INSTITUIÇÃO: Universidade do Estado do Rio de Janeiro Faculdade de Formação de Professores/Departamento de Geografia.

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1 VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física II Seminário Ibero-Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, Maio de 2010 ANÁLISE DAS PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO, EM PARCELAS HIDROEROSIVAS EXPERIMENTAIS DE USOS DISTINTOS SOB CHUVA NATURAL NA APA DE MACAÉ DE CIMA EM SÃO PEDRO DA SERRA RIO DE JANEIRO/BRASIL SALGADO, Jamile Constança Rocha Santos Soutelo; BARBOSA, Diana Ferreira; CAMACHO, Cristiano de Souza; GOMES, Isabel dos Santos; BERTOLINO, Ana Valéria Freire Allemão; BERTOLINO, Luiz Carlos. INSTITUIÇÃO: Universidade do Estado do Rio de Janeiro Faculdade de Formação de Professores/Departamento de Geografia. s: INTRODUÇÃO O município de Nova Friburgo Rio de Janeiro/Brasil constitui-se em uma área de grande importância no abastecimento de olerícolas para o Estado do Rio de Janeiro. A prática do pousio é utilizada pelos pequenos agricultores, desde sua colonização pelos imigrantes europeus (suíços e alemães) até os dias de hoje. É um manejo conservacionista, que se baseia no corte e na queima da vegetação após um longo ou curto período de plantio quando este já reduziu a sua produtividade. A reestruturação do sistema ocorre devido à matéria orgânica que vai sendo depositada no solo ao longo do período de descanso. Para Coutinho et al. (2004), o pousio consiste em deixar o solo intocável durante um período de tempo que varia entre 4 a 16 anos, permitindo a regeneração da vegetação a partir das sementes existentes no solo ou trazidos pelo vento e animais. Ainda afirma que para este sistema possuir uma resposta positiva é necessário a manutenção de áreas florestadas nas propriedades, afim de que o tempo do pousio seja menor em vista do crescimento da vegetação secundária, permitindo a ciclagem de nutrientes, promovendo a recuperação do solo (ANDRADE et al., 2003). Na APA de Macaé de Cima, em São Pedro da Serra, distrito de Nova Friburgo, o manejo tradicional conservacionista vem sendo substituído pelo manejo convencional. Na forma que os agricultores na tentativa de se livrar da pressão das fiscalizações 1

2 Tema 3 Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais (multas) exercidas pelos órgãos de controle, começam a reduzir o período de pousio, afim de que a vegetação não seja incluída na categoria geral de capoeira em estágio avançado de sucessão (Decreto N.º 750 de fevereiro de 1993). Entretanto, em 2006 entrou em vigor uma nova legislação para este bioma (Lei Federal de número de 22 de dezembro de 2006 BRASIL, 2009) propondo mudanças em relação à utilização e proteção da vegetação nativa da Mata Atlântica. A partir dessa legislação a prática do pousio assim como, o corte da vegetação foi autorizada seguindo uma série de ressalvas o que mais uma vez inviabiliza as atividades do pequeno produtor rural, já que este necessita da prévia autorização dos órgãos fiscalizadores para efetuar o corte. Pretende-se assim analisar as propriedades do solo em duas parcelas experimentais hidroerosivas de usos distintos. 2 - Caracterização da Área de Estudo São Pedro da Serra, distrito de Nova Friburgo está localizado no Estado do Rio de Janeiro, na Região Sudeste do Brasil e possui uma extensão territorial de aproximadamente 64,5 km². Situa-se a aproximadamente 700 m acima do nível do mar, com remanescentes de Mata Atlântica (Figura 1). A área de estudo está inserida em uma microbacia com aproximadamente 2,6 km² dentro da APA de Macaé de Cima. Apresenta topografia muito íngreme com declividades desfavoráveis ao cultivo de olerícolas (Figura 2). Segundo o banco de dados da Fundação CIDE (2000), o censo demográfico do município de Nova Friburgo expressa um contingente populacional de 184,7 hab/km². 2

3 VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física II Seminário Ibero-Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, Maio de 2010 Brasil Rio de Janeiro Nova Friburgo Figura 1 Localização da área de estudo: Brasil, com destaque para a Região Sudeste e o Estado do Rio de Janeiro, onde se encontra o Município de Nova Friburgo e seu distrito de São Pedro da Serra. (Adaptado de CIDE 2000) Segundo o CIDE (2000), há predomínio de rochas ígneas e metamórficas précambrianas. Nesses terrenos destacam-se dois compartimentos tectônicos denominados de Cinturão Móvel Atlântico (composto pela Serra do Mar, Complexo do Paraíba do Sul, Serra da Mantiqueira), numa faixa orientada NE/SW e faixa de Juiz de Fora (constituído de rochas granulíticas). A classificação dominante de solo na região serrana de Nova Friburgo é a dos Cambissolos, seguidos dos Latossolos Vermelho-Amarelo associados ao relevo montanhosos e fortemente ondulado, e ainda os neo-solos Litólicos e afloramentos de rocha, comum em topografia mais acidentada (EMBRAPA, 1999). É caracterizada pela presença de grandes serras, cujo relevo é bastante irregular, com vertentes íngremes, que se alterna com vales e pequenas várzeas, cortados por córregos e pequenos rios. A montanha da Serra do Mar apresenta-se com o remanescente da floresta de Mata Atlântica e pela sua topografia íngreme, se torna desfavorável a cultivos anuais de oleraceas. 3

4 Tema 3 Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais MORETT e MAYER defendem que Nova Friburgo apresenta um dos maiores índices de mata preservada encontrada no município. Principalmente nos distritos de Lumiar e São Pedro da Serra, onde há maior concentração de remanescente da Mata Atlântica. O clima da região é o Tropical de Altitude, com médias que variam de 18 o C no inverno e 24 o C no verão, por conta da altitude referente ao nível do mar. Apresenta índices pluviométricos entorno de mm a mm (MORETT e MAYER, 2003) Figura 2 - Visão Geral da área de estudo. Floresta anos (FL), Pousio de anos (PO II), Pousio de 4-7 anos (PO I), Gramínea capim-gordura (Melinis minutiflora) (GR) e Plantio Convencional (PC). Destaque para o local das parcelas hidroerosivas. Estudos vêm sendo desenvolvidos na área desde SILVA (2005) contribuiu com análise da influencia do pousio nas propriedades físicas e químicas do solo. Já LIMA (2006; 2007) estudou o carbono orgânico e a solução do solo; por sua vez CHAVES (2008; 2009) analisou a precipitação interna em fragmento de mata atlântica, SANTOS (2008) estudou os solos agrícolas sob pousio e resultantes hidroerosivas e SALGADO (2009a; 2009b) analisou a fitossociologia, produção mensal e retenção hídrica da serrapilheira em fragmento de Mata Atlântica, e também o aporte de nitrogênio em áreas de pousio. 4

5 VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física II Seminário Ibero-Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, Maio de Materiais e Métodos A determinação do total diário precipitado foi realizado a partir de pluviômetros em cada parcela, com abertura de 100 mm de diâmetro, feitos de garrafas PET, fixados em estacas de madeira, com elevação da borda dos coletores a 1,5 m da superfície do solo, no sentido de evitar contribuições indesejadas do impacto das gotas de chuva sobre o solo (FREITAS, 2003). Estes foram instalados dentro de uma propriedade de agricultura familiar, em sistema de pousio com 4-7 anos (POI) e área sem cobertura vegetal (SC). (Figura 3) Possui um registro contínuo e diário através de um observador que faz a leitura dos pluviômetros às 07:00 h. Figura 3 Área das parcelas hidroerosivas na área Sem Cobertura e de Pousio 4-7 anos. O estudo foi realizado em duas parcelas de erosão com 10 x 2 m, totalizando 20 m 2, que foram instaladas em dois sistemas de manejo: a área de pousio 4-7 anos e área sem cobertura vegetal (Figura 4 e 5). Cada parcela foi delimitada, através da colocação de placas de ferro galvanizado com espessura de 2 a 4 mm e 60 cm de altura. Em cada parcela, as chapas galvanizadas foram enterradas no solo a quarenta centímetros, sendo que vinte centímetros ficaram acima, para impedir a entrada e saída do material. 5

6 Tema 3 Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais Figura 4 Parcela experimental hidroerosiva Pousio I (POI) Figura 5 Parcela experimental hidroerosiva Sem Cobertura (SC) As parcelas apresentam ao final um pequeno orifício que é conectado através de um tubo de plástico (cano de PVC) a uma caixa coletora (caixa d água 1000 L). Essa caixa coletora possui uma tampa, de modo a impedir a entrada direta da água da chuva, mas proporcionando a entrada de água e sedimentos, que venham a escoar pela parcela de erosão. A cada evento pluviométrico, um volume de escoamento é registrado na caixa coletora localizada no fim das parcelas. Essa solução é homogeneizada e retira-se uma alíquota de 1L de cada parcela. As análises de textura foram realizadas utilizando-se o método da pipetagem (EMBRAPA, 1997). Foram utilizadas amostras deformadas, coletadas em duas profundidades 0-5 cm e 5-10 cm, totalizando 4 amostras por sistema (POI e SC). Para as análises de porosidade total, macroporosidade e microporosidade, foram coletadas amostras indeformadas, com anel de kopeck, na porção intermediária da encosta, nas profundidades de 0-5 cm (06 amostras) e 5-10 cm (06 amostras), totalizando 24 amostras. A porosidade do solo foi obtida através do método da mesa de tensão (EMBRAPA, 1997). 4 - Resultados e Discussão A pluviosidade anual dos anos de 2006 até 2009 mostra uma estação seca bem marcada no período de inverno (Junho, Julho e Agosto), em contraste com os altos índices pluviométricos do restante do ano. (Figura 6 ) 6

7 Jan/2 006 M a r/ M a i/ J u l/ S e t/ N o v / J a n / M a r/ M a i/ Jul/200 7 S e t/ N o v / Jan/2 008 M a r/ M a i/ Jul/200 8 S e t/ N o v / Jan/2 009 A b r/ J u n / A g o / O u t/ (m m ) VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física II Seminário Ibero-Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, Maio de P recipitaçao Figura 6 Valores de precipitação anual No ano de 2009 o comportamento sazonal se repetiu (Figura 7), nos meses de Abril, Maio, Setembro, Outubro e Novembro, notam-se uma grande diferença nos valores de pluviosidade, com um aumento significativo dos valores na parcela POI. Este fato é caracterizado de acordo com o fluxo preferencial das copas arbóreas que segundo MOURA (2009), a ocorrência de diferentes espécies e o entrelaçamento entre seus galhos contribuem para que o fluxo de escoamento ocorra por caminhos preferenciais, gerando pontos de gotejamento em áreas protegidas. 7

8 J a n / M a r / A b r / M a i/ J u n / Jul/20 09 A g o / S e t/ O u t/ N o v / (m m ) Tema 3 Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais P recipitaça o P arcela S em C obertura (m m ) P re c ip ita ç a o P a rc e la P o u s io I (m m ) Figura 7 Valores de precipitação no ano de 2009 nas parcelas Sem Cobertura e Pousio I Na parcela SC, o menor valor encontrado foi de 0 mm em Julho e o maior valor, foi 497,44 mm em Janeiro. Já na parcela POI, o menor e o maior valor encontrados foram, respectivamente 1123,46 mm em Novembro e 0 mm em julho. A variabilidade da precipitação no Pousio pode estar relacionada às alterações sazonais, uma vez que no outono-inverno a temperatura declina, e as folhas caem, pois sua capacidade fotossintetizante diminui. Assim, é permitida uma precipitação terminal sem a interceptação das copas arbóreas. Na Figura 8 encontram-se os gráficos de perda de água e perda de solo, relacionados à precipitação em aberto. Nestes, observa-se a relação entre a intensidade dos eventos pluviométricos e as perdas nas parcelas. É importante observar que a parcela POI mostra pouquíssima perda de sedimentos e água e que isto ocorre até Dezembro de Desde então, não se tem registrado perdas nesta parcela, o que demonstra a eficácia da vegetação no sentido de conter perdas por erosão em eventos chuvosos. Já na parcela SC, nota-se que existem perdas significativas relacionadas aos eventos chuvosos. 8

9 S e p /2 3 N o v /2 0 J a n /1 7 M a r/1 5 M a y /1 2 J u l/9 S e p /5 N o v /2 D e c /3 0 S e p /2 3 N o v /2 0 J a n /1 7 M a r/1 5 M a y /1 2 J u l/9 S e p /5 N o v /2 D e c /3 0 (m m ) (to n /h a ) S e p /2 3 N o v /2 0 J a n /1 7 M a r/1 5 M a y /1 2 J u l/9 S e p /5 N o v /2 D e c /3 0 (m m ) VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física II Seminário Ibero-Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, Maio de e s c o a m e n to P O I (m m ) e s c o a m e n to S C (m m ) 6 S e d im e n to S C (to n /h a ) S e d im e n to P O I(to n /h a ) Figura 8 Índice pluviométrico e perda de solo e água nas parcelas SC e POI. O evento pluviométrico mais intenso ocorreu no dia 16 de Dezembro de 2008, correspondendo a 102,30 mm. A perda de água neste evento, na parcela SC foi de 13,80 mm, enquanto na parcela POI a perda foi de 0,6 mm. Em 2 de novembro 2009, ocorreu a maior perda de água, de 40,20 mm na parcela SC. Isso se deve a umidade antecedente acumulada, em que o solo saturado permitiu uma percolação gravitacional da água, livre das forças de tensão (FREITAS, 2005). Nesse evento, POI não manifestou escoamento. Foi no período chuvoso que ocorreram as maiores perdas de solo. Em 19 de janeiro de 2009, na parcela SC 5,8 t/ha foram carreados. Em contrapartida no POI esse valor foi nulo. O segundo maior evento ocorreu no dia 30 de Março de 2009, em que 4,56 t/ha de solo foram carreados na parcela SC, enquanto POI permaneceu com zero t/ha. A 9

10 Profundidade Profundidade Tema 3 Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais parcela POI apresentou as menores perdas de solo devido à presença da cobertura vegetal que intercepta parte da chuva e impede o impacto direto das gotas de chuva no solo. No dia 2 de Novembro 2009 houve a maior perda de água. Este evento pluviométrico foi praticamente igual ao do dia 30 de março de 2009, Porém a perda de solo se apresentou inferior a do dia 30, com 0,15 t/ha. Isso, segundo ELTZ (2001), tem a ver com as chuvas de mesma erosividade que podem provocar perdas de solo diferentes, dependendo da umidade antecedente à chuva e, da variação da intensidade durante a chuva e pela ocorrência de picos de alta intensidade. Neste caso, pode-se esperar que as chuvas naturais com pico de máxima intensidade no final das chuvas produzam maior perda de solo e água do que chuvas com picos de maior intensidade no início ou no meio da chuva. As figuras 9 e 10 mostram a média e desvio-padrão da granulometria das amostras. Observa-se que os valores não apresentaram variação significativa entre as parcelas. Em contrapartida, observamos uma variação nos valores entre as profundidades, com um ligeiro aumento nas frações areia e argila, e uma ligeira diminuição na fração silte com a profundidade. Granulometria Parcela Pousio I Granulometria Parcela Sem Cobertura Argila 0-5 Argila 5-10 Silte 0-5 Silte 5-10 Areia 0-5 Areia 5-10 Argila 0-5 Argila 5-10 Silte 0-5 Silte 5-10 Areia 0-5 Areia 5-10 Os percentuais da fração silte em SC e POI nas profundidades apresentadas são inferiores a 10%, a fração silte tem grande importância para a análise dos solos pois serve de indicador do grau de intemperização do solo. A porosidade total encontrada nas amostras variou entre 45% e 49%,. Segundo Brady (1989), uma porosidade de 50% com equilíbrio entre ar e água fornece condições ideais para o crescimento de plantas. 10

11 VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física II Seminário Ibero-Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, Maio de 2010 Quanto à macroporosidade, os maiores valores encontrados foram na parcela SC, (Figura 9) o que permite uma maior percolação livre da água e ar, já na POI foram encontrados as maiores quantidades de microporos qual restringem o movimento da água à capilaridade. Segundo RICHART et al. (2005), a microporosidade é responsável pela capacidade de retenção de água e solutos no solo. Analisando a microporosidade em relação à profundidade observa-se que a parcela POI apresenta os maiores valores de microporosidade em sua porção superficial, enquanto a parcela SC apresenta maior concentração de microporos em subsuperficie. Tal fato ocorre, provavelmente, devido à lixiviação das frações finas em superfície neste sistema. 5 - Considerações Finais A avaliação da dinâmica hidrológica das parcelas experimentais hidroerosivas em São Pedro da Serra RJ mostra a eficácia do sistema de pousio no sentido de evitar perdas, tanto de solo quanto de água. Em contrapartida, a parcela sem cobertura apresentou elevados índices de perda de água e sedimentos. A parcela do pousio mostrou-se com boa capacidade de infiltração diante do menor índice de escoamento, com média de 1 mm de escoamento superficial, indicando uma boa estruturação do solo, cobertura vegetal e sistema radicular eficientes. Esses fatores são fundamentais e levam a uma perda de sedimentos próxima a zero. Por outro lado, a parcela sem cobertura apresenta grandes perdas de solo e água a cada evento chuvoso. A classificação granulométrica do solo indicou franco argilo arenoso. Esta classe tem como pressuposto certo equilíbrio entre as frações. Nota-se que este equilíbrio diz respeito às características que as frações imprimem no solo, e não a seus percentuais. A porosidade encontrada variou entre 45% e 49%, se mostrando próxima ao ideal para o crescimento de plantas. Os resultados encontrados permitem concluir que o sistema de pousio é eficiente no sentido de evitar perdas de solo e água por escoamento superficial. Porém, não houve variação significativa das propriedades físicas, já que estas necessitam de mais tempo para serem modificadas. 11

12 Tema 3 Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais 6 - Referências bibliográficas BARROS, A L. R. e LIMA, L. G. Propriedades Físicas e Químicas em Diferentes Manejos na Região Serrana/ Rj sob bioma de Mata Atlântica. XV REUNIÃO BRASILEIRA DE MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA. Aracaju- Sergipe, CD ROM. BARROS, A. L. R. Propriedades físicas em diferentes manejos na região serrana/rj sob Bioma de Mata Atlântica. (Monografia) São Gonçalo: DGEO FFP/UERJ, BRADY, N.C. Natureza e propriedades dos solos. 7.ed. São Paulo: Freitas Bastos, p. CARVALHO, R. de. Utilização de insumos agrícolas em plantações de olerícolas: um estudo de caso da Região de São Pedro da Serra-Nova Friburgo. (Monografia) São Gonçalo: DGEO FFP/UERJ, p. CHAVES, M. V. S.; SANTOS, E. R. B.; BERTOLINO, A. V. F. A.; BERTOLINO, L. C. Análise das propriedades químicas da precipitação interna em fragmento de Mata Atlântica em diferentes estádios sucessionais no município de Nova Friburgo/RJ. In: XVII Reunião Brasileira de Manejo e Conservação do Solo e da Água, 2008, Rio de Janeiro. Manejo e conservação do solo e da água no contexto das mudanças ambientais, CHAVES, M. V. S. Análise da Precipitação Interna em Fragmentos de Mata Atlântica em Diferentes Estágios Sucessionais Submetidos à Pousio na APA de Macaé de Cima Nova Friburgo/RJ. (Monografia) São Gonçalo: DGEO FFP/UERJ, CIDE. CENTRO DE INFORMAÇÕES E DADOS DO RIO DE JANEIRO. Estado do Rio de Janeiro: território. 2ª ed. Rio de Janeiro: CIDE, ELTZ, F.L.F.; MEHL, H.U. & REICHERT, J.M. Perdas de solo e água em entressulcos em um Argissolo Vermelho - Amarelo submetido a quatro padrões de chuva. R. Bras. Ci. Solo, 25: , EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Centro Nacional de Pesquisa de Solos, Manual de Métodos de Análise de Solos. 2.ed. Rio de Janeiro, Embrapa, p. EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Centro Nacional de Pesquisa de Solos, Manual de Métodos de Análise de Solos. 2.ed. Rio de Janeiro, Embrapa, p. FREITAS, M. M.; CASTANHEIRA, M. V. S.; FINGERL, F. R. A influência dos remanescentes agro-pastoris do Maciço da Pedra Branca na dinâmica hidrológica das encostas. In: Oliveira, R. R. (Org), As marcas do homem na floresta. PUC-Rio., 1ª Ed., Rio de Janeiro, p ,

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