EFFECT EVALUATION OF DEAD IN COVERAGE EROSION AND MOISTURE A ULTISOL YELLOW WITH RAIN SIMULATOR USE

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1 AVALIAÇÃO DO EFEITO DA COBERTURA MORTA NA EROSÃO HÍDRICA DE UM ARGISSOLO AMARELO SOB CONDIÇÕES DE CHUVA SIMULADA Myrtta Stherphanny Rodrigues de Santana 1 *; Abelardo Antônio de Assunção Montenegro 2 Cleene Agostinho de Lima 3 ; Thayná Alice Brito Almeida 4 ; Roberta Queiroz Cavalcanti 5 Resumo A cobertura morta tem sido uma prática conservacionista utilizada para proporcionar ao solo uma melhor condição de manejo, colaborando para uma redução da exploração insustentável da agricultura. O presente trabalho objetivou avaliar o efeito da utilização de cobertura morta de pó de coco (Cocos nucifera L) no controle das perdas de solo e água em um Argissolo Amarelo sob condições de chuva simulada. O trabalho foi conduzido no Laboratório de Máquina Agrícolas, do Departamento de Engenharia Agrícola da UFRPE, Brasil. Utilizou-se um simulador de chuva com intensidade constante de 9 mmh -1, sob uma parcela experimental de dimensão de 151 x 51 cm², preenchida com solo do tipo Argissolo Amarelo Eutrófico Típico, com declividade de,1 mm -1, com tratamento de solo descoberto e com cobertura morta de pó de coco, de densidade de 8 ton ha -1. Avaliou-se as taxas de desagregação, perda de solo, água e umidade antes e após aplicação da chuva simulada para ambos os tratamentos. A cobertura morta proporcionou redução do escoamento superficial, da taxa de desagregação, perda de solo e lâmina escoada e proporcionou aumento na umidade do solo, a qual se mostrando uma prática conservacionista com maior eficiência no controle da erosão hídrica. Palavras-Chave cobertura morta, perda de solo, umidade do solo EFFECT EVALUATION OF DEAD IN COVERAGE EROSION AND MOISTURE A ULTISOL YELLOW WITH RAIN SIMULATOR USE Abstract The mulch has been a conservation practice used to give the soil a better management condition, contributing to a reduction of unsustainable exploitation of agriculture. This study aimed to evaluate the effect of using Coco Powder mulch (Cocos nucifera L) in the control of soil and water losses in a Typic Hapludalf soil under simulated rainfall conditions. The work was conducted at the Agricultural Machinery Laboratory, Department of Agricultural Engineering at the UFRPE, Brazil. We used a rain simulator with a constant intensity of 9 mmh -1 in experimental plot a dimension of 151 x 51 cm² filled with soil type Ultisol typical, with a slope of.1 mm -1. We evaluated the breakdown rates, loss of soil, water and humidity before and after application of simulated rainfall for both treatments. The mulch provided a reduction of runoff, the breakdown rate, loss of soil and drained blade and provided an increase in soil moisture, which is showing a conservation practice more effectively in controlling erosion. Keywords mulch cover, soil loss, soil moisture 1 Graduanda em Engenharia Agrícola, UFRPE, Rua Dom Manoel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos CEP , Recife PE. (81) e- mail: myrtta@hotmail.com 2 Professor Titular, UFRPE, DEAGRI, Recife, PE. abelardo.montenegro@yahoo.com.br 3 Doutoranda em Engenharia Agrícola. UFRPE-PE, Recife, PE. cleene2@hotmail.com 4 Graduanda em Engenharia Agrícola e Ambiental, UFRPE-PE, Recife. thayna_tau@hotmail.com 5 Graduanda em Engenharia Agrícola e Ambiental, UFRPE-PE, Recife. robertaqueirozcavalcanti@gmail.com XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 INTRODUÇÃO A região semiárida apresenta como característica a ocorrência de eventos extremos tanto com longos períodos de escassez hídrica como também precipitações de grande intensidade em curto período de tempo (Silva et al., 213). A chuva é umas das principais abstrações hidológicas causadoras da erosividade do solo. Essas chuvas são definidas como chuvas erosivas e se caracterizam por apresentarem precipitações com má distribuição espacial e temporal, fazendo com que o solo sofra uma desagregação das suas particulas, devido ao impacto em alta velocidade das gotas de chuva diretamente no mesmo (Carvalho et al., 212; Santos et al., 21). A degradação do solo é um dos fatores que mais afetam áreas de produção agrícola além de, atualmente, ser um dos maiores problemas ambientais, especialmente o assoreamento e poluição dos recursos hídricos. Carvalho et al. (22) discuti que os fatores de desagregação, transporte e deposição do solo relacionados com a energia do impacto das gotas e com o escoamento superficial, formam o início do processo de erosão hídrica. Segundo Santos (26) a impregabilidade de técnicas conservacionistas é fundamental para controlar ou diminuir os processos erosivos em terrenos onde a chuva, o solo e a topografia são fatores que favorecem esses processos e o uso de resíduos vegetais na superfície do solo, auxilia na redução da erosão hídrica uma vez que amortecem a energia do impacto das gotas de chuva. Santos et al. (21), Lima (213) e Montenegro et al. (213) ao investigaram a eficiência de diferentes técnicas de manejo do solo, de forma econômica e viável ambientalmete, tais como adoção de cobertura morta e barramentos em pedra e em palma, para prevenção de ações erosivas, assim como para manutenção da umidade do solo e de sua temperatura. A adoção de cobertura morta, como sistema de manejo do solo, proporciona uma maior eficiência no controle da erosão hídrica, em decorrência das menores perdas de água por escoamento superficial (Santos et al., 29; Silva et al., 211; Lima, 213) Santos et al. (29) e Lima (213) inventigaram a eficiência da utilização de simuladores de chuva como instrumentos de inventigação, para estudos sobre erosão hídrica e características hidráulicas do escoamento, em campo e Montenegro et al. (213) em condições de laboratório. Para Montelleber et al. (21), a utlização de simuladores de chuva favorece a obtenção de resultados de erosão e de escoamento superficial em curtos períodos de tempo, por conseguirem apresentar uma relação entre a energia cinética da precipitação simulada e a da chuva natural acima de 75% e um coeficiente de uniformidade de distribuição acima de 8%, para chuvas até 16 mmh 1. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 Diante deste contexto, o presente trabalho objetivou avaliar as perdas de solo e água em parcela experimental contendo solo do tipo Argissolo Amarelo com a presença de cobertura morta de Pó de coco e solo descoberto, sob condições de chuva simulada. MATERIAIS E MÉTODOS As simulações foram realizadas no Laboratório de Máquina Agrícolas, do Departamento de Engenharia Agrícola (DEAGRI) da Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE). Foi utilizado um simulador de chuva de intensidade variável (Figura 1) com bico Veejet 8 1, da Spraying Systems Company, desenvolvido na Universidade Federal de Viçosa, MG. Figura 1 Simulador de chuva de intensidade variável Foi instalada uma parcela experimental de 151 x 51 cm², preenchida com Argissolo Amarelo Eutrófico Típico (Santos et al., 211). A parcela experimental possui uma estrutura para encaixar baldes que podem ser removidos e substituídos possibilitando assim as simulações. Os tratamentos avaliados foram: solo descoberto e solo com cobertura morta de pó de coco (Cocos nucifera L) com densidade de 8 ton ha -1 (Figura 2). Figura 2 Parcela Experimental. (A) Parcela vazia, com os baldes removíveis; (B) Parcela com tratamento de solo descoberto; (C) Parcela com tratamento de cobertura morta A intensidade e a duração da chuva simulada foram estimadas a partir da equação da curva IDF (intensidade-duração-frequência) para a região de Pesqueira, segundo Coutinho et al. (21). Curva IDF para o município de Pesqueira, equação 1: XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 (1) Seguindo os parâmetros da curva IDF, o tempo de retorno para uma intensidade constante de 9 mmh -1 com duração de 15 minutos foram de 7 anos. Essa chuva é caracterizada como erosiva, por possuir alta intensidade e curta duração. Aplicou-se para ambos os tratamentos uma chuva de intensidade constante de 9mmh -1 com duração total de 15 minutos. A partir do início do escoamento superficial foram efetivadas as coletas dos volumes escoados a cada 15 segundos, com intervalo entre coletas de 15 segundos, em potes plásticos de capacidade de 1 litro. Posteriormente o material foi pesado, obtendo o peso total de água e sedimento, em seguida foi mantido em repouso por 24 horas, e o sobrenadante foram pipetados, posteriormente os potes foram levados a estufa a 65 C até que os para secagem do material para obtenção dos sedimentos, seguindo o procedimento descrito por Cogo (1978). A lâmina escoada foi calculada com base no volume coletado da enxurrada por unidade de área na parcela de erosão. A taxa de desagregação do solo (D) (kg m -2 s -1 ) foi determinada pela Equação 2: (2) em que: M ss - massa do solo seco desagregado (kg); A p - área da parcela (m 2 ); D c - duração da coleta em (s). A perda de solo (Ps) (kg m 2 ) foi obtida pela Equação 3: em que: Q- vazão (L s -1 ); C s - concentração de sedimento (kg L -1 ); t c - intervalo entre as coletas (s); A p - área da parcela (m 2 ). Auxiliado por 4 sensores FALKER HidroFarm HFM 11 a umidade foi medida antes de começar a simulação e após o termino da simulação (Figura 3). XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 Figura 3 Aferição da umidade do solo com sensores FALKER HidroFarm HFM 11 RESULTADOS E DISCUSSÃO Utilizando-se da mesma condição de precipitação (9 mm h -1 ) e umidade inicial 4,13% e 4,5% para o tratamento de solo descoberto e cobertura morta (Tabela 1), observou-se que o inicio do escoamento superficial foi distinto no tratamento com cobertura morta que se iniciou aos 9: 32 minutos de testes de chuva, em relação ao solo descoberto que foi aos 3: 14 minutos de chuva. Mesmo apresentando valores de umidade inicial semelhante, a presença da cobertura morta serviuse para retardar o início do escoamento proporcionando ao solo maior infiltração de água. Borges, (213) e Lima, (213) constataram em seus estudos que o tempo de início da enxurrada, foram influenciados pelo manejo e cultivo do solo. Tabela 1- Variáveis observada na aplicação da chuva simulada para o solo descoberto e com cobertura morta Tratamentos Variáveis Início do escoamento (min) 3: 14 9: 32 Umidade média inicial % 4,13 4,5 Umidade média final % 7,3 14, Observa-se na Figura 4 a variação da taxa de desagregação do solo, perda de solo e lâmina escoada ao longo do tempo de simulação da chuva para o tratamento de solo descoberto e com cobertura morta. Pode-se verificar que as mais elevadas taxas de desagregação foram observadas no solo descoberto. Para o referido tratamento o escoamento superficial iniciou aos 3: 14 minutos de chuva, mantendo-se rápido e crescente, após um período inicial atingiu maior pico de taxa de desagregação de 1,66 x 1-4 kg m² s (Figura 4A) e consequentemente uma perda de solo de,24 kg m 2 (Figura 4B), para uma lâmina escoada de,29 mm (Figura 4 C), posteriormente este fluxo foi decaindo rapidamente até iniciar a recessão. O impacto direto das gotas de chuva no solo descoberto fez com que as partículas de solo se dispersassem ocorrendo assim altos valores de perda de solo (Figura 4B) logo no início do escoamento e lâmina escoada (Figura 4C), corroborando com estudos XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 Taxa de desagragação(kg m²s) Perda de solo ( kg m²) Lâmina escoada ( mm) realizados por Borges, (213) avaliando solo descoberto sob diferentes usos de cobertura morta em condições de laboratório; Santos et al. (29) em condições de campo e Carvalho et al. (22). A 1,8E-4 1,6E-4 1,4E-4 B,3,25 C,4,35,3 1,2E-4,2,25 1,E-4 8,E-5 6,E-5 4,E-5 2,E-5,15,1,5,2,15,1,5,E Figura 4 - Taxa de desagregação do solo (A), perda de solo (B) e lâmina escoada (C) ao logo do tempo de simulação e de recessão para o tratamento de solo descoberto e cobertura morta A presença da cobertura retardou o início do escoamento, começando apenas aos 9: 32 minutos de chuva, e mantendo um decréscimo quase constante durante o tempo de recessão (Figura 4). A qual evitou a dispersão excessiva de solo causada pelo contato direto da gota da chuva na superfície reduzindo a taxa de desagregação (7, 44 x 1-5 kg m² s), perda de solo (,11 kg m 2 ) e lâmina escoada para,1 mm, respectivamentes em relação ao solo descoberto (Figura 4A, B e C). Corroborando com Santos et al. (29) e Lima (213) o tratamento com cobertura morta demonstrou ser eficiente quando proporcionou menor transporte de solo ao longo da parcela durante o tempo de simulação, pontos de empoçamento da água favorecendo a infiltração e o aumento considerável dos níveis de umidade do solo atingiu-se 14% (Tabela 1). Demonstrando assim que a presença de vegetação ou de barreiras que impeçam o livre escoamento, influencia na diminuição do escoamento superficial e contribui para a infiltração da água no solo, fazendo um incremento de suma importância para a umidade (Santas et al., 211). Apoiando Montenegro et al. (213) e Lima (213) em estudos de práticas conservacionistas, nota-se que a presença da cobertura morta ofereceu uma redução significativa tanto na taxa de desagregação do solo quanto nas perdas de solo ao longo da simulação. Para os tratamentos avaliados neste estudo pode-se quantificar a taxa total de solo desagregado, perda de solo e lâmina escoada. Para o tratamento com cobertura morta as taxas de desagregação, perda de solo e lâmina escoada foram: 2,74 x kg m² s;,16 kg m 2 e 6,11 mm respectivamente (Figura 5A, B e C) enquanto no tratamento com cobertura morta os valores foram de 1,41 kg m² s de taxa de desagregação (Figura 5A);,64 kg ha -1 de perda de solo (Figura 5B) e 2,75 mm de lâmina de água (Figura 5C), respectivamentes. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 Total de solo desagregado(kg m²s) Total de solo perdido(kg m²) Total de água escoada (mm) A B C,3,25,2,15,1,5 Figura 5 Total de solo desagregado (A), total de solo perdido (B) e total de água escoada (C) para os tratamentos de solo descoberto e cobertura morta CONCLUSÕES A presença de cobertura morta sob o solo influenciou fortemente no tempo de início do escoamento superficial.,18,16,14,12,1,8,6,4,2 A cobertura morta proporcionou redução do escoamento superficial, da taxa de desagregação, perda de solo e lâmina escoada e proporcionou aumento na umidade do solo, a qual se mostrando uma prática conservacionista com maior eficiência no controle da erosão hídrica. 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1,5 AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a UFRPE/CNPq pela concessão da bolsa, suporte a pesquisa, pelo apoio institucional e pelo apoio financeiro e ao Laboratório de Água e Solo da UFRPE. REFERÊNCIAS BORGES, T. K. S. (213). Desempenho de técnicas conservacionistas no controle da umidade, erosão hídrica e na produtividade do milho no semiárido Pernambucano. Recife-PE, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 96f. Dissertação Mestrado. CARVALHO, D. F.; MONTEBELLER, C. A.; FRANCO, E. M.; CEDDIA, M. B.; LANA, A. M. Q. (22). Perdas de solo e água em um Argissolo Vermelho Amarelo, submetido a diferentes intensidades de chuva simulada. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.6, n.3, p CARVALHO, D. F.; SOUZA, W. J.; PINTO, M. F.; OLIVEIRA, J. R.; GUERRA J. G. M. (212). Perdas de água e solo sob diferentes padrões de chuva simulada e condições de cobertura do solo. Engenharia Agrícola, Jaboricabal, v.32, n.4, p COGO, N.P. (1978). Uma contribuição à metodologia de estudo das perdas de erosão em condições de chuva natural. I. Sugestões gerais, medição dos volumes, amostragem e quantificação de solo e água da enxurrada. 1a aproximação. In: ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA SOBRE CONSERVAÇÃO DO SOLO, 2., Passo Fundo. Anais... Passo Fundo, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, p COUTINHO, A. P; SILVA, F.B; SILVA, R.O; ANTONINO, A.C.D; MONTENEGRO, S.M.G.L. (21). Determinação de Equações de Chuvas Intensas para Municípios das Mesorregiões do XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

8 Estado de Pernambuco com dados pluviométricos. In Anais do Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste, Fortaleza, 14 p. LIMA, C. A. Perdas de solo, água e nutrientes em cultivo de mandioca no Recôncavo da Bahia. (213). Universidade Federal Rural de Pernambuco-UFRPE, 77f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola). MONTEBELLER, C. A.; CARVALHO, D. F.; SOBRINHO, T. A.; NUNES, A. C. S.; RUBIO, E. (21). Avaliação hidráulica de um simulador de chuvas pendular. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola Ambiental, v.5, n.1, p.1-5. MONTENEGRO, A. A. A.; DE LIMA, J.LM.P ; ABRANTES, J.R.C.B.O. ; SANTOS, T. E. Impact of Mulching on Soil and Water Conservation in Semiarid Catchment: Simulated Rainfall in the Field and in the Laboratory. (213). Die Bodenkultur (Wien), v.64, p SANTOS, T. E. M. (26). Avaliação de técnicas de conservação de água e solo em bacia experimental do semiárido pernambucano. Recife: UFRPE, 6p. Dissertação Mestrado. SANTOS, T. E. M.; MONTENEGRO, A. A. A.; PONCIANO, I. M.; SILVA, J. R. L.; SILVA, T. P. N.; GUSMÃO, M. A. M. (29). Efeito das condições de superfície na erosão e umidade do solo. Anais. XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos. SANTOS, T. E. M.; MONTENEGRO, A. A. A.; SILVA, D.D. (211). Umidade do solo no semiárido pernambucano usando-se reflectometria no domínio do tempo (TDR). Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental (Impresso), v. 15, p SANTOS, T. E. M.; SILVA, D. D.; MONTENEGRO, A.A. A. (21). Temporal variability of soil water content under different surface conditions in the semiarid region of Pernambuco. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.34, p SILVA, L. D.; MONTENEGRO, A. A. A. MONTENEGRO, S. M. G. L.; CARNEIRO, T. F. T.; SILVA, J. R. L.; MOURA, A. E. S. S.; OLIVEIRA, L. M. M. (213). Análise comparativa de precipitação, temperatura, e evapotranspiração entre bacias representativas do agreste de Pernambuco. In: XX Simpósio de Recursos Hídricos. Bento Gonçalves RS: ABRH, Anais. SILVA, M.A.; SILVA, M.L.N.; CURI, N.; AVANZI, J.C.; LEITE, F.P. (211). Sistemas de manejo em plantios florestais de eucalipto e perdas de solo e água na região do Vale do Rio Doce, MG. Revista de Ciência Florestal, 21: XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 8