DA EROSÃO Disponibilidade de água e nutrientes; Temperatura do solo; Consistência do solo; Compactação e uso de implemento;

17 PROCESSO EROSIVO Fracionamento separação das partículas da massa do solo Transporte movimento das partículas sobre a superfície do solo - flutuação - rolamento - arrastamento - salpico deposição ocorre quando a capacidade de transporte é inferior à carga de sedimentos. A deposição é um processo seletivo, onde partículas finas e menos densas tende a ser transportadas em maior volume e distância. Capacidade de transporte é a capacidade dos agentes erosivos de transportar sedimentos.

18 PROCESSO EROSIVO ATRAVÉS DA ÁGUA Fontes de sedimento Sedimentos produzidos entre os sulcos ou erosão laminar (Interrill erosion) Sedimentos produzidos pelo fluxo nos sulcos (Rill erosion); Voçorocas (Gullies);

19 Entre os sulcos ou erosão laminar O fluxo de sedimento tende a ser lateral na direção dos sulcos e tende a ser menores do que nos sulcos. O agente erosivo mais importante é o impacto das gotas. As gotas apresentam uma faixa de diâmetro comum entre 0,2 6,0 mm, caindo em velocidades de aproximadamente 9 m/s. O mecanismos erosivo das gotas são: fracionamento do solo, destruição da granulação e os salpicos que produzem transporte de quantidade apreciável de solos; O tipos de fluxo associado são: O jato radial de alta velocidade ao longo da superfície do solo e do filme de água que conduz o sedimento até o sulco. Função que descreve a erosão entre os sulcos: Di = Ri Ki [2,96(sen θ) 0,79 + 0,56] Ci, onde: Di taxa de erosão; Ri fator de erosividade para erosão entre sulcos; Ki fator de erodibilidade para erosão entre sulcos; θ - ângulo da superfície entre sulcos em relação ao plano horizontal; Ci fator referente ao efeito de cobertura e manejo.

20 Erosão nos sulcos A erosão em sulcos é um processo hidráulico onde a lamina de fluxo na interface solo-água desprende e transporta sedimentos. A probabilidade de formação de sulcos depende da declividade, textura, condições do solo e taxa de descarga. A equação tipicamente utilizada para descrever a capacidade de desprendimento em um sulco é: Dc = K rs (t t c ), onde: Dc capacidade de desprendimento (massa/área de perímetro molhado * tempo); K rs erodibilidade do solo para erosão em sulco; t stress da lâmina de água; t c stress crítico da lâmina d água. Como é melhor analisar o fluxo para toda encosta e não para apenas um sulco, assume-se o fluxo uniforme para toda a encosta, utilizando-se a seguinte equação: Dc = K ru q s r C r, onde: Dc é a capacidade de desprendimento por unidade de área de terra; K ru erodibilidade do solo para erosão em sulco; q taxa de descarga por unidade de largura; s r seno do ângulo da encosta; C r fator de cobertura e manejo.

21 HIDROLOGIA Com relação à chuva os seguintes aspectos são importantes: precipitação total; intensidade das chuvas; distribuição das chuvas; O escorrimento superficial depende dos seguintes fatores: Precipitação; Infiltração; Cobertura do solo; Interceptação pelas plantas;

22 MÉTODOS DE PREDIÇÃO DA EROSÃO HÍDRICA USLE -Universal Soil Loss Equation RUSLE Revised Universal Soil Loss Equation WEEP Water Erosion Prediction Project

23 USLE Autores: W.H. Wischmeier, D. D. Smith, e colaboradores do USDA, ARS, SCS e Universidade de Purdue no final da década de 50; Base de dados: A equação foi derivada de analise estatística de dados de experimentos de campo, (parcelas de Wishmeier) ( experimentos/ano) e de dados de simuladores de chuva (1000 a 2000 experimentos/ano);

24 A maior parte dos dados é proveniente da região leste das montanhas rochosas, mesmo sendo os pesquisadores associados ao meio oeste americano Apesar das predições da USLE serem relativas a uma parcela experimental de 22,1 metros, 3,5 metros de largura e 9% de declividade, os dados utilizados para determinação da equação são provenientes de condições bastante diferentes.

25 CARACTERÍSTICA DO MODELO O modelo foi desenvolvido para a predição da perda média de solo por ano causado pela erosão laminar e em sulcos, em condições de cultivo agrícola. O modelo tem funcionado muito bem para definir e projetar sistemas de manejo em nível de propriedade e em diferentes regiões.

26 EQUAÇÃO A = RKLSCP A - Estimativa de perda de solo (t.ha -1 ) R - Erosividade das chuvas (MJ.ha -1 mm.h -1 ) K - Erodibilidade dos solos (t.ha 1 )/(MJ.ha -1 mm.h -1 ) LS - Fator topográfico (adimensional) C - Fator cobertura do solo (adimensional) P Fator práticas conservacionistas (adimensional)

27 Erosividade das chuvas Capacidade potencial da água de chuva de provocar a erosão. Os seguintes fatores determinam este índice: - precipitação total; - intensidade das chuvas; - distribuição das chuvas; Na obtenção do fator R, é considerada a energia cinética total das tempestades (precipitação total e intensidade), mais a média de precipitação durante um período de 30 minutos de intensidade máxima.

28 Erodibilidade dos solos Este fator indica a capacidade de erosão inerente ao solo. As duas principais características que exercem influencia na erodibilidade são: - Capacidade de infiltração; - Capacidade de armazenamento de água; - Estabilidade dos agregados; Fornece a indicação de perdas de solo de uma área de 22 metros de largura e 9% de declividade; Pode ser determinada através do Nomograma de Wischmeier em função da textura, estrutura e permeabilidade do solo A variação do fator K oscila entre 0-0,6

29 Fator topográfico O fator topográfico reflete as influencias do comprimento e da declividade da encosta. - inclinação erosão - comprimento de rampa erosão

30 Fator cobertura do solo Representa a influencia das variações nos sistemas de cultivo e de manuseio sobre as perdas de solo. Depende dos seguintes aspectos: - tipo de cultura implantada; - estágio de desenvolvimento; - manejo da cultura

31 Fator práticas conservacionistas Determinação dos fatores R e K - Parcelas de Wischmeier, 22 metros de comprimento, 3,5 de largura e 9% de declividade. A = R K (outros fatores constantes)

32 Limitações da USLE - A equação (modelo) não considera a deposição de sedimento na encosta. - Não faz a predição de produção de sedimentos. - O modelo funciona melhor em condições de relevo suave e em solos de textura média. - Não considera a erosão devido a voçorocas; - Uma importante limitação científica é o caráter empírico, não representando os fundamentos hidrológicos e processos erosivos. - Não fornece informações a respeito das características dos sedimentos

33 Local l: Campo de Josenir (Caetés) Tipo do solo: Podzólico Vermelho-Amarelo Declividade: 60 % Parcela A - Convencional (queimado, arado com trator morro abaixo); Parcela B - Convencional, não queimado, o canal de descarga segurado com grama; Parcela C - não queimado, arado com boi, plantado em curvas de nível, cada 6-7 m foi implantado uma faixa de grama (cupim colonial); Parcela D - Cultivo mínimo/plantio direto; P e rda de S olo - Ca e té s P e riodo de cultivo: O ct M a r. 97 P re cipita ca o tota l: 1922,5 m m Perda de Solo [kg/88 m2] Par ce la A Par ce la B Par ce la C Par ce la D

34 Local 2 : Campo Experimental da Pesagro (Avelar) Tipo do solo : Latossolo Vermelho-Amarelo Declividade : 30 % Parcela A - Sem cobertura, arado com trator; Parcela B - Convencional (queimado, arado com trator morro abaixo); Parcela C - não queimado, arado com boi, plantado em curvas de nível, cada 6 / 7 m foi implantado uma faixa de grama (capim colonião); Parcela D - Cultivo mínimo/plantio direto Perda de Solo [kg/88 m2] Perda de Solo - Avelar Periodo de cultivo: Jan Fev. 97 Precipitacao total: 1100,4 mm 2657,3 123,3 75,9 16,3 Parcela A Parcela B Parcela C Parcela D

35 RUSLE É o aperfeiçoamento da USLE e foi feito por pesquisadores dos EUA. As modificações foram também conseqüência dos ajustes para este país, os quais se basearam em uma extensiva revisão da USLE e de seu banco de dados, bem como dos dados previamente não inclusos e da teoria descrevendo os fundamentos hidrológicos e os processos erosivos.

36 ALTERAÇÕES De forma reduzida, as alterações incorporadas são: 1- Um mapa de erosividade mais expandido para as condições do oeste americano; 2- Menores mudanças no fator R para as condições do oeste americano; 3- Expandiu a informação sobre erodibilidade dos solos; 4- Um fator comprimento de encosta que varia com a suscetibilidade do solo a erosão em sulco; 5- Um fator de correção linear que reduz o valor de perda de solo computado para áreas com declividade maior que 20%; 6- Um aprofundamento no fator manejo e cobertura do solo; 7- Aperfeiçoamento do valor dos fatores de cultivo em contorno, terraceamento e práticas de manejo pastagem e pasto sujo.

37 Estimativa de perda de solos em dois locais, usando USLE e RUSLE Cultivo contínuo de milho Indianápolis/Indiana Pastagem e pasto sujo Tombstone/Arizona Fator RUSLE USLE RUSLE USLE R K LS C P A

38 WEPP O WEEP foi desenvolvido por meio de um programa institucional, envolvendo as seguintes instituições: USDA, USDI, Purdue University e SWCS. OBJETIVO: Desenvolver tecnologia para o planejamento ambiental e a conservação de solo e água. Prever os impactos do uso do solo durante a erosão em sistemas de produção agrícola, pastagens e áreas florestais.

39 Bases teóricas Fundamentos da infiltração (equação de Green-Ampt); Hidrologia; Hidráulica; Física do solo; Fitotecnia.

40 O WEPP PODE SER APLICADO EM TRÊS SITUAÇÕES Condições de encostas (substitui a USLE); Bacias hidrográficas de até 259 ha; Sistemas reticulados (versão grid) útil para ser acoplado a SIG.

41 Vantagens Considera condições não uniformes de declividade, cultivo e manejo, o que permite predizer as perdas de solo e sua deposição ao longo da encosta; Considera o desprendimento, o transporte e a deposição de sedimentos no sistema de canais; Considera outras fontes de sedimentos além de laminar e sulco; Conexão com SIG.

42 Erosão Eólica Dust Dust Bowl Bowl (EUA) (EUA)

43 Fenômeno típico de regiões áridas e semi-áridas Conseqüências da erosão eólica - exposição de raízes e desprendimento de plantas; - cobertura das plantações com detritos e poeiras; - nuvens de poeira;

44 Mecanismos da erosão eólica - Separação: efeito abrasivo dos ventos sobre os agregados; - Transporte: saltamento: (50-75% do total), partículas de diâmetro entre 2,5-3,75 mm; arrastamento: ( 5-25% do total), partículas de até 0,84 mm; suspensão: partículas 0,2 mm, representa 3-40% da erosão total

45 Fatores que influenciam a - Umidade do solo; erosão eólica - Velocidade e turbulência do vento (velocidade mínima de 20 km/h); - Características do solo (estabilidade de agregados e textura); - Natureza e orientação da vegetação; Partículas mais suscetíveis: diâmetro de 0,1 mm

46 Equação da erosão eólica E = I C K L V E - Montante potencial da erosão por unidade de área; I - Erodibilidade; C - Clima; K - Aspereza da superfície; L - Dimensões do terreno; V - Cobertura vegetativa;

47 TOLERÂNCIA SOBRE AS PERDAS DE SOLO (VALOR "T") O valor T representa a máxima erosão que poderá ocorrer em um determinado solo, sem degradar a sua produtividade em longo prazo.

48 VALOR T x PRODUTIVIDADE Em que se baseia: - profundidade radicular; - produtividade atual e potencial; Limitação técnicas do Valor T Limitações econômicas Limitações sociais

49 DESERTIFICAÇÃO Carregadoras Carregadoras de de lenha lenha (Nigéria) (Nigéria)

50 Carregadeiras Carregadeiras de de água água (Nigéria) (Nigéria)

51 Definição A degradação da terra nas zonas áridas, semi-áridas e sub-úmidas secas resultantes de fatores diversos tais como as variações climáticas e as atividades humanas (Nações Unidas Rio 92). Uma vez que esse tipo de degradação, por definição, se restringe a determinados ecossistemas, é importante caracteriza-los.

52 Aridez A definição de aridez é utilizada como base para identificação das áreas suscetíveis à desertificação. De acordo com Thornthwaite (1941), modificado por Penman (1953), o grau de aridez de uma região depende da quantidade de água advinda da chuva (P) e da perda máxima possível de água através da evaporação e transpiração (ETP), ou Evapotranspiração potencial.

53 A razão entre estas duas variáveis foi utilizada para o estabelecimento das áreas de risco e elaboração do mapa da UNESCO. Ecossistema Índice de Desertificação aridez Hiper-Árido < 0,05 Não afetada Árido 0,05-0,2 Afetada Semi-Árido ,50 Afetada Sub-Úmido Seco 0,51-0,65 Afetada Sub-Úmido e Úmido >0,65 Não afetada

54 Extensão e magnitude As áreas suscetíveis à desertificação abrangem Km 2, correspondendo a aproximadamente 37% da superfície terrestre. Estima-se que 70% desta área esteja em processo de degradação.

55 Ecossistema África Ásia Austrália Europa Am. Norte Am.Sul Antartida Total Hiper-Árido Árido Semi-Árido Sub-Úmido seco Total Área Continental Fonte: Atlas Mundial Times (1995)

56 VISÃO MUNDIAL A desertificação ainda não é tratada como um problema ambiental global, uma vez que não foi comprovada a relação causa-efeito entre um local de ocorrência e reflexos em outro território ou problema global como camada de ozônio, perda de biodiversidade e desmatamento global; No entanto, em 1998, cientistas americanos constataram a ocorrência de nuvem de poeira na cidade de Washington que era proveniente da China. No dia que a nuvem chegou a Washington, a temperatura se elevou em 10 graus F acima do normal e o ar ficou estagnado. De acordo com Middleton et al (1986) mais de 100 milhões de toneladas de poeira/ano, provenientes da África atravessam o Atlântico. E Macleod (1998) encontrou evidencias de que existe uma forte correlação entre o clima no verão do Sahel e a freqüência e intensidade de furacões formados no leste do oceano Atlânticos. Acredita-se que a nuvem de poeira proveniente do Sahel é a grande fonte de energia utilizada pelos furacões.

57 PROCESSOS E CAUSAS O processo de desertificação não é um avanço do deserto. A associação que se faz com avanço do deserto é considerado por muitos um mito. Apesar de haver alguns dados mostrando um avanço de 5 a 7 km/ano do deserto no oeste do Sudão entre 1958 e 1975 (LAMPREY). Atualmente este trabalho é respeitado, mas segundo os cientistas carece de rigor científico para sua comprovação. Outro dado que contribui com essa impressão são os avanços das dunas de areia, comuns em algumas partes do Norte da África, Mauritânia e Sudão.

58 PROCESSO ACEITO O processo de desertificação refere-se a um tipo de degradação que se inicia em pequenas áreas, que por um conjunto de fatores causam a diminuição da cobertura vegetal e conseqüente erosão do solo. Se este processo é negligenciado estas áreas podem aumentar formando grandes áreas degradadas (AUBREVILLE, 1949). Existem três escolas de pensamentos sobre as causas da desertificação, são: 1- A mudança climática como grande causadora; 2- Atividade humana; 3- Atividade humana conjugada por mudanças climáticas;

59 CAUSAS CAUSAS DIRETAS: Clima e Atividade humana. - Trabalho dos Suecos por mais de 30 anos no Sudão demonstram que nenhuma grande alteração pode ser explicada por outra causa senão as mudanças climáticas. - As atividades humanas que conduzem à degradação são organizadas em quatro categorias: desmatamento, agricultura, pastagem e uso inapropriado da irrigação (salinização).

60 Causas indiretas Se baseia no conceito de Warren & Orlovsky (1988) de que a degradação do solo ocorre em sociedades sob stress. (relação entre quebra da bolsa em 1929 e Dust Bowl em 1930). - Pressão populacional; - Pobreza - Propriedade da terra - Nova ordem econômica - Disputa da de terra

61 EFEITOS E CONSEQÜÊNCIAS - Perda de vegetação; - Erosão hídrica e eólica; - Perda e/ou empobrecimento da terra; - Redução na produção e produtividade; - Insegurança alimentar; - Perda de biodiversidade; - Desastres climáticos; - Doenças relacionadas à suspensão de poeira; - Problemas em refúgios ecológicos; - Quebra de estruturas sociais.

62 OS CUSTOS DA DESERTIFICAÇÃO TRABALHO DO PENUMA (1970) SOMENTE CUSTOS AGRÍCOLAS COM A PERDA - 7,00 DOLARES/ANO PARA PASTOS NATIVOS - 50,00 DOLARES/ANO PARA AGRICULTURA DE SEQUEIRO - 250,00 DOLARES PARA AGRICULTURA IRRIGADA

63 Custo de recuperação das áreas degradadas 50,00 dólares para pastos nativos; 250,00 dólares para agricultura de sequeiro 2.000,00 dólares para áreas salinizadas

64 Desertificação no Brasil

65 km de habitantes atingidos; hectares salinizados devido a irrigação inadequada; 30% apresenta salinização e/ou compactação

66 Na região semi-árida Total de km 2 Muito grave km 2 Grave km 2