ESTUDO COMPARATIVO ENTRE CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA E TEXTURA DE LATOSSOLOS ARENOSOS NA MICRO-BACIA DO CÓRREGO PIRAPITINGA, MUNICÍPIO DE ITUIUTABA/MG

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1 ESTUDO COMPARATIVO ENTRE CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA E TEXTURA DE LATOSSOLOS ARENOSOS NA MICRO-BACIA DO CÓRREGO PIRAPITINGA, MUNICÍPIO DE ITUIUTABA/MG Luiz Antônio Oliveira Prof. Assistente do Curso de Geografia- FACIP Universidade Federal de Uberlândia Luiz_ao@yahoo.com.br Fernanda Pereira Martins Aluna do Curso de Geografia FACIP Universidade Federal de Uberlândia Pereira663@hotmail.com Leonardo Batista Pedroso Aluno do Curso de Geografia UFU FACIP Universidade Federal de Uberlândia Pedroso88@msn.com Resumo O presente trabalho tem por objetivo estabelecer relação entre a condutividade hidráulica, textura e estrutura em latossolos vermelhos da Micro-Bacia do Córrego Pirapitinga, Ituiutaba/MG. Os trabalhos foram desenvolvidos em três áreas ocupadas por usos diferenciados de solo, sendo pastagem degradada, mata nativa e soja, pontos 1, 5 e 6 respectivamente. Foram utilizadas as técnicas de anéis concêntricos e open end hole para a determinação das condutividades hidráulicas na superfície do terreno e nas profundidades de 0,5, 1,0 e 1,5 m. A descrição pedológica, bem como caracterização estrutural foram feitas seguindo-se as orientações da Embrapa (2002). Análise dos dados de granulometria no triângulo textural indicou textura franco-argilo-arenosa para todas as amostras. Os valores relacionados às porcentagens médias, representativas das distintas profundidades nos pontos de amostragem 1, 5 e 6 são de 63, 68 e 73% de areia. Os valores de condutividade hidráulica na superfície do terreno nos pontos 1, 5 e 6 foram de 5, , 4, e 4, A 0,5 m de profundidade os valores de condutividade nos pontos 1, 5 e 6 foram 1, , 8, e 1, respectivamente; para a profundidade de 1,0 m, os valores levantados nos referidos pontos são de 5, , 3, e 1, , e para a profundidade de 1,5 m, os valores são 4, , 4, e 1, , respectivamente. Os resultados de condutividade hidráulica para a superfície do solo exibem proximidade entre os valores relacionados aos diferentes usos. Os resultados de condutividade hidráulica em profundidade, média dos valores, obtidos a 0,5 m, 1,0 m e 1,5 m, apontaram coeficientes superiores de condutividade para os solos ocupados por vegetação nativa, seguidos por pastagem degradada e por último as culturas de verão. No caso dos latossolos analisados não há estrutura aparente, portanto, conclui-se que o tipo de uso do solo é que exerce influência sobre a infiltração de água. Palavras-chave: Latossolos vermelhos, Ituiutaba/MG, condutividade hidráulica. Abstract This study aims to establish the relationship between the hydraulic conductivity, texture and structure in red oxisols of the Micro-Basin of the Pirapitinga s stream, Ituiutaba / MG. The work was developed in three areas occupied by different uses of soil, being degraded pasture, forest and soybeans, points 1, 5 and 6 respectively. We used the techniques of concentric rings and open end hole to determine the hydraulic conductivities in the surface of the ground and at depths of 0.5, 1.0 and 1.5 m. The pedological description and structural characterization were performed following the guidelines of Embrapa (2002). Analysis of the soil fractions data in the texture triangle indicated texture sandy clay loam soil for all samples. The values related to the average percentages, representing the different depths in the sampling points 1, 5 and 6 are 63, 68 and 73% of sand. The values of hydraulic

2 conductivity on the surface of the ground in points 1, 5 and 6 were 5, , 4, and 4, In 0.5 m depth the values of conductivity in 1, 5 and 6 were 1, , 8, and 1, respectively, for the depth of 1.0 m, the values raised in these points are 5, , 3, and 1, , and the depth of 1.5 m, the values are 4, , 4, and 1, , respectively. The results of hydraulic conductivity for the soil s surface exhibit proximity of the values related to different uses. The results of hydraulic conductivity at depth, average values, obtained at 0.5 m, 1.0 m 1.5 m, showed higher coefficients of conductivity for the soils occupied by native vegetation, followed by degraded pasture and finally the cultures of the summer. For analyzed latosoils there isn t apparent structure, therefore, we concluded that the type of land use influences on the infiltration of water. Keywords: Oxisol, Ituiutaba/MG, Hydraulic Conductivity INTRODUÇÃO A condutividade hidráulica (K) ou a permeabilidade é a capacidade que o solo possui de permitir o escoamento de água entre os seus espaços vazios. A sua avaliação é feita através do coeficiente de permeabilidade, que pode ser determinado diretamente através de ensaios de campo e laboratório. Esta propriedade é controlada pela porosidade, estrutura e granulometria dos solos, Oliveira (2002); Lousada (2005); Gaspar (2006). A porosidade do solo depende do arcabouço da rocha e da característica do solo, sendo as características mais importantes aquelas relacionadas ao diâmetro e forma dos minerais, assim como a compactação e a cimentação. A porosidade se expressa pela porcentagem do volume de vazios em relação ao volume total da amostra previamente coletada. Quanto mais poroso for um solo, maior será a quantidade de vazios, conseqüentemente mais permeável. Conforme a velocidade de percolação da água no subsolo, pode-se classificar a permeabilidade de um solo. A classificação da pemeabilidade de um solo é feita tendo como referência a Lei de Darcy, sendo assim, são considerados permeáveis os solos que apresentam condutividade hidráulica superior a 10-7 m/s (KARMANN, 2008). Troger et al (2002) determinaram valores de condutividade de 10-7 em latossolos da região de Caldas Novas/GO, Lousada (2005) determinou valores de 10-6 em latossolos do Distrito Federal. Oliveira (2002) e Gaspar (2006) determinaram valores de condutividade variando entre 10-7 a 10-5 em latossolos da região dos cerrados. Neste trabalho foram desenvolvidos estudos referentes à condutividade hidráulica em latossolos vermelhos provenientes de rochas areniticas, ocupados com usos diversos, distribuídos pelas zonas rural e urbana do município de Ituiutaba/MG. Os dados de condutividade hidráulica foram comparados à textura e estrutura dos referidos solos. A análise

3 dos dados permitiu a compreensão da dinâmica da água de infiltração, desde a superfície do terreno até 1,5 m de profundidade. LOCALIZAÇÃO O Municipio de Ituiutaba/MG está localizado na Mesoregião do Triângulo Mineiro (IBGE 2006), estando delimitado pelas coordenadas geográficas 49º52 W/ 49º10 W e 18º36S/ 19º,21 S. Possui área de Km 2 e conta uma população estimada de habitantes (IBGE 2006). Geograficamente o município está distante 696 km da capital mineira Belo Horizonte. A área urbana possui área aproximada de 24,2 km 2. Figura 1 Mapa de localização do Município de Ituiutaba. OBJETIVO O objetivo geral deste trabalho é avaliar as relação entre condutividade hidráulica, uso e textura de latossolos vermelhos.

4 Para a viabilização do objetivo principal foi necessário o desenvolvimento dos seguintes objetivos específicos: - Determinar as texturas dos solos; - Caracterizar a estrutura do solo analisado e, - Determinar a condutividade hidráulica em diversas profundidades com a textura do solo. MATERIAL E MÉTODOS Inicialmente, realizou-se uma revisão bibliográfica acerca do tema estudado, resguardando informações de funtamental importância para o desenvolvimento do trabalho, tais como conceitos e citações. Foi utilizado o Laboratório de Geologia da Faculdade de Ciências Integradas do Pontal da Universidade Federal de Uberlândia para a revisão teórica, bem como o trabalho e desenvolvimento dos dados obtidos em campo. Posteriormente, desenvolveu-se a parte prática do trabalho. Foram determinados 3 locais situados na micro-bacia do Córrego Pirapitinga para os testes de condutividade hidráulica, com usos distintos do solo, denominados de Local 1, 5 e 6. O Local 1 é ocupado por pastagem degradada; o 5, por mata nativa, e o 6 por cultura anual de verão, neste caso, a soja. Foi utilizado receptor GPS para determinar a localização dos pontos, aos quais coletaram-se as seguintes coordenadas destacadas pelo quadro 1. LOCALIZAÇÃO E USO DO SOLO Local Coordenadas Uso do Solo Latitude Longitude Local Pastagem Degradada Local Mata Nativa Local Cultura Anual - Soja Quadro 1 Localização e uso do solo. A determinação dos valores de condutividade hidráulica dos solos foi feita por intermédio de ensaios de campo, utilizando-se os métodos de anéis concêntricos e tubos open end hole. O método de anéis concêntricos é utilizado para determinar a condutividade hidráulica na superfície do terreno. De acordo com Souza (2001), o método consiste na cravação, na superfície do solo, de dois cilindros concêntricos com diâmetros diferentes (Figura 2). Esse

5 arranjo resulta na delimitação de dois compartimentos que serão preenchidos com água: o compartimento externo, delimitado pela parede interior do cilindro de maior diâmetro e pela parede exterior do menor cilindro, e o compartimento interno, totalmente delimitado pela parede interior do cilindro menor. Durante a execução do ensaio, a água infiltrada no solo a partir do compartimento externo apresenta uma tendência natural de fluir vertical e formar coluna ao longo do anel, o que garante que água infiltrada a partir do compartimento interno infiltre predominantemente segundo a direção vertical. Realizam-se, então, com o uso de uma trena, medidas consecutivas da altura das colunas d'água somente do compartimento interno, tomando-se os respectivos intervalos de tempo decorridos entre uma e outra medida. Para evitar que ocorra infiltração com componente lateral a partir do compartimento interno, é necessário vistoriar constantemente o nível da água no compartimento externo, que deve sempre apresentar um nível d'água mais elevado que o do compartimento interno. Em suma, esta técnica determina o rebaixamento da coluna de água, no interior do cilindro, em um determinado período de tempo. Assim, utilizando-se os dados levantados em campo, os valores de condutividade hidráulica serão obtidos pela aplicação da fórmula: K f = U. I /. t. ln h 0 / ht (resultados em m/s) Onde: I - Profundidade de cravação (cm); h 0 - coluna d`água inicial; h t - coluna d`água final; t - tempo decorrido para o rebaixamento entre h 0 e h t. Figura 2 Ilustração esquemática do método dos anéis concêntricos. Autor: Oliveira (2002). A técnica open end hole consiste em se utilizar tubos de PVC para determinar o coeficiente de infiltração em diferentes profundidades no subsolo. Os tubos são introduzidos em poços previamente construídos por trados manuais, em seguida são preenchidos com água

6 até uma altura inicial qualquer (h 0 ). A água infiltrará exclusivamente pela extremidade inferior do poço. Posteriormente, medem-se as alturas das colunas d'água inicial e final e o intervalo de tempo decorrido para o rebaixamento. As profundidades dos poços variaram entre 0,5 cm, 1,0 m e 1,5 m. Os resultados de condutividade hidráulica pela aplicação da técnica open end hole, são obtidos pela aplicação da fórmula: K = r 1 / 4 t. 2,303. log (h 1 /h 2 ), resultado em m/s. Onde: h 1 - nível da água no início da medição; h 2 - nível da água após o intervalo de tempo t; t - tempo de infiltração; r 1 - raio interno do tubo (50 mm). Após a perfuração dos poços nas diferentes profundidades, foram coletadas amostras em cada uma das mesmas para posterior análise textural em laboratório. A análise granulométrica (textural) das amostras obtidas nos 3 locais distintos foram realizadas em Laboratório da Fundação Educacional de Ituiutaba (FEIT) da Universidade do Estado de Minas Gerais (UEMG) na cidade de Ituiutaba/MG, utilizando-se o método da Pipeta. O método da pipeta consiste em uma técnica de análise textural de solos baseada na Lei de Stokes e na sedimentação de partículas, onde determinada amostra de solo é pipetada em suspensão aquosa durante um determinado tempo, fazendo com que as partículas de diâmetros superiores se sedimentem, separando-as de outras (ALMEIDA, 2008). Após a análise granulométrica realizada pelo método da pipeta para as diferentes amostras, os resultados texturais foram cruzados no Triângulo Textural para a representação das frações de areia, silte e argila. Resende et al (2002) dissertam sobre as diferentes características de um triângulo textural, bem como suas treze classes distintas, as quais sete delas levam o nome da fração argila. No entanto, para esta pesquisa, todas as amostras apontaram para solos arenosos. A descrição dos solos da região da micro-bacia se baseou no Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, 1999).

7 RESULTADOS Descrição e caracterização textural dos solos Os diferentes tipos de solo presentes na área de estudos estão condicionados pela geologia e pelo relevo. A variação mineralógica está relacionada a fatores químicos como processos de intemperismo dos arenitos do Grupo Bauru, mais especificamente da Formação Marília. Os solos que evoluíram a partir do intemperismo dos arenitos têm sua distinção química associada ao tipo de cimento presente no arcabouço da rocha matriz, que pode ser à base de carbonato de cálcio e/ou de óxido de ferro. A fração mineral deste solo é dominada por quartzo. Do ponto de vista do grau de evolução, esses solos são classificados como latossolos, solos profundos e evoluidos que ocorrem em áreas de relevo plano. Quanto à textura, esses solos variam de areno-argilosos a argilo-arenosos ou arenosos. Os dados relativos à análise textural dos solos da área de estudo estão sumariados no quadro 2. ANÁLISE TEXTURAL DO SOLO AMOSTRA PROFUNDIDADE AREIA GROSSA AREIA FINA SILTE ARGILA MG-01 0, MG-02 1, MG-03 1, CM-01 0, CM-02 1, CM-03 1, CC-01 0, CC-02 1, CC-03 1, Quadro 2 - Análise textural do solo. Nos pontos de coleta a descrição pedogenética restringiu-se a descrição relacionada a evolução dos solos, para tanto, adotou-se o Sistema Brasileiro de Classificação dos Solos, Embrapa (1999). Os resultados texturais, após cruzados no Triângulo Textural, se enquadraram nas respectivas classes descritas a seguir:

8 No ponto (local) 1, amostras identificadas como MG-01, MG-02 e MG-03, o solo é ocupado por pastagem. Texturalmente, o solo é caracterizado como franco argilo arenoso. Tal classe indica maior porcentagem (69,7%, 60,7% e 59,8%, respectivamente) de areia nas amostras, que em condições naturais, pode possibilitar maior permeabilidade do que solos com maiores frações de silte e argila. No ponto 5, o tipo de solo também é o franco argilo arenoso, sendo este analisado em área de vegetação nativa. As amostras de solo coletadas neste local estão identificadas como CM-01, CM-02 e CM-03, como descrito no quadro 2. As condições deste solo são semelhantes ao do ponto 1, visto que a variação nas frações de areia, silte e argila não são tão acentuadas, enquadrando-a na mesma classe do que a citada. No ponto 6 o tipo de solo é o franco argilo-arenoso, analisado em área de cultivo anual (soja). As amostras deste local foram denominadas de CC-01, CC-02 e CC-03. O solo deste local é semelhante aos dois anteriores, apresentando pouca distinção quanto às frações de areia, silte e argila Com base nos resultados, percebe-se que nas amostras representativas da superfície do terreno não há uma variação granulométrica tão acentuada dos solos, refletindo em situações semelhantes quanto à variação da condutividade hidráulica. Condutividade hidráulica Condutividade Hidráulica de superficie Figura 3 - Gráfico de valores de condutividade hidráulica (k=m/s), obtidos pela técnica de anéis concêntricos na superfície do terreno. O gráfico da figura 3 corresponde à condutividade hidráulica (K) na superfície do terreno, em área coberta por latossolos vermelhos ocupados por vegetação nativa (P5),

9 culturas anuais (P6) e pastagem (P1). Análise do gráfico demonstra que os valores de K estão todos na casa de 10-5, e os valores absolutos estão muito próximos, indicando não haver variação significativa de condutividade hidráulica nos solos ocupados por usos diferenciados. Condutividade Hidráulica em diferentes profundidades Figura 4 Condutividade hidráulica no local 1. A análise do gráfico da figura 4 indica que os valores de K a 0,50m, 1,0m e 1,5m de profundidade são 1, , 5, e 4, respectivamente, mostrando que a condutividade hidráulica do solo nas profundidades de 1,0m e 1,5 são quatro a cinco vezes superiores àquela determinada a 0,50m. O gráfico também indica que os valores se estabilizam a partir de 1,0m. Figura 5 Condutividade hidráulica no local 5. Análise do gráfico da figura 5 indica que os valores de K nas profundidades de 0,57m, 1,0m e 1,57m são de 8,86-6, 3,52-6 e 4,80-6 respectivamente. A análise também indica que a condutividade hidráulica a 0,5m é de quatro a cinco vezes maior que nas profundidades de 1,0 e 1,57m. A partir de 1,0m ocorre a estabilização dos valores de k.

10 Figura 6 Condutividade hidráulica no local 6. A análise do gráfico da figura 6 indica que os valores de K nas profundidades de 0,50m, 1,03m e 1,63m são respectivamente de 1,90-6, 1,25-6 e 1,70-6. Indicando que no ponto 6 ocorreu estabilidade nos valores de condutividade hidráulica nas diferentes profundidades. Análise dos dados demonstra pequena variação dos valores. Sendo que nos primeiros 50 cm do terreno a condutividade é ligeiramente mais alta. Discussão dos resultados Os resultados texturais demonstram uma certa homegeneização na granulometria do solo nas áreas analisadas. Por se tratarem de latossolos, o que foi percebido em campo foi a ausência de uma estrutura aparente. Sendo assim, a variação dos valores de condutividade hidráulica relacionam-se apenas à diversidade dos usos do solo e suas respectivas técnicas de manejo, sobretudo nas proximidades da superfície do solo. Constata-se ainda que o comportamento da condutividade hidráulica varia em função da profundidade. Isto porque a 0,5 metro, os maiores valores de K estão relacionados aos usos mata nativa (8, ), cultura anual de soja (1, ) e pastagem (1, ), respectivamente. O fato de que menores os valores de condutividade hidráulica estarem relacionados aos usos de pastagem e de cultura anual, reflete a impactação dessas atividades no solo: pisoteio do gado e uso de técnicas de aragem e gradagem, o que contribui para a compactação do solo, sobretudo nos primeiros centímetros das áreas com baixos valores de K. Relacionando os valores de condutividade hidráulica com os de texturas, percebe-se que estes não demonstram influência na variação dos resultados, visto que a variação das frações entre as amostras dos diferentes pontos é quase que desprezível. Já a 1,0 m de profundidade, os maiores valores de condutividade são de pastagem (5, ), mata nativa (3, ) e cultura anual (1, ), respectivamente. Nesta

11 profundidade, a compactação oriunda de atividades antrópicas é menos intensa, o que justifica maiores valores de K nas áreas de pasto. Quanto aos valores texturais relativos a esta profundidade, percebe-se que mesmo com a baixa variação destes, os maiores valores de condutividade hidráulica estão relacionados a amostras que se remetem a solos com menores frações de areia e maiores de argila (60,7% e 29,7% para pastagem; 66,7% e 28,3% para mata nativa; 74,3% e 21,5% para cultura de soja, respectivamente). A 1,5 m de profundidade, foi o ponto de maior condutividade hidráulica dentre as profundidades. Os maiores valores de K, estão relacionados à pastagem (4, ), mata nativa (4, ) e cultura anual de soja (1, ). Percebe-se que os valores relativos a cultura anual permanecem baixos, mostrando profunda compactação do solo. Quanto ao solo oriundo do uso de pastagem, os dados mostram pouca variação, enquadrando-se no mesmo patamar. A comparação dos valores texturais com a condutividade a 1,5 metros de profundidade apresentaram resultados semelhantes a aqueles analisados a 1,0 metro de profundidade. No entanto, é importante frisar que as frações granulométricas, mesmo demonstrando seqüências lógicas de valores podendo ser relacionadas às maiores taxas de condutividade hidráulica nas profundidades de 1,0 e 1,5 metros, não demonstraram tanta diferença entre as amostras, visto que houve pouca variação entre elas, tendo como conseqüência resultados texturais e classes semelhantes. A partir de uma análise integrada dos dados, constatou-se que de todos os usos, o que promoveu maior impactação ao solo foi o de cultura anual, refletindo em menores taxas de infiltração em todas as profundidades analisadas, demonstrando compactação profunda, sendo esta oriunda de técnicas inadequadas de manejo do solo, tais como as de aragem e gradeamento. Ao contrário deste, os pontos cujos usos do solo se restringiram a mata nativa apresentaram maiores taxas, mostrando que a matéria orgânica proveniente de uma vegetação mais densa do que aquela oriunda de pastagem e com menor intervenção antrópica pode contribuir significamente para a aeração do solo. Não obstante, esta também enriquece o solo e o fornece maiores condições de se evitar processos erosivos.

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