ESCOAMENTO SUPERFICIAL EM SISTEMA PLANTIO DIRETO NO SUL DO BRASIL

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1 ESCOAMENTO SUPERFICIAL EM SISTEMA PLANTIO DIRETO NO SUL DO BRASIL Afranio Almir RIGHES Engº Agrônomo, UFSM, Campus Universitário, Camobi, Santa Maria RS Brasil, Sandra Maria GARCIA Engª Florestal, UFSM, Campus Universitário, Camobi, Santa Maria RS Brasil, Miguel Gustavo HERBES Engº Agrônomo, UFSM, Campus Universitário, Camobi, Santa Maria RS Brasil, Rafael DALLA COSTA Engº Agrônomo, UFSM, Campus Universitário, Camobi, Santa Maria RS Brasil, A água é elemento fundamental para a vida animal e vegetal, sobretudo para a produção vegetal. Sua falta ou seu excesso afeta de maneira decisiva o desenvolvimento das plantas e, por isso, seu manejo racional é um imperativo na maximização da produção agrícola. Para maximizar a produção agrícola é necessário que se otimizem algumas condições como: carga genética da cultura; resistência às doenças e à seca; fertilidade do solo; condições de temperatura; conteúdo de água no solo e tratos culturais. Dessas condições, o fator mais limitante na agricultura brasileira é a disponibilidade de água. Na década de 40 as florestas nativas do Estado do Rio Grande do Sul (Brasil) cobriam 46% da área total. Após a explosão da cultura da soja essa percentagem foi reduzida para 5,62%. O sistema convencional de cultivo do solo com duas culturas por ano na sucessão trigo e soja, reduziu a concentração de matéria orgânica, a estrutura do solo e a macroporosidade. Como conseqüência desse manejo, a taxa de infiltração básica de água no solo foi reduzida de 180 mm.h -1 sob condições de florestas para 8 mm.h -1 quando o solo foi cultivado por um período de 50 anos no sistema convencional. O uso de terraços para controlar o escoamento superficial não foi a melhor solução. O sistema plantio direto surgiu como alternativa para o controle da erosão do solo, ocorrendo a retirada dos terraços pelos agricultores. Entretanto a infiltração de água no solo foi reduzida aumentando o escoamento superficial. Com base nesse problema o trabalho foi desenvolvido com o objetivo de determinar o efeito do mulching vertical no controle do escoamento superficial e no aumento da infiltração da água no sistema plantio direto. O experimento foi realizado em um latossolo com 7,5% de declividade, dotado de um sistema de coleta da enxurrada. Foram avaliados três tratamentos: (i) sem mulching vertical; (ii) mulching vertical a cada 5 m e (iii) mulching vertical a cada 10 m, em delineamento de blocos ao acaso com três repetições. O mulching vertical consiste em uma abertura de um sulco, perpendicular ao declive com 0,08m de largura e 0,40m de profundidade, preenchidos com palha. Intensidades de chuvas de 70 mm.h -1 e 106 mm.h -1 foram aplicadas por um simulador durante 1h15min e 30min, respectivamente. O coeficiente de escoamento (razão entre volume escoado e volume aplicado) para a chuva de 70 mm.h -1 foi de 0,11 para o tratamento sem mulching vertical e zero para os tratamentos com espaçamentos entre mulching verticais de 5 e 10 m, ou seja, não houve escoamento. Com intensidade de 106 mm.h -1 os coeficientes encontrados foram de 0,10; 0,13 e 0,26; para os espaçamentos entre mulching verticais de 5m, 10m e sem mulching respectivamente. Os tratamentos com mulching vertical controlaram 100% do escoamento superficial na intensidade de 70 mm.h -1. Já na intensidade de 106 mm.h -1 o controle foi de 42,52% e 48,77% respectivamente para o espaçamento de 10 e 5m em relação ao tratamento sem mulching. Estes resultados evidenciam a eficiência do mulching vertical no controle do escoamento superficial e no aumento da infiltração da água no solo em sistemas agrícolas. Palavras-chave: mulching vertical, infiltração, enxurrada, água, manejo do solo. 1

2 1 INTRODUÇÃO O homem utiliza os recursos naturais para satisfazer a maioria de suas necessidades vitais. A história da evolução da humanidade mostra que a relação do homem com o meio foi e continua sendo acompanhada de progresso técnico que serve de base para o aumento da produção e principalmente da produtividade, já que é necessário produzir para satisfazer as necessidades das aglomerações humanas. A agricultura no Brasil desenvolveu-se consideravelmente, sendo a comercialização de grãos produzidos e seus derivados, importantes fatores para o saldo da balança comercial. Este desenvolvimento ocorreu tanto pelo aumento de produtividade quanto pela expansão de área, mas não acompanhando adequadamente a importante tarefa de conservação dos recursos florestais, hídricos e dos solos, visto que o País está inserido em uma zona subtropical, a qual é susceptível a degradação ambiental quando da retirada da cobertura do solo pelo homem para desenvolver a agricultura. A necessidade crescente por alimentos determinou a exploração de novas áreas, com derrubada das florestas nativas e intenso revolvimento do solo causado pelo sistema convencional de cultivo (uma aração e duas gradagens). Na região do Planalto do Estado do Rio Grande do Sul, na sucessão de cultivos trigo-soja os solos foram submetidos a esse sistema pelo menos duas vezes ao ano. Esta metodologia de cultivo influenciou diretamente na degradação do solo, diminuindo o conteúdo de matéria orgânica, destruição dos agregados, tanto pela ação mecânica dos implementos como pelo impacto direto das gotas de chuva sobre o solo descoberto. Conseqüentemente ocorreu a degradação da estrutura e redução drástica da taxa de infiltração básica de água no solo promovendo excessivas perdas de água pelo escoamento superficial. Como alternativa para minimizar esse problema, inicialmente utilizou-se técnicas de terraceamento sem contudo, aumentar a taxa de infiltração básica de água no solo para reduzir o fluxo superficial de água. Logo a seguir, surgiram as técnicas mecânicas de escarificação para aumentar a infiltração de água no solo, entretanto essas técnicas não resolviam definitivamente o problema. Atualmente, a tecnologia adotada para reduzir os efeitos da exploração intensiva sobre o ambiente é o sistema de plantio direto (no tillage), resultando em significativo controle das perdas de solo por erosão. O princípio do sistema é a manutenção de cobertura vegetal sobre o solo que impede o impacto direto das gotas de chuva sobre os agregados do solo, aumenta a tortuosidade do fluxo superficial de água e diminui a velocidade de escoamento, reduzindo os problemas de selamento superficial do solo, desagregação e transporte de partículas de solo. Neste sistema de semeadura os agricultores observaram a necessidade de arremates nas práticas de semeadura, manobras de máquinas e problemas com a prática de pulverização, então passaram a retirar os terraços para aumentar a eficiência de trabalho das máquinas nas práticas agrícolas. No entanto, a retirada dos terraços no sistema de plantio direto não mais controlou o fluxo superficial de água do solo, que pode até deslocar a cobertura morta de plantas, originando áreas descobertas sujeitas à ação direta da chuva e formação de canais preferenciais ao deslocamento da água sobre a superfície do solo. A água que escoa sobre o solo leva consigo sedimentos e apresenta problemas potenciais de desequilíbrio do ambiente, como por exemplo, redução do tempo de concentração em bacias hidrográficas, redução na recarga dos aqüíferos subterrâneos e transporte de defensivos agrícolas com relevante potencial de poluição do ambiente de dos mananciais de água. Visto que o recurso hídrico tem importante papel na produção de alimentos e considerando ainda a consolidação do sistema plantio direto nas regiões produtoras do Estado do Rio Grande do Sul, a demanda por tecnologias que permitam a sustentabilidade da exploração agrícola, o aumento da eficiência do uso da água, bem como a preservação do meio ambiente, realizou-se este trabalho com o objetivo de determinar o efeito do mulching vertical no controle do escoamento superficial e no aumento da infiltração da água no sistema plantio direto. 2

3 2 MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Localização e solo O trabalho foi realizado na área II do Centro Nacional de Pesquisa do Trigo (CNPT) da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), Passo Fundo (RS). A área experimental está localizada na região fisiográfica do Planalto Médio, com latitude de sul e longitude de oeste e com altitude aproximada de 709 metros. A temperatura máxima média, mínima média e temperatura média anual são de 23,3 C, 12,9 C e 17,5 C, respectivamente. A precipitação pluviométrica anual média, é de 1664 mm, com distribuição estacional média de, 443; 396; 390 e 435 mm, no verão, outono, inverno e primavera respectivamente (IPAGRO, 1989). O solo da área experimental, segundo EMBRAPA (1999), é classificado como LATOSSOLO VERMELHO Distrófico típico. Textura muito argilosa com 59,86 % de argila, relevo suave ondulado, fase floresta subtropical sub-perenifólia com araucárias. 2.2 Tratamentos O experimento foi constituído por três tratamentos com três repetições, em delineamento experimental de blocos ao acaso, totalizando nove parcelas experimentais. Tratamento 1 - Sem mulching vertical (testemunha); Tratamento 2 Sulcos de mulching vertical a cada 5 m; Tratamento 3 Sulcos de mulching vertical a cada 10 m. Os tratamentos foram implantados no ano agrícola de 2003 em área de plantio direto cultivada com trigo, cultivar BRS 179, na densidade de aproximadamente 325 sementes m -2, no dia 16 de junho de As culturas foram semeadas no sentido longitudinal das parcelas. A Figura 1 ilustra a localização e distribuição do o mulching vertical. Figura 1 Perfil do mulching vertical 3

4 2.3 Caracterização das parcelas experimentais Cada bloco foi constituído por três parcelas experimentais, que continham uma repetição de cada tratamento, e distribuídos aleatoriamente dentro do bloco. As parcelas possuíam as dimensões de 3,5 m de largura por 22,5 m de comprimento (Figura 2), totalizando uma área de 78,75 m 2, com declividade média de 7,5 %, seguindo recomendação descrita por MONDARDO et al. (1978). 3,5 m 3,5 m 10,0 m 5,0 m 0,08 m 0,08 m 2,5 m 0,38 m 0,38 m Figura 2 Esquema das parcelas experimentais e tratamentos com sulcos de mulching vertical a cada 10 metros e a cada 5 metros em solo Passo Fundo. Passo Fundo RS, Brasil, As parcelas foram delimitadas lateralmente por chapas de aço galvanizado, introduzidas no solo até a profundidade de 0,10 m, para evitar que o fluxo superficial de água de uma parcela não interferisse no fluxo da parcela ao lado, tendo na parte inferior das parcelas calhas coletoras de enxurrada. 3.5 Instalação dos tratamentos Os tratamentos foram instalados no dia 09 de janeiro de 2003, durante o ciclo da cultura da soja. Perpendicularmente ao declive foram abertos sulcos com as dimensões de 3,5 m de comprimento x 0,08 m de largura e 0,38 m de profundidade, utilizando-se uma valetadeira rotativa produzida pela SEMEATO S.A. Indústria e Comércio e usada para drenagem em solos de várzeas, adaptada para reduzir a largura de abertura dos sulcos. O solo proveniente da abertura dos sulcos foi arremessado para cima ficando relativamente distribuído na superfície do terreno. Os sulcos (Figura 3) foram preenchidos manualmente com palha de trigo e compactada para proporcionar estabilidade às paredes do sulco. Figura 3 Sulco de mulching vertical em uma das parcelas experimentais no sentido perpendicular ao declive do terreno. Passo Fundo RS, Brasil,

5 As parcelas experimentais que receberam os tratamentos de mulching vertical a cada 10 metros e a cada 5 metros foram constituídas por 2 sulcos e 4 sulcos, respectivamente. Nos dois casos o último sulco de mulching vertical ficou localizado 2,5 metros acima da calha coletora do escoamento superficial (Figura 2). Para evitar que a água infiltrada no sulco de mulching vertical de uma parcela se deslocasse para o sulco de mulching vertical de uma parcela vizinha, foram utilizadas chapas de aço com dimensões de 0,40 m x 0,25 m para delimitar o comprimento do mulching vertical em cada parcela que recebeu este tratamento. 3.8 Aplicação da chuva simulada Simulador de chuva e testes de precipitação Para simular as chuvas aplicadas simultaneamente sobre três parcelas, foi utilizado um sistema de irrigação convencional com aspersores fixos usados em pivô central. O simulador continha uma linha principal com tubulação de 3 polegadas de diâmetro localizada na extremidade de cota superior do bloco, 4 linhas laterais de 21 metros de comprimento, construídas com tubulações de PVC rígido de 2 polegadas de diâmetro situadas junto às chapas divisórias das parcelas. Cada linha lateral possuía 7 aspersores distribuídos a 3,5 metros eqüidistancialmente ao longo da linha. A fonte de abastecimento de água foi de um reservatório distante 200 metros da área experimental. A captação d água foi realizada por um conjunto moto-bomba, marca KSB, conectado a um conversor de freqüência, marca WEG, utilizado para regular a rotação do motor elétrico para o ajuste da pressão de serviço,dos aspersores em 200 kpa. Para avaliar o efeito do mulching vertical, aplicaram-se diferentes intensidades de precipitação, selecionadas em função da probabilidade de ocorrência de eventos extremos. Para tal, realizaramse testes (Figura 4) para escolha dos bocais dos aspersores. Figura 3 Teste para escolha dos bocais dos aspersores e intensidades de chuva a serem simuladas. Passo Fundo RS, Brasil, Os testes foram realizados para cada diâmetro de bocal, montando-se o sistema de irrigação fora da área experimental e distribuindo pluviômetros, em uma malha quadrada, para verificar a intensidade de chuva aplicada. Após os testes, foram selecionados os bocais de 4,0 e 4,4 mm de diâmetro para simular chuvas com intensidades de precipitação de 70 e 106 mm h -1, respectivamente, com a pressão de serviço de 200 kpa Simulação das chuvas As simulações das chuvas ocorreram na fase inicial de desenvolvimento do trigo, aproximadamente 60 dias após a semeadura desta cultura. Com o sistema de irrigação instalado sobre a área de um dos blocos, foi simulada uma chuva com intensidade de precipitação de 70 mm h -1, utilizando os bocais de 4,0 mm de diâmetro, até o 5

6 momento em que se notou taxa de enxurrada constante nas calhas medidoras. Foi considerada taxa constante de enxurrada quando a leitura dos sensores nas calhas medidoras se mantinha estável, o que ocorreu aos 75 minutos de simulação de chuva. Após esta simulação, substituíram-se os bocais de 4,0 mm de diâmetro pelos bocais de 4,4 mm de diâmetro em todos os aspersores para simular a chuva de intensidade de 106 mm h -1. Esta simulação também foi aplicada até obter-se a taxa constante de escoamento superficial, o que ocorreu aproximadamente aos 32,5 minutos do início da simulação da chuva. Em média, o tempo entre as simulações das chuvas de intensidades diferentes foi de 15 minutos. A pressão de serviço do sistema foi de 200 kpa nas duas intensidades de precipitação simuladas. O ajuste da pressão de serviço do sistema foi realizado por um conversor de freqüência conectado ao conjunto moto-bomba e periodicamente monitorada por um manômetro instalado no último aspersor de uma das linhas laterais do sistema de irrigação. Com a simulação da chuva com intensidade de precipitação de 70 mm h -1 durante 75 minutos, aplicou-se uma lâmina total de 87,5 mm de água. Para a chuva com intensidade de precipitação de 106 mm h -1 com duração de 32,5 minutos, a lâmina total de água aplicada foi de 57,42 mm. Terminada a simulação de chuva de um bloco, o sistema de irrigação era deslocado para o bloco subseqüente e o processo foi repetido, como descrito anteriormente, simulando primeiro, sempre a chuva de menor intensidade. Após a simulação das duas intensidades de chuva programadas, o sistema foi novamente deslocado, para o terceiro e último bloco, repetindo-se o processo de simulação de chuva. Para evitar o efeito de deriva da chuva, durante a simulação, provocada pela ação do vento, utilizou-se um quebra-vento com sombrite (Figura 4) disposto nas laterais da parcela a uma altura de 3,5 metros. Assim como o sistema de irrigação, as calhas medidoras com sensores de nível também foram deslocadas para o bloco seguinte a receber a simulação de chuva. Neste deslocamento tomou-se o cuidado de no momento de reinstalação das calhas medidoras mantê-las em nível para evitar possíveis erros na determinação do escoamento superficial. Figura 4 Quebra-vento instalado no bloco experimental durante a simulação das chuvas. Passo Fundo RS, Brasil, Devido aos sensores possuírem equações de calibração diferentes, foi optado pela distribuição dos sensores nas parcelas, fazendo com que cada sensor monitorasse o escoamento superficial de tratamentos diferentes nos blocos subseqüentes. Tentou-se assim, eliminar o erro sistemático proveniente de um sensor que poderia favorecer ou prejudicar um tratamento, caso fosse padronizado um sensor para cada tratamento. 6

7 3.9 Monitoramento do escoamento superficial Metodologia adotada O volume de água escoado de cada parcela foi conduzido, através de um cano de 6,0 m de comprimento, às calhas medidoras tipo HS (0,6 foot deep), dotadas de poço tranqüilizador (BRAKENSIEK et al., 1979). Nestes poços tranqüilizadores foram instalados sensores de nível para o monitoramento do escoamento superficial. A variação da altura da lâmina de água escoada das parcelas foi monitorada por sensores de nível, desenvolvidos pela empresa LP Tecnologia, situada na Incubadora de Empresas da Universidade Federal de Santa Maria, e instalados nas calhas medidoras tipo HS para realizar leituras a cada trinta segundos. Os sensores emitiam um sinal em mv a um data logger que armazenava os dados em bits. O sistema era alimentado por uma bateria de 12 volts. Para obter-se o volume de água escoada nas calhas medidoras, realizou-se a calibração dos sensores para transformar os dados armazenados em bits para unidades de vazão de escoamento, L min -1. A calibração dos sensores foi realizada posicionando as calhas medidoras em seqüência, fazendo com que vazões conhecidas através de hidrômetros de precisão aplicadas na primeira calha passassem pelas calhas seguintes. Cada calha foi cuidadosamente nivelada vertical e horizontalmente. Os sensores foram conectados ao data logger para registro dos dados de leitura. Numerados os sensores e calhas, efetuou-se, simultaneamente, a leitura no hidrômetro e no data logger. Após a coleta de vários dados, relacionou-se a vazão conhecida com os dados de leitura dos sensores armazenados em bits no data logger, obtendo-se por regressão a curva e a equação de calibração para cada sensor. 2 Sensor 1: Q = 9, ,50767bits + 0, bits (1) r² = 0,972 2 Sensor 2: Q = 1, ,40673bits + 0, bits (2) r² = 0,971 2 Sensor 3: Q = 41, , 19654bits + 0, bits (3) r² = 0,973 onde: Q = vazão das calhas medidoras (L min -1 ); bits = unidade de armazenamento no data logger dos dados lidos pelos sensores de nível. Após a simulação das chuvas, os dados de escoamento superficial armazenados no data logger foram transferidos para um computador portátil. Utilizando-se as equações de calibração (1), (2) e (3) de cada sensor, obteve-se a vazão de escoamento superficial em cada parcela experimental. Os valores de escoamento superficial em L min -1, foram multiplicados por 60 minutos, transformando-os em L h -1 e, em seguida, dividiu-se o valor expresso em L h -1 pela área da parcela experimental obtendo-se, desta forma, o valor da taxa de enxurrada, em L m -2 h -1, o que corresponde a expressão em mm h -1. Com os dados de escoamento superficial foi determinado o coeficiente de escoamento superficial para o sistema plantio direto sem mulching vertical e com mulching vertical a cada 10 e 5 metros, pela equação: ES C = (4) PT onde: 7

8 C = coeficiente de escoamento; ES = volume de escoamento superficial (m 3 ); PT = volume total precipitado (m 3 ). As taxas constantes de escoamento superficial foram submetidas ao teste de Duncan, em nível de 5% de significância. Posteriormente ajustaram-se equações para descrever o efeito físico de escoamento e infiltração. A equação representativa escolhida foi aquela que apresentou maior coeficiente de correlação e ajuste ao comportamento físico dos dados. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.4 Testes de simulação de chuva Taxa de escoamento superficial As taxas constantes de escoamento superficial e os coeficientes de escoamento superficial obtidos para os tratamentos testemunha, mulching vertical a cada 10 metros e mulching vertical a cada 5 metros por ocasião da simulação da chuva com intensidade de precipitação de 70 mm h -1, com duração de 75 minutos podem ser visualizadas no Quadro 1. Quadro 1 Taxas constantes de escoamento superficial e coeficientes de escoamento no solo Passo Fundo após a simulação da chuva com intensidade de precipitação de 70 mm h -1, nas duas épocas de avaliações. Valores médios de três repetições. Passo Fundo RS, Tratamentos Taxa constante de escoamento superficial (mm h -1 )* Coeficiente de escoamento superficial Sem mulching vertical 13,4 a 0,107 Mulching vertical a cada 10 m 0,0 b 0,0 Mulching vertical a cada 5 m 0,0 b 0,0 * Médias de tratamentos, dentro da mesma época, seguidas de mesma letra não diferem estatisticamente, entre si, em nível de 5% de probabilidade pelo teste de Duncan. A taxa de escoamento superficial no sistema plantio direto sem mulching vertical foi, significativamente, diferente das taxas de escoamento obtidas nos tratamentos com mulching vertical, atribuindo-se as diferenças obtidas, nas taxas de escoamento, aos efeitos dos sulcos de mulching vertical. A água proveniente da simulação da chuva, ao entrar em contato com o solo tende a infiltrar até que a taxa de infiltração básica é atingida, passando então a ocorrer o acúmulo de água nas depressões do terreno. De acordo com PRUSKI et al. (2003), quando a precipitação for maior que a capacidade de acúmulo superficial de água, dá-se início ao escoamento. Nos tratamentos com mulching vertical o fluxo superficial de água, foi interceptado pelo sulco de mulching vertical, proporcionando a infiltração de água para camadas de solo mais profundas. Conforme SAXTON et al. (1981), durante o escoamento a água vai infiltrar pelo resíduo de palha armazenada no sulco. Para os testes de simulação de chuva realizados durante o ciclo da cultura do trigo, os tratamentos de mulching vertical aplicados em sistema plantio direto não apresentaram escoamento superficial. Resultados semelhantes foram obtidos por SAXTON et al. (1981). Ao ultrapassar a camada de maior densidade, o mulching vertical possibilitou um incremento na infiltração de água no solo, em função do menor valor de densidade do solo e de maior valor de 8

9 macroporosidade nas camadas de solo subseqüentes, resultando em redução na taxa de escoamento. Isto reflete a ação dos sulcos de mulching vertical, já que para OLIVEIRA (1990), a presença de camadas subsuperficiais compactadas diminuem drasticamente a infiltração da água, favorecendo o escoamento superficial. Pelos resultados obtidos, verificou-se que a distância entre sulcos de mulching vertical de 5 e 10 metros não influenciou significativamente na redução do escoamento superficial. Para as intensidades de precipitação simuladas o mulching vertical aplicado a cada 10 metros em sistema plantio direto foi eficiente na redução do escoamento superficial. O volume de água que infiltra no solo tem um comportamento que pode ser expresso conforme a equação de Darcy (LIBARDI, 1999). ϕψ Q = K ( θ ) * * A * t (5) ϕx onde: Q = volume de água que infiltra no solo; K(θ) = condutividade hidráulica a um conteúdo de água θ; ϕψ = gradiente hidráulico; ϕx A = área; t = tempo. O sulco do mulching vertical age em três fatores da equação de Darcy, na condutividade hidráulica K(θ), no gradiente hidráulico (ϕψ / ϕ x ) e na área (A). A condutividade hidráulica K(θ) e o gradiente hidráulico (ϕψ / ϕ x ) são diretamente proporcionais ao volume de água infiltrada no solo, mas em grandezas diferentes. No início da chuva, a condutividade hidráulica do solo é baixa e o gradiente hidráulico é alto, não ocorrendo escoamento superficial. À medida que o solo umedece, ocorre um aumento no valor da condutividade hidráulica, que será máximo quando o solo atingir a saturação, sendo chamada de condutividade hidráulica saturada (K0). Ao mesmo tempo, ocorre uma redução no gradiente hidráulico (ϕψ / ϕ x ). O efeito da redução no gradiente hidráulico sobre o volume de água infiltrada é maior do que o efeito do aumento na condutividade hidráulica, resultando em redução no volume de água infiltrada, iniciando assim o escoamento superficial. O mulching vertical retarda a saturação do solo na camada de 0-0,40 metros de profundidade. Com isto, a redução do gradiente hidráulico do solo ocorre mais lentamente, resultando em incremento no volume de água infiltrada. Adiciona-se ainda, o efeito do aumento da área superficial, composta pelas paredes verticais do sulco, que aumentam o volume de água que passa pelo perfil do solo, e também o aumento da carga hidráulica que atua como um potencial de pressão sobre a área total do sulco, já que a área de absorção (A) da equação de Darcy também exerce influência sobre o volume de água infiltrada no solo. Nos testes realizados 10,7 % da chuva aplicada escoou sobre a superfície do solo no sistema plantio direto sem mulching vertical, enquanto que nos tratamentos com sulcos de mulching vertical não ocorreu escoamento superficial de água no solo, para uma chuva simulada com intensidade de precipitação de 70 mm h -1 durante 75 minutos de duração. Isto demonstra a eficiência dos sulcos de mulching vertical na redução do escoamento superficial de água no solo. Os coeficientes de escoamento obtidos neste trabalho foram menores em comparação àqueles obtidos por BARCELOS (1996). 9

10 Na chuva simulada com intensidade de precipitação de 70 mm h -1, o sistema plantio direto sem mulching vertical apresentou tempo para início do escoamento de 20,5 minutos. A taxa inicial de escoamento foi 0,8 mm h -1. O aumento da taxa de escoamento ocorreu sem grandes incrementos durante os 75 minutos de chuva simulada, atingindo a taxa constante de escoamento superficial de 13,4 mm h -1 depois de 73,5 minutos de simulação de chuva. Estes tempos ficaram dentro do intervalo de tempos para início do escoamento superficial encontrados por SILVEIRA (1998) e ALVES e CABEDA (1999), para o sistema plantio direto. No Quadro 2 são relacionadas as taxas constantes de escoamento superficial e coeficientes de escoamento obtidos após a simulação da chuva com intensidade de precipitação de 106 mm h -1, com duração de 32,5 minutos. As taxas de escoamento superficial obtidas nos tratamentos com sulcos de mulching vertical a cada 10 metros e 5 metros foram, estatisticamente diferentes, em relação à taxa de escoamento superficial do tratamento sem mulching vertical, para uma chuva simulada com intensidade de precipitação de 106 mm h -1. Estes resultados concordam com o trabalho realizado por MATTIONI (1990). A presença de sulcos de mulching vertical a cada 10 metros em sistema plantio direto proporcionou uma redução na taxa de escoamento superficial de 42,5 % em relação ao sistema plantio direto sem mulching vertical. O mulching vertical a cada 5 metros apresentou uma redução na taxa de escoamento superficial de água no solo de 48,86 % em relação ao sistema plantio direto sem mulching vertical. Com o uso de mulching vertical em parcelas de preparo convencional, NISHIJIMA e RIGHES (1987), obtiveram uma redução no escoamento superficial de água no solo na ordem de 52 % em relação ao preparo convencional sem mulching vertical. MATTIONI (1990), relata redução de 45 % no escoamento no preparo do solo com duas gradagens e aplicação de mulching vertical em comparação ao preparo do solo com duas gradagens sem mulching vertical. Quadro 2 Taxas constantes de escoamento superficial e coeficientes de escoamento no solo Passo Fundo após a simulação da chuva com intensidade de precipitação de 106 mm h -1. Valores médios de três repetições. Passo Fundo RS, Brasil, Tratamentos Taxa constante de escoamento superficial (mm h -1 )* Coeficiente de escoamento superficial Sem mulching vertical 39,5 a 0,263 Mulching vertical a cada 10 m 22,7 b 0,126 Mulching vertical a cada 5 m 20,2 b 0,103 * Médias de tratamentos, dentro da mesma época, seguidas de mesma letra não diferem estatisticamente, entre si, em nível de 5% de probabilidade pelo teste de Duncan. Com a chuva simulada de 70 mm h -1 de intensidade de precipitação e duração de 75 minutos, aplicou-se um total de 87,5 mm de água, correspondente a 875 m 3 ha -1. Calculou-se a profundidade do solo necessária para armazenar 87,5 mm de lâmina de água, obtendo-se um valor de 0,38 metros. Este fato evidencia que a ação do mulching vertical foi efetiva até estas profundidades. Por ocasião da simulação da chuva com intensidade de precipitação de 106 mm.h 1, o conteúdo de água no solo nos tratamentos era maior, contribuindo, assim, para incrementar as taxas de escoamento superficial, corroborando com o trabalho de LEVIEN e COGO (2001), que acrescentam ainda um efeito também sobre o tempo de início do escoamento em função do maior conteúdo de água no solo, originado da aplicação da chuva anterior. ALVES e CABEDA (1999) relatam que o 10

11 escoamento superficial inicia após ocorrida a detenção superficial de água, proveniente da intensidade constante de chuva que superou a taxa de infiltração básica de água no solo. Os sulcos de mulching vertical aumentam o volume de água detida na superfície do solo. Portanto, as diferenças nos valores das taxas constantes de escoamento superficial dos tratamentos são devidas à detenção de água, desempenhada pelos sulcos do mulching vertical. Visualmente, notou-se que os sulcos de mulching vertical estavam cheios d água, reduzindo a parcela da chuva aplicada que escoou sobre a superfície do solo, o que é constatado pelos coeficientes de escoamento. Os coeficientes de escoamento superficiais obtidos após a simulação de chuva realizada durante o cultivo do trigo com sulcos de mulching vertical apresentaram, em média, um coeficiente 2,3 vezes inferior ao obtido para o tratamento sem mulching vertical. Na chuva simulada de 106 mmh -1, 12,6 % e 10,3 % da chuva aplicada escoou nos tratamentos de mulching vertical a cada 10 e 5 metros, respectivamente. No tratamento de plantio direto sem mulching vertical, 26,3 % da chuva simulada foi perdida por escoamento superficial. Esta percentagem de escoamento superficial ficou muito próxima daquela obtida por BARCELOS (1996), quando simulou chuva com intensidade de precipitação de 120 mm h -1, logo após a colheita da cultura do milho em sistema plantio direto. No sistema plantio direto sem mulching vertical o tempo para início do escoamento foi de 5 minutos, com uma taxa de 1,2 mm h -1. Aos 7,5 minutos a taxa de escoamento passou para 8,2 mm h -1. Depois de decorridos 26 minutos de chuva simulada, obteve-se a taxa constante de escoamento superficial igual a 39,5 mm h -1. LEVIEN e COGO (2001) encontraram tempo para início do escoamento superficial em sistema plantio direto igual a 18 minutos, em uma simulação de chuva realizada 24 horas após a realização de uma primeira aplicação de chuva simulada. Com sulcos de mulching vertical a cada 10 metros em sistema plantio direto, o tempo para início do escoamento foi de 7,5 minutos, com taxa de escoamento igual a 4,2 mm h -1. Com sulcos de mulching vertical a cada 5 metros, o tempo para início do escoamento superficial obtido foi de 10 minutos, com uma taxa de 0,7 mm h -1. Também não se observaram elevados acréscimos na taxa de escoamento, e a taxa constante de escoamento superficial foi obtida depois de decorridos 28,5 minutos de simulação de chuva, com um valor igual a 20,2 mm h -1. As taxas de escoamento superficial de água obtidas no sistema plantio direto sem mulching vertical e nos tratamentos com sulcos de mulching vertical foram menores em relação às taxas de escoamento obtidas por SCHÄFER et al. (2001). A aplicação de sulcos de mulching vertical a cada 10 e 5 metros, na segunda chuva, protelou o início do escoamento em 2,5 e 5 minutos, respectivamente, em relação a ausência de sulcos de mulching vertical em sistema plantio direto. O fato do sistema plantio direto apresentar menor eficácia no retardamento do início da enxurrada é atribuído por BERTOL et al. (1997), à baixa rugosidade e à elevada consolidação da superfície. Os sulcos de mulching vertical aplicados no sistema plantio direto proporcionaram significativas reduções no escoamento superficial de água no solo e protelaram o tempo para início do escoamento. Para chuvas com intensidades de precipitação de até 70 mm h -1, com duração de 1 hora, o mulching vertical pode controlar totalmente o escoamento superficial, aumentando o fluxo de água para dentro do perfil do solo. 4 CONCLUSÕES Com base nos resultados obtidos, conclui-se que: 1) A aplicação do mulching vertical em sistema plantio direto reduz o escoamento superficial de água no solo em 48,66 e 54,54 %, respectivamente, com mulching vertical a cada 10 e a cada 5 metros em comparação ao sistema plantio direto sem mulching vertical; 11

12 2) Para chuvas com intensidades de precipitação de até 70 mm h -1, com duração de 1 hora, o mulching vertical com espaçamento de 5 e 10 metros entre sulcos controla totalmente o escoamento superficial, aumentando o fluxo de água para dentro do perfil do solo; BIBLIOGRAFIA ALVES, M. C. & CABEDA, M. S. V. Infiltração de água em um PODZÓLICO VERMELHO- ESCURO sob dois métodos de preparo, usando chuva simulada com duas intensidades. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.23, n. 4, p , BARCELOS, A. A. Infiltração de água em um LATOSSOLO sob chuva de alta intensidade, em diferentes sistemas de manejo p. Dissertação (Mestrado em Ciência do Solo)- Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, BERTOL, I.; COGO, N. P.; LEVIEN, R Erosão hídrica em diferentes preparos do solo logo após as colheitas de milho e trigo, na presença e na ausência dos resíduos culturais. Revista Brasileira de Ciência do Solo,, v.21, n. 3, p , BRAKENSIEK, D. L.; OSBORN, H. B.; RAWLS, W. J. Field manual for research in agricultural hydrology. Minneapolis: USDA, p. EMBRAPA, Sistema brasileiro de classificação de solos. Brasília: Serviço de produção de informação, p. EMBRAPA-CPAO Plantio direto. Dourados: [s.n.],1989. IPAGRO, S. D. E. A. Atlas agroclimático do estado Rio Grande do Sul. Porto Alegre: IPAGRO, p. LEVIEN, R. & COGO, N. P. Erosão na cultura do milho em sucessão à aveia preta e pousio descoberto, em preparo convencional e plantio direto, com tração animal e tratorizada. Revista Brasileira de Ciência do Solo,, v.25, n. 3, p , LIBARDI, P. L. Dinâmica da água no solo. Piracicaba: Paulo Leonel Libardi, p. MATTIONI, J. A. M. Influência de cinco sistemas de preparo do solo no armazenamento e escoamento superficial de água na cultura da soja p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola)-Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, MONDARDO, A.; FARIAS, G. S. D.; CASTRO FILHO, C. D. et al. Metodologia e procedimento para avaliação de perdas por erosão em condições de chuva natural, no Paraná. In: ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA SOBRE CONSERVAÇÃO DO SOLO, 2., 1978, Passo Fundo. Anais... Embrapa-CNPT/SNLCS, p NISHIJIMA, T. & RIGHES, A. A. Escoamento superficial de água em cinco sistemas de manejo do solo com cultura do milho. Ciência Rural, Santa Maria, v.17, n. 3, p , OLIVEIRA, E. F. D. Efeito do sistema de preparo do solo nas suas características físicas e químicas e no rendimento de trigo e soja em LATOSSOLO ROXO. Cascavel: Organização das cooperativas do estado do Paraná, p. PRUSKI, F. F.; BRANDÃO, V. D. S.; SILVA, D. D. D. Escoamento superficial. Viçosa: Universidade Federal de Viçosa, p. 12

13 SAXTON, K. E.; MCCOOL, D. K.; PAPENDICK, R. I. Slot mulch for runoff and erosion control. Journal of Soil and Water Conservation, v.36, n. 1, p , SCHÄFER, M. J.; REICHERT, J. M.; REINERT, D. J. et alii. Erosão em entressulcos em diferentes preparos e estados de consolidação do solo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.25, n. 2, p , SILVEIRA, R. C. Estudo de perdas de solo e água, sob diferentes níveis de resíduos culturais de milho, usando um simulador de chuvas p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola)-Universidade Federal de Lavras, Lavras,